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从春晚舞台的秧歌,到北京亦庄的马拉松,再到前不久刚刚在杭州落幕的机器人格斗比赛,人形机器人逐渐从实验室走向了大众的视野。据GGII预测,2030年全球市场规模将突破200亿美元,中国市场规模将达50亿美元。高盛的预测更加乐观,认为2035年全球人形机器人市场规模有望突破千亿美元的规模,达到1540亿美元。
人形机器人作为人工智能与机器人技术深度融合的前沿领域,正逐渐成为全球科技竞争的焦点。它不仅代表着一个国家在高端制造业和前沿科技领域的综合实力,更将深刻地改变我们的生产生活方式,为人类社会带来前所未有的变革。从工业生产中的高效协作,到家庭服务中的贴心陪伴,再到医疗康复中的精准助力,人形机器人的应用场景不断拓展,展现出巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
然而,人形机器人的产业发展并非一帆风顺,其还面临着诸多挑战:在技术层面,高精度的运动控制、智能的感知与决策、人机交互的自然性与安全性等关键技术难题亟待突破;在产业层面,产业链上下游的协同合作还不够紧密、标准体系有待优化、检测认证的产线还不够广泛,这些问题在一定程度上制约了人形机器人产业的发展。
在这一背景下,检测认证的重要性日益凸显,它不仅是提升产品质量、保证消费者安全的关键环节,更是推动产业健康发展的重要驱动力。本期,国家机器人检测与评定中心(总部)主任、上海机器人产业技术研究院院长郑军奇将从人形机器人产业的特点、产业面临的风险挑战以及检测路径和认证展望这四个方面为我们拆解未来人形机器人高质量发展路径。
锚定可靠性与安全性,人形机器人迈向高质量发展之路
“我们谈论人形机器人这个话题,本质上是在谈论人形机器人背后的人工智能、大模型等技术的发展。当今,我们正处于第三次工业革命以后的转折期,各行各业的高质量发展变得尤为重要。”郑军奇表示,“推动人形机器人高质量发展的一个重要手段就是标准检测认证。”
值得一提的是,中国机器人认证(CR认证)是我国在机器人领域的一项重要制度,自认证实施以来,CR认证在机器人产品质量提升、机器人产业技术进步和机器人行业健康有序发展方面做出了巨大贡献。其为机器人确立各场景下的高阶质量要求,对提升应用效果,提供信任依据,拉动产业梯次升级,助力机器人产业高质量发展起到了重要作用。
那么,人形机器人产业有什么特点?郑军奇表示,从传统思维去理解人形机器人产业链,那么其是由感知、决策、执行系统共同组成的载体,细分来说还包括视觉传感器、激光传感器、处理芯片、驱动器、编码器等等零部件。如果从“具身智能的最佳载体”这个角度去看,人形机器人可以看成是由大脑、小脑、肢体组成类人的载体,隐藏在机器人内部的创新技术驱动了人形机器人的发展。
“人形机器人是自动与自主高度耦合的产品。自动是指从第二次、第三次工业革命开始,装备逐渐向自动化装备、机电一体化产品发展,机械设备的自动化程度越来越强;自主是从软件、互联网、大数据、人工智能、大模型等技术发展以后慢慢呈现的,尤其是大语言模型发展之后,其慢慢支撑物理世界进行自主决策。人形机器人将这两种技术路线耦合在一起,机电一体化和AI领域的专家强有力的思想碰撞在这一领域擦出了新的火花。”郑军奇如是分享道。
人形机器人的发展把社会带到了具身智能的新阶段,但同时其也带来了一些风险和挑战。人工智能思考、推理、创新、生成等能力背后可能存在创造不利事物的风险,带来新的安全问题;人形机器人作为新产品新形态,其可靠性是否稳定尚不明确,此前发布的《人形机器人一体化关节CR认证实施规则》是支撑其可靠性发展的重要手段,但其在可靠性方面存在国际差异;此外,一旦人形机器人进入家庭,长有“眼睛”的机器会看到所有东西,个人隐私泄露和数据安全问题将凸显;最后,具身智能本身技术路线仍在探索中,技术理论体系未固定完善,存在诸多新思想和新挑战以及亟待解决的科学问题。
郑军奇指出,人形机器人若要实现高质量发展,需锚定两大核心方向:一方面,要确保人形机器人本体具备高度可靠性,智能设备运行安全无虞。毕竟,可靠的机器人本体是发挥功能的基础,安全的智能设备则是稳定运行的有力保障,二者缺一不可。
与此同时,与高质量发展相适配的检测标准和方法也起着举足轻重的作用。其中,构建双重路径的质量评价体系堪称关键一环。具体而言,第一条路径聚焦于物理层面,从零件、部件的精挑细选与严格检测起步,逐步延伸至具身智能体的全面构建,最终将考量范围拓展至实际应用场景以及整个生命周期。通过这一路径,能够全方位把控人形机器人在硬件和实际应用中的质量表现。而另一条路径则着眼于数据与模型,从数据的精准采集、有效处理,到模型的精心构建、持续优化,进而发展到具身智能体的成熟完善。这一路径顺应了具身智能时代的发展特点,凸显了数据与模型在推动人形机器人智能化进程中的核心地位。
制定标准,机器人检测技术与时俱进
在科技飞速发展、人工智能领域不断突破的时代背景下,人形机器人作为融合多种前沿技术的关键载体,正逐步从实验室走向更广阔的应用场景。在实现人形机器人高质量发展的进程中,每一步都关乎着技术的突破与产业的升级。而这一过程中,存在着六大专业问题,它们如同隐藏在发展道路上的关键节点,需要被精准识别并妥善解决,方能推动人形机器人产业高质量发展。
(1)智能。“智能”最重要的是将整个智能体从大小脑变为肢体运动。运动的部分归类到执行器,涉及跑、跳、灵巧手的操作等各种指标;此外,大脑、小脑涉及对数据的评估和质量的控制。从大小脑智能、肢体运动的能力这两个维度去考虑整个人形机器人的智能水平。
(2)安全。传统设备的安全主要在电气安全和机械安全这两个基础的部分,而人形机器人还需要关注人机协同的安全和功能安全。
(3)可靠。搭建人形机器人可靠测评评估的模型,形成人形机器人运行工况与使用环境之间的条件数据集,再形成人形机器人寿命、平均无故障时间的评估模型,这一切至关重要。
(4)可信。要使得机器人为人类所信任,需要从数据可信、算法可信、行为可信这三个维度着手,涉及各种信息安全、数据安全的问题。
(5)兼容。首先是电磁兼容,这在实践中非常具有挑战性。除了电磁兼容,协议兼容也非常重要,涉及无线电、通讯协议的兼容,这是国际上所有产品进入市场流通的一个强制性要求。
(6)绿色。我们希望人形机器人是绿色友好的同时也成为一个低碳的产业,人形机器人中就不能出现有害物质。
“这六大专业赋能人形机器人产业也并非一蹴而就的,产业的高质量发展需依技术发展路径循序渐进。在开发、研究、实验室为主的阶段,要关注本体智能,解决智能科学、数据规范、部件可靠等问题;商业化萌芽阶段,需考虑安全可信、部件兼容的问题;大规模产业化时,除本体智能与安全可信,还要考虑本体可靠性寿命、绿色兼容、数据安全、模型可信等问题。前面提到的两大路径、六大专业方向需在产业发展中逐步实施,以推动产业整体进步。”郑军奇分享道。
郑军奇表示,目前在人形机器人领域已经有诸多重要尝试,例如《人形机器人一体化关节CR认证实施规则》的发布构建了相应的体系,提出人形机器人关节的八大指标,提升人形机器人的可靠性。对于数据质量问题,工作组也在搭建相应的质量评级方法,计划将训练场分为数据采集和智能功能验证两部分,形成闭环以验证人形机器人是否是高质量的。“评价人形机器人是否高质量,需要广泛采用各类先进标准,按国标、行标、团标定位实现高质量提升的组合拳。”
2016年,五部委联合印发《关于机器人检测认证体系建设的意见》,确立中国机器人认证CR认证制度,机器人产品采用CR认证体系管理产业的良性发展。2022年,在发改委、工信部、认监委等部委的指导下,中国机器人CR认证升级版发布,聚焦安全和EMC质量底线的同时,推动可靠性、功能安全、信息安全和智能升级。“人形机器人出厂以后还会进化学习,其还涉及数据、模型等,新技术的采用也需要同步提升检测手段,认证体系也需要革新,因此构建全生命周期的创新认证体系也是支撑人形机器人行业高质量发展的重要路径。” 郑军奇分享道。
人形机器人作为科技浪潮中的先锋力量,未来高质量发展之路令人满怀憧憬。在多元标准体系的有力护航下,技术突破将如春日繁花竞相绽放,从更灵动的肢体运动到更聪慧的智能交互,每一项革新都在重塑人与机器的协作边界。随着应用场景的不断拓展,它们将深度融入工业、医疗、教育等各个领域,成为推动社会高效运转的“智慧细胞”。我们期待人形机器人与人类携手,在科技融合的蓝海中破浪前行,共同书写人机共生的壮丽新篇!
来源:荣格-《智能制造纵横》
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