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说到人工智能,人们首先想到的便是科幻电影中的那些与真人形态类似,能像人一样思考并具有七情六欲的黑科技,当前科技界也主要将人工智能的研究重点放在了机器人大脑方面,似乎认为只要机器人在智力方面与人旗鼓相当的时候,科幻便能轻松地变为现实。然而,事实真是这样吗?

近日,在中信双创沙龙活动现场,来自银弗科技的COO朱梓鸣从基础硬件层面分享了他对人工智能落地的看法。以下是朱梓鸣分享实录,动点科技进行了整理:

此外,本次沙龙活动还请来了人工智能领域其他从业者,包括搜狗语音交互中心总监陈伟、健康诺数据总监董云帆、ARK董事长张文新等。

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大脑和小脑是人工智能并行发展的两条线

我们是一个有5年时间的团队,专注于机器人的底层技术。人工智能的落地,这个也是我们特别想聊的一个问题,因为关于人工智能我们有一些不同的理解。

人工智能,顾名思义实际上是让机器来模仿、学习人的思维,甚至有自己的思维方式。我们目前在市面上主要可以看见的,诸如视频识别、语音识别甚至于情绪识别,这些属于人的大脑的思维,但实际上还有一个非常重要的线是人的小脑思维,它管理人体的所有的运动和姿态性能。

大脑和小脑两条线在人工智能领域都是并行发展的,现在中国有一千多家机器人公司,重点的机器人公司基本上都是在这两条线上的一些单点技术上做了重点的研发。

我的观点是小脑技术实际上是要重于大脑技术的,这个道理很简单,因为整个在机器人领域,在机器人大市场上,80%以上的市场是在工业机器人,而工业机器人是完全可以提升人的生产力。它发展最早,在整个机器人领域处于塔尖地位,比它更高的就是航天机器人技术了。

如果能做出肌肉效率一样的驱动元件,就能做出像人一样的机器人

在大脑跟小脑这两条线上,我们公司实际上更关注于机器人小脑技术,这也是很多机器人公司在研发机器人当中遇到的最大的问题。我们可以在新闻中发现,美国、日本、德国这些机器人强国主要都在炫耀机器人的关节——其已经做得跟人的关节一样大小了。这些公司、顶尖级的研究机构的机器人,能够学会生物、学会人的运动方式,能够对不同的环境做出像人一样的反应。

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这里面我要说两个概念,第一个概念是人的进化,人类在整个地球生物作为食物链的顶端,肌肉、骨骼、大脑、小脑都是最发达的。而且人类的小脑的中枢神经发出指令,传给肌肉、骨骼,让它形成完美的一套动作,这里面骨骼的合理性是非常重要的。而第三点肌肉,如果跟机械相比,机械在同样密度下它的输出功率跟输出的扭矩赶不上人的肌肉,这就是为什么现在很多机器人公司做的机器人做的很臃肿、很大的原因所在。

第二个概念就是机器人的进化,我们可以把机器人想象成新的物种,或者说在现在来说比较弱智的物种,所有运动原理、思维方式包括我们所说的人工智能、大脑也好、小脑也好都是源于人的思维方式和人的运动方式。所以在机器人的进化上同样跟人的进化是一样的:机器人的小脑就是它的高级的运动规划算法;它的骨骼就是它的机械结构,比如说三轴、四轴、五轴的机械臂;机器人的肌肉就是驱动元件,如果能做出符合机器人的而且跟人体肌肉效率一样的驱动元件,我们就能做出像人一样的机器人。

中国缺失小脑智能方面的研究成果

大家都在深入的研究机器人的小脑智能,小脑技术决定着机器人的运动性能。据统计到2020年中国是世界上最大的机器人市场,包括工业机器人跟民用机器人,但是在整个技术路线上,中国在世界领域里面可能只能排在世界机器人人水平的第二甚至于第三梯队,那为什么中国到现在还没有出现机器人强国那种高运动性能的机器人呢?这几年我们面临着很多问题,也走了很多弯路,所以今天想跟大家好好分享一下。

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首先我们分析过世界上所有知名机器人的机械机构、算法。拿日本的人形机器人ASIMO举例,它使用什么样的运动规划算法?第二它使用什么样的驱动单元?可以让它的每个关节这么小。第三它如何能做得和人类体型类似?

实际上ASIMO的驱动元件是三菱公司根据ASIMO整个产品设计,单独研发的电机驱动、减速器、高精度的编码器等等。所以它里面所应用的驱动元件我们在市场上是买不到的。包括像我们一样的很多机器人公司,在研发当中面临最大的问题是什么?其实不是算法,实际上很多时候我们的工程师早已经在电脑上模拟仿真出了可以动的机器人,然而真正把机器人做出来让它落地,你必须能买到这样的驱动元件或者你自己掌握这样的核心技术,而现状是什么?我们能买到的驱动元件都是依赖进口的,而且大部分应用在工业领域,体积大、使用复杂,有一些低端驱动元件的性能完全做不到像ASIMO这样。

我们发现,所有的顶尖公司在研发机器人的时候都是从最底层的技术研发的,这也是机器人小脑技术的重中之重,你不仅要有算法,而且你要有底层硬件,而且这个底层硬件是你自己能掌握核心技术的。而中国目前很多机器人公司他们在做的仅仅只是系统集成的工作,也就是说所有驱动元件,比如电机从三菱买的,所有东西集成过来,自己做一个系统把这些集成起来。这样做的问题是你只能根据市场上能够买到的驱动元件来设计你的产品,而不能根据你的产品来定制你的驱动元件,这是一个特别致命的问题。

 中国机器人产业,缺乏一颗好的伺服系统

小脑技术由控制算法和底层驱动两方面组成。实际上真正的障碍和局限是在底层驱动技术上,底层技术分为民用跟工业级。玩具级的机器人还有航模上用的舵机,好一点的有伺服舵机,工业级的是工业机器人上应用的伺服系统,而世界上顶级的民用机器人都在使用高集成化工业级伺服系统。

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但要想把工业级的伺服技术应用在民用上,比如仿生机器人上还存在诸多问题,因为传统工业伺服是被四大家族(ABB、KUKA、发那科以及日本的安川电机)垄断的,他们主要针对的市场是中大型工厂里面大型机械臂,而驱动元件一般偏大、偏复杂,很难集成在像机器人的手臂这样的空间里面。所以,中国想要造一个ASIMO这样的机器人,不仅要求它有工业性能,而且要求非常集成化、非常紧凑,这就是很大的技术难点,这也是为什么中国迟迟没有推出真正代表中国水平可以跟世界PK的这样的机器人,中国现在没有掌握真正的工业伺服高集成化的技术。

  •  这里面有一个非常有意思的例子,因为很多机器人公司,包括春晚上跳舞的机器人,他们用的都是舵机,舵机和工业伺服相比,在速度、精度、力量、寿命等等方面,舵机只相当于卡丁车,而工业伺服相当于法拉利。如果说国内某家机器人公司说我舵机做得多好多好,但如果跟伺服系统相比它也只能是玩具级。

机器人小脑技术的落地受困于底层,尤其伺服技术上的限制,中国70%以上的伺服产品依赖于进口。

伺服系统

现在整个中国机器人技术的现状,实际上最大的难点在于底层,而我们公司在这几年过程当中,我们花了大部分的精力在研究底层伺服系统上,而且这个底层伺服系统一定需要高集成化、小体积,而且在同样密度下可以展现出更大力量的这样的执行器——微伺服。

微伺服原理是把工业级的伺服电机驱动器、电机斜坡减速器、高精度编码器集成在一个空间里面,整个体积比人的胳膊还要细,而且它是工业级别。因此,其可以用于人形机器人的研发上。

除此之外,微伺服同样也可以用于工业领域,深圳组装一个六轴机械臂的售价大概可以卖在25万到30万之间,一个轴就是一个驱动器,可以算一下它的成本或者售价,基本上一个关节在三四万块钱左右。而我们这样的微伺服产品,可以把单独关节的一个成本降低三分之二,也就是说我们微伺服的一个关节的售价在一万多块钱左右,所以这样的驱动元件对于整个的高集成化、伺服的工业机器人、民用机器人也好都有非常重大的意义。

目前,像我们这样的微伺服技术在国际上只有MIT还有苏黎士大学的实验室里面有,包括HD。但HD出来的类似的产品没有把驱动器集成在里面。所以现在我们微伺服产品在国际上也是领先的。我们的微伺服产品有大中小号,未来会出现更多的规格。