亚历山大·维尔
国际机器人联合会（IFR）是一个拥有3000多家全球企业的联合会，是高校、科研机构、企业共同打造的“产学研”创新合作平台，致力于分析、汇总行业相关数据，进而推动整个机器人产业发展。机器人最新的技术应用和新的赋能平台有哪些？我们可以从工业机器人和服务机器人的应用情况来了解机器人行业最新的发展趋势。
一、机器人的广泛应用
机器人在斯图加特不仅是一个非常重要的话题，也是非常重要的产业。运输机器人安装机械手臂后可以应用在汽车制造领域，娱乐型机器人在园区游乐设施领域也具有广泛的应用，如北京环球影城中哈利波特的魔法世界项目、上海迪士尼乐园的娱乐机器人设施。无论是在组装机器人，还是模拟机器人，抑或是数字孪生技术方面，我们都在强化机器人在包装和装箱方面的训练，以提升机器人应用的精准度和工作效率。
进入新时代，科技更新迭代快速发展，机器人不仅变得更加节能，同时也可以赋能更多领域，更好地解决一些如供应链不确定性问题。一方面，在工资水平较高的国家，机器人能够完成更多本地化生产。另一方面，在重要的研发领域，为了使机器人更易于使用，仍需要大量研究人员对机器人进行编程。
人工智能在自动化方面发挥了很大的作用。首先，人工智能可以帮助机器人实现自动化，或者帮助机器人更好地适应环境和执行任务。其次，机器人拥有第二次生命，如在汽车制造领域，机器人使用六七年后便完成了使命，但把生产车间的机器人进行调整后又可以应用到其他领域。
二、机器人赋能建筑领域
在建筑领域，斯图加特作为工业集聚地，为机器人与建筑行业的密切结合提供了广阔空间。将自动化引入建筑行业，建筑师只需完成设计，对机器人进行编程，剩下的施工活动就可以自动完成。目前，一些相应的零部件可以靠自动化生产完成，通过电脑计算出某种建筑结构所需梁的数量，由机器人负责加工和切割。通常情况下，建成一定规模的建筑物需要消耗大量人力，借助机器人实现自动化施工可以快速、高效地完成这些工作。除此之外，作为施工的主要原材料，混凝土价格不断攀升，碳纤维材料应运而生，成为一种可替代的新兴建材，使用机器人进行砌筑也能达到建筑设计的最终效果，斯图加特有一栋很大的建筑就是基于这样的技术，以后会有更多的建筑设计通过机器人自动完成。虽然完全实现建筑施工自动化还面临着巨大挑战，但它是建筑行业未来的方向发展。
在机器人的早期开发阶段，研发人员没有考虑到它在加工制造领域中的应用场景，这就导致一些非线性问题的产生，譬如在一个方向切割会发生不稳定的情况，一旦换个作业角度反而稳定下来，这是机器人本身的问题。充分理解并运用机器人的这种特性，有助于我们不断探索机器人的应用场景。机器人加工具有广阔的应用市场，未来有望通过技术让机器人应用在各种各样的材料加工领域，包括木材、金属、塑料、石材等。就现阶段而言，机器人加工木材的成品质量很高，甚至可以直接使用，而机器人加工金属的错误率或误差率相对比较高，所以这些金属材料仍需后续的打磨或后期处理。未来有望通过数字孪生技术提升精度，在切削过程中准确预测误差，让机器人更好地完成这方面的工作。目前谢菲尔德大学团队所做的就是不断改进机器人的适用性，使其能够完成更高精度的工作，譬如在某个材料最高硬度和最低硬度之间取中位系数，通过选择合适的系数或合适的组合，让机器人针对不同的工作场景给出最佳解决方案。
三、人工智能：机器人发展的推动力
美国某大学团队对机器人机械臂的尖端进行了测量，通过监测机械臂的运动速度，发现机器人在做特定切削工作时，误差和挠度都会有一定的累积。即使机器人出现的偏差或误差只有0.1毫米，但误差经过不断的累计后就会越来越高，所以消除误差、提高精准度成为未来机器人研发中需要攻克的一个难点。在这方面有人做了一个缆线机器人案例实验，该机器人有一个可弯曲的机械臂，通过在臂端施压提高拉力来执行一些任务。缆线机器人在很多领域都可以应用，可以控制方向和力度，还具备虚拟墙或旋转补偿等功能，非常适合应用在多维度的工作场景中。另一个案例是配备八条钢缆的仿真飞行器，通过执行不同的负载对飞行器进行测试，其配重可能达到几千公斤。运用传感技术执行快速移动指令，使飞行器抬起物体，并控制它的速度、位置、信息等。此外，还有很多技术可以让缆线机器人进行平行操作，用12条线缆控制它的位移，由线缆驱动的机器人可以自动调整发电站中发电板的位置，也可以代替人工在飞机上进行涂装，或者是处理一些比较重的货物等问题，因此，这些都是非常有前途的应用领域。
要让人工智能赋能比较简单或者进行高效的机器人编程，就需要使用仿真或计算机计算的数据提供所有的特性。比如设置一个摄像头，通过人工智能技术就可以预测和模拟该摄像头未来的情况，提前预测摄像头零部件可能产生的一些腐蚀或损坏问题，甚至是其整个视觉系统问题。
SEREOCT研究机构提供了机器人在仓库自动化方面的应用，该机构发现很多公司55%的仓储成本是在安排订单和拣货的过程中产生的。在电商发展蓬勃的今天，拣货工人的短缺成为一个亟待解决的问题，自动拣货的可行性成为电商大力推广应用机器人的驱动力。分拣机器人的系统是现成的，这就省掉了编程的环节，其搭载的摄像头和传感器能够分辨出不同的包装盒，完成拣货并进行分装。通过使用一些自动化工具，如扫描二维码等，也可以降低仓储成本，如果以这种方式全天候运行仓库，可在一年之内收回其投资成本。除此之外，电商还可以通过人工智能的供应链以及云端的计算工具让机器人进行自我诊断，排查并解决故障。
四、服务机器人开启未来时代
职业化的服务机器人是未来期待的发展方向之一，其数量预计将会实现很大增长。根据联合国、世界卫生组织的相关统计数据，在全球步入老龄化的时代，不管是德国、中国还是日本，未来都会面临劳动力短缺的情况，会有更多老年人需要各种形式的支持，因此，未来可能需要机器人服务和支撑养老工作。除此之外，一些无人操作的小型物流车将广泛应用在交通和物流领域。目前在旅游服务行业投入使用的酒店机器人受到广泛欢迎；医疗机器人也逐渐在医学领域获得更多应用，如帮助患者进行康复治疗或发挥其他功能；清洁领域的专业机器人的使用则更加广泛，如在疫情期间，机器人代替人工在医院做杀菌消毒工作；机器人在农业领域也获得较为广泛的应用，使用激光辅助技术的机器人可以确保植物栽种在正确位置上。与此同时，机器人应用在专业的维护和检查方面也有广阔的市场空间和增长潜力。
综上所述，服务机器人将有巨大发展潜力。许多服务机器人领域的初创企业发展迅速，中国在该领域的创新企业数量位于全球前列。目前大多数工业机器人是在中国安装的，其数量实现稳步增长。
无论是工业、建筑行业、制造业、电商行业，还是服务业领域，机器人的广泛应用已经成为无法阻挡的新趋势，其应用领域也在不断扩大。与此同时，通过IT技术赋能机器人具有广泛的市场前景，机器人应用在许多领域都将大有可为！
（作者系国际机器人联合会（IFR）学术委员会主席、德国斯图加特大学教授。本文根据作者在2023世界机器人大会主论坛上所做的演讲整理，发表时略有删减。）
