日前出台的《中国製造2025》的战略规划指出，未来十年，中国需研究制定智能制造发展战略，研发具有“深度感知、智慧决策、自动执行功能的高工业机器人”。中科院自动化研究所另辟蹊径，为机器人开发“类人大脑”，使之具备人的协调和学习能力，进而带动工业机器人的飞跃式发展。有专家表示，“中国脑计划”已投入上百亿元，与日美在同一起跑线上，力争“弯道超车”。/大公报记者 周琳
为机器人开发类人大脑
随着智能化水平的不断提高，机器人正在不断向人类接近，能通过各种“感官”甚至“思维”来应对这个世界。新型机器人拥有的大脑是一个多脑区协同的“类人大脑”，採用的推理模式在处理机制上也更接近人脑。让机器人获得人脑的思维能力已是人工智能研究的长期目标和趋势。
“中国脑”已投上百亿
欧盟及美国在2013年分别启动了10亿欧元和45亿美元的“脑计划”。不久前，类脑智能研究中心正式也在中科院自动化所挂牌成立。作为中国领军的机器人研究团队，将融合智能科学、脑与认知科学，实现类脑智能机器人的突破。
“弯道超车，这一次我们与日美在同一起跑线。”中心副主任乔红透露，目前国家层面的“中国脑计划”正加紧研製中，已投入上百亿元。
目前，中国製造业的自动化主要依靠高精度的进口机器人和大量的传感器来实现，工业机器人通过机械手完成抓取、装配、定位等操作，借助灵敏的传感器，从而实现较高精度的操作。尽管工业级装备标准已将误差控制在0.02～0.04毫米内，但在一些要求极高的操作中，精度仍然不够。
“脑计划”的优势在于，机器人可以模仿人脑，借助人的“手、眼、脑”融合的特徵，提高机器人操作的精度和智能水平。
比如，人在熟悉黑暗环境后，能够把钥匙准确地插到锁孔里。完成这个动作对人很简单，但对于机器人却需要极为复杂的编程，而且必须依赖传感器传输周围环境信息，而“中国脑”目的正是免去此类麻烦，只需要简单的指令就能让机器人完成精密的动作。
不依赖传感器完成装配
在一次实验中乔红偶然发现，传感器开关并没有打开，但机器人的“手”还是准确地实现了装配。反覆研究后，乔红团队提出了“无传感器吸引域”的理论概念。这一发现在当时被美国媒体广泛报道，认为“是现有自动装配技术的重要发展”，因为它第一次提供了不用传感器和其他设备在三维空间实现高精度的装配。
这项理论成功“落地”，0.08㎜精度的机器“手”实现了奇瑞汽车0.0025㎜精度的“发动机活塞─连桿─销”装配。为机器人“安上”人类的大脑，让它具备人的协调和学习能力，乔红团队确实在“手”的操作上让低端机器人的精度高了一个数量级。
“我们可以把整个工厂看成是一个人，一个部件坏了，依然能够工作。”乔红说，目前中国的工厂还是单机工作，系统的柔顺性和协调性是未来的方向，中国脑计划正是基于此开展的。
“未来十年是视觉、触觉等多种传感信息的融合，更远的未来会是具有类人运动、学习和决策的智能单体机器人与多机器人系统的协调。”乔红脑中描绘中国工业机器人的未来。“人工智能的发展取决于我们在多大尺度上认识、模拟人类大脑。”
机器视觉助无人机自主加油
机器视觉是“脑计划”的重要组成部分，它通过模仿人眼为机器人大脑提供信息感觉通道。目前，机器视觉作为一门独立学科发展成熟。中科院自动化所王欣刚团队多年利用机器视觉完成了焊接机器人、精密装配机器人等研究应用。目前，团队正在攻关视觉导航测量仪，这项技术将让无人机率先在国际实现视觉导航下的自主加油。
在无人机空中加油时，飞行员需要克服大气湍流、太阳光、云层干扰以及全天候等苛刻要求，失误率高达三成，国外曾为此损失100余架飞机。“一次空中加油对接相当于两架飞机以1000公里／小时左右的速度在几千米高空完成一次穿针引线！”王欣刚说。
机器视觉是人工智能的部分之一，它不仅是人眼的简单延伸，更具有人脑提取信息、处理的功能。在一些不适合于人工作业的危险工作环境，或人工视觉难以满足要求的场合，常需要用机器视觉来替代人工视觉。同时，在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，若用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。
王欣刚表示，使用机器视觉技术制造出的视觉导航测量仪，通过快速目标捕获、跟踪与测量方法，能实时给出对接目标的位置信息进行引导，实现自动对接加油。此外，不但可以增大作战飞机的航程和飞机的载弹量，还能够救援空中缺油的飞机、增强空袭的突然性。
目前，机器视觉已经成功应用于表面缺陷、产品喷码、张数检测等领域，进一步可广泛应用于汽车制造、烟草包装、智能交通等诸多领域。
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