隨著自動化及相關技術的快速發(fā)展，雖然機器的智能越來越高，但人類的優(yōu)勢并不能完全被取代。因此，強調(diào)人與機器合作的人機合作仍將是未來物流系統(tǒng)中的主要運作模式，并將應用于生產(chǎn)線物流、物流倉儲作業(yè)等場景。目前行業(yè)內(nèi)還沒有關于人機協(xié)同的系統(tǒng)研究。本文初步梳理了眾多業(yè)內(nèi)專家對人機協(xié)同的理解及其相關技術的知識，后續(xù)刊文將繼續(xù)深入報道。

隨著智能制造和智能物流的不斷發(fā)展，在諸多因素的刺激下，對自動化和智能化的需求越來越突出。特別是隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術的發(fā)展，機器(人)被賦予了更高、更多樣的智能，不僅可以幫助人類做一些簡單重復的勞動，還具有一定的自主性，幫助人類或獨立完成更復雜的操作?？梢?，在未來很長一段時間內(nèi)，局部作業(yè)的無人化程度必然會越來越高。但由于機器人作業(yè)的效率和成本等因素，以及機器的靈活性有限，智能制造、物流中心等場景下整個物流系統(tǒng)的全自動、無人化作業(yè)仍難以大規(guī)模落地，人機配合的人機協(xié)同仍將是未來很長一段時間的主流模式。

什么是人機協(xié)作？

據(jù)工信部統(tǒng)計，2020年，我國工業(yè)機器人產(chǎn)量為237068臺，同比增長19.1%。另一項統(tǒng)計顯示，過去五年物流機器人年均增長超過20%?？偟膩碚f，機器取代人類已經(jīng)成為整個社會發(fā)展的必然趨勢。機器雖然具有更高的智能和自主決策能力，但其智能水平仍然無法與人抗衡，無法像人一樣進行高度復雜和靈活的操作，也不具備人完成創(chuàng)造性工作的主觀能動性。而且從應用的角度來看，成本還是很高的，尤其是高智能機器人。因此，人機協(xié)作成為了主流選擇。什么是人機協(xié)作？目前業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的定義。從廣義上講，任何與機器打交道的人都可以稱為人機合作，還有人機合作、人機交互等許多相關概念。這幾個概念是有聯(lián)系的，略有偏差。人機交互(Human-Computer Interaction或Human-Machine Interaction，又稱人機交互)是研究系統(tǒng)(包括各種機器和計算機化的系統(tǒng)和軟件)與用戶之間的交互作用。百度百科定義的協(xié)同，是指部門和個人在目標執(zhí)行過程中的協(xié)調(diào)與合作，更強調(diào)資源、技術和信息的協(xié)調(diào)與合作。協(xié)同是指協(xié)調(diào)兩種或兩種以上不同的資源或個人，共同實現(xiàn)某一目標的過程或能力，更強調(diào)目標的完成。

具體到物流系統(tǒng)中的人機協(xié)作，描述的是人與具有一定智能的機器，如智能移動機器人、協(xié)作機器人等，在同一工位或同一場景中，共同完成某項工作?？梢允侨撕蜋C器人共同完成同一項工作，也可以是機器人獨立完成整個物流系統(tǒng)中一個(或幾個)環(huán)節(jié)的全自動化工作，其他環(huán)節(jié)由人完成，實現(xiàn)人和機器的無縫協(xié)作。從這個意義上說，人機合作主要是指在系統(tǒng)的調(diào)度下，人和機器相互配合，共同工作，最終完成既定的物流任務和目標，比如對效率、成本、安全等方面的要求。對于人機協(xié)同，行業(yè)專家、中國倉儲配送協(xié)會副會長王吉祥也分享了自己的理解。他說，物流系統(tǒng)中的人機協(xié)作主要是基于人工操作。談及人和機器的優(yōu)勢，就不難理解機器的產(chǎn)生是為了服務于人類的生活和生產(chǎn)，幫助人類做大量枯燥、重復、危險的工作。它的優(yōu)點是可以長時間工作，在準確度、精度、承重方面的能力高于人工。但人顯然更有創(chuàng)造力，更靈活，更主觀。

一位業(yè)內(nèi)專家結合物流運作需求進一步分析了人機的不同優(yōu)勢。他說，人在進行物流作業(yè)時，主要是腦、眼、手、腿的配合，機器在一定程度上具有一種或幾種功能。比如移動機器人主要代替人的行走，拆裝/碼垛機器人代替人手進行托盤貨物的拆裝和碼垛，關節(jié)機器人可以代替人手在生產(chǎn)線上進行自動組裝等操作。雖然從單個操作或環(huán)節(jié)來看，這些機器人是全自動化、無人化的，但整個過程還是需要人的配合。正因為人和機器的優(yōu)勢不同，所以在系統(tǒng)設計上就要明確分工，才能發(fā)揮各自的優(yōu)勢。例如，機器傾向于做大量重復、繁瑣、程式化和繁重的體力工作；而需要依靠腦力和高度靈活性的任務則由人來完成。只有合理劃分和銜接人機的工作，充分體現(xiàn)人機的優(yōu)勢，才能充分發(fā)揮整個人機協(xié)作系統(tǒng)的價值。

另一位專家也表示，人與機器的分工通常與人機協(xié)作系統(tǒng)的智能密切相關。他指出，當系統(tǒng)具有很強的自主決策能力和很高的智能程度時，由于系統(tǒng)知道全局信息，能夠做出更理性的決策，人就成了系統(tǒng)中一個很小的單元，只需要做一個沒有思維能力的“螺絲釘”。它們和機器一樣，都是為系統(tǒng)服務的，所有的動作都是按照系統(tǒng)的指令進行的。例如，在一些“送貨到人”系統(tǒng)中，揀貨員不需要考慮要揀貨的種類和數(shù)量，而是可以根據(jù)光揀貨指令或屏幕顯示內(nèi)容來完成工作。理論上，這項工作也可以完全自動化，但考慮到分揀工作的難度、靈活性和成本，它是目前人機協(xié)作最重要的場景。相應的，在智能相對較低的人機合作系統(tǒng)中，需要人的干預，各種判斷和決策都是由人做出的，所以機器只需要具備一定的智能即可。

人機合作的關鍵：效率和安全

系統(tǒng)分工是否合理，也直接決定了人機協(xié)作的效率。在人機協(xié)作模式下，由于涉及到人和機器的協(xié)作，人和機器的工作效率并不能代表整個系統(tǒng)的效率。當分工不合理或效率不同步時，就會產(chǎn)生資源的閑置和浪費。所以人機協(xié)同的效率需要一個智能物流系統(tǒng)來支撐。

再智能的物流系統(tǒng)，只要涉及到人和機器的聯(lián)合操作，那么安全就是要考慮的關鍵因素，這也是人機合作最基本的要求。這種能力一方面體現(xiàn)在對環(huán)境的感知上，比如對環(huán)境的描述以及通過激光雷達、彩色攝像頭等技術對障礙物的準確識別、定位和避障；另一方面是通過深度相機等技術識別人的輪廓。機器人需要通過匹配相關模型來區(qū)分人和其他障礙物。特別是在一些場景下，機器人與人直接接觸，需要感知人類力量的大小，做出相應的動作，避免人機合作時與人過度接觸造成人身傷害。