《電子技術(shù)應(yīng)用》
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機(jī)器人的關(guān)鍵是控制算法和工藝

2015-04-23

      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(guó)玉老師講演了“智能機(jī)器人技術(shù)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的應(yīng)用”,并接受了《電子產(chǎn)品世界》的獨(dú)家專(zhuān)訪。

      與國(guó)外的差距在工藝和控制方法

  要使機(jī)器人運(yùn)行得流暢,能夠真正完成一些特定功能,算法是很重要的。例如西門(mén)子、施耐德等國(guó)際領(lǐng)先企業(yè),其控制方法很恰當(dāng),或者是更先進(jìn)。相比較而言,芯片、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編程等問(wèn)題不是太大,我國(guó)這方面的人才也很多。

  另外,在材料和加工工藝方面,國(guó)際領(lǐng)先公司也有優(yōu)勢(shì)。我們國(guó)內(nèi)一些企業(yè)做出來(lái)的產(chǎn)品,總的感覺(jué)是不夠精致,在機(jī)械、驅(qū)動(dòng)、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、外形設(shè)計(jì)等方面有些差距。

  那么,是否本土企業(yè)有了足夠的資金,也能很快達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?這恐怕也不是。因?yàn)槲覈?guó)的基礎(chǔ)實(shí)力還未達(dá)到這個(gè)高度,包括機(jī)器人材料、加工生產(chǎn)工藝、用戶(hù)體驗(yàn)設(shè)計(jì)等。

  在培養(yǎng)機(jī)器人的人才方面,需要綜合能力,諸如電路設(shè)計(jì)、軟件編程和基本的控制方法等,另外還有基礎(chǔ)的機(jī)械設(shè)計(jì),包括不同的機(jī)械設(shè)備、機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械模型等。

  服務(wù)機(jī)器人前景廣闊

  機(jī)器人是典型的自動(dòng)化裝置。相比國(guó)外先進(jìn)水平,從工藝和技術(shù)角度看,我國(guó)短時(shí)間內(nèi)趕超不太現(xiàn)實(shí)。但是在智能機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等特種機(jī)器人方面,我們還是有可能趕超先進(jìn)水平的。

  當(dāng)前國(guó)內(nèi)做掃地機(jī)器人的企業(yè)很多,但左老師的研究小組對(duì)此不太關(guān)注。因?yàn)楸M管掃地機(jī)器人有一定的科技含量,但很容易入門(mén),而且商業(yè)化已比較成熟了,因此硬件方面提高不是太大。在此基礎(chǔ)上,左老師看好路徑規(guī)劃類(lèi)機(jī)器人,例如他們正在研制空氣凈化器機(jī)器人,可以移動(dòng),濾網(wǎng)可以水洗。

  左老師希望他們的技術(shù)和設(shè)計(jì)不要趴在實(shí)驗(yàn)室里,應(yīng)該推廣出去。為此,左老師這兩年開(kāi)始參加一些國(guó)際性展會(huì),也有一些眾籌公司、機(jī)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)。不過(guò),盡管現(xiàn)在風(fēng)投比較多,但都希望短期回報(bào)。這就有時(shí)間和速度的問(wèn)題,對(duì)單一的高校來(lái)說(shuō)有點(diǎn)難。建議大學(xué)的研發(fā)技術(shù)與企業(yè)的工程技術(shù)結(jié)合起來(lái),才有可能加快進(jìn)度。

  與智能車(chē)、無(wú)人機(jī)互補(bǔ)促進(jìn)

  目前高校中也流行智能車(chē)、無(wú)人機(jī)等,其實(shí)與機(jī)器人是并行、互補(bǔ)的。例如智能車(chē)的平臺(tái)比較固定化,之后如果進(jìn)一步提升,可以用來(lái)做機(jī)器人的技術(shù)研究。反之,如果機(jī)器人研發(fā)做得好,可以把電子電路學(xué)、軟件編程學(xué)和游戲控制等方面的知識(shí)用到智能車(chē)控制、圖像處理方面去。

  無(wú)人機(jī)包括旋翼和非旋翼兩大類(lèi),這十來(lái)年的發(fā)展較快,但是也不能說(shuō)它比地面機(jī)器人更難。地面機(jī)器人需要的基礎(chǔ)性技術(shù),例如硬件和軟件技術(shù),可以用到空中機(jī)器人。

  因此,在機(jī)器人培養(yǎng)方面,無(wú)論是研究生還是本科生,也無(wú)論是智能車(chē)、機(jī)器人還是無(wú)人機(jī),都可以采用一些通用的硬件,做一些相似的計(jì)算控制。

  學(xué)生作品與實(shí)際產(chǎn)品的差距

  在左老師帶的學(xué)生中,很多學(xué)生從大一開(kāi)始接觸,大三大四正式做,最后都能做出機(jī)器人來(lái)。因此,現(xiàn)在機(jī)器人入門(mén)門(mén)檻不是特別高,從淘寶網(wǎng)上就可以買(mǎi)到很多部件。不過(guò),正像IDG高級(jí)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?!?/p>

  北工大機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)

  北京工業(yè)大學(xué)目前有兩個(gè)學(xué)院在進(jìn)行機(jī)器人的教學(xué)和科研工作——機(jī)電學(xué)院和電控學(xué)院。機(jī)電學(xué)院主要側(cè)重機(jī)械方面,例如柔性機(jī)械臂的設(shè)計(jì)和控制;電控學(xué)院更多的是偏重智能控制。因此,在北工大,參與機(jī)器人機(jī)型方面研究的老師數(shù)目較多,是北工大的一個(gè)主要特色。

  關(guān)于硬件自由日:

  硬件自由日是DFF(數(shù)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(hào),意指允許人們對(duì)硬件實(shí)體進(jìn)行自由地設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)圖、藍(lán)圖、模板、軟件代碼和設(shè)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。


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