在機(jī)器人操縱中使用人工智能技術(shù)，將使從事多種任務(wù)的機(jī)器人在質(zhì)量上實(shí)現(xiàn)重大飛躍。這是參與 IntelliMan 項(xiàng)目的合作伙伴們的信念。IntelliMan 是地平線歐洲研究項(xiàng)目，由意大利博洛尼亞大學(xué)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，意大利的其他幾個(gè)積極參與者也參與其中。該項(xiàng)目背后的動(dòng)機(jī)是讓機(jī)器能夠執(zhí)行一些最典型的人類(lèi)動(dòng)作，例如我們的手所執(zhí)行的動(dòng)作，這是一種相當(dāng)復(fù)雜的肢體，具有非常廣泛的適應(yīng)能力和互動(dòng)能力，能夠根據(jù)需要對(duì)被操縱物體施加不同的壓力。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，尤其是考慮到要在不斷變化的場(chǎng)景中完成這些動(dòng)作。

人工智能在機(jī)器人技術(shù)方面具有巨大的潛力，能夠在生產(chǎn)中發(fā)揮諸多優(yōu)勢(shì)。在機(jī)器人技術(shù)中使用人工智能技術(shù)的主要目的是更好地實(shí)時(shí)或離線管理外部環(huán)境中的可變性和不可預(yù)測(cè)性。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（International Federation of Robotics）撰文指出，人工智能在機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用是業(yè)務(wù)機(jī)器人增長(zhǎng)背后的五大趨勢(shì)之一：全球 350 萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人創(chuàng)下新紀(jì)錄，安裝價(jià)值估計(jì)為 157 億美元。

因此，由意大利牽頭、歐盟委員會(huì)資助 450 萬(wàn)歐元的歐盟項(xiàng)目的發(fā)展，無(wú)論是在工業(yè)領(lǐng)域還是在輔助和假肢領(lǐng)域，都具有重要的戰(zhàn)略意義。在最后一個(gè)方面，應(yīng)該指出的是，博洛尼亞大學(xué)將利用其在機(jī)器人和人工智能方面的廣泛專(zhuān)業(yè)知識(shí)，與 INAIL 假肢中心合作開(kāi)發(fā)假肢領(lǐng)域的創(chuàng)新解決方案。

要點(diǎn)

●操縱物體是一項(xiàng)需要靈敏度和靈活性的工作。一言以蔽之：智能。為了利用人工智能技術(shù)提高機(jī)器人的操縱能力，歐洲 IntelliMan 項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

●在博洛尼亞大學(xué)的協(xié)調(diào)下，歐洲地平線研究項(xiàng)目（資金達(dá) 450 萬(wàn)歐元）涉及多個(gè)領(lǐng)域，其中一些是意大利領(lǐng)域。其目標(biāo)包括工業(yè)領(lǐng)域，尤其是物流和農(nóng)業(yè)食品，但也包括假肢。

●該項(xiàng)目將于 2026 年結(jié)束，其開(kāi)辟的前景是多方面的：創(chuàng)造能夠在家中為人們提供幫助的協(xié)作機(jī)器人，增加裝有假肢的人行動(dòng)的可能性，并確保為工業(yè)提供有效和安全的盟友

智能機(jī)器人操作：IntelliMan 項(xiàng)目的工作

為了更好地了解參與 IntelliMan（人工智能在機(jī)器人操縱中的應(yīng)用及其影響）項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)的工作起點(diǎn)，我們會(huì)見(jiàn)了博洛尼亞大學(xué)電氣與信息工程系 "古列爾莫-馬可尼 "講師兼項(xiàng)目協(xié)調(diào)員 Gianluca Palli。

"人工智能的使用需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。然而，在操縱領(lǐng)域，這可能是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)榇嬖谂c環(huán)境的物理交互，并且需要確保高度的安全條件。此外，訓(xùn)練必須高效，因?yàn)楸仨氉畲笙薅鹊乩毛@取的（少量）數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們打算做的事情是為這種學(xué)習(xí)活動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)預(yù)先確定的結(jié)構(gòu)，并通過(guò)導(dǎo)師的監(jiān)督來(lái)獲得結(jié)果，這與使用人工智能技術(shù)的普通過(guò)程不同，在普通過(guò)程中，你有一種內(nèi)容未知的 "封閉式模型"。"

Gianluca Palli，博洛尼亞大學(xué)“Guglielmo Marconi”電能與信息工程系教授、IntelliMan 項(xiàng)目協(xié)調(diào)員

在實(shí)踐中，一個(gè)人負(fù)責(zé)在初始學(xué)習(xí)階段指導(dǎo)操縱系統(tǒng)，從預(yù)定義的行為開(kāi)始，但性能非常有限。

"IntelliMan" 項(xiàng)目的一個(gè)顯著特點(diǎn)是采用了一種基于共享自主權(quán)的方法：訓(xùn)練員以循序漸進(jìn)的方式為機(jī)器人提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，這有點(diǎn)像大人和孩子之間的關(guān)系：前者為后者留出學(xué)習(xí)空間，讓后者熟悉執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)或動(dòng)作。

這種共享自主權(quán)的機(jī)制確保機(jī)器人成功實(shí)現(xiàn)指定的操作目標(biāo)，而不需要輔導(dǎo)員的投入，輔導(dǎo)員負(fù)責(zé)監(jiān)控機(jī)器的行動(dòng)，并在必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

Palli進(jìn)一步指出："這是一種旨在逐步獲得自主性的教學(xué)，既不違反安全條件，也不危及所研究的技術(shù)，因?yàn)檫@些技術(shù)的成本非常高。"

人工智能技術(shù)在機(jī)器人操縱中的作用

IntelliMan 項(xiàng)目正在研究的應(yīng)用案例有四個(gè)，分別涉及：假肢應(yīng)用；兩個(gè)工業(yè)應(yīng)用案例，分別用于制造業(yè)和貨物物流業(yè)，特別是農(nóng)業(yè)食品；最后是家庭領(lǐng)域的服務(wù)機(jī)器人。

說(shuō)到在機(jī)器人操作中采用人工智能，目前使用的是什么技術(shù)？

主要采用了強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)，這是一種機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，當(dāng)達(dá)到預(yù)期結(jié)果時(shí)，根據(jù)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制進(jìn)行訓(xùn)練，與訓(xùn)練動(dòng)物的過(guò)程類(lèi)似"。

就機(jī)器而言，當(dāng)它成功執(zhí)行一項(xiàng)操作時(shí)，操作員會(huì)通過(guò)發(fā)送信號(hào)給予獎(jiǎng)勵(lì)；否則，操作員會(huì)提供信息，說(shuō)明希望如何修改操作才能有效。使用的另一種技術(shù)是無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)，這是 ML 的另一個(gè)子類(lèi)別，其中采用模型來(lái)驗(yàn)證在測(cè)量系統(tǒng)基礎(chǔ)上獲得的結(jié)果。

從假肢到制造：IntelliMan 的多種用途

IntelliMan – 假肢機(jī)器人操作示例

博洛尼亞大學(xué)是 "機(jī)器人操縱中的人工智能 "項(xiàng)目的協(xié)調(diào)方，在假肢和工業(yè)兩個(gè)方面都很活躍。在第一方面，研究人員正在研究開(kāi)發(fā)嵌入式計(jì)算平臺(tái)的可能性，旨在處理通過(guò)主要用于假肢領(lǐng)域的可穿戴傳感器獲取的數(shù)據(jù)和信息。為此，將利用博洛尼亞大學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室?guī)资陙?lái)在醫(yī)療和假肢應(yīng)用方面積累的經(jīng)驗(yàn)。

另一個(gè)團(tuán)隊(duì)由 Palli 教授領(lǐng)導(dǎo)，主要研究從設(shè)計(jì)到實(shí)際應(yīng)用的各種機(jī)器人操作。該團(tuán)隊(duì)將與斯洛文尼亞的 ELVEZ 公司（一家為汽車(chē)、電氣工程和機(jī)械工程行業(yè)提供專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品的制造商）合作，共同研究工業(yè)生產(chǎn)中的操縱系統(tǒng)，尤其側(cè)重于可變形物體。這將對(duì)意大利制造業(yè)的第一大項(xiàng)目產(chǎn)生重要影響。

IntelliMan – 機(jī)器人操作 – 家庭服務(wù)機(jī)器人的示例

但是，該項(xiàng)目開(kāi)辟的視野在許多領(lǐng)域都至關(guān)重要：

"我們的目標(biāo)是創(chuàng)建能夠安全、高效和有效地與環(huán)境互動(dòng)的系統(tǒng)。從輔助和家用機(jī)器人到工業(yè)領(lǐng)域，都需要能夠智能執(zhí)行任務(wù)、學(xué)習(xí)新任務(wù)的系統(tǒng)。"

在工業(yè)領(lǐng)域，起點(diǎn)是協(xié)作機(jī)器人：進(jìn)化

如今，協(xié)作機(jī)器人基本上能夠以重復(fù)的方式執(zhí)行人類(lèi)學(xué)習(xí)的任務(wù)，自適應(yīng)能力非常有限。項(xiàng)目協(xié)調(diào)人總結(jié)道："我們的目標(biāo)是讓機(jī)器人具備認(rèn)知能力，能夠解讀環(huán)境并與物體互動(dòng)，適應(yīng)新的場(chǎng)景，從而有效地完成指定任務(wù)。