人机协同似乎还有较长的一段路要走，而机器人未来也注定将成为我们生活中的重要成员。
2002年，阿西莫机器人在纽交所敲钟而声名鹊起；2005年，波士顿动力开发的机器大狗，以及之后发布的跑酷机器人Atlas，频频登上热搜；2021年，全球服务机器人销售额达146亿美元，同比增速32.2%，创造了近五年的最高峰值。消毒机器人、配送机器人在疫情中大显身手，冬奥会场馆内的炒菜机器人、送餐机器人等一跃成为网红。机器人技术系统非常庞杂，包括本体、感知、决策、执行器、动力和交互，可以类比为人的躯干、感官、大脑、关节、肌肉和语言。随着AI的发展，机器人不仅能“听”会“看”，能“说”会“道”，甚至也有了嗅觉能力，比如机器狗鼻子就在奥运安保中担负起了危险品检测的重任，展示了机器嗅觉的巨大潜能。同时，服务机器人发展仍面临很多挑战：例如，触觉、嗅觉和味觉传感器缺乏统一的标准，训练数据不足，应用难以普及；机器人的电池电量有限，电机的功效有待优化，阿西莫机器人也在今年因电池续航不足、电机成本过高等问题而被叫停。机器人未来注定将成为我们生活中的重要成员，但达到人机协同，似乎还有较长的一段路需要走。
疫情后，服务机器人会迎来爆发机遇么？技术“卡”在了哪里？机器人会不会抢走我的饭碗？
日前，腾讯研究院司晓院长邀请了5位行业大咖，来解答机器人进化旅程上会遇到的各种困惑，他们是：
中国科学院院士、华中科技大学机械科学与工程学院教授丁汉院士
清华大学长聘教授、清华未来实验室主任、2022北京冬奥会技术应用创意概念设计团队负责人徐迎庆教授
香港中文大学（深圳）机器人与智能制造研究院副院长、深圳市人工智能与机器人研究院特种机器人中心主任丁宁教授
腾讯首席科学家、腾讯 AI Lab 及腾讯 Robotics X 实验室主任张正友
腾讯投资董事总经理余海洋
到底什么是服务机器人？冬奥会上炒菜机器人、消毒机器人、巡逻机器人、咖啡机器人......服务机器人正在越来越多地出现在我们的生活中。那么，到底什么样的机器人可以称之为服务机器人呢？徐迎庆将服务机器人划分为服务于个体的机器人、服务于人类的机器人。他指出，服务于人类个体的机器人与工业场景的机器人是不同的。特别是生活服务机器人要能帮助人们解决生活中的问题，首先就要具备沟通交流能力，简单来说要有“七情六欲”，要能够听出不同情感的区别，具有最基本的五感（即看、听、闻、抚摸、帮扶），并能够根据感知作出应对。机器人的形态可以是各异的，并一定是人形。在丁宁看来，对于服务机器人的定义更为宽泛。他谈到，现在各个行业的生产装备会逐步具备机器人的属性，具有自主性、感知能力、移动能力。从这个意义上来讲，所有的机器人都可以看作是服务机器人，只不过是服务于各个行业的场景。譬如，服务机器人可以分为工业服务机器人、公共服务机器人和专业服务机器人，只不过水下、带电作业等极端操作环境对于服务机器人的感知能力和适应能力要求更强。张正友则对服务机器人做了比较详细的定义。他指出，不同于制造业流水线上的机械臂，服务机器人的工作环境更加具有不确定性，要能服务于人就必须能做到与人互动。炒菜机器人就不能算作服务机器人，因为不需要与人互动，更像是微波炉一样的电器，按量备菜，按程序操作。因此，自主能力是服务机器人区别于其他机器人的重要考量。具体来说，自主可分为两类：踢到了石头，还能保持平衡，叫“反应式自主”；遇到障碍物有意识地避开，比如机械狗遇到门，会去规划一个“开门”动作，就是“有意识地自主”。张正友所在的腾讯Robotics X的主要目标就是攻克A到G的7大技术突破点：一是攻克“ABC”基础能力，即人工智能（AI）、机器人本体（Body）与精确控制（Control）；二是探索“DEFG”机器智能，包括进化学习（Developmental Learning）、情感理解与拟人（EQ）、灵活操控（Flexible Manipulation）等能力，最终实现成为人类守护天使（Guardian Angel）的终极目标。张正友认为，AI在过去二三十年，对机器人领域的发展起到了决定性作用。无论是在自动驾驶、机器狗、扫地机器人还是送餐机器人，这其中最重要的技术是AI计算机视觉。有了这项技术，才能够让机器人拥有自动重建环境、避开障碍物的技能。“但未来的服务机器人，如养老机器人、康复机器人的发展，光有AI是不够的，还需要靠更轻便的传感器，更高分辨率、更敏感的触觉传感器等新技术的成熟，才有希望达到理想的人机交互的服务机器人。”张正友认为，服务机器人的发展到目前为止要靠AI，但后续不能只靠AI，还要靠软硬件的联合设计才能够把服务机器人推向新的高度。张正友谈到，目前，AI技术很多时候还是独立于机器人本体的研究，比如计算机视觉只是在摄像头里加入算法，并没有从机器人本体的角度来思考。机器人本体到底是四足机器狗还是人形机器人？其所需要的智能是不同的。目前，业界都是将计算机视觉能力加到不同的移动底盘上面，譬如将计算机视觉能力放到汽车上就是自动驾驶，以此类推还包括扫地机器人、送餐机器人等等。AI与硬件还存在“两张皮”的现象。因此，接下来除了传感器要继续优化外，AI还需要与机器人本体进行强结合。对于AI技术的发展，徐迎庆也表示了担忧。他谈到，不可否认，AI技术对于机器人起到的重要作用。但我们应该对今天的AI进行反思：如何做好负责任的创新。要做到这一点，就要实现大众接受性和社会期望性的相互响应。假设家里请了机器人当服务员，如果这个服务员本身带有社会偏见，这件事就变得很搞笑了。他指出，AI发展到今天，以前没有意识到的社会歧视，很有可能在大数据下都浮出水面。如果没有一个真正负责任的AI，机器人发展的越快，我们可能给社会带来的危害在某些领域就会增加，这是我们需要反思的事情。计算机视觉和自然语言处理（NLP）是AI应用于服务机器人最为广泛的领域。徐迎庆认为主要是有两方面原因，第一，数据量大。AI是基于大数据的处理。第二，与应用场景很有关系。AI在计算机视觉和自然语言处理方面走得最快，或者说是目前需求量最大的，这是促进相关领域发展的重要因素。张正友认为，计算机视觉发展较早更多的是因为传感器（摄像头）存在由来已久，并且可以标准化，分辨率越来越高、噪声越来越低，由此积累了大量数据。尤其是借助互联网上的海量数据，可以进行人脸识别算法的训练。但是，像触觉、嗅觉还没有一个标准的传感器具备感知能力。触觉传感器和嗅觉传感器能否越来越灵敏、效果越来越好，也决定着人机共生能否向前推进。徐迎庆介绍，相比之下，人们对嗅觉和味觉的研究还远远不够，人类可以分辨成千上万种气味，嗅觉对人的感官体验、记忆的认知有重要的影响。因此，探究人的气味识别和嗅觉感知有着非常重要的现实意义。让机器人也拥有嗅觉，是下一代机器人以及人机交互研究领域必不可少的一个方向。徐迎庆所在的清华大学未来实验室所做的重要课题就包括嗅觉检测与计算方向。通过嗅觉交互-电子鼻的应用，不仅对未来基于物联网的搜索提供了新的手段，也在公共安全、家庭健康、卫生护理等领域有着重要的应用。气味检测在平时生活当中有很多的应用，比如通过气味无创检测用户血糖水平。糖尿病人很多时候是通过用针把手扎破来检测血糖，其实是很痛苦的，如果是无创的会带来很大的帮助。在智慧康养当中，一些病人生活无法自理，这时通过气味检测就可以感知到需要帮他及时更换被子、翻身、铺垫物。在智慧农业方面，针对产业扶贫的需要，徐迎庆的科研团队为产业扶贫基地开发了小西瓜、百香果、草莓三套生产线。通过对水果的气味检测，甜度、重量检测可实现 99% 准确率。也就是说，当水果从生产线上一过，就可以自动完成贴标签，实现农产品的精准销售。在家庭的应用当中，比如有时候家里忘记关火，借助气味检测可以自动监控燃气，洗碗机如果没有及时清理也会产生味道，提醒用户清洗。另外，团队也与企业合作开发了具有广泛嗅觉能力的机器狗。“目前，在气味检测和嗅觉计算方面，以往大家关注并不多，国内外也起步不久。但是从技术的角度，这几年一下热起来了，我们接到了很多不同行业的大量需求。据我们所知，目前国内也有多家机构开始了这方面的研发。”徐迎庆说。丁汉认为，接下来力觉和触觉也会变得十分重要。目前，后两者的技术成熟度不高，需要柔性电子材料的进一步发展，大部分还在实验室做研究和demo。未来随着机器人的发展，这些功能将会慢慢走向成熟。丁宁也谈到，机器人发展到最后始终是要干活的，是要跟作业对象接触的，要对环境进行感知并且建模，做事情要想做的好，进行精细的操作就需要力的感知和触觉的感知，如果这部分能有巨大的突破，对产业影响是巨大的。目前，中国已经进入到老龄化社会，根据民政部发布的数据，2020年我国仅有50余万名养老护理员，远不能满足失能失智老人的照护需求，市场缺口超千万。“研究服务机器人要么有趣，要么有用。”丁汉指出，未来服务机器人很大的一个增长点在于养老康复和医疗手术场景，这也将成为刚需。服务机器人的发展要以需求为导向，养老助残类的机器人优先级是最高的，其次是医疗领域。未来每一台手术都需要配一台机器人，机器人的优势是定位准确，医生的优势在于经验，二者结合实现人机协作。对于创业者，余海洋也给出了建议。在需求端，首先要看创业者解决的需要是否足够大。例如，养老就是一个非常大的需求，哪怕你的解决方案能够带来一点提升，就可以产生比较大的商业价值。另外，服务机器人短时间内无法代替保姆或护工，创业者可以把大需求拆分成若干小需求，先一个一个解决小需求，再看有没有更好的方式实现。人形构造的机器人是十分有挑战性的设计，目前大部分的机器人还是四轮底盘。因此，创业者就要根据实际考虑需求是什么，需求有多大、有多刚需，能否从标准化、容易做的方面来做。同时，创业者还要考虑对比其他方案是否有优势，如果有优势能否形成正向化的产业滚动，这样就可以慢慢在发展当中解决问题。如果方案不具备竞争力，是无法实现资源投入的，后面的路也走不通。近年来，尽管服务机器人取得了较大发展，但始终受到驱动系统和续航能力的制约。丁汉指出，电机是人类最伟大的发明之一，但也最笨重，近二十年来一直没有突破性进展，如果能够有更先进的驱动系统取代电机，未来服务机器人的发展前景将会十分广阔。可以说，新的驱动系统已经成为服务机器人突破瓶颈的关键。如果不解决驱动系统和续航能力，就很难将技术造福于人类。他指出，电池、电机都需要突破，合在一起才能够解决服务机器人面临的问题。随着新能源汽车的投资热潮，大量资金和人才都在涌向电池行业，电池技术的突破是可期的。但电机领域还很难看到希望。即便是波士顿动力公司的机器人能够产生商业价值，但其动力系统和人形构造都需要很大的功率来支撑，续航已经成为最大的短板。张正友则给出了较为具体的建议。现在的电机功率密度比以前高了很多，但如果把电机装在机械臂上还是很笨重，如何让电机轻量化，还需要在工艺上进行突破。他具体谈到，在设计机械臂的时候，电机和机械臂能否系统化的考虑，将电机融入到整个机械臂的设计当中，而不是各个部件拼凑，就很有可能实现轻量化。不过，从商业化的角度来看，数量不够大，很少公司愿意花成本进行工艺创新，但是走到最后一定会实现软硬件深度融合的系统化设计。对于大众，一提到机器人，首先会想到：将来机器人发达了，会不会把我们的饭碗给抢走？对此，张正友认为，尽管会存在机器人取代就业岗位的现象，但也要视具体的工作而定，危险场景更适合于机器人。同时，现在的服务机器人还不能完全自动化，因此如何培训、使用、运维机器人也会带来新的就业机会。在C端应用上，用智能音箱陪老人聊天和让机器人搀扶老人走路是完全不一样的工作。在搀扶过程中，会存在安全等不确定因素，这就要求人机协同要做得更加完善。护工可以把力气活交给机器人干，不过还需要监督它的安全性，因为机器总有不可控的因素。张正友认为，在可以预计的几十年内，服务机器人并不能完全替代人，但在制造业，人工劳动已经不能满足生产需要，工业机器人在大规模装配线上的应用已经成为不可阻挡的趋势。他认为，科技的目的就是为了人类能够更好地提高生产力，这是一直伴随人类文明发展的，并不是新鲜事。汽车生产线利用自动化设备实现了高精度的拼装和焊接，也已经是大规模被验证过的事情。因此，余海洋指出，我们应该从更系统化、更抽象的层面来看。今天的社会正面临着巨大的老龄化、劳动力缺口，利用自动化方式就能够大大缓解这种压力。同时，我们也应该清楚地认识到，机器人产业虽然在快速发展，但仍然与人类区别巨大。例如，人类的身体机能通过简单的场景学习，就能够处理大量的长尾工作。但机器人不同，机器人通过深度学习到目前，仍然距离L5级自动驾驶很遥远。对于危险场景和特殊场景，机器代替人以后，人才可以做更多的只能由人来完成的事情。
疫情后，服务机器人将何去何从？根据IFR统计数据，2018-2021年中国服务机器人市场规模持续增长，初步核算2021年市场规模超过300亿元，达到302.6亿元，较2020年增长36.18%，处于快速增长阶段。丁宁谈到，受疫情推动，中国在送餐、消毒、测温类的服务机器人出货量不断提高，在全球的份额也在上升。但大部分服务机器人仍是基于室内环境下的轮式移动平台再加上互动载体，还存在着技术水平不是非常尖端、同质化竞争等问题。现在的服务对象对于服务品质、安全性都有非常高的要求，必须要向高精尖的技术以及潜力巨大的医疗养护领域加快投入，才能把中国服务机器人的整体水平拉上去。丁汉也谈到，机器人未来将向共融机器人方向发展，人和机器一定会在同一个物理空间紧密合作。服务机器人的发展一直相对困难，对各方面的技术突破要求非常高。例如，康复机器人面世多年，至今仍难以做到实用的关键点就在于技术综合难度比较大。一是材料还很笨重，二是传感技术，三是基础件没有过关。同时，智能化很难。目前，服务机器人基本还处于半自主化，对于非结构化的处理能力不强。酒店送餐、停车场引导停车等应用环境还是相对简单。此外，相对于工业机器人，服务机器人对各项技术要求较高，例如脑机接口技术要做到实时响应就相对困难。在野外等极端环境下作业时，能源和基础关键部件的突破也是一个大问题。“要实现真正意义上的人机协作还有较大的努力空间。国内很多企业做的协作机器人无非是加了传感器，感应到就停止，还谈不上人机协作。”丁汉说道。他建议，医疗领域以及工业领域的人机协作会是一个比较好的切入点，从技术角度也有可能实现。目前，国内协作机器人创业公司较多，资本投入大，相信未来会找到很好的突破点和落地应用。不过，未来在医疗领域能否形成趋势，还要看协作具体可以解决什么问题、能够达到什么水平，可以给人类带来哪些进步。他还谈到，在工业领域也会有突破点，但为了提升效率牺牲了安全指标，会存在一定的问题。在过去年三年，国内不少机器人创业公司都开辟了海外业务，并且很多都实现了高速增长。余海洋对于国内创业公司也给出了具体的建议：一方面，中国在改革开放中积累了深厚的工业制造能力和供应链能力，再加上互联网和硬科技的发展，积累了大量的软硬件人才。底层优势与工程师红利两者一叠加，就使得中国的服务机器人产品性价比优势明显，能够快速打开海外市场。但同时，整个行业还处于早期阶段，今天所能满足的需求只是一小部分。我们必须清楚地认识到，相比工业机器人领域的四大家族，中国公司在核心的伺服和控制方面还相对欠缺，要实现赶超就要持续投入、保持耐心，并且要符合客观的科学规律。另一方面，企业需要不断地往前跑。制造业建立壁垒最有效的方法就是拥有大规模的工业制造能力，在此过程中解决良率和效率的问题，保持技术领先。此外，加快人才和政策基础的建设，也能够让企业放心地去拼搏、在一个完善的市场化机制下优胜劣汰，这样才可以让中国的服务机器人产业始终领先。
