人机协同的服务机器人离我们有多远
随着数字科技的飞速发展，我们经济社会各个方面都沐浴在科技革新的阳光下，一个智能泛在、虚实共生的新时代正悄然来临。面对疫情冲击、经济发展及大国博弈等多重不确定性，科技无疑是我们应对变化、开启未来之门的金钥匙。
腾讯研究院联合多方力量，包括腾讯新闻、腾讯院士专家工作站、腾讯投资、腾讯可持续社会价值事业部以及各大科技实验室，共同发起了《T3未来科技对话》。这一对话旨在邀请科学家和行业专家，共同探讨科技趋势，捕捉那些走出实验室的璀璨星辰。
2022年6月8日，首期对话如期而至，核心议题聚焦于“人机协同的服务机器人离我们有多远？”。
服务机器人，被誉为制造业顶端的明珠，近年来其发展势头迅猛。2021年，全球服务机器人需求端销售额达到了惊人的146亿美元，增速高达32.2%，创下了自2016年以来的最高峰值。疫情期间，消毒机器人、配送机器人等纷纷成为新晋网红，而在冬奥会馆内，炒菜机器人、送餐机器人等的表现更是引人注目。特斯拉、戴森等企业也积极投身到“人型”机器人的研发与制造中。
那么，究竟什么是服务机器人？哪些技术的突破和进展让它们有了走进家庭生活的可能？又存在哪些挑战需要克服？
带着这些疑问，腾讯研究院司晓院长邀请了中国科学院院士、华中科技大学机械科学与工程学院教授丁汉，清华大学长聘教授、清华未来实验室主任徐迎庆，香港中文大学（深圳）机器人与智能制造研究院副院长丁宁教授，以及腾讯首席科学家张正友和腾讯投资董事总经理余海洋，共同解读服务机器人的发展密码。
一、服务机器人的核心在于“服务于人”的理念
在各位嘉宾的眼中，服务机器人并非一成不变的概念。由于常见的家用扫地机器人、农业种植中的机器人以及外骨骼加强设备等都被纳入机器人的范畴，因此需要对服务机器人进行更为深入的解读。丁汉院士将机器人分为工业机器人、特种机器人和服务机器人三大类。他认为服务机器人对技术突破的要求极高，目前机器人的概念也在不断演进，包括机械臂、AGV、海陆空机器人以及情感交流、陪护等人机交互的服务机器人。
腾讯首席科学家张正友强调，服务机器人要服务于人，必须能够与人互动。由于环境的不确定性，服务机器人的自主能力至关重要。从这个角度看，炒菜机器人等不需要与人互动的机器人更类似于微波炉等电器，并不归为服务机器人。
二、机器人的五感中视觉和听觉领先，其他感官技术也在不断进步
在感知方面，视觉和听觉是机器人目前最为主要的技术突破方向。机器人的手眼协同问题在工业应用中尤为重要。力觉和触觉技术也在不断发展中，需要柔性电子等相关技术的支持。随着机器人的不断发展，这些功能将逐渐成熟。除了视觉和听觉，嗅觉和触觉的探索也取得了一定的成绩。
嘉宾们普遍认为，服务机器人要能够帮助人们解决生活中的问题，需要具备沟通和交流的能力，甚至要能识别语言中不同的情感。基本的五感——听、看、摸、闻等也是必不可少的。机器人的形态并不一定要像人形，只要能够完成任务就可以。从投资角度看，更关注的是机器人在具体场景中解决了什么核心问题，能否产生大价值。清华大学徐迎庆教授表示，人工智能应用的最成熟领域之一是计算机视觉和自然语言处理（NLP）。这主要得益于大数据的处理和丰富的应用场景。相比之下，嗅觉和味觉的研究仍显不足。人类可以区分成千上万种气味，嗅觉对人的感官体验、记忆认知有着重大影响。在家庭应用中，嗅觉技术可用于监测燃气安全，提醒用户清洁洗碗机。机器狗已用于智慧安防领域，在TNT检测方面效率极高。针对视力受损人群，清华大学未来实验室开发了一款配有高分辨触觉终端的专用计算机，可以显示高精度的触感盲文和触觉图像。此项目已被纳入腾讯技术公益计划。
香港中文大学的丁宁教授指出，视觉研究在人工智能领域是最热门的，这其中有许多有趣的问题值得探讨。视觉、听觉和触觉都是对信号能量的感知，这些感知之间可能存在某种联系。目前视觉领域仍面临一些问题，如立体视觉的观察范围问题。随着技术的发展，机器人最终需要与作业对象接触，精细操作需要依赖力的感知和触觉感知。这些领域的突破将对产业产生重大影响。
张正友博士认为计算机视觉之所以发展良好，是因为摄像头作为传感器已经存在很长时间，可以标准化并且分辨率不断提高。对于触觉和嗅觉等领域，传感器的感知能力还有待提升。这需要研究界和工业界的共同努力。AI技术与新传感器的结合将推动人机共生技术的进展。
腾讯投资董事总经理余海洋认为，视觉行业受益于半导体和手机产业链的带动，大量资金和资源投入促进了视觉技术的进步。
人工智能技术与机器人的结合是本世纪的重要技术突破点。服务机器人需要在非结构化复杂环境中执行复杂操作，对交互性和自主性有较高要求。AI在其中扮演重要角色，如四足机器人的快速移动和AI训练密不可分。丁汉院士认为，AI与机器人的结合需要赋予机器人新功能、高性能和实现以前不能实现的目标。AI是推动机器人技术进步的动力，需要在机器人本体上实现技术突破。AI的进步不仅仅是算法层面的提升，还需要将老师的经验移植到机器人上，这对机器人是突破性的进步。计算机视觉的推动使得机器人能够自动对环境进行重建和避开障碍物，这是机器人领域最重要的进步之一。随着科技的飞速发展，机器人的核心技术逐渐浮出水面，可以被概括为A2G，涵盖了七个方向和七个技术点。在这其中，“A”代表人工智能AI，赋予机器人视觉、听觉、语言能力和思考能力，使其能够感知并响应环境；“B”指代机器人的本体，不同的机器人本体拥有各自独特的能力；“C”则是控制control，三者共同构成了机器人的基础能力层。
在此基础上，我们进一步探讨了机器人的新发展方向。以“D”为代表的发育学习，让机器人不断尝试、升级，追求进阶的过程。而“E”则代表EQ，即情感理解，机器人需要理解人的情感并作出相应的反应。再来看“F”，它代表灵巧操控，没有这一能力，服务机器人将难以进入人机共生阶段。“G”象征着机器人的终极愿景——成为我们的守护天使，服务机器人将在智能化后，与环境、互联网、其他机器人以及人进行交互，成为我们的得力助手。
张正友博士认为，服务机器人的发展路径可以用SLAP来概括。其中，“S”代表感知，“L”代表学习，“A”代表执行，“P”代表规划。感知与行动之间的紧密连接使机器人能够实现反应式的自主。整个系统都需要具备学习能力，通过与环境的交互，不断提升自身能力。
腾讯机器人实验室进一步将这一理念细化为三个支柱：灵敏运动、灵巧操作和智能体。机器人在实际落地过程中仍面临诸多挑战。续航能力的提升、常识的学习以及针对用户刚需的深度挖掘是解决这些问题的关键。
丁汉院士以康复机器人为例，列举了材料笨重、传感技术不完备、微小电机等基础零部件不过关等难题。电机虽然为人类带来了许多奇迹，但仍面临笨重的问题。实现真正的智能、非结构化环境的处理能力以及大规模使用的安全性和能源续航问题也是未来服务机器人发展的挑战。
丁宁教授分享了早年输电线路上的机器人经验，通过磁场实现无线充电，解决了机器人在作业场景中的生存问题。张正友博士认为电池发展相对较慢，而腾讯的Robotics X Max多模态四足机器人则通过足轮一体的设计实现了节能。周围的无线电波也可能成为未来的能量来源。要实现人机共生，还需要解决零部件的轻量化问题。目前电机功率密度已显著提高，如何进一步实现电机的轻量化是工艺上的突破点。
随着科技的飞速发展，服务机器人逐渐融入我们的日常生活，但在其广泛应用的也面临着诸多挑战。如何让机器人理解并适应复杂多变的人类环境，是一个亟待解决的问题。想象一下，一个机器人需要照顾小孩，却忽略了基本的常识——在洗净孩子之后，需要抱起孩子并倒掉水。这是因为在与机器人的沟通中，某些关键信息被遗漏了。人类可以凭借直觉理解这些常识性的细节，但如何让机器人做到这一点，是一个巨大的挑战。
针对这些问题，服务机器人的发展还需要解决“最后一公里”的问题。腾讯投资董事总经理余海洋指出，优秀的机器人公司需要对特定场景有深刻的理解。在不同的环境中，如商务清洁、地下停车场、广场、商超、办公室和酒店等，机器人需要面对不同的地面和空间构造，以及各种各样的污染物。这需要机器人具备适应不同环境的能力，并与各种管理体系和运营体系协同工作。
服务机器人的发展也需要渐进式的优化。老龄化社会的巨大需求是一个很好的例子。虽然目前机器人还无法完全替代保姆护工的角色，但如果我们能将大需求分解为小需求，并逐一解决，就能为机器人技术的改进提供方向。人形设计虽然充满挑战，但我们看到更多的是四轮机器人已经在各种场景中运行。在实际过程中，我们需要考虑真实的需求、需求的刚性和大小，以及供给方案的优势等。
徐迎庆教授强调用户体验的重要性。他提到一个有趣的比喻，有些人手里拿着锤子却只看到钉子，这是片面的视角。我们需要真正了解用户的刚需，高科技并不一定是最新的技术，某些新技术也不一定能够满足我们现阶段的刚需。我们需要深入理解并满足用户的真实需求。
腾讯研究院司晓院长通过调研发现，隐私和就业替代问题是人们关注的热点。例如，机器人在方仓医院的广泛应用已经对就业产生了一定的影响。通过识别病人散发的气味来识别病情的非接触式技术虽然在医院场景中很有用，但也引发了隐私的担忧。这些问题的解决需要产业界的共同努力和合作。
人机协同是大势所趋。我们应该致力于让机器服务于人而非替代人。面对人与机器人的复杂互动关系，我们需要坚持向善向上的原则，让技术变得更可解释、更可信和更安全。让我们共同创造一个人机协作的美好未来！