機器人產(chǎn)品化的關(guān)鍵是控制算法和產(chǎn)品工藝

        在“2015硬件自由日”上，北京工業(yè)大學(xué)電子信息與控制工程學(xué)院的左國玉老師講演了“智能機器人技術(shù)在創(chuàng )新人才培養中的應用”，并接受了《電子產(chǎn)品世界》的獨家專(zhuān)訪(fǎng)，談了他的看法。

                 與國外的差距在工藝和控制方法
        機器人是一種自動(dòng)化工具，最終作用是能代替人干活、服務(wù)于人類(lèi)。要使機器人運行的流暢可靠，能夠真正完成一些特定功能，控制技術(shù)是核心。我們知道，西門(mén)子、施耐德等國際領(lǐng)先企業(yè)的工控產(chǎn)品，他們在世界上占據了極大的市場(chǎng)份額，主要是產(chǎn)品的控制方法和工藝水平先進(jìn)。機器人產(chǎn)業(yè)同樣如此。在國外，大數據技術(shù)的應用對機器人特別是無(wú)人車(chē)、無(wú)人機控制技術(shù)的提高具有極大的促進(jìn)作用。相比較而言，硬件電路設計和軟件編程等信息技術(shù)對于智能機器人系統的開(kāi)發(fā)影響已經(jīng)不太大。近二十年高等工程教育的發(fā)展，使我國這方面的技術(shù)人才儲備已經(jīng)相當雄厚。

        在材料和加工工藝方面，國際領(lǐng)先公司也有優(yōu)勢。相對落后的材料和工藝技術(shù)，對我國機器人產(chǎn)業(yè)化的構成了較大的障礙。國內一些企業(yè)做出來(lái)的產(chǎn)品，總體感覺(jué)是不夠精致，無(wú)論是機械結構、驅動(dòng)還是外形設計等方面都有些差距。

        那么，是否本土企業(yè)有了足夠的資金，機器人技術(shù)的發(fā)展就能很快達到國際先進(jìn)水平？也未必。因為當前我國機器人的技術(shù)儲備和研究基礎還比較薄弱，整體研發(fā)實(shí)力還不能在短時(shí)間內取得質(zhì)的提高，其中包括產(chǎn)品設計、關(guān)鍵部件、智能控制技術(shù)，甚至用戶(hù)體驗設計等方面均存有較大差距，需要時(shí)間來(lái)彌合。

                        服務(wù)機器人是我國機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的突破口
        機器人是典型的自動(dòng)化裝置，因此機器人技術(shù)較早地用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，歐美和日本等國取得了規?；膽眯?。相比，我國工業(yè)機器人技術(shù)仍然相對落后，盡管近些年來(lái)以新松為代表的國內機器人公司在產(chǎn)業(yè)化方面做出了很大的貢獻，我國短時(shí)間內趕超國外工業(yè)機器人技術(shù)還不太現實(shí)。但是在家用服務(wù)機器人、專(zhuān)業(yè)服務(wù)機器人等智能機器人技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用方面，我們在短期內還能迎頭趕上。

        例如，當前國內做地面清潔機器人的企業(yè)很多，盡管有一定的科技含量，但掃地機器人技術(shù)上相對容易入門(mén)，硬件技術(shù)方面的提高不是太大，而且商業(yè)化應用已比較成熟了。但是如果對機器人路徑規劃方面加以改進(jìn)，那么掃地機器人的性能還會(huì )有較大提高?，F在，左老師的課題組正在研究一種新型工作原理的可移動(dòng)式空氣凈化機器人，這種機器人的凈化原理與當前市場(chǎng)上吸附原理的凈化器有本質(zhì)的區別，產(chǎn)品落地時(shí)有望獲得較好的市場(chǎng)預期。

                       機器人技術(shù)與創(chuàng )新人才培養
        機器人是一門(mén)多學(xué)科交叉的技術(shù)，涉及到機械設計、計算機、傳感器、自動(dòng)控制、人機交互、仿生學(xué)等多個(gè)學(xué)科。機器人是非常適合進(jìn)行工程教育、培養復合型創(chuàng )新人才的最有平臺。目前北京工業(yè)大學(xué)主要有兩個(gè)學(xué)院在進(jìn)行機器人的教學(xué)和科研工作，機電學(xué)院主要側重機器人的機械設計和分析，電控學(xué)院更多的是偏重機器人的智能控制和信息處理。因此，北工大在機器人技術(shù)的人才和培養方面具有一定的優(yōu)勢和特色。

        一個(gè)學(xué)生研究和設計機器人，他需要掌握多方面的知識和能力，如電路設計、軟件編程、控制算法，以及一定的機械設計能力。左老師認為，學(xué)習的主體無(wú)論是研究生還是本科生，學(xué)習的對象無(wú)論是智能車(chē)還是無(wú)人機等機器人，掌握一定的硬件電路和控制知識，就可以從事機器人技術(shù)的學(xué)習和研究工作。

        智能車(chē)是大學(xué)生學(xué)習機器人技術(shù)很好的入門(mén)平臺，因為智能車(chē)平臺硬件比較固定化，一些基本的機器人設計技術(shù)可以先用智能車(chē)來(lái)驗證。隨后可以將一些智能車(chē)技術(shù)應用到機器人的創(chuàng )新設計過(guò)程當中。反之，如果機器人專(zhuān)業(yè)能力掌握得好，就可以把硬件電路、軟件算法和控制知識用于智能車(chē)控制技術(shù)的改進(jìn)中。

        但是，學(xué)生設計的機器人作品與實(shí)際產(chǎn)品還是有很大的差距。除了研究生以外，左老師實(shí)驗室中還有很多本科生，這些學(xué)生從大一開(kāi)始接觸機器人直到大三、大四，他們都能做出自己的機器人。左老師說(shuō)，從現在學(xué)生所受的教育來(lái)看，機器人入門(mén)門(mén)檻并不是特別高，淘寶網(wǎng)上就可以買(mǎi)到很多部件，不過(guò)正像IDG高級顧問(wèn)Allen Furst在“硬件自由日”的講演中所說(shuō)，“那也僅僅是你攢出來(lái)的，但是利用你真正掌握的技術(shù)能不能夠做得更好？這可能就比較難了。”所以在培養學(xué)生過(guò)程當中，左老師讓學(xué)生從基礎的電路原理圖設計開(kāi)始，到高層的控制算法實(shí)現都需要親自設計和實(shí)現，未能真正掌握機器人技術(shù)和創(chuàng )新能力打下堅實(shí)的基礎。

        近些年，左老師的課題組開(kāi)發(fā)了不少類(lèi)型的機器人，如無(wú)人飛行器、仿生機器人、自平衡機器人等，參加了眾多的大型科技展，有一些眾籌公司、機器人公司和科技園主動(dòng)找上門(mén)來(lái)，看能不能孵化、商用投產(chǎn)。左老師希望他們的技術(shù)不要趴在實(shí)驗室里，應該走出去。他認為，大學(xué)院所的研究成果與企業(yè)的工程技術(shù)和運作效率結合起來(lái)，才有可能加快技術(shù)成果的轉化和投產(chǎn)。

　　關(guān)于硬件自由日：

　　硬件自由日是DFF(數字自由基金會(huì ))發(fā)起的一個(gè)全球性自由開(kāi)源慶?；顒?dòng)。

　　硬件自由日推舉的開(kāi)源硬件口號，意指允許人們對硬件實(shí)體進(jìn)行自由地設計、修改、完善、再利用并全面開(kāi)放、公開(kāi)分享。這些硬件實(shí)體包括設計圖、藍圖、模板、軟件代碼和設備本身。旨在推廣開(kāi)放硬件的概念，希望讓更多人可以了解、參與身邊的開(kāi)發(fā)社交。