【WRC 大咖观点】甘中学《基于云边端协同智能的即插即用RaaS机器人》

编者按：

2022世界机器人大会主论坛群星璀璨，产、学、研各领域大咖齐聚首，共话巅峰，为机器人未来发展领航。

峰会现场，复旦大学智能机器人研究院院长甘中学发表了题为《基于云边端协同智能的即插即用RaaS机器人》的演讲。以下为甘中学演讲内容的整理。

现在机器人在中国得到蓬勃发展，但是机器人实用中还是遇到了一些问题。第一现在机器人使用门槛还是很高，机器人遇到了故障还得需要操作工去处理。第二机器人的适应性差，机器人那么多的款项移到不同定制化的生产、定制化的工艺，机器人就不能适应。第三，机器人公司支出机器人本体，通过集成商做成机器人系统，系统放到生产线，连续有三个公司进行3次集成，才能成为真正可用的机器人。因此怎么能够把机器人做的即插即用，机器人到了现场就能服务，是一个很大的问题。

现在机器人走向了服务行业，咖啡机器人、喝茶机器人、收获机器人。我们能不能把机器人一次性地做好，能够放在现场能用，而且不用人去做那么多的编程，而且机器人本身就能做好服务，一旦它有问题大部分问题通过机器人自己解决。在实践当中，建立了机器人及服务RaaS机器人体系，所谓RaaS是Robot—as—a—Service。机器人只是手机或者计算机一样用的工具，未来发展是在机器人服务多下功夫，增加机器人的功能、增加机器人的智能、增加机器人的技巧。

因此把机器人分成了三种，一种机器人叫工蜂机器人，所以工蜂机器人是操作，在现场放在生产线能够自动地融入体系进行操作。第二是章蜂机器人，章蜂机器人就是章鱼+蜜蜂，这种机器人可以手脑眼脚一体化，能够齐步走做生产线，因此章蜂机器人是把机器人连成生产线，有自己8个大脑、2个中央脑一种机器人。第三是把工蜂机器人和章蜂机器人连接在一个系统里，形成群蜂机器人，这个群蜂机器人可以是一个工作站、一个车间或者一个工厂，连到整个生产链形成了群蜂机器人。

这个机器人怎么操作和运作呢？我们把一个机器人智能分成三部分，一部分管运动，一部分管协同和管理，一部分管决策。把工蜂、章蜂、群蜂连在一起形成集群机器人，形成一个车间，形成一个工厂。

这些机器人怎么能够做到校正错误，能够自动连接、能够自动生成呢？我们引用了超循环网络的原理。所谓超循环原理是两两之间用一个增加的信息催化反应项落，使他们能够协同，这是两元超循环，两个机器人之间协同。四元超循环，我们把机器人分成三部分，第一部分是底层运动，中间一层是边缘虚拟现实的控制器，再加上层群蜂控制器，三层三元控制器，再加上人的大脑，形成四元的超循环，第五在这个基础上连到产业链，形成五元超循环，三个循环小网络，就把机器人两两上下以及左右都能够很快地连接起来。

新型RaaS体系的主要构成，这是我们用仿生蜜蜂群众网络化组织方式，底下工蜂机器人是把一个机器人工作装备、工艺装备，眼脑手脚一体化，形成完整的工蜂机器人。第二是在工蜂机器人基础上形成一个连锁章蜂机器人，能够自动连接成群蜂机器人，这个群蜂机器人再连接成最底层的自动化实施系统，中间虚拟群众网络虚拟和最高层群蜂机器人网络。

我们一个个讲以泛在控制器为核心的工蜂机器人，这是工蜂机器人的结构，内部结构时间关系不讲了，我重点讲输出结构，当工蜂机器人输出是工艺流状态为下一个机器人连接做准备，中间对下一个准备提前能源运动以及外形补偿量，最后是控制器发出信息的催化酶。这是我们给中济集团做工蜂两元和超元的网络，除了这个人按的按钮，所有运动完全都是自主化、自动化，工艺和工艺之间是自动连接的。第二以群智网络控制器为核心的章蜂机器人。以一个机器人作为核心对周边所有机器，围绕它建立自动化超循环的网络，它的输出也是有工艺流的状态、有控制参量的补量、以及信息的催化酶，这是我们用中间一个机器人六个工位所进行四元超循环网络的矩阵生产线。最后以微控云为核心的群蜂机器人，这个机器人在工蜂机器人和章蜂机器人基础上，把他们用五循环超循环网络连起来合，形成一个具有群体智能净化的机械机器人。以五元超循环网络形成从三层群蜂集群机器人，这个可以从三位空间，从最底层到中间层到第三层，形成立体化的，用机器人可以做所有加工的调度、工序、自动排成以及自动化的生产。

现在机器人都是个体机器人进行某一个工序的完成，RaaS服务体系是把个体机器人、机器人协同和机器人矩阵，以及矩阵立体化完全连在一个四级超级网络中。这个网络的第一级主要是工蜂机器人协同所造成生产效率的提升。第二级是章蜂机器人上下协同，能造成数据和控制优化，下传对整个工具进一步地优化。第三级是在整个车间或者整个工厂，三维矩阵物流和其他机器人生产线网络化的对接，形成对资源的共享、对工艺自由分配，以及智能的增强。第四级是实现了产、供、销一体化，形成资源最佳化，在群体智能优化下形成整个过程的增值。可以看到有了工蜂、章蜂、群蜂机器人+集群机器人体系，我们形成了四个工作状态，由单机工蜂机器人的工作，是自主智能的状态，章蜂机器人是协同工作状态，群蜂机器人是群体工作的状态，与产业链工作状态，各种有各种机器人。这种机器人第一可以自动连接；第二可以在工作中自动地校正自己的问题；第三能够在工作中逐渐地进化；第四能够实现生产即服务的过程。

新型RaaS机器人有什么特点？集群机器人在各层都嵌入了AI智能模块，在最底层嵌入自主智能模块，中间层嵌入协同智能模块，最高层嵌入基于蜂群群体智能模块。如果把智能模块看成是简单大脑的话，这就是一个群脑集群的支撑体，我们在αzero基础上开发了净化算法，使集群机器人实现效用的提升。我们实现机器人自相构形和工艺标准化，我们对工蜂机器人、章蜂机器人不管什么工作状态进行标准化的定制和标准化的结构，这样工艺编排能够做到自动化。第三个特点是即插即用，由于我们把工蜂机器人、章蜂和群蜂机器人都标准化了，只要他们一块就能够形成工作站，形成一个生产线，形成一个车间。我们在这里，每个模块就能形成机器人的即插即用。

我们用集群机器人体系，也就是用工蜂、章蜂、群蜂，形成了南康家具产业智联网，这个智网联《新闻联播》播了我们三次，被评成2021年工信部的共享工业互联网示范标杆。这是运用工蜂、章蜂、群蜂机器人搭建家具产业智联网，目前在全国有十几个分享智能工厂。用超循环网络实现了工蜂机器人、章蜂机器人和群蜂机器人即插即用自动化连接和自动化的服务，这里我们初步实现了三个层面的即插即用。我们只是初步，还没有完全实现即插即用，这需要下一步逐渐地深化，标准化和超循环网络的方便化。在这里我们实现了RaaS服务，一旦机器出现问题，它逐渐或者越来越多地靠自身去自校正、自我修复、自我提升，我们目前基本做到不让操作者编程，不让操作者解决超度他使用的技术难题，让系统工作越来越稳定、越来越优化。

—— 甘中学