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上天入地的機器人還需提升智能化與精度

來源: http://www.yicai.com/news/2015/11/4715096.html

上天入地的機器人還需提升智能化與精度

一財網 寧佳彥 2015-11-22 14:48:00

雖然應用領域不盡相同,但機器人發展的趨勢一定是融合機電一體化、人工智能、多模態感知、新能源、新材料、網絡通訊、認知科學、人機交互、仿生設計和控制的最新技術。

除了工業機器人和服務型機器人,越來越多的機器人在我們想象不到的場景里工作——上至空間站,下到海面甚至海底,但他們並非無往不摧。學界關註更多的是如何讓機器人具有智能化的思考並實現更加精準的控制。

在上海科技成果轉化促進會和上海機器人產業技術創新戰略聯盟共同主辦的上海國際機器人創新論壇上,幾位學者介紹了神經生物學與智能工程技術的互動、生機電一體化與生物機器人、微納機器人及系統與技術的最新發展與未來動向,還有空間在軌服務與機器人的發展現狀及趨勢以及海洋無人機技術的應用。

上海交通大學教授、上海交通大學機器人研究所所長朱向陽在介紹生機電一體化技術及其在智能機器人醫療與康複工程時提到,兩個自由度的機器人就可以實現80%的手部功能,4個自由度則可以實現手95%的功能。“我們要爭取做到用最少的自由度控制最多的關節,現在應用傳感器不難,從機電技術的意義上來講技術還是比較成熟的,難的是機器與人類感知的銜接,如何進行信息的傳遞。我們可以機遇幻肢區經皮電刺激來重建感知通道,甚至說未來能不能研制出通往大腦的USB接口。”他表示,希望機器人與神經科學領域專家一起進行跨界研究。

除了跨學科合作,機器人的應用和發展與操作精度也密不可分。

上海航天技術研究院研究員、上海航天技術研究院副總設計師張崇峰在介紹空間機器人發展現狀及趨勢時指出,靈巧機械手的主要目的是實現維修,並盡可能減少人工操作,因此精度要求在毫米到厘米的級別,甚至不惜犧牲效率、保證操作安全。

而在目前實際運用中,醫療行業對機器人的要求就已算是較高級別。當下最先進的機器人手術輔助系統達芬奇機器人最早由 Intuitive Surgical Inc. 公司研發 ,為微創技術的較高階段。它的學名叫“機器人輔助微創手術系統”,是一個“站”在手術臺上的機器人。除了傳統意義上的機器手臂,它還包括一套3D內鏡監視系統。手術時,機器人將腹底世界“直播”給遠處操作臺上的主刀醫生,達芬奇在醫生的操控下可以完成精度在毫米級別的手術。

但是在1毫米以下,幾乎就沒有機器人的用武之地了。因為當物體小到一定程度之後重力完全失去了作用,造成機器人出現拿得起、放不下的尷尬,因此會利用水的表面張力或者外部磁場的作用進行操作。

這個精度級別就是致力於微納機器人研究的加拿大多倫多大學機械和工業工程系教授加拿大國家工程院院士孫鈺呼籲更多的年輕人進入的新興研究領域

所謂微納機器人領域,包括設計與制造微納米尺度的機器人系統,也包括精密機器人系統對於微納米尺度問題的操作。在過去的20年里,微納機器人領域得到了快速的發展,而在精密儀器和系統的構建以及精密傳感、觸發和控制上,未來還有更長的路要走。

“我很慶幸自己在這個行業發展的最早的15到20年就開始參加工作,而在這片領域會有更多的機遇留給青年學生。”孫鈺說。

雖然應用領域不盡相同,但機器人發展的趨勢一定是融合機電一體化、人工智能、多模態感知、新能源、新材料、網絡通訊、認知科學、人機交互、仿生設計和控制的最新技術。

在學者看來,中國機器人的發展要想實現彎道超車的機會也正在其中。

德國漢堡大學信息學科學系教授德國漢堡科學院院士張建偉表示:“中國與歐美日韓服務機器人研究關註的題目類似。著眼未來機器人科學技術,如果充分發揮優勢,中國完全有可能實現引領。比如研究下一代未來機器人大腦的共性關鍵技術,縮短理論和實際的距離,實現數據、軟件、硬件模塊的共享創造,完成下一代信息產業機器人產業化的最後一公里。”

編輯:邊長勇

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直擊世界互聯網大會|百度總裁張亞勤:百度無人車精度已達到厘米級

今年的世界互聯網大會期間在烏鎮實現百度無人車城市道路首秀之後,百度總裁張亞勤更願意談談智能自動駕駛汽車的未來。

在11月17日下午的“互聯網+出行”論壇上,張亞勤透露這兩天出現在烏鎮的18輛百度無人車是L4的無人駕駛,車輛識別準確率達10.13%,精度達到厘米級。

公開信息顯示,美國高速公路安全管理局把自動駕駛分成四個級別:其中,L1是特定的功能輔助駕駛,L2是組合功能輔助駕駛,L3是在有限條件下的自動駕駛,L4是完全的無人駕駛。

對於智能自動駕駛汽車這個今年整個科技創新界的焦點,麥肯錫方面給出的預測是到2030年,L3和L4,智能駕駛和完全無人駕駛級別的自動駕駛汽車將達到全部汽車銷量的50%。

據張亞勤介紹,在“智能+出行”領域百度其實有兩套方案,一套方案是漸行式的具體涉及L3;另外是跳躍式的具體涉及L4。“這里面有很多技術數據和生態都可以共享,我們有10個核心技術,智能互聯、高清地圖、定位、環境的感知、行為預測、規劃控制、操作系統、人機交互、車載硬件以及系統安全,大部分的技術都可以共享,目前已經有四百多項核心的專利在這個領域。”

“生態也是完全可以共享。我們跟各級政府、汽車制造商、傳感器和硬件廠商、實驗場地、行業學會、科研機構緊密合作,形成合力,一起打造我國的創新開放合作共贏的自動駕駛生態。”張亞勤解釋道。

此外,目前百度已經在L3級別推出了一個自動駕駛解決方案,借助計算機視覺,大數據、機器學及高清地圖方面的技術,推動汽車工業智能化的升級。

在張亞勤看來,L3級別是百度用自我學習的高清地圖作為殺手級的技術。高清地圖包括上面PI、PY的這些數據,目前自動化程度達到90%以上,自動識別包括交通標誌、地面標誌,車道線、信號燈、路沿、橋梁,燈柱、護欄等多種目標,準確率超過90%,依托有多元感知數據處理,雲服務中心,數據多層的分層構成了自我學習的平臺。

值得一提的是,張亞勤還透露百度將和南方航空實現戰略合作,借助百度在雲計算、人工智能、大數據分析各方面的技術,開展機票的直銷O2O服務,打造一站式的智能出行平臺。

直擊 世界 互聯網 互聯 大會 百度 總裁 張亞 無人 精度 達到 厘米
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國產骨科手術機器人成功突破“禁區” 操作精度0.8毫米

操作精度0.8毫米,具備人類無法達到的高穩定性的“手”和高精準度的“眼”,這就是最新一代“天璣”國產骨科手術機器人的“過人之處”。據新華社報道,目前該機器人已輔助實施2000多例手術,成功突破脊柱外科手術“禁區”,填補了上頸椎手術機器人的國際空白。

中華醫學會骨科學分會主任委員、北京積水潭醫院院長田偉向記者介紹說,通過一系列核心技術群,“天璣”不僅可以幫助醫生完成手術路徑的規劃,更能精確引導內植物的植入,顯著減少了患者術中、術後並發癥的發生率,大幅減少術中放射線暴露。此外,“天璣”0.8毫米的操作精度,領先於全球同類產品1.5毫米至2毫米的精度。

2015年,在“天璣”的輔助下,田偉團隊成功為1位患有嚴重寰樞椎先天畸形合並顱底凹陷的43歲男性患者施行手術,完成被喻為“生命中樞”的上頸椎畸形手術,挑戰了世界脊柱外科手術領域的“禁區”。這也是世界首例上頸椎(寰樞椎)機器人輔助手術。

過去,骨科手術長期存在人類“手”“眼”受限的瓶頸:一方面,因手術在骨骼內開展,人眼無法看到骨內,視覺上存在誤差,損傷風險很高,即便通過透視技術看到內部,但得到的是重疊影像,且輻射損傷大;另一方面,人手操作在動作控制力、穩定性和重複性方面均存在不足。

“天璣”由北京積水潭醫院、北京航空航天大學、北京天智航醫療科技股份有限公司“醫工企”聯合研發,歷經10余年,具有自主知識產權。“這是國際上唯一開展全脊柱階段、創傷骨科和四肢骨科手術的通用型骨科手術機器人,標誌著我國骨科手術開啟智能化、精準化、微創化時代。”田偉說。

國產 骨科 手術 機器人 機器 成功 突破 禁區 操作 精度 0.8 毫米
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