聚焦未来：机器人将创造更美好的世界

关于机器人的未来，美国预言家库兹韦尔称智能机器人发展即将进入爆发的“奇点”，到2045年机器人的智力水平将超过人类；麻省理工学院的埃里克教授称未来10年人类将经历“第二次机器革命”，机器人会扮演更加重要的角色。虽然人们对机器人的发展存在一些顾虑，但大多数人对机器人的未来持乐观态度，对“机器人时代”的到来充满了期待。

更聪明

人工智能，传感，信息存储、传输和处理技术的快速发展，推动了机器人进入新一轮快速突破和应用的周期，并逐渐呈现出技术革命的态势，机器人也成为新科技革命和产业变革的标志和名片，而智能化是新一代机器人的核心特征。

具备人工智能和装配传感器的机器人能够自动关联大数据并分析结果，理解用户需求、识别环境变化，从而减少对工人、现场工程师和服务对象的依赖。未来的无人工厂能够根据订单要求自动化规划生产工艺和流程，并实现自我纠错，在无人参与的情况下完成生产；家庭服务机器人能够根据具体情况自动进行清扫、调节灯光、启动家用电器、开启安防装置等。与此同时，高速网络和云存储使得机器人成为互联网的终端和结点：工业机器人将组成更大的生产系统，多台机器人协同完成一套生产并解决方案成为可能；服务机器人能够通过网络实现远程监控和操作，多台机器人之间的协作能够提供流程更多、操作更复杂的服务。例如，由意法半导体公司和意大利理工学院联合研发的人形机器人iCub能够利用传感器收集外界线索而自我探索未知世界，已经进入家庭的扫地机器人Roomba则可以自动绘制地图和避让障碍物。

聪明的机器人将创造更加美好和富有挑战的未来。过去，机器主要替代人类体力劳动，而现在，机器人将越来越多地在脑力劳动领域协助人类工作，人类则可以从事更富有乐趣和创造性的工作。当然，机器人的普及必定对低端工作岗位产生冲击，人类在享受机器人带来便利的同时也面临人力资本结构重大调整的挑战。

更灵活

机器人在力量方面早已远远超过人类，但就灵活性而言，机器要实现人类最简单的几个动作还需要付出巨大的努力。现代仿生学始于20世纪60年代，让机器能够像人一样直立行走和具备像人一样灵活的双手成为几代科学家奋斗的目标。

日本本田公司自2005年起，已推出了5个代次、12个系列的直立行走机器人Asimo，最初一代只能静态直立，而最新一代已经可以小跑了。由Asimo衍生的平衡车和下肢支撑系统已经在商业、医疗康复和特殊工作保护等领域得到应用。2016年，谷歌旗下波士顿动力公司发布类人机器人Atlas，该机器人使用液压系统替代重达80公斤的传统电机驱动，并在灵活性上做的和电机一样出色。当受到外界刺激（例如冲撞），Atlas能够通过快速移动、选择新的落脚点来实现平衡，即便被撞倒在地也能够自己重新站起来。在Atlas之前，波士顿动力公司推出的Cheetah“豹”四足机器人在实验室的跑步速度超过45公里/小时，是目前依靠“脚”移动速度最快的机器人。

除了对人类腿脚的仿生，对人手的仿生也取得突破性进展。几千年来人类文明都是围绕符合人手操作习惯发展的，机器人要真正融入人类社会，实现与人类的协作也必须拥有和人手一样的机械手。2016年，西雅图华盛顿大学（UW）开发了一款最精细且运动最准确的拟人仿生手，该机器手使用了高强度的spectra韧带系统和由10个Dynamixel伺服系统组成的肌肉组织，电缆布线也高度模拟人手的腕隧道，通过事先编程可以模拟人手的各种动作。

更亲近

传统的工业机械和机器人在工作时对人类来说是极其危险的，全世界每年都有数以万计的工人因为操作失误而致死致残，机器在减轻人类劳动强度的同时也存在巨大安全隐患。因此，在使用大型机器人的工厂、矿山和其他场所，都会制定最严格的操作规程，机器人手臂能够触及的范围则使用围栏隔离，以防止粗心的工人进入。

现在，机器人“冷酷”的形象开始发生变化，实现人机协作是工业机器人的发展趋势。工业机器人设计理念发生转变，传感、识别技术更加成熟，工人和机器人由串联的分工向同步协作发展，能够和人一同工作的机器人成为各大机器人厂商研发的重点。ABB在2014年推出了能够真正实现人机协作的概念工业机器人YUMI，它不仅能够满足电子消费品行业对柔性和灵活制造的需求，而且拥有软性材料包裹的配备力传感技术的“双臂”，保障了在同一工位上人类同事的安全和舒适。

人对机器的操作和控制将更加简单和方便。在过去，无论是工业机器人还是服务机器人都需要经过严格的调试才能够上岗，这需要非常有经验的工程师花费大量时间和精力去完成。工业机器人和专业服务机器人的操作也很复杂，需要经过专门培训；家用服务机器人也需要阅读复杂的说明书才能使用。未来，人机交互将更多的使用人类语言，机器人通过视觉、听觉接收人的指令，即便是需要工程师的参与，也只需要通过物联网技术实现远程支援。(www.xing528.com)

人形机器人和拟人化人机交互界面将在感情上改变人对机器人的认识，提高人使用机器人的欲望。无论是本田的Asimo，还是意法半导体的iCub、软银的Pepper，很多服务机器人都采用拟人的设计，改变机器人冷冰冰的感觉，提高人与机器人进行交流和合作的意愿。在工业领域，意大利Retink公司推出的概念工业机器人Baxter拥有能显示人脸的显示屏，不仅能够像人类一样用两只手臂进行工作，还能够与人类同事进行语言和表情的交流。当然，真正大规模商业化生产的机器人没有必要也不能完全和人一样，拟人程度过高可能造成人类的厌恶和恐惧，因此，大多数拟人机器人只是在某些特定部位做到高度仿生，其仍然保持机器人作为机器的一些关键识别，例如四方的脑袋、巨大的摄像头眼球等。

专栏10-3

恐怖谷

1969年，日本机器人专家森昌弘提出著名的“恐怖谷”理论。森昌弘指出，机器人与人类相像程度提高有助于增进人类对机器人的好感。但如果两者的相像程度超过95％，那么机器人与人类哪怕存在一点细微差别都会对人类使用者产生极大刺激，这种刺激轻则对机器人产生反感，重则产生恶心、恐惧。如果在一个横轴代表与人的相像程度，纵轴代表好感度的坐标图上，会出现一个深谷，即“恐怖谷”。“恐怖谷”理论是机器人设计需要遵循的基本原则之一。也正因如此，设计人员都尽量避免“机器人”外表太过人格化，以求避免跌入“恐怖谷”。

图10-10 “恐怖谷”理论

更便宜

到目前为止，无论是对企业还是个人，机器人都属于“奢侈品”。对于发展中国家而言，由于在关键环节和核心领域存在技术差距，要制造出具有竞争力的机器人则需要支付巨额的专利使用费。例如，中国国产工业机器人成本结构中，采购减速器和伺服系统的费用占到机器人售价的近2/3，而采购费中专利授权的费用比重非常高。

随着新材料技术、计算技术和制造技术的不断发展，以及市场快速增长推动规模经济的实现，机器人生产成本出现快速下降。在工业领域，机器人性价比不断提高。机器人初期投资相对于传统专用设备的价格差不断缩小，虽然在功率和速度上与传统装备存在差距，但机器人在精细化、柔性化、智能化和信息化方面具有显著的优势，因此在个性化程度较高、工艺和流程烦琐的产品制造中替代传统专用设备可以获得更高的经济效益，这是工业机器人装机量在近年来快速增长的重要原因。需求的增长又刺激了机器人产业的发展，使得规模经济和范围经济得到更好的发挥，一些小型工业机器人的价格已经下降到1万元人民币以内，这大大刺激了资金相对不足的中小企业购买。商业和服务机器人的价格也在近几年大幅下降。例如，扫地机器人Roomba的售价已经降至5000元人民币以下，而在几年前它的售价超过2万元人民币；乐高出品的新一代教育机器人v3比上一代NXT有更强大的运算能力、支持更多的传感器，但价格却不到后者的2/3。

更多面

由于受技术和成本的限制，目前机器人主要应用于工业领域的搬运、焊接、喷涂和商业领域的巡检、运输、安保。随着技术进步和成本下降，未来机器人的应用领域将不断扩展，工业机器人应用将由汽车、冶金、电子信息等产业向纺织、服装、食品等产业扩散，并在更多的生产环节替代人力和传统机械；服务机器人则会出现在更多的商业场所和家庭中，能够同时完成多项服务任务和家政劳动的机器人也将在不久出现。

标准化、模块化的设计和物联网技术增强了机器人的柔性化程度，使得机器人能够实现个性化定制，进而满足经常变化的用户需求。工业机器人操作杆能够安装更多的模块化组件，且具备“即连即用”的特点，这使得机器人和多个机器人组成的系统能够重新组合以满足新的生产要求。机器人也不再固定在某个位置上，可以改变工作岗位，这进一步增强了机器人的柔性。微软早在2006年就推出了Microsoft Robotics Studio，旨在实现家用和服务机器人模块化和平台统一化，使模块化和平台化成为机器人研发的重要方向。

让我们展望未来，再过10～20年，人类社会将有幸经历机器人真正走进生产和生活，改变我们一贯的学习、工作、休闲习惯，进而对社会关系、经济规律产生重大的影响，冲击传统的世界观、价值观和伦理道德。机器人在给人类带来极大便利的同时，人类也不可避免地迎来新的挑战：一旦繁重的体力和脑力劳动岗位被机器人替代，我们则必须创造更多新的教育专业和更具创造性的工作岗位；机器人的数量越来越多、能力越来越强，如何安全、合理和科学地使用机器人，公平地提高人类整体福祉，是在技术之外，需要经济学家、社会学家和哲学家深入思考和合作攻关的问题。自工业革命以来，人类社会已经经历若干次革命性技术进步的冲击，却无一不最终从中受益。同样，我们有理由相信，机器人时代的到来是科技创新的结果，机器人由人类创造，机器人时代的命运必然由人类自己掌握。