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文 | 王颖

据说,清华大学的校园流传着这样一种说法,“听张文增教授的课,能让学美术的人给机器手写编程。”

总会有不同专业的学生跑去蹭张文增的《机器人概论》课程,并不完全是因为清华里对机器人感兴趣的学生太多,而是张文增能把枯燥的机器人理论讲得深入浅出,即使毫无基础的其他专业学生也能“听得懂”。

从1994年考入清华大学机械工程系以来,张文增已经在清华园里度过了25年的时光。从自己的求学到教书育人,张文增从一位优秀的学生成长为了一名优秀的老师,甚至有媒体称他为“人才魔术师”。

机器人手是张文增的主要研究领域,从读研究生段开始接触机器人手研究的张文增在毕业后依然选择了在这一领域继续耕耘。他带领机器人手研究实验室研发出了“多啦A梦”机械手、耦合自适应机器人手等成型的机器人手。

当前,应用于制造业和服务业的各类机器人手成为了机器人产业中的热门话题,了解到张文增教授在机器人手领域已经进行了20多年的研究后,我们来到了清华大学,和张老师针对机器人手产业的现状和未来的发展趋势进行了深入的交流。

这次谈话中,张文增教授介绍了他带领机器人手实验室做出的一些研究成果,向我们深刻阐释了他对机器人智能化发展的看法。

对话清华大学张文增:机器人产业正经历震荡,未来属于“个人机器人”

▲张文增带领实验室团队制作的机器人手陈列台

一、“逼”着学生做科研的魅力老师

张文增1999年毕业于清华大学机械工程系,之后一直在清华继续攻读机械工程硕士和博士,2005年博士毕业留校任教,从2016年开始指导SRT(大学生研究训练)项目。

张文增教授自认为刚参加工作时,还是有些力不从心的感觉,他意识到了传统的教与学的方式会让学生走很多弯路。尤其对本科生来说,科研实践的经历太少,在进行SRT项目时就会遇到很多难题。

他认为,让本科生更早的接触科研积累真正的经验比“死读书”有用的多。读本科时,张文增没参加过SRT,这也是他在后来的研究中常常感到力不从心的原因,他意识到,让同学们更早的进行科研实践对他们接下来无论是学习还是工作都有帮助。

对话清华大学张文增:机器人产业正经历震荡,未来属于“个人机器人”

▲机器人手实验室,张文增也会在这里给学生上课

2012年至2013年,张文增到美国做访问学者期间,感受到西方的教育环境与中国最大的不同之处在于他们把交流看的更重。这种交流更多的是指学术上的探讨,对团队中每个个体想象力的重视。

结合国外的先进经验,张文增在每次带队做项目时都在调整自己的教学方法。十几年的时间里,他带领本科生SRT团队赢得了国内外几十种机器人设计和论文奖项,培养了一批批专业人才。

张文增的课堂总是座无虚席,除了本专业的学生以外,还有很多其他专业的学生来“蹭课”。大家都被张老师幽默的课堂风格,专业的知识储备深深吸引。于是,清华大学的校园里就流传起了我们前面提到的那句话,“听张老师的课,能让学美术的给机器手写编程。”

二、肌肉信号控制耦合机械手,可帮助残疾人正常生活

20多年的执教生涯中,张文增教授带领实验室研制出了球形的“多啦A梦”手、耦合自适应机器人手COSA等多项机械手。

张文增教授也带我们来到了他的机器人手实验室,向我们展示了一部分他和学生共同的研究成果。

这些展示的机器人手中,“哆啦A梦”手通过气动进行控制完成抓取。COSA手可以通过肌肉信号控制帮助机器人正常生活,残疾人的肌肉末端纤维运动通过传感器检测将运动趋势传输到机械手,比脑电波控制可靠性更高。

对话清华大学张文增:机器人产业正经历震荡,未来属于“个人机器人”

▲可灵活弯曲的机器人手指

张文增带领学生做出的人手形的机械手每个手指上都能灵活弯曲,关节间的运动是耦合的,设计与人手非常接近,手指的第二个关节运动时,前一个关节也会随之弯曲。

这款机械手已经被同校的教授抢先定了十台,用于教学和研究工作。但张教授说:“做十台这个耗费的精力太多了,可能会影响我们接下来的研究,而且十万一台成本太高了。”

对话清华大学张文增:机器人产业正经历震荡,未来属于“个人机器人”

▲本科生挑战杯二等奖作品“壁虎”机器人

除此之外,张教授带领的本科生还做出了一种“壁虎”机器人,可以通过吸盘主动覆压,爬到玻璃上和墙上,并获得了挑战杯二等奖。

目前,由于制作成本太高,机器人手实验室的成果大多还只是原型机。张文增一直在寻找能与学校科研机构对接的企业,帮他们把技术落地。现在张老师的学生正在和机器人手实验室合作,下一步将与张文增共同将前沿研究落到实际产品中,

机械手的研究很考验整合机电能力和工程能力,张文增表示,想要将机械手产业化,还需要更多的资金投入。

三、机器人市场正处于震荡期

张文增说:“机器人随着时代的发展一定会替代人,文明才会前进。”

他以汽车为例,解释了人与机器人交互的进阶。从前,车是由马来拉的,人和马的交互靠抽鞭子来完成。随着科技的进步,汽车出现了,马被取代。人也是一样,机器人随着技术的进步一定会在某些特定的工作中取代人类,这是文明的进步。

前不久的世界机器人大会上出现了那么多新的工业机器人公司,也有众多老的机器人公司从展会中消失。

张文增认为,现在工业机器人的市场呈现整体下滑趋势是正常的。因为大家都看到了工业机器人有广阔的市场空间,所以都涌入了这个市场,有人涌入就会有人倒闭,这是自然规律。

他说:“老的机器人不发展,就会丢失领地。”

以智能手机为例,现在技术已经不是独家的了,只不过是谁现在做的更精,谁做的更快。进入了技术的震荡期,创新刺激消费的可能性正在下降。

对此,张文增认为,新技术来的时候一定会有震荡期,电子产品制造商都在观望,因为机器人是制造业,不可能春江水暖鸭先知。

张文增更看好服务机器人未来的发展,他表示,工业机器人走到街面上是有瓶颈的,从发展的空间上来说,工业机器已经发展的很满了。

机器人本身也在经历结构性调整,长久来看,工业机器人会永久存在,但市场会变小,现在工业机器人市场大是和过去相比,未来市场更大的会是医疗、养老、场景服务类的机器人。

四、“个人机器人”才是发展主流

现在来看,服务机器人还没有应用的很好的,这个阶段比较成功的是清洁机器人。但目前的清洁机器人也只能在二维平面工作,不能飞起来、不能爬墙、不够便利、不够智能,干活的时候还有噪音,也不能避开人在其他空间干活。

人类已经有了这样的需求,为什么没有机器人公司去实现这项技术,这显然是技术上还存在瓶颈。

造成这种瓶颈很大一方面的原因是,更复杂的机器人就需要更多的传感器,那相应的成本就会增加。这部分的成本现在只能由用户来承担,但从性价比的角度来看,暂时可能还无法在市场上受到欢迎。

张文增说:“现在很多机器人创业公司,但没有明确的杀手锏,机器人公司都活不过十年。”机器人往下发展一定是人工智能的,人工智能往下发展一定是要能生出手脚的。

智能服务机器人的核心是人工智能企业将来会去做机器人,做软件的人做硬件,做硬件的必须拥抱软件。

现在的态势是,做机器人的背景多元化,传统做机器人的企业看不到他的竞争对手到底会来自哪里。

张文增认为,下一代机器人一定会是类似个人管家,能够帮助人类完成日常生活和工作中各种任务的“个人机器人”。他认为,物联网来了之后,只要系统打通了,各种智能硬件都会变成个人机器人。

结语:机器人市场需要乔布斯

创新研究和产品还是有距离的,过分注重产品化会使创新乏力,会放慢研究的脚步。张文增的机器人手实验室正一直在不断创新,始终把研发放在第一位。

想要实现产品化,需要有大量的公司作为桥梁,但现在这条路还没打通。

机器人再迎来低潮的必然的,因为人的期望太高了,但是技术已经发展到这个阶段是不会出现技术低谷的,会一直向上走,只不过可能走的再缓慢一点。

张文增说:“市场刚开始的时候,需要大爆炸,机器人市场还是需要一个乔布斯出现。”