未來(lái)機(jī)器人將會(huì)怎樣？中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所機(jī)器人理論與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人喬紅研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)給出了答案。該團(tuán)隊(duì)“基于環(huán)境約束和多空間分析的機(jī)器人操作理論研究”，因在機(jī)器人操作上提出了一系列原創(chuàng)思想，獲得2014年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

工業(yè)機(jī)器人通過(guò)“手”完成抓取、裝配、定位等操作，借助靈敏的傳感器，機(jī)器手能實(shí)現(xiàn)較高精度的操作。雖然工業(yè)級(jí)裝備標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)將誤差控制在0.02—0.04毫米內(nèi)，但在一些要求極高的操作中，精度仍然不夠。在一次實(shí)驗(yàn)中，喬紅發(fā)現(xiàn)有時(shí)候不依賴傳感器反而精確度更高、更穩(wěn)定。這是偶然，還是某種理論上的必然？

反復(fù)實(shí)驗(yàn)后，喬紅發(fā)現(xiàn)將機(jī)器人的系統(tǒng)映射到另外一個(gè)空間，約束對(duì)系統(tǒng)形成了廣泛存在的“吸引域”，可以設(shè)置出一個(gè)不依賴于傳感器的精確裝配、抓取和定位解決方案。就此，喬紅提出了“環(huán)境吸引域”的概念、存在條件以及相應(yīng)的依賴吸引域?qū)崿F(xiàn)高精度的算法。

在進(jìn)一步研究后，團(tuán)隊(duì)意識(shí)到要提高機(jī)器人的智能性和可靠性，不能只關(guān)注“手”，還需要有視覺(jué)與“手”的聯(lián)動(dòng)。為此，基于模式識(shí)別技術(shù)，研究組發(fā)現(xiàn)了相關(guān)的“吸引域”。喬紅說(shuō)，“吸引域”的理念，使我們同時(shí)關(guān)注到機(jī)器人操作時(shí)觀察物體的視覺(jué)“吸引”和它運(yùn)動(dòng)時(shí)抓取動(dòng)作的“吸引”，這就像人的活動(dòng)，手和眼是融合的，而不是割裂開(kāi)來(lái)的。

基于計(jì)算機(jī)算法、軟件操作的機(jī)器人活動(dòng)，在新情境下的反應(yīng)有一定局限，而人類行為則完全不同?！耙源蛴鹈?yàn)槔祟惷看蔚慕影l(fā)球都可能不同，但在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間練習(xí)后，雖然來(lái)球的方向和路徑變化多樣，我們卻一般能夠越打越好，同時(shí)不影響反應(yīng)速度?！眴碳t解釋說(shuō)，其中很重要的一個(gè)原因是，人和機(jī)器人在學(xué)習(xí)和理解上有重大區(qū)別：人是基于神經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)知和反應(yīng)的。那么，能否研究機(jī)器人的“大腦”，并由此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人本體的融合控制？為此，研究團(tuán)隊(duì)與多學(xué)科合作，開(kāi)展機(jī)器人“神經(jīng)計(jì)算和類人神經(jīng)系統(tǒng)”的理論研究。研究團(tuán)隊(duì)希望，通過(guò)對(duì)“類人神經(jīng)系統(tǒng)”的理解，提出如何提高機(jī)器人學(xué)習(xí)能力的理論途徑。

喬紅說(shuō)，機(jī)器人研究的“手、眼、腦”三部分連起來(lái)，能夠進(jìn)一步了解機(jī)器人操作原理?！皺C(jī)器人未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)是越來(lái)越接近生物，有包括認(rèn)知、情緒、邏輯、動(dòng)作在內(nèi)的一系列類人化的特征。機(jī)器人不再是冰冷的機(jī)器，而將擁有人類的優(yōu)美特性?！?

喬紅研究團(tuán)隊(duì)的研究成果已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)上得到驗(yàn)證和應(yīng)用，比如，提高汽車裝配機(jī)器人的精度等。但她表示，團(tuán)隊(duì)探索的是一個(gè)前沿理念，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還有很多工作要做。