CCAI | 大疆李泽湘:如何让机器人真正帮人解决问题?

2016-08-31 10:31:09     作者:黄鑫      来源:雷锋网

能带出汪滔这样的学生的老师,会有多厉害?

在CSDN主办的人工智能大会CCAI2016上,汪滔曾经的导师,现在的大疆创新科技董事长、香港科技大学教授李泽湘同与会者分享了自己在促进机器人在实际应用中帮助人类的过程中所获得的经验。

演讲中的李泽湘

机器人的理论挑战

李泽湘首先介绍了一些关于机器人数学理论的挑战和研究。他表示,关于机器人本身的研究,最重要的就是关于机器人运动状态的数学模型。机器人的运动状态千变万化,弄清楚这些机器人运动的状态空间,并建立相关的合适的数学模型是建立良好的机器人控制系统的关键。目前机器人的控制中所面临的主要挑战类型有:

旋转运动的状态空间,以及基于此的动力学、稳定学。


工业机器人的状态空间


机器手,由于手需要的灵活度很高、要完成的任务非常多,所以其控制也很难,很需要建立合适的数学模型


需要进行三维运动的机器人,其状态空间也是相当复杂的


人体(或其他动物)的关节结构中有一些是非常奇妙的,比如肩关节有一个正负90度的旋转空间,建立这些关节的模型以及分析其控制机理也是很不容易的。


高端制造业中机器人的状态空间,同之前的相比又是一个新的挑战。


非完整约束的运动规划,这类运动中通常有一定的约束条件,比如如何去灵活的操作一支笔、一个物体?一只猫如何在落地时角动量守恒的情况下自动调整姿态四肢落地?这是一种数学问题,搞清楚这些问题的数学模型,再在上面做规划、做控制,才能将其应用到机器人中去。


制造中产生的误差和质量问题也是一个会影响控制效果的问题。目前我们需要一个基于数学模型的产品质量标准来界定机器人产品的合格度,为将来更大规模的制造做准备。大部分机器实际上都有各种各样的误差(包括制造设备),如何去定位它与它加工工件的相互关系?这也是一个问题,这些质量标准、公差标准都需要用数学模型来准确的定义、检测。


最后,目前的一些机器人已经不再是单独行动,可以预见未来会有更多机器人协作的情况出现。而机器人与其他设备在同一个环境下工作时、有两个手臂的机器人行动时的状态空间是什么,更复杂一点,一个工作单元中有多个机器人、多种传感器、各种各样的其他设备时,作为一个合作体,它们的状态空间怎么去描述?

针对这些问题,李教授介绍了机器人的微分几何理论,将单体的运动考虑成一个微分结构,这个微分结构是由一个微分流形加一个单位球构成的,比如地球,将地球上所有的点表示出来的坐标方法、以及有多个坐标点时它们之间的关系集合到一起,就是地球的微分结构。而这些表示坐标的方法就是微分流形。对于机器人来说,利用欧氏空间的几何特征,对机器人的运动做一些极大极小值的优化,就是这个理论的关键。

产业创新的方法

李泽湘总结了自己在多年产业化中获得的宝贵经验,总结起来主要有三点:

一:明白需要培养怎样的学生,怎样的学生最适合创业?他们曾经的标准是:好学校的成绩好的学生,但是后来却发现这条路走不通。后来,李泽湘在科大开了一门机器人设计比赛的课程,重视实践,要求不同的学生聚集在一起进行整个过程,在这些过程中,学生学会了系统的设计、时间项目的管理、以及团队协作。为了加快周期,李泽湘还让学生去华强北做PCB加工,这样极大的加快了迭代的时间。这样培养出来的学生如果以后要创业,他会遇到的问题就会少很多。

二:需要找准方向。机器人和AI是相辅相成的,李泽湘打了个很好的比分,有句话说,“不管黑猫白猫,能抓到老鼠就是好猫。”机器人和AI就像是黑猫和白猫。不需要去区分他们谁黑谁白,而是关注他们如何合作抓到“老鼠”,而这些老鼠就是AI和机器人目前最有价值的应用领域。李泽湘预测,未来几年的几个“大老鼠”有:自动驾驶、3C产业的制造自动化,这也是机器人或者制造领域内非常难解决的问题。目前的工业机器人还只能完成一些最简单的打磨、抛光等操作,但这个领域将来是非常有潜力的。

三:需要有一个这样的氛围,这样的品牌、文化,李泽湘说,他一直在科大带领学生完成实习、研究,然后在深圳完成产业化,他很多美国的朋友来看到这样的场景,都说这地方感觉就像Hollywood of Makers,可以把任何梦想变成现实。综合这些年公司和研究的经验,李泽湘感觉到,更多的中国创业者、甚至是全世界的创业者都需要这样一个品牌,所以李泽湘和他的朋友们打造了松山湖产业基地,为创业者们提供各种各样的零部件、产业链支持、基金和指导,帮助他们把梦想变成现实,这就是松山湖的定位:一个属于机器人创业者的品牌,一个帮助他们实现梦想的平台。

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