美國國防部周五宣布，由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）創(chuàng)立的獨立研究機構(gòu)將收到超過2.5億美元，在匹茲堡建造一個先進的機器人制造研究所。
國防部將公共-私營美國制造研究所（public-private Manufacturing USA institute）授予American Robotics，后者是由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個非營利企業(yè)，包括工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、政府和非營利部門等全美220多個合作伙伴。該研究所將從國防部收到8000萬美元，另外還有來自合作組織的1.73億美元。 Richard King Mellon基金會在促進CMU提案方面發(fā)揮了特別重要的作用。
這一高級別的獎項將匹茲堡和CMU置于新的制造浪潮的中心，利用人工智能、自主、3D打印和其他新興技術(shù)，使工業(yè)機器人更適合各種規(guī)模的企業(yè)，適用于許多用途，并有實現(xiàn)更多目標(biāo)的潛力。
政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者表示，這一新一代機器人技術(shù)有潛力創(chuàng)造大量的新工作，并能使美國正式處于先進制造業(yè)的領(lǐng)先地位，從而促進經(jīng)濟增長。
CMU校長Subra Suresh星期五在五角大樓公告時說：“這個新機構(gòu)將為該地區(qū)和國家?guī)砭薮蟮睦妫瑫r為CMU學(xué)者和研究人員創(chuàng)造巨大的機會，為大學(xué)帶來新的動力。作為回報，該研究所將受益于CMU在技術(shù)方面的專長，以及其在政策、道德和人機界面方面的優(yōu)勢，這將確保新技術(shù)有利于人類”。
CMU負(fù)責(zé)研究的副校長Gary Fedder（CMU ECE和Robotics Institute的教授）是幾位大學(xué)教師和官員之一，他們領(lǐng)導(dǎo)研究所的發(fā)展和準(zhǔn)備工作，他們將在該研究所的建立中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
Gary Fedder說：“當(dāng)國防部宣布打算創(chuàng)建一個致力于機器人制造的新機構(gòu)時，我們知道CMU在該領(lǐng)域的歷史實力，導(dǎo)致今天正在進行的前沿研究，這給了我們一個很大的機會。我們很幸運地建立了一個團隊，從全國各地帶來互補的優(yōu)勢”。
卡內(nèi)基梅隆機器人研究所的教授Howie Choset與Gary Fedder密切合作，設(shè)想和建立了該研究所。他說，該研究所的四管齊下的使命是：給予美國工人與國外低工資工人的競爭能力；創(chuàng)造和維持新的就業(yè)機會，以確保美國國家繁榮；降低中小型企業(yè)和大型公司采用機器人時在技術(shù)、操作和經(jīng)濟方面的障礙；保障美國在先進制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位。
Howie Choset提到：“這項工作有能力廣泛地惠及社會，并使許多潛在的工人及其家人受益”。
機器人在制造環(huán)境中被廣泛使用，但是今天的機器人通常比較昂貴，目的單一，其重新編程具有挑戰(zhàn)性，并且為了安全而需要與人類隔離。機器人技術(shù)對滿足國防和其他工業(yè)制造需求越來越有必要，但資本成本和使用的復(fù)雜性限制了中型和小型制造商的參與。高級機器人制造研究學(xué)院（Advanced Robotics Manufacturing Institute ，ARM）將整合多個行業(yè)的多元化行業(yè)實踐和制度知識。
CMU 教務(wù)長Farnam Jahanian說：“該研究所將利用CMU在協(xié)作機器人、傳感器技術(shù)、材料科學(xué)和人機交互方面的研究優(yōu)勢，這些領(lǐng)域正在迅速改變我們許多經(jīng)濟部門。通過學(xué)術(shù)界、政府和工業(yè)界之間的這種獨特的合作關(guān)系，CMU準(zhǔn)備彌合研究，創(chuàng)新和新興先進制造領(lǐng)域的實踐之間的差距”。
ARM將通過國防和工業(yè)界驅(qū)動、關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和員工培訓(xùn)實現(xiàn)其使命。 ARM致力于關(guān)鍵工業(yè)部門 - 航空航天、汽車、電子和紡織品 – 這些由合作伙伴定義。
ARM加入制造美國研究所網(wǎng)絡(luò)，這是一個雙方計劃，匯集工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府共同投資世界領(lǐng)先的制造技術(shù)和能力的發(fā)展。每個美國制造研究所重點關(guān)注對未來競爭力至關(guān)重要的技術(shù)領(lǐng)域。除了機器人技術(shù)，其他領(lǐng)域還包括3-D打印、集成光子學(xué)或組織制造。在美國制造研究所，聯(lián)邦政府承諾超過10億美元，匹配超過20億美元非聯(lián)邦投資。
ARM的全稱是“Advanced Robotics Manufacturing” ，即“高等機器人制造”。 為了培養(yǎng)和發(fā)展國家制造生態(tài)系統(tǒng)，高等機器人制造（ARM）研究所已經(jīng)形成了國家級的、公私合作伙伴關(guān)系，以開發(fā)、展示和促進盡早采用新型的機器人解決方案。ARM位于匹茲堡，由一家新成立的國家非營利機構(gòu) - 美國機器人公司（American Robotics）領(lǐng)導(dǎo)，該機構(gòu)由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)成立，包括來自工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、地方政府和非營利組織的231個利益相關(guān)者組成的國家網(wǎng)絡(luò)。
美國機器人力求使美國工人能夠與國外的低工資工人競爭；創(chuàng)造和維持新的就業(yè)機會，以確保美國國家繁榮；降低中小型企（SME）以及大型公司在采用機器人技術(shù)時的技術(shù)、操作和經(jīng)濟障礙；并確保美國在先進制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位。
ARM的10年期目標(biāo)包括將工人生產(chǎn)力提高30％，在美國創(chuàng)造51萬個新制造業(yè)崗位，確保30％的中小企業(yè)采用機器人技術(shù)，并提供主要工業(yè)機器人制造商將出現(xiàn)的生態(tài)系統(tǒng)。ARM致力于關(guān)鍵的增長領(lǐng)域，在制造業(yè)，包括航空航天、汽車、電子和紡織品領(lǐng)域快速采用機器人技術(shù)。
ARM研究所的戰(zhàn)略任務(wù)是：開展由工業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)的產(chǎn)品研發(fā)，發(fā)展和提供教育和勞動力培訓(xùn)，并通過全國性的區(qū)域創(chuàng)新合作網(wǎng)絡(luò)提供共享能力。ARM研究所將由Dean Bartles（制造工程師協(xié)會SME主席）擔(dān)任CEO，Howie Choset（CMU-RI教授）擔(dān)任CTO。
ARM的技術(shù)-經(jīng)濟影響力生態(tài)圈
ARM將跨多個學(xué)科（傳感器技術(shù)、末端執(zhí)行器技術(shù)的開發(fā)、軟件開發(fā)和人工智能、材料科學(xué)、人機行為建模和質(zhì)量保證），整合各種行業(yè)實踐和制度知識，實現(xiàn)強大的制造創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。為此，ARM研究院的技術(shù)焦點至少將包括六個主要領(lǐng)域：
TA1. 協(xié)作機器人（Collaborative Robotics）
顧名思義，機器人在工作過程中與工人和其他機器人形成伙伴關(guān)系，此時需要能夠識別物理接觸的可能性并規(guī)劃回避動作。在協(xié)作環(huán)境中，安全至關(guān)重要！隨著拓?fù)鋬?yōu)化和材料科學(xué)的最新進展，未來機器人的設(shè)計可以結(jié)合軟控制技術(shù)、新型高性能驅(qū)動器和先進材料。除了物理上的安全交互，機器人將需要通過直觀的界面與他們的人類伙伴有效溝通。他們需要口頭或通過手勢給予指令，識別人類活動以保持同步，并使人類伙伴清楚機器人的意圖。機器人必須易于訓(xùn)練、操作、并能夠與其他機器人和人類合作。
TA2. 機器人控制：學(xué)習(xí)和控制（Robot Control: Learning and Control）
機器人可以通過演示學(xué)習(xí)并根據(jù)觀察結(jié)果調(diào)整其性能，從而降低使用機器人工作時的高成本。適應(yīng)性的進步將會產(chǎn)生安全有效且高產(chǎn)的機器人系統(tǒng)。敏捷的重復(fù)利用將提高機器人在小批量生產(chǎn)中的效用，特別是在不能擁有專用機器人的小公司。先進控制技術(shù)和人工智能正在為這一領(lǐng)域的未來發(fā)展提供技術(shù)支撐。
TA 3. 靈巧操作（Dexterous Manipulation）
旨在為帶有密度接近人類的觸覺陣列的復(fù)雜末端執(zhí)行器，開發(fā)硬件和面向?qū)ο蟮乃惴ǎ詫崿F(xiàn)對各種對象的魯邦抓取和靈巧操作。隨著自由度的增加，編程變得更加復(fù)雜和耗時，因此自適應(yīng)學(xué)習(xí)將是一個密切相關(guān)的研究方向。
TA4. 自主導(dǎo)航和機動性（Autonomous Navigation and Mobility）
與制造環(huán)境中的人類導(dǎo)航類似，機器人應(yīng)當(dāng)對路徑規(guī)劃和動態(tài)障礙物做出快速響應(yīng)。機器人車輛需要能夠在現(xiàn)有的制造環(huán)境內(nèi)（包括人和其他機器人）自主移動。安裝在移動平臺上的靈巧手臂可以提供多用途的操縱能力。
TA5. 感知（Perception and Sensing）
感知是一項需要重大進步的關(guān)鍵能力。諸如視覺、三維測距、觸覺、溫度、力覺和其他的感測模態(tài)必須提前、分析和融合，從而向機器人提供適當(dāng)?shù)那榫掣兄９S機器人將需要更多能力的感知系統(tǒng)來監(jiān)控其進程和周圍環(huán)境（人、其他機器人或設(shè)備）。這些系統(tǒng)將需要檢查零件和組件的缺陷；估計人類的情緒和身體狀態(tài)以維持安全性和生產(chǎn)力；并基于觸覺和其他反饋執(zhí)行更廣泛的抓取和組裝策略。
TA6.測試和驗證（Verification and Validation）
幫助機器人研發(fā)的虛擬和現(xiàn)實方法以及工具是（包括建模和仿真）驗證原型和制造過程的關(guān)鍵。這包括基于證據(jù)的設(shè)計，實施和分析，以及通用的軟件測試平臺和結(jié)果數(shù)據(jù)存儲庫。獨立的驗證能力對這個領(lǐng)域至關(guān)重要。
結(jié)語：我國制造業(yè)會在未來收到?jīng)_擊嗎？美國對先進制造業(yè)顯然相當(dāng)重視，而這一波變革的關(guān)鍵就是機器人技術(shù)。搞機器人的朋友們，我們一起擼起袖子加油干吧。
