美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主斯蒂格利茨曾說過這樣一句名言——21世紀(jì)影響人類的文明進(jìn)程有兩件事情，一件是新技術(shù)的革命，第二件就是中國的城鎮(zhèn)化。

截止2017年底，中國的城鎮(zhèn)化率已經(jīng)達(dá)到58.5%，城市發(fā)展的成就舉世矚目。但在這輝煌的背后，每年還產(chǎn)生著數(shù)以億噸計(jì)的建筑垃圾， 它的數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%～40%。

據(jù)工信部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每1萬平米的建筑施工面積平均產(chǎn)生約550噸建筑垃圾，近幾年我國每年建筑垃圾的排放總量約為14億噸~24億噸之間。

而在這些數(shù)量驚人的垃圾背后，是處理能力的薄弱：目前我國對(duì)于建筑垃圾的處理方式仍舊處在粗放的填埋及堆放階段， 建筑垃圾總體資源化率不足10%。

其實(shí)，建筑垃圾在不少發(fā)達(dá)國家被稱之為 “城市礦山資源”，是一大筆寶貴的財(cái)富。 在德國，其建筑垃圾的綜合利用達(dá)87%，有超過20萬從業(yè)人員，每年約產(chǎn)生50億歐元的經(jīng)濟(jì)效益。有行業(yè)人士分析測(cè)算，若我國建筑垃圾利用率可以達(dá)到90%， 這個(gè)領(lǐng)域?qū)⒃谖磥碇饾u形成一個(gè)萬億級(jí)市場。

在2018世界機(jī)器人大會(huì)上，主辦方邀請(qǐng)來了芬蘭科技學(xué)會(huì)會(huì)士、阿爾托大學(xué)教授Heikki Koivo，他就結(jié)合建筑垃圾分揀機(jī)器人著重講解了“技術(shù)創(chuàng)新要解決市場需求”。

Heikki Koivo教授的研究領(lǐng)域包括復(fù)雜系統(tǒng)研究、適應(yīng)性及控制學(xué)習(xí)、機(jī)電一體化、微系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，曾發(fā)表400余篇學(xué)術(shù)論文。

以下為Heikki Koivo教授演講精彩內(nèi)容提煉：

應(yīng)用智能自適應(yīng)控制系統(tǒng)的垃圾分揀機(jī)器人

Heikki Koivo教授在演講中指出，垃圾一直是個(gè)大問題，雖然大部分建筑垃圾可再回收，但一方面，這項(xiàng)工作對(duì)人類來講，既骯臟又無聊，工作環(huán)境還充滿未知的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，分揀和回收廢料成本往往比購買新的原材料的成本更高。

ZenRobotics是一家芬蘭的公司，成立于10年前，Heikki Koivo教授也曾參與它的建立。如今，ZenRobotics已經(jīng)發(fā)展成為建筑垃圾分揀機(jī)器人方面的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)。

通過下方視頻，還可以看到整個(gè)處理流程：建筑垃圾被分揀到不同的處理箱中，包括塑料、木頭、紙板等等。整個(gè)分揀過程非常流暢，操作成本很低，不需要有人來操作。

一個(gè)機(jī)械臂每個(gè)小時(shí)可以分揀2000件物品。而且，有的時(shí)候可以把速度放緩，因?yàn)檫@個(gè)垃圾分揀系統(tǒng)是有自適應(yīng)控制的。

根據(jù)垃圾種類的不同，進(jìn)行不一樣的設(shè)計(jì)

Heikki Koivo教授介紹，ZenRobotics根據(jù)垃圾種類的不同：建筑拆遷垃圾、木材垃圾、運(yùn)輸垃圾、紡織垃圾和廢金屬垃圾進(jìn)行了不一樣的設(shè)計(jì)。

在下圖中，右邊是針對(duì)重型和大型垃圾的重型分揀機(jī)器人，左邊是用于小型和輕型垃圾的快速分揀機(jī)器人。

重型機(jī)器人最大分揀物品重量可達(dá)30kg，每小時(shí)可以分揀2000次。

快速分揀機(jī)器人應(yīng)用了渦旋機(jī)械手專利，垃圾不會(huì)卡住，吸盤易于清潔和更換。

此外，垃圾分揀機(jī)器人還可以不斷地搜集數(shù)據(jù)、獲得報(bào)告，進(jìn)行垃圾分析。

垃圾分揀中應(yīng)用人工智能，技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)于市場需求

ZenRobotics在垃圾分揀機(jī)器人中應(yīng)用了人工智能。一開始使用的就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了深度學(xué)習(xí)和多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)一直在更新迭代。

講到這里，Heikki Koivo教授特意強(qiáng)調(diào)：技術(shù)創(chuàng)新要服務(wù)于市場需求。得益于ZenRobotics在建筑垃圾分揀領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，在深度學(xué)習(xí)中，ZenRobotics積累了數(shù)百萬的樣本參數(shù)。

他們?cè)谌毡?、澳大利亞等很多地方已?jīng)安裝了接近50條建筑垃圾分揀流水線。去年，他們聯(lián)合中國綠和環(huán)境科技公司，在常州建立了中國首個(gè)年處理30萬噸建筑垃圾的產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目。

ZenRobotics垃圾分揀機(jī)器人工作流程

從技術(shù)角度出發(fā)，ZenRobotics垃圾分揀機(jī)器人的工作流程可以大致分為兩個(gè)階段：

第一階段是使用傳感器單元掃描垃圾流，通過傳感器識(shí)別垃圾的表面特征，并將數(shù)據(jù)傳輸給自適應(yīng)控制系統(tǒng)；

第二階段是控制系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，分析識(shí)別出材料種類、物體輪廓和抓取點(diǎn)，傳遞命令給機(jī)械臂，進(jìn)行垃圾抓取、處理。

具體到實(shí)際的垃圾分揀現(xiàn)場，我們可能會(huì)根據(jù)工作環(huán)境添加一些紅外成像傳感器、光譜儀、金屬探測(cè)器和3D激光掃描儀等等。

通過這些先進(jìn)的傳感器，我們可以看到物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析物體的體積、重量，甚至可以分析物體的價(jià)值，對(duì)材料進(jìn)行更準(zhǔn)確的識(shí)別。

最后，所有傳感器數(shù)據(jù)匯總到智能中央處理單元，包括這些物體的材料、形狀、重量、抓取點(diǎn)、回收價(jià)值等。

由于采用了智能控制技術(shù)，整個(gè)垃圾分揀流水線只需要訓(xùn)練一個(gè)周末的時(shí)間，就可以智能地“學(xué)會(huì)”識(shí)別垃圾種類。

今天的技術(shù)創(chuàng)新要解決明天的市場需求

Heikki Koivo教授在最后指出，包括中國在內(nèi)的很多國家都在向著“人工智能/智能控制”這個(gè)路線圖前進(jìn)，但最終，我們今天的技術(shù)創(chuàng)新要解決明天的市場需求，這樣才有意義。

而我們?cè)倩仡^看篇首那句斯蒂格利茨的名言，或許能從科技的角度來做另一個(gè)解釋。

影響人類科技文明進(jìn)程的事情有兩件：①中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程帶來的市場需求；②為了滿足市場需求而進(jìn)行的技術(shù)創(chuàng)新。