STEAM教育｜人类未来好助手—人形机械人｜星岛教室

2024-02-29 12:52

「高达」、「变形金刚」、「铁甲奇侠」——这些名字在教室里一提起，学生们定必心驰神往，思绪飞向那些在电影、漫画等流行文化中拯救世界的英雄。但回到现实，机械人在人类文明的进步中确实扮演了不可或缺的角色。由第三次工业革命开始，从工厂的生产线，到农田的耕作，乃至手术室的精密操作，甚至遥远太空的探索，机械人的身影无处不在，它们的应用已横跨了许多领域。时至今日，机械人的发展迎来了一个划时代的突破——人形机械人（humanoid robot）。它们不仅在外形上模仿人类，更在智能互动和自主行动上展现出与人类相似的能力，预计在医疗、教育、家庭服务等领域带来革命性的变化。

何谓「人形机械人」？

人形机械人的设计模仿了人类外形和行为，其设计目的是让它们能够在人类的生活环境中更自然地移动和操作，从而更好地与人类互动，执行任务，或模拟人类的行为。与一般机械人相比，可能有各种形状和大小，并不一定像人类；它们可能被设计来完成特定、重复的任务，如工业机械人臂。这些机械人可能毋须像人形机械人那样复杂的运动或认知能力，因为它们的功能单一，设计也更具针对性。

2023年10月20日，中国工业和信息化部发布《人形机器（械）人创新发展指导意见》，其中指出了我国发展「人形机械人」所需的重点技术，以下我们略作解释。

1. 「大脑」技术：这是人形机械人理解和与周围世界互动的能力，包括创建能够处理大量讯息、管理大数据并迅速作出决策的智能系统。这有助于机械人在不同环境中，如家庭或工厂，与人类良好地协作。这相当于人类大脑（Cerebrum），令我们能够与身边的人和环境互动，以及作出合理的判断。人形机械人通常会使用人工智能技术来感知和回应外部环境，以及与人类进行交互。因此，人形机械人一般包含人工智能技术。

2. 「小脑」技术：这种技术使人形机械人能够在不平坦的地形上稳定行走，类似于人类小脑（Cerebellum）控制平衡和协调动作的功能。透过模拟物理现象并学习新动作，这些技术赋予机械人在非结构化环境中，如灾害现场，进行有效导航和任务执行的能力。

总言之，人形机械人更具智能、更能干和适应性更强，从而可在各种环境和任务中提供更灵活自主的帮助。

中国研发的GR-1

人形机械人还未普及，根据中国工信部发布的《人形机器（械）人创新发展指导意见》，政府和业界计划于2025年实现人形机械人的批量生产，由中国研发的GR-1人形机械人，便是当今的佼佼者。

GR-1人形机械人身高165公分，重55公斤，最高步行速度为每小时5公里，能够进行类似人类的动作、障碍物避让，以及在斜坡上保持稳定，其髋关节模组使其能够携带重达50公斤的物品。GR-1能识别物体、人员，并执行诸如障碍物避让和视觉任务指导等功能。机械人的手部能够稳固地抓握物品，模仿人手在抓取圆柱物体时的动作。

GR-1的设计不仅是为了运输任务，结合了大型语言模型，GR-1的智能得到提升，使其能够进行更接近人类的推理和交流，包括研究与教育、接待与导览、娱乐与展览、工业生产与物流、医疗与康复、安全检查、家庭服务，以及陪伴等。

当中「医疗与康复」将是重要的一环。在老龄化社会中，GR-1将在医疗保健领域扮演重要角色。GR-1能够协助完成日常生活中的各种活动，例如帮助老年人穿衣、用餐，以及进行轻度运动，这些都有助于提高他们的生活自理能力。在家务劳动方面，GR-1可以帮助打扫、整理房间，从而减轻家庭照护者的负担。更重要的是，GR-1能够在老年人遇到跌倒或其他紧急情况时，立即进行应对，通过内置的通讯系统联系家人或医疗机构，确保他们能够获得快速而有效的援助。GR-1的设计也注重与人类的交互，使其能够理解并回应老年人的语音指令，提供贴心的陪伴和交流，缓解他们的孤独感和焦虑。这项科技的发展呼应了中国工信部发布的《智慧健康老年产业发展行动计划》，以科技创新为推动力，旨在提升老年人的生活品质和健康水平。

科技进步为我们解决社会问题提供了新途径。GR-1人形机械人在医疗与康复领域的应用，以及它在其他领域的潜在作用，证明了人形机械人不仅能提升生活品质，还有效应对社会的挑战。随着人形机械人技术的成熟和量产化，我们期待它们在应对人口老龄化等问题时，能够提供新视野、新方针。

GR-1人形机械人短片介绍