让人工智能造福于人



商悦传媒   2019-04-16 13:59

导读: 在现代社会中,随着科学技术的发展,劳动力得到了极大解放,在一些对人类而言很难适应的极端或危险环境中,...

  在现代社会中,随着科学技术的发展,劳动力得到了极大解放,在一些对人类而言很难适应的极端或危险环境中,可以由机器代替人去完成相关的工作任务。智能机器就是能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器,通常称为智能机器人。智能机器人至少要具备三个要素:感觉要素,运动要素和思考要素,是一个多种高新技术的集成体。它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,涉及到当今许多前沿领域的技术。因此,欧美发达国家均将智能机器人列为了未来技术发展的制高点。如今,美国、日本、德国等国家,在智能机器人研究领域各具优势,居于世界领先行列。为赶超国际先进水平,我国的科学家也在这一方向投入了大量心血。并取得了可喜的成果。蒋梁中教授就是他们当中的杰出代表。

  蒋梁中教授是重庆人,1966年毕业于西南大学物理系无线电物理专业,被分配至上海钟表元件厂担任技术员。尽管在那个特殊的年代里知识不被重视,但他始终怀有“科学报国”的梦想,从未曾停止学习和求索的脚步。因为在工作中表现优异,1971年,工厂派遣他到复旦大学光学系激光物理专业进修,研究生结业后,同年11月,他调入上海海运学院(现上海海事大学)从事机器人的开发与研究工作,相继承担讲师、副教授工作。

  “在工作中,我愈发认识到要发展现代科技、开发属于我国自己的人工智能,就必须开拓眼界,向国外先进技术学习,向世界学习。”蒋梁中说。除日常的科教工作外,他时刻注意自我提升,在外语等方面做了充分的准备。机会只青睐于有准备的人。1984年,他受我国政府派遣,前往日本早稻田大学访学,师从“机器人之父”加藤一郎教授,从此正式开始了与智能机器人研究长达三十余年的不解之缘。

  日本的智能机器人开发起步很早,在这一领域具有显著的优势。为了能够更好地学习和掌握先进科技,蒋梁中克服了独在异国的重重困难和不便,忘我地投入其中。自1989年起,他先后在日本冲电气工业(株)基磐研究所、米沙瓦综合研究所从事研发工作;1991年后又相继担任了日本橘电气工业株式会社和日本卡斯米国际株式会社的总工程师职务;并在1997年被早稻田大学理工学部聘为顾问教授。

  1986年时,蒋梁中曾担任中国上海机器人学会理事。1988年,他又担任了日本机器人学会、日本自动控制学会正会员。这些年中,他专注于信息与控制研究方向的研究,连连承担重任,并收获重要成果。

  还在国内时,蒋梁中就凭借“水下机器人研究”获得1982年度上海市重大科技成果三等奖,1984年时又凭“大型港口装卸桥吊自动控制系统研究”获交通部科技进步特等奖。到日本后,他又陆续完成了日本岗山轴承厂CIMS系统、日本明治生命营业系统、日本自治医科大学附属医院医治中心数码医院系统、日立(株)物流信息系统等大型工程的研究。其中“日本大阪水质在线年获得日立科技奖。

  除研发工作外,蒋梁中还坚持笔耕不辍,在《激光》、《指挥与控制》、《日本机器人学会》等刊物上发表专业论文数十篇。主要论文有《CRT视频系统的分析方法》、《根据拉格朗日方程,机器人新的动力学快速算法》、《具有全身柔软机构的机器人与人的物理接触适应行动控制》等。其中机器人的动力学快速算法赢得了加藤一郎先生的高度认可与称赞。最近还拟出版《机器人工学》一书,目前已完成大纲的撰写。

  尽管在国外取得了诸多荣誉和成就,蒋梁中心中的报国梦却始终未曾泯灭。2001年,他终于等到了回馈祖国的机会,进入华南理工大学机械工程学院任教,并在第二年3月被聘为研究员。此后,他又先后被国防科技大学、上海交通大学聘为客座教授,被南方科技大学邀请担任特聘教授,并在2011年担任中科华核电技术研究院返聘教授。

  2002年时,蒋梁中还分别担任了中国仪表学会环境监测与安全学会常务理事并华南分会会长和中国职业安全健康学会委员。此外,他还于2001年创办了广州霞光技研有限公司,主要从事有色冶金、钢铁冶金、粉未冶金、工业烘干、玻璃及陶瓷窑炉、环保及环境在线检测为主的机械设备研发、制造、节能减排服务。公司属于国家政策性扶持企业,主要经营铝合金反射炉、铝合金保温炉、铝合金热处炉、钢材热处理炉、陶瓷窑炉、铝合金除气过滤箱、工业烘干产品、环保设备及非标产品设计,通过与行业内优秀专家学者和国际企业的协作,为客户提供有具体针对性的方案和服务。

  2003年到2007年期间,在华南理工大学,广东省公安厅、科技厅的共同支持下,蒋梁中教授主持开发了智能排爆机器人。“此排爆机器人的控制系统具有显著创新点,主要系在双目视觉计算精度和手眼协调系统上作了重要突破。它是基于多层控制结构、采用人工智能层及运动控制层的。其中运动控制层又由补间器及反馈控制组成,反馈采用PC-104的嵌入式结构,两层之间的联络由手眼协调担任。”蒋教授阐明了这一智能排爆机器人的主要构造原理及创新点所在。

  此外,在双目视觉的计算部分,精度提高的难点在于成像模型中。对此,蒋教授介绍说,由于摄像头的畸变参数难以确定,所以容易造成双目视觉计算精准度的降低。经过调研和测试,他最终在本系统的标定过程中采用了更接近真实成像过程的畸变模型。并且在参数估计的过程中,利用线形求解与非线性估计相结合的方法,更精确并且有效地估计出了成像模型的参数。

  除此之外,蒋梁中教授还在智能排爆机器人抓取目标物的过程中,巧妙利用了手眼协调系统,即在手爪移向目标物的过程中,采用了逐步逼近的过程。他和团队利用摇操作手眼协调系统,弥补了一次计算以及手臂运动过程中可能造成的误差。通过运动控制中的补间器,他们以蒋的发明专利(多自由度机械手自主抓取逆向工作算法)解决了五大自由度的机器人反向求解后解式计算量大难于求解的问题。反馈控制目前主要采用RTW及XPC技术,蒋教授的研究使其开发周期大为缩短。

  经实验证实,最终完成的智能排爆机器人系统的双目视觉计算算法能将误差控制在0.3%以内,而采用手眼协调系统之后,更能将图像处理的绝对误差控制在1毫米之内。这极大地提高了该排爆机器人系统的性能以及实用性,使之趋于完善。

  此后,蒋梁中教授和他的研究团队还在广州霞光技研有限公司、华工和中广核集团的支持下开展了核反应堆安全壳法蓝盘打磨机器人(863项目)、核电站反应堆燃料组件单铀棒更换机器人(863课题)、手术智能机器人的研究工作,均收获了丰硕成果。目前他们在研的乏燃料池水下焊接机器人(973项目),也已通过验收,这些成绩专利论文从而确立蒋梁中教授在机器人研究不可争辩的学术地位。

  紧张的科研工作之余,蒋梁中教授还将一腔拳拳的报国热忱倾注在了教学工作上。他承担了繁重的教学任务,主讲的自动控制元件及线路、机器人控制系统中的电子学方法、机器人运动控制系统及设计等课程深受广大学子欢迎。这些年里,他共指导了硕士研究生50余名,博士研究生4名,另外还有多名博士后。

  莫道桑榆晚,为霞尚满天。今年已是74岁高龄的蒋梁中教授仍然坚守在科研教学的前沿位置,为了行业的发展和国家的需要而奔波着、奉献着。他说:“未来,智能机器人将是世界各国展开竞争的热点领域。我愿意用我的经验和努力为我们国家在这一领域内的发展提供助力,为研发具有自主知识产权的智能机器人而贡献力量。”蒋教授是这样说的,也是这样做的。让我们衷心祝福他身体健康,为祖国的智能机器研发事业做出更多贡献!