港中文(深圳)机器人与智能制造研究院副院长丁宁:城市化进程巨大潜力驱动特种机器人产业发展丨CCF-GAIR 2018

AI 科技评论按:2018 全球人工智能与机器人峰会(CCF-GAIR)在深圳召开,峰会由中国计算机学会(CCF)主办,雷锋网、香港中文大学(深圳)承办,得到了深圳市政府的大力指导,是国内人工智能和机器人学术界、工业界及投资界三大领域的顶级交流盛会,旨在打造国内人工智能领域最具实力的跨界交流合作平台。

特种机器人作为机器人行业的一个分支,不同于工业机器人、公共服务机器人和个人/家用服务机器人,其客观存在技术门槛高、开发周期长等现状,对于特种机器人如何更好地服务于城市化进程,拓展不同行业应用的问题,香港中文大学(深圳)机器人与智能制造研究院副院长丁宁在2018 全球人工智能与机器人峰会(CCF-GAIR)机器人应用专场发表了题为《特种机器人标准化工作的探索与研究》的大会主题演讲,并接受了雷锋网的专访。

丁宁表示,标准并不是最高要求,事实上它是对某项工作公认的最低要求,例如:保证安全、保证质量等。“从社会的整个体系发展角度讲,标准可以是作为一种促进社会协作分工、降低技术迭代、减少内部的消耗、冲突和恶性竞争、保障权益的科学工具,是工业化的产物”。

AI 科技评论了解,与机器人制定有关的国际标准组织主要有ISO、IEC,其他还有OMG, ASTM, IEEE等,ISO已制定发布16项相关标准,正在制定12项相关标准,IEC已经发布16项相关标准,正在制定的也有5项,主要针对服务机器人、家用、家电方向。

我国的机器人标准主管部门是中国标准化管理委员会SAC,1992年第一个分技术委员会成立,跟进国际标准的推进。2011年服务机器人和家庭服务机器人两个分组成立,2015年1月在科技部、工信部几个部委的推动下,成立全国特种作业机器人标准化工作组SWG,2015年9月成立国家机器人标准化总体组。目前SAC已制定发布73份标准,还有34份标准处于定制当中。

特种机器人标准制定在增长曲线之前

丁宁介绍道,今年6月7日,特种机器人的两项标准正式发布。之所以说是基础标准,主要是特种机器人的定位、分类、术语、名词解释,属于非常基础的工作。这两项标准制定工作从2015年7月1日开始算起,到现在刚好三年,全国几十家科研机构、生产企业和政府检验检测机构共同参与了制定过程。

然而,特种机器人行业发展还处于早期阶段,如上图所示,据中国机器人产业分析报告2018数据,2017年中国机器人市场结构中,工业机器人占比达61%,服务机器人占比达28%,特种机器人占比为11%。

按产品生命周期曲线来看,标准化工作的最佳时间应当是在产业增长期,目前特种机器人还没有到达增长期,标准制定相对产品生命周期是比较早的。

为什么现在就要开始启动特种机器人标准工作?丁宁现场就这张机器人分类与发展趋势的图阐述了特种机器人标准制定的重要性。

行业普遍共识是,机器人分为四个领域和类别:工业机器人,专业服务机器人(特种机器人)、公共服务和个人以及家用服务机器人,其划分如上图。丁宁认为,机器人是为行业服务的专用装备,工业机器人是为制造业特别是汽车制造业服务的,由于当前全球整体处于工业化中后期,工业制造需求旺盛,使得工业机器人市场规模占比最大。虽然特种机器人行业发展还处于早期阶段,但在我国城市化进程快速推进过程中,大型城市的管理运营的各行各业需要机器人等行业智能装备提供高效服务,各类基础设施已开始由大规模建设阶段进入维护管养以及退役阶段需要特种机器人承担急难险重的任务,国土疆域需要勘测防卫,海洋、极地与地外位置领域扩展探索需要极限机器人替代人类前往未知地域。因此,未来国家发展将对特种机器人产生迫切的需求,当社会发展至以智慧城市为主要特征的下一个阶段,各类为行业服务的专用特种机器人装备也将发展甚至超过现在工业机器人的市场规模。

丁宁表示,特种机器人当前处于技术非标化、应用碎片化、技术门槛高、投资回报周期长的行业发展初期阶段,未形成系统化理论与核心部件,但国内外处于同一起跑线,在各个技术层面在未来都有很大的发展空间;未来各行业的专用装备将逐步具备机器人属性,有些行业发展较快,标准化工作宜提前布局。我国政府对特种机器人方向非常重视并着手提前做布局,在科技部、卫生部、认监委、市场监督总局等部委的支持下,设立了全国特种机器人标准化工作组SAC/SWG13,有效的组织和规范让这个产业更加健康发展。

从技术层面,特种机器人标准化工作与基础理论研究、共性技术开发、产品开发协同发展有助于宏观降本。从全球战略角度,将特种机器人技术发展、标准化研究与智慧城市规划、建设与标准化工作的深入融合,有助于形成我国在特种机器人领域的全球引领地位。

特种机器人发展理念——共存、共融、共生

正是由于目前特种机器人仍处于产业早期阶段,政府从上而下大力推动产业发展,特种机器人领域仍有相当大的潜力可挖,将来可能出现具有领导地位的企业。数据显示,目前机器人领域的投资仅有约2%在特种机器人领域,相对于特种机器人11%的市场份额,抢占先发优势或许是投资公司和产业链企业应该尽早布局的事情。

以特种机器人的典型应用场景——城市大型基础设施维护检修来看,全国桥梁有120万座,地下管网192万公里,各类电力和通信铁塔400万座,输电线路170万35kV以上,现在大都是由工人在一线作业,这些危险的运维工作都可以用特种机器人来替代,从而实现企业降本增效等目的。同时,这些领域的市场规模也是巨大的。

丁宁表示,“共存、共融、共生”,是构建机器人、城市、人的共生关系的机器人设计理念。为城市服务,就要融入城市这个生态系统的各个层面,不仅仅是技术层面机器人产品与各个系统对接工程,还需要经济层面符合市场规律。这就要求首先要解决机器人长期自主生存能力,实现自主能源供给、获取与管理的标准接口、高带宽实时通信与 交互系统的标准化,还有植物型向动物型设备进化、可回收子系统、可替换模块化部件技术等,同时实现“机器人人因工程 ”,要把机器人当“人”看。让机器人能够自主生存的目的是为了减少社会总成本的投入,使得机器人不需要太多的人力和其他资源的投入,这就涉及到机器人工作空间、作业环境的标准化等问题。例如,地下综合管廊的巡检问题,在管廊设计之初预留轨道,则可很方便地低成本地设计在轨移动机器人实现自主巡检。那么这一方案已在各地试用,而其他领域,也可在设计、建设阶段就考虑未来智能运维装备的工作空间问题,并形成标准;

其次是再实现机器人的自主作业能力,重点实现体力,也就是移动能力+作业能力。包括针对急/难/险/重的场景与任务,作为载体在特殊场景的移动、攀爬、飞行、潜水,以及复杂对象的操作、搬运、处置、极端环境适应能力,例如:消防、辐射、粉尘、有害气体等,还要具备高速度、高精度、遥操作与数据处理能力;

特种机器人也需要发展“小聪明”,即弱人工智能,即具备增强环境/对象感知认知,解决重复、琐碎、无需创造性工作的能力,不宜发展情感与自主意识等领域,在特种行业应用场景里,我们更需要机器人冲到危险场所一线,辅助和替代工人提高作业效率。

最后,在考虑与人的交互、与业务系统的融合以及可持续运营的模式下,让特种机器人由生产工具成为自主生产单元, 以明确功能与超常性能参与到社会分工,建立互利共生的关系。在这个共存、共融和共生关系建立的过程中,都需要首先建立标准之间的沟通,以便机器人设备与城市社会的各个环节融合对接,发挥其自动化、智能化和体力上的优势,融入到城市这个生态系统中。

从定义和分类来看,特种机器人的前景也是很广阔的。一般把由经过专门培训的人员操作或使用的,辅助和/或替代人执行任务的服务机器人成为特种机器人,也称专业服务机器人。

特种机器人是为行业服务的智能装备,因此首先按行业划分,例如:农业机器人、电力机器人、建筑机器人、物流机器人、医用机器人、护理机器人、康复辅助机器人、安防与救援机器人、军用机器人、空间机器人、应急救援机器人、核工业机器人、矿业机器人等。

按使用空间划分,可分为地面机器人、地下机器人、水面机器人、水下机器人等。

按运动方式划分,可分为轮式、履带式、足腿式、蠕动式、飞行式、潜游式等。

按功能划分,常见的功能主要包括采掘、安装、检测、维护、维修、巡检、侦察、排爆、搜救、输送、诊断、治疗、康复、清洁等。

“特种机器人国标体系来讲分为三个部分:一是通用基础;二是模块;三是产品标准。除了两项已经发布,现在正在征求意见的是地面搜救机器人和康复训练两个标准,各个成员单位还提交了其他行业的规范和各个阶段的标准。特种机器人领域涵盖各个行业的应用,细分下来整个标准体系可能数量过千,未来的标准化工作也是长期持续伴随着整个行业的发展一起推进”,丁宁最后表示,“欢迎所有特种机器人相关的研究机构、生产企业和用户单位参与到标准的制定与完善工作中来。目前国标工作组在北京和福州设立有秘书处,在未来将在深圳设立标准创新协调机构,以便更好地为粤港澳地区的特种机器人产业提供标准化方面的服务”。

原文发布于微信公众号 - AI科技评论(aitechtalk)

原文发表时间:2018-07-31

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