美國(guó)國(guó)防部1月13日宣布，由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）創(chuàng)立的獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)將收到超過(guò)2.5億美元，在匹茲堡建造一個(gè)先進(jìn)的機(jī)器人制造研究所。

這一高級(jí)別的獎(jiǎng)項(xiàng)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(jī)器人更適合各種規(guī)模的企業(yè)，適用于許多用途，并有實(shí)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(jī)器人技術(shù)有潛力創(chuàng)造大量的新工作，并能使美國(guó)正式處于先進(jìn)制造業(yè)的領(lǐng)先地位，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

CMU校長(zhǎng)Subra Suresh星期五在五角大樓公告時(shí)說(shuō)：“這個(gè)新機(jī)構(gòu)將為該地區(qū)和國(guó)家?guī)?lái)巨大的利益，同時(shí)為CMU學(xué)者和研究人員創(chuàng)造巨大的機(jī)會(huì)，為大學(xué)帶來(lái)新的動(dòng)力。作為回報(bào)，該研究所將受益于CMU在技術(shù)方面的專(zhuān)長(zhǎng)，以及其在政策、道德和人機(jī)界面方面的優(yōu)勢(shì)，這將確保新技術(shù)有利于人類(lèi)”。

CMU負(fù)責(zé)研究的副校長(zhǎng)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(shuō)：“當(dāng)國(guó)防部宣布打算創(chuàng)建一個(gè)致力于機(jī)器人制造的新機(jī)構(gòu)時(shí)，我們知道CMU在該領(lǐng)域的歷史實(shí)力，導(dǎo)致今天正在進(jìn)行的前沿研究，這給了我們一個(gè)很大的機(jī)會(huì)。我們很幸運(yùn)地建立了一個(gè)團(tuán)隊(duì)，從全國(guó)各地帶來(lái)互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)”。

卡內(nèi)基梅隆機(jī)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(shuō)，該研究所的四管齊下的使命是：給予美國(guó)工人與國(guó)外低工資工人的競(jìng)爭(zhēng)能力；創(chuàng)造和維持新的就業(yè)機(jī)會(huì)，以確保美國(guó)國(guó)家繁榮；降低中小型企業(yè)和大型公司采用機(jī)器人時(shí)在技術(shù)、操作和經(jīng)濟(jì)方面的障礙；保障美國(guó)在先進(jìn)制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位。

Howie Choset提到：“這項(xiàng)工作有能力廣泛地惠及社會(huì)，并使許多潛在的工人及其家人受益”。

機(jī)器人在制造環(huán)境中被廣泛使用，但是今天的機(jī)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(lèi)隔離。機(jī)器人技術(shù)對(duì)滿足國(guó)防和其他工業(yè)制造需求越來(lái)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(jí)機(jī)器人制造研究學(xué)院（Advanced Robotics Manufacturing Institute ，ARM）將整合多個(gè)行業(yè)的多元化行業(yè)實(shí)踐和制度知識(shí)。

CMU 教務(wù)長(zhǎng)Farnam Jahanian說(shuō)：“該研究所將利用CMU在協(xié)作機(jī)器人、傳感器技術(shù)、材料科學(xué)和人機(jī)交互方面的研究?jī)?yōu)勢(shì)，這些領(lǐng)域正在迅速改變我們?cè)S多經(jīng)濟(jì)部門(mén)。通過(guò)學(xué)術(shù)界、政府和工業(yè)界之間的這種獨(dú)特的合作關(guān)系，CMU準(zhǔn)備彌合研究，創(chuàng)新和新興先進(jìn)制造領(lǐng)域的實(shí)踐之間的差距”。

ARM將通過(guò)國(guó)防和工業(yè)界驅(qū)動(dòng)、關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)和員工培訓(xùn)實(shí)現(xiàn)其使命。 ARM致力于關(guān)鍵工業(yè)部門(mén) - 航空航天、汽車(chē)、電子和紡織品 – 這些由合作伙伴定義。

ARM加入制造美國(guó)研究所網(wǎng)絡(luò)，這是一個(gè)雙方計(jì)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(gè)美國(guó)制造研究所重點(diǎn)關(guān)注對(duì)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要的技術(shù)領(lǐng)域。除了機(jī)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(guó)制造研究所，聯(lián)邦政府承諾超過(guò)10億美元，匹配超過(guò)20億美元非聯(lián)邦投資。

ARM的全稱(chēng)是“Advanced Robotics Manufacturing” ，即“高等機(jī)器人制造”。 為了培養(yǎng)和發(fā)展國(guó)家制造生態(tài)系統(tǒng)，高等機(jī)器人制造（ARM）研究所已經(jīng)形成了國(guó)家級(jí)的、公私合作伙伴關(guān)系，以開(kāi)發(fā)、展示和促進(jìn)盡早采用新型的機(jī)器人解決方案。ARM位于匹茲堡，由一家新成立的國(guó)家非營(yíng)利機(jī)構(gòu) - 美國(guó)機(jī)器人公司（American Robotics）領(lǐng)導(dǎo)，該機(jī)構(gòu)由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)成立，包括來(lái)自工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、地方政府和非營(yíng)利組織的231個(gè)利益相關(guān)者組成的國(guó)家網(wǎng)絡(luò)。

美國(guó)機(jī)器人力求使美國(guó)工人能夠與國(guó)外的低工資工人競(jìng)爭(zhēng)；創(chuàng)造和維持新的就業(yè)機(jī)會(huì)，以確保美國(guó)國(guó)家繁榮；降低中小型企業(yè)（SME）以及大型公司在采用機(jī)器人技術(shù)時(shí)的技術(shù)、操作和經(jīng)濟(jì)障礙；并確保美國(guó)在先進(jìn)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(guó)創(chuàng)造51萬(wàn)個(gè)新制造業(yè)崗位，確保30％的中小企業(yè)采用機(jī)器人技術(shù)，并提供主要工業(yè)機(jī)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(zhǎng)領(lǐng)域，在制造業(yè)，包括航空航天、汽車(chē)、電子和紡織品領(lǐng)域快速采用機(jī)器人技術(shù)。

ARM研究所的戰(zhàn)略任務(wù)是：開(kāi)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(dòng)力培訓(xùn)，并通過(guò)全國(guó)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(huì)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(jì)影響力生態(tài)圈

ARM將跨多個(gè)學(xué)科（傳感器技術(shù)、末端執(zhí)行器技術(shù)的開(kāi)發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)和人工智能、材料科學(xué)、人機(jī)行為建模和質(zhì)量保證），整合各種行業(yè)實(shí)踐和制度知識(shí)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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(diǎn)至少將包括六個(gè)主要領(lǐng)域：

TA1. 協(xié)作機(jī)器人（Collaborative Robotics）

顧名思義，機(jī)器人在工作過(guò)程中與工人和其他機(jī)器人形成伙伴關(guān)系，此時(shí)需要能夠識(shí)別物理接觸的可能性并規(guī)劃回避動(dòng)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(jìn)展，未來(lái)機(jī)器人的設(shè)計(jì)可以結(jié)合軟控制技術(shù)、新型高性能驅(qū)動(dòng)器和先進(jìn)材料。除了物理上的安全交互，機(jī)器人將需要通過(guò)直觀的界面與他們的人類(lèi)伙伴有效溝通。他們需要口頭或通過(guò)手勢(shì)給予指令，識(shí)別人類(lèi)活動(dòng)以保持同步，并使人類(lèi)伙伴清楚機(jī)器人的意圖。機(jī)器人必須易于訓(xùn)練、操作、并能夠與其他機(jī)器人和人類(lèi)合作。

TA2. 機(jī)器人控制：學(xué)習(xí)和控制（Robot Control: Learning and Control）

機(jī)器人可以通過(guò)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(jī)器人工作時(shí)的高成本。適應(yīng)性的進(jìn)步將會(huì)產(chǎn)生安全有效且高產(chǎn)的機(jī)器人系統(tǒng)。敏捷的重復(fù)利用將提高機(jī)器人在小批量生產(chǎn)中的效用，特別是在不能擁有專(zhuān)用機(jī)器人的小公司。先進(jìn)控制技術(shù)和人工智能正在為這一領(lǐng)域的未來(lái)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(lèi)的觸覺(jué)陣列的復(fù)雜末端執(zhí)行器，開(kāi)發(fā)硬件和面向?qū)ο蟮乃惴?，以?shí)現(xiàn)對(duì)各種對(duì)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(shí)，因此自適應(yīng)學(xué)習(xí)將是一個(gè)密切相關(guān)的研究方向。

TA4. 自主導(dǎo)航和機(jī)動(dòng)性（Autonomous Navigation and Mobility）

與制造環(huán)境中的人類(lèi)導(dǎo)航類(lèi)似，機(jī)器人應(yīng)當(dāng)對(duì)路徑規(guī)劃和動(dòng)態(tài)障礙物做出快速響應(yīng)。機(jī)器人車(chē)輛需要能夠在現(xiàn)有的制造環(huán)境內(nèi)（包括人和其他機(jī)器人）自主移動(dòng)。安裝在移動(dòng)平臺(tái)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(xiàng)需要重大進(jìn)步的關(guān)鍵能力。諸如視覺(jué)、三維測(cè)距、觸覺(jué)、溫度、力覺(jué)和其他的感測(cè)模態(tài)必須提前、分析和融合，從而向機(jī)器人提供適當(dāng)?shù)那榫掣兄９S機(jī)器人將需要更多能力的感知系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控其進(jìn)程和周?chē)h(huán)境（人、其他機(jī)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(jì)人類(lèi)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(jué)和其他反饋執(zhí)行更廣泛的抓取和組裝策略。

TA6.測(cè)試和驗(yàn)證（Verification and Validation）

幫助機(jī)器人研發(fā)的虛擬和現(xiàn)實(shí)方法以及工具是（包括建模和仿真）驗(yàn)證原型和制造過(guò)程的關(guān)鍵。這包括基于證據(jù)的設(shè)計(jì)，實(shí)施和分析，以及通用的軟件測(cè)試平臺(tái)和結(jié)果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)。獨(dú)立的驗(yàn)證能力對(duì)這個(gè)領(lǐng)域至關(guān)重要。