任務(wù)一

認(rèn)識人機(jī)共融技術(shù)01人機(jī)共融的概念02人機(jī)共融的特點(diǎn)03人機(jī)共融的關(guān)鍵技術(shù)04人機(jī)共融在智能制造中的應(yīng)用05人機(jī)共融的發(fā)展趨勢直播課堂模塊五新一代智能制造技術(shù)項(xiàng)目一走進(jìn)新一代智能制造當(dāng)下人工智能、大數(shù)據(jù)、5G等新技術(shù)與機(jī)器人的融合，加上政策的引導(dǎo)和支持，中國機(jī)器人正迎來加速發(fā)展的機(jī)遇期。隨著人工智能技術(shù)的突破升級，機(jī)器人的感知能力和交互溝通能力越來越強(qiáng)，服務(wù)機(jī)器人和協(xié)作機(jī)器人的市場呈現(xiàn)明顯增長態(tài)勢，“人機(jī)共融”成為重要發(fā)展趨勢，也是世界機(jī)器人領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新的主要方向。讓我們走進(jìn)人機(jī)共融的世界。任務(wù)導(dǎo)入01人機(jī)共融概念Theconceptofman-machineintegration是人與機(jī)器人從單一的人類控制機(jī)器人，轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惻c機(jī)器人在同一空間共存，既能緊密協(xié)調(diào)工作、自主實(shí)現(xiàn)自身技能又能保證安全而不至于擔(dān)心機(jī)器人失控，這是一種更加自然的作業(yè)狀態(tài)。人機(jī)共融的概念01030204人機(jī)共進(jìn)人與機(jī)器人相處后，彼此間的認(rèn)知更加深刻人機(jī)協(xié)調(diào)人與機(jī)器人能夠順暢交流，協(xié)調(diào)動作人機(jī)智能融合人與機(jī)器人在感知、思考、決策上有著不同層面的互補(bǔ)人機(jī)合作人與機(jī)器人可以分工明確，高效地完成同一任務(wù)人機(jī)共融的內(nèi)涵02人機(jī)共融的特點(diǎn)Thecharacteristicsofman-machineintegration機(jī)器人具有數(shù)據(jù)儲存、搜索、計(jì)算、排序等技術(shù)思維的優(yōu)點(diǎn)，人具有聯(lián)想、推理、規(guī)劃、總結(jié)等發(fā)散性思維的優(yōu)點(diǎn)。在復(fù)雜的工況條件下，將人的不斷自我規(guī)劃能力與機(jī)器人的計(jì)算能力相結(jié)合，進(jìn)行人機(jī)協(xié)作，充分利用二者的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的感知與計(jì)算。1、人機(jī)個(gè)體間的融合在工業(yè)界，人提供應(yīng)用場景、設(shè)計(jì)需求、評價(jià)指標(biāo)，機(jī)器人進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，最后共同完成產(chǎn)品制造；在服務(wù)行業(yè)，機(jī)器人提供研究、文娛和新聞資料，人對信息進(jìn)行提煉、處理和反饋；在特殊環(huán)境中，機(jī)器人做到相對自主，與人協(xié)作，進(jìn)行裝配工作。1、人機(jī)個(gè)體間的融合機(jī)器人與機(jī)器人之間需要了解，人對機(jī)器人群體需要了解，機(jī)器人對人群體需要了解，人機(jī)共融也要體現(xiàn)群體智能，群體之間相互感知、共同認(rèn)識和進(jìn)行博弈，實(shí)現(xiàn)群體間的互聯(lián)互通互融。2、人機(jī)群體間的融合機(jī)器人與機(jī)器人進(jìn)行通信和感知，各自分工明確，形成集群機(jī)器人，提高工作效率；人與機(jī)器人群體交互，時(shí)刻掌握其發(fā)展動態(tài)，更好地協(xié)作；機(jī)器人通過大數(shù)據(jù)分析了解團(tuán)隊(duì)成員的思維方式和行為習(xí)慣，促進(jìn)機(jī)器人與成員間的配合2、人機(jī)群體間的融合隨著人工智能的不斷發(fā)展，我們不希望機(jī)器人的智能超過人類，否則無法保證人類的安全。人機(jī)共融的目標(biāo)是：人與機(jī)器人可以相互理解、相互感知、相互幫助，實(shí)現(xiàn)人機(jī)共同演進(jìn)。3、人機(jī)融合后的共同演進(jìn)機(jī)器人可以將人的知識不斷輸入，自主學(xué)習(xí)，變得更加智能與高效；機(jī)器人也可以與機(jī)器人之間信息共享，相互博弈，不斷進(jìn)化。人應(yīng)主動了解機(jī)器人，通過機(jī)器人的反饋，提升人的認(rèn)知能力。3、人機(jī)融合后的共同演進(jìn)03人機(jī)共融的關(guān)鍵技術(shù)Thekeytechnologyofman-machineintegration人機(jī)共融關(guān)鍵技術(shù)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動力學(xué)設(shè)計(jì)、共融機(jī)器人的環(huán)境主動感知與自然交互、智能控制和決策方法、體系構(gòu)建和操作系統(tǒng)完善等方面。具體來看，要想實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融，離不開，人工智能、人機(jī)交互及傳感器技術(shù)等三大關(guān)鍵技術(shù)。人機(jī)共融的關(guān)鍵技術(shù)智能傳感器促使機(jī)器人模仿人類的感覺系統(tǒng)來感知環(huán)境，推動人機(jī)共融的發(fā)展。例如，智能設(shè)備和機(jī)器人結(jié)合相關(guān)的軟件，可以實(shí)現(xiàn)“看”、“聽”、“聞”或“感覺”，“直觀地”了解其所處環(huán)境，作出相應(yīng)的響應(yīng)。傳感器在機(jī)器人本體的應(yīng)用會更加全面，能推動人機(jī)共融的發(fā)展。1、傳感器技術(shù)案例一：雙足機(jī)器人案例二：智能穿戴1、傳感器技術(shù)人工智能是研究使計(jì)算機(jī)來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等）的學(xué)科，主要包括計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。2、人工智能技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面；(1)面向自然動作的感知技術(shù)，如對人的手勢和手指觸摸的二維感知，以及深度攝像頭對人體動作的三維感知；(2)基于語音識別的對話交互，通過智能軟件助手與機(jī)器進(jìn)行語音溝通；3、人機(jī)交互關(guān)鍵技術(shù)(3)面向穿戴的新型終端，通過智能穿戴測量人的心跳、記錄人的運(yùn)動情況，感受虛擬現(xiàn)實(shí)：(4)腦機(jī)接口技術(shù)，它可以直接從人的大腦提取特定的人腦神經(jīng)信號，來控制計(jì)算機(jī)或者機(jī)器人等外部設(shè)備，該技術(shù)才剛剛起步。3、人機(jī)交互關(guān)鍵技術(shù)案例1：百度AI平臺中的手勢識別能識別如圖5.26.1所示的多種常見手勢，可應(yīng)用于智能家電、家用機(jī)器人、可穿戴、兒童教具等硬件設(shè)備。案例2：寶馬X5iDrive7.0構(gòu)建了觸控、旋鈕、視覺、語音、手勢為一體的“五維人機(jī)交互”,可以用7種手勢控制電話接聽、音量增減、視角切換等自定義功能，其智能化程度高，用戶體驗(yàn)效果好。3、人機(jī)交互關(guān)鍵技術(shù)案例3：Siri軟件是蘋果牌手機(jī)、平板和智能音箱等產(chǎn)品的語音助手，利用如圖5.26.2所示技術(shù)，可以執(zhí)行讀短信、介紹餐廳、詢問天氣、語音設(shè)置鬧鐘等命令，也能自我學(xué)習(xí)，主觀回答“生命的意義是什么”“能給我的生活提點(diǎn)建議嗎”等問題語音語音用戶①網(wǎng)頁搜索技術(shù)②知識搜索技術(shù)③知識庫技術(shù)④問答及推薦技術(shù)⑤其他技術(shù)類型后臺技術(shù)終端產(chǎn)品語音識別技術(shù)語音合成技術(shù)前臺技術(shù)3、人機(jī)交互關(guān)鍵技術(shù)04人機(jī)共融在智能制造中的應(yīng)用Applicationofman-machinefusioninintelligentmanufacturing案例一：ABBYuMi機(jī)器人與人協(xié)同作業(yè)上圖為ABBYuMi機(jī)器人與人協(xié)同作業(yè)使風(fēng)險(xiǎn)處于可接受的安全水平，它適用于小配件裝配，比如對手機(jī)和平板的操作，甚至穿針引線。下圖為ABBYuMi機(jī)器人和人一起生產(chǎn)插座。1.人機(jī)共融在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用案例二：FANUCCRX-10iA機(jī)器人與人協(xié)同作業(yè)人的輕微觸碰會使機(jī)器人安全自動停止。圖5.26.5的FANUCCRX-10iA機(jī)器人具有高安全性、高可靠性、便捷實(shí)用的特點(diǎn)，可以對小型部件的搬運(yùn)、裝配等應(yīng)用需求為用戶提供精準(zhǔn)、靈活、安全的人機(jī)協(xié)作解決方案。1.人機(jī)共融在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1.人機(jī)共融在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用案例二：FANUCCRX-10iA機(jī)器人與人協(xié)同作業(yè)圖5.26.6的KUKALBRii機(jī)器人擁有7個(gè)自由度，適用于涂抹、噴漆、粘接、安裝、卸碼垛、包裝、搬運(yùn)等。1.人機(jī)共融在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1.人機(jī)共融在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用案例二：FANUCCRX-10iA機(jī)器人與人協(xié)同作業(yè)圖5.26.7的BostonDynamicHandle是款先進(jìn)的搬運(yùn)輪式機(jī)器人，有著精準(zhǔn)的視覺感知能力、高效的深度學(xué)習(xí)能力以及強(qiáng)大的靈雪度與平衡性，可以進(jìn)行物流搬運(yùn)，是一款真正意義融入生活的工業(yè)機(jī)器人。1.人機(jī)共融在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用俄羅斯推出的F-850太空機(jī)器人如圖5.26.8所示，它用堅(jiān)固的材料打造，可防止太空振動。2.人機(jī)共融在航空航天中的應(yīng)用美國推出的Robonaut2太空機(jī)器人如圖5.26.9所示，該機(jī)器人對宇航員有著自動感知系統(tǒng)，具有一雙靈活的雙手和驚人的臂力。2.人機(jī)共融在航空航天中的應(yīng)用德國計(jì)劃用于月球的iStuctDemonstrator猿猴機(jī)器人，如圖5.26.10所示，該機(jī)器人能站立、會爬行，行走和攀爬方式與猿猴相似，并且可以在極端溫度和真空環(huán)境下進(jìn)行探索。圖5.26.11為Lemur太空機(jī)器人，能夠協(xié)助字航員在太空中檢修和建設(shè)較大的建筑物。2.人機(jī)共融在航空航天中的應(yīng)用達(dá)·芬奇Xi機(jī)器人如圖5.26.12所示，其設(shè)計(jì)理念是通過使用微創(chuàng)的方法，實(shí)施復(fù)雜的外科手術(shù)，它是目前最先進(jìn)的微創(chuàng)外科技術(shù)平臺，由外科醫(yī)生控制臺、旁床機(jī)械臂系統(tǒng)和成像系統(tǒng)組成。機(jī)器人將病人的狀態(tài)通過成像系統(tǒng)展現(xiàn)給醫(yī)生，醫(yī)生操控機(jī)器人來給病人做手術(shù)形成了機(jī)器人與醫(yī)生和病人間的交互。2.人機(jī)共融在醫(yī)療健康中的應(yīng)用SL-HCR1物品配送機(jī)器人如圖5.26.13所示，它具有駐行走、自主避障、防跌落、自主語音提示、自主充電等功能，特別是在新型冠狀病毒暴發(fā)期間，能夠給感染患者進(jìn)行配送和語音交互。2.人機(jī)共融在醫(yī)療健康中的應(yīng)用圖5.26.14為并聯(lián)機(jī)器人，它能夠利用智能視覺系統(tǒng)對雜亂無章的藥品進(jìn)行識別、定位、動態(tài)跟隨和抓取，然后將來料分揀至規(guī)則的料盒輕圖5.26.15為GuardianXO外骨骼機(jī)器人，該機(jī)器人擁有24個(gè)自由度，具有承重大、功半續(xù)航能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能很好地協(xié)助人行走和搬運(yùn)。2.人機(jī)共融在醫(yī)療健康中的應(yīng)用05人機(jī)共融的發(fā)展趨勢TheFutureofIntelligentManufacturingServices(1)智能感知。機(jī)器人需要通過自帶的傳感器獲取外部信息，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析、推理、判斷，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問題，機(jī)器人都無法作出正確的決策。(2)安全交互。由于出現(xiàn)機(jī)器人故障、人操作失誤和其他設(shè)備故障在所難免，并且人和機(jī)器人在同一個(gè)自然空間內(nèi)頻繁接觸。為了保護(hù)人的安全，對機(jī)器人設(shè)計(jì)、控制和傳感等技術(shù)提出了較高的要求。(3)數(shù)據(jù)處理。大多數(shù)人機(jī)共融數(shù)據(jù)都可放到互聯(lián)網(wǎng)上共享，但由于應(yīng)用場景、機(jī)器人本體、人機(jī)交互方式存在差異，如何處理好這些數(shù)據(jù)將是一個(gè)難題。1、人機(jī)共融面臨的挑戰(zhàn)(1)人機(jī)共融日?；?。首先，穿戴式設(shè)備會更加集成化、便攜化以及智能化，人人都可以將小機(jī)器人隨身攜帶，進(jìn)行語音、動作以及視覺上的互動；其次，隨著科技的發(fā)展，各種傳感器和相關(guān)硬件生產(chǎn)成本會降低，從而降低智能機(jī)器人的生產(chǎn)成本，智能機(jī)器人則更容易走進(jìn)日常生活；最后，社會對智能機(jī)器人的市場需求會促進(jìn)生產(chǎn)、教育、醫(yī)療和娛樂的發(fā)展。2、人機(jī)共融的發(fā)展方向(2)人機(jī)共融自然化。首先，人會淡化與機(jī)器人交互的目的感，與其交互是一種本能反應(yīng)，類似于和朋友聊天、與好伙伴搭檔工作；其次，人不需要