德国人眼中的机器人创新

□文/弗兰克.基尔西纳（Frank Kirchner）

德国人工智能研究中心（DFKI）机器人技术创新中心负责人弗兰克·基尔西纳教授（Frank Kirchner）认为，工业发展到现阶段已经不再是单机处理数据的过程了，数据分析能够互联共享是未来的方向。他还强调，工业机器人可以与人协同作业，但必须要确保人的安全。

德国人工智能研究中心（DFKI）机器人技术创新中心在德国算规模比较小的，但DFKI机器人技术创新中心在研究人工智能和机器人技术领域被公认为非常专业，很多地方都有我们的分支机构。

研发实力雄厚

作为一个工业研究性质的中心，DFKI机器人技术创新中心和行业上下游其它机构进行密切的合作，合作方包括股东、研究中心、大型公司、中小企业等，其中像谷歌、SAP等公司都是我们的战略合作伙伴。并且合作方式多种多样，目前已经取得了丰硕的成果。

DFKI机器人技术创新中心专攻人工智能和机器人领域，研究方向包括水下机器人、宇航机器人、救援机器人，还研发了一些物流生产领域的机器人。这些不同类型的机器人可以进行各种高难度的水下作业、空间作业，而且我们在机器人的研究上特别注重人机交互，力求将机器人和人工智能相结合。

我们有一支充满朝气和活力的团队，截至目前，团队成员已达31人，都是不可多得的专业人才，能够处理非常专业的问题。有的成员是专门做机器人设计的，有的成员是专注负责人机互动程序设计的，还有的成员负责整个控制系统设计，在各自领域内都表现得非常专业。

专业的设计能力能够保持机器人实现长期的智能化，特别是对于人机互动、工业4.0这样非常重要的课题。

三个“工业4.0”之父

谈到德国“工业4.0”，就不得不提到德国的三个“工业4.0”之父，他们都对起草德国“工业4.0”战略规划做出了重大贡献。第一个是德国人工智能研究中心（DFKI）的CEO和科学总监Wolfgang Wahlster教授；第二个是德国国家科学与工程院院士孔翰宁(Henning Kagermann)教授；第三个是德国联邦教育研究部(BMBF)部门主管Wolf-Dieter Lukas教授。他们以及其他一些研究人员在2011年创造出了“工业4.0”概念，在全球范围内掀起了“工业4.0”的风潮。

“工业4.0”从何而来？第一次工业革命使得人类开始机械化进程，通过蒸汽机、动力系统等，翻开了人类工业文明的篇章。第二次工业革命是电气化革命，工业进入到电气化进程当中，使得工业领域能够进一步实现大规模生产。随着工业发展大步地向前迈进，到了20世纪70年代，大规模机械化和电气化已经趋于稳定，人类更进一步开始了非常重要的工业信息化进程。人们通过信息化技术发展，得到了更多的数据，处理这些数据，解读这些数据，将不同的信息整合到完整的系统中，这才催生出后来人工智能的话题。到了今天，数据处理已不仅仅是局限在单独的机器上，而是形成信息互联，并且越来越多的普通人都开始关注机器的人机交互功能，这说明人们已经认识到它的重要性和未来的发展趋势。

解放禁锢的思想

以前，人们看到机器和人在物理面上是分开的，人的思维还是局限在一个区域内。现在，人们解开了这种禁锢，看不同的图、不同的视频，感受不同的视觉、体感认知，开始消解之间的隔绝。人与机器更加近距离地合作，可以把人从笼子里解放出来，但合作的同时也要保证安全。

还需关注另一个问题，如何研发出自动化程度强、敏感性高、人性化的机器人，使人能够进入到机器人工作的作业环境当中呢？这是实现人机交互非常重要的一步，因为首先需要保证作业人员的安全。

德国标准化进程在过去几年中得到了快速发展，从而形成了独具特色的发展模式，这其中人机交互模式的发展，经历了四个阶段。在第一阶段，人机之间完全没有互动，如果人一旦进入到机器人内部进行作业，机器人就会停止操作；进入第二阶段，人输入指令后进去工作，机器人能够知道人的行为发生；进入第三阶段，人和机器人可以共同作业，但是要保持一定的距离，确保人的安全；到了第四阶段，人和机器人可以发生碰撞，但只是非常有限地碰撞。所以说，协作机器人将是机器人未来的新趋势。当然，这个趋势也是一个门槛，而且正在处于关键的转型时期。现在全球非常著名的工业巨头以及具有创新潜力的中小企业，都已开始涉猎第四阶段，即人机协作机器人的研究。

下面一点非常重要，我们研究机器人必须要确定机器人能够发展到什么程度，而且这种程度是可实现的。比如人和机器人可以进行接触，协同作业等。我们在宝马汽车的生产车间现场观看机器人和人之间的协同作业，能够直观地感受到未来的机器人该是什么样。

人机交互中的安全性

机器人作业当中有三个非常重要的点，其中之一是控制，必须要确保人和机器不会发生硬碰撞，同时保证机器和机器之间不会发生碰撞。要保证内部安全，就需要精巧的设计，需要优秀的软件，让人与机器安全互动，让机器人成为工人作业过程当中非常好的合作伙伴。我们一直致力于人机互动这个重要的领域，确保机器人与人之间互动的安全性。举个例子，KUKA iiwa机器人，它具有稳定的伸展功能，如果有一个外力冲撞这个机器人，它可以进行一个缓冲，通过缓冲压力，避免伤害到作业人，而有一款FRANKA的机器人非常轻便，具有很高的灵活性。

我还要强调的是，保证机器人的安全不仅要通过工业设计，还要借助数据分析。要进一步分析数据，通过这些数据新的处理方法、新的数据计算方法，保证人机互动之间的安全。

当前，人们在与机器人的接触过程中面临哪些问题呢？从最开始时人机没有物理上的互动，发展到人机之间有非常好的互动，其中的发展过程耐人寻味。还有，希望机器人的荷载率能够实现由高变低的过程，这样机器人的应用范围就更加广泛了，而且人机之间的交互也就变得更加容易了。在机器人的发展过程中还有许多需要继续探索的领域，比如在材料、软件开发、控制端口等方面，都需要一个新的发展方向来支撑机器人产业向前推进。

我和我的同事将继续在这一科学领域深入研究，为机器人的发展贡献自己微薄之力，并希望能够和其他同仁一起，做好机器人领域的研究支撑，共同推动机器人产业迈向新的高度。