理大開發先進人機協作系統 賦能高端製造任務

工業5.0時代的核心在於人機協作，香港理工大學（理大）科研團隊在此領域取得創新突破，研發出新一代「人機共生」協作製造系統，不僅能實時感知複雜環境、準確解讀操作人員意圖，更能通過簡單示教學習，完成技能遷移和自動學習，並實現自主的工藝代碼生成與高準確度任務執行的自動調節，已成功應用於大型飛機自主製孔、電動車電池拆解等高端製造任務，為業界打造「人本智能製造」新模式奠定重要基石。

人機之間的協同運作，旨在結合人類的靈活應變與適應能力，以及機器的高精準度與穩定性，發揮各自最大價值。這套「互相認知人機協作製造系統」，由理大黃鐵城智能機器人學青年學者、工業及系統工程學系副教授鄭湃教授及其科研團隊開發，一改傳統倚賴預編程設計，以整體場景理解為核心，通過收集及分析視覺、觸覺、語言及生理信號等多模態感知訊息，實現高準確度與全方位的環境分析，並可自主作出決策及靈活執行任務。

該新系統具備先進的機器學習與三維場景感知能力，兼具效率與安全性，大大促進了人與機器人在複雜製造場景中的流暢互動。透過產業合作項目，團隊已為多家領先企業量身打造人機協作系統，並成功於多種場景落地，主要涉及精密或複雜的工序。

鄭教授表示：「全球製造業轉型都正追求人機共生模式，看重更具彈性的自動化效能。我們的研究旨在構建一種嶄新人機協作架構，提供具有多模態自然感知、跨場景技能遷移、域模型自主執行的智能機器人製造系統，使機器人不再只是工具，而是能與操作人員同步演進的智能體，為智慧工廠突破基於預編程的自動化手段提供新方案。」

半結構化、非結構化生產場景，例如個性化產品製造，通常涵蓋大規模、複雜的產品組裝、拆解與檢測流程，要求高認知及快速適應能力。研究團隊引入新穎的「視覺語言導引」規劃架構，融合大型語言模型、深度強化學習等前沿人工智能技術，輔以混合實境（MR）頭戴式裝置，提升應對個性化與其他不可預測生產任務的能力。

該架構關鍵創新在於結合了視覺語言導引的目標分割模型，以及由語言指令驅動的任務規劃方法，令系統能整合視覺資訊與語言指令，協助機器人掌握複雜任務語意及識別動態場景，從而與操作人員高效協作。其中，頭戴式裝置能夠提供實時數據擷取，為操作人員提供即時、直觀的引導，亦革新了人機互動介面。

鄭教授強調：「未來智能製造的發展方向不是讓機器變得更聰明去取代人類，而是在人與機器共同學習、調適與成長的模式中，創造出更高的生產力與靈活性。為滿足此發展需求，下一代機器人械臂需具備在人類引導下持續學習與優化的能力，才能實現高效且自然的人機互動。」

為進一步推動人機協作系統的進步，鄭教授將帶領研究團隊深入探索多個關鍵技術，包括具自我組態能力的人機網絡、技能轉移機制，以及自主多智能體的任務執行方式，建構「深度人本」的智能製造系統，並拓展至更多重要領域，令社會邁向一個由科技賦能、具同理心與人性導向的智能新世代。

鄭湃教授一直致力研究「人機共生」協作製造系統，並獲選2024年度國家自然科學基金的「優秀青年科學基金項目」。鄭教授帶領RAIDS科研團隊進行以上研究項目，詳情：https://www.raids.group/

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