刘云辉教授
改写未来工作模式
香港物流机械人研究中心 走在业界最前线
两年前，中大机械与自动化工程学系教授刘云辉、陈翡应邀到访元朗一间金属回收厂，看看他们可以如何帮忙。
「现场环境比较杂乱，废金属的气味很大，工人要徒手从废金属堆中找出铝并捡出来，挺辛苦的。公司也找不到足够人手做这个工作。」身兼香港物流机械人研究中心（研究中心）主任的刘教授说。
为了解业界状况，团队其后参观了多间位于新界的废物回收厂。「我们看得越多，就越相信这里有很大的空间应用机械人。刚巧有公司有兴趣合作，我们就开始研究技术。」
团队应用三维感知、智能抓取等这些他们研究多年的技术，研发了智能高速固体废物分类系统。元朗的回收厂每天处理150吨金属废料，运用八套智能系统不但省去人手操作的辛劳，更能为厂方节省超过七成的成本，并在11个月内收回投资引入系统的成本。
陈翡教授去年成立初创企业SOTA Robotics，获研究中心授权将技术商业化，是香港首家提供自动化垃圾分类机械人解决方案的供货商。
刘教授说：「我们经常跑出去与不同行业的领袖见面，香港的、大湾区的也有。当我们看到有潜在需求，便会开发技术并计划作商业化。」
汇聚专长
物流机械人研究中心成立于2020年，是香港政府重点项目InnoHK创新研发平台的一分子。中心着重研发应用型机械人与人工智能技术，帮助定义「未来工作模式」及为物流业面对人手不足、人力成本上升等挑战提供创新解决方案。
中心有四个主要研究项目，包括鲁棒传感（robust sensing）与感知、人机协作、智能作业机械人及无人驾驶系统。研究团队由20名学者组成，15位来自中大，5位来自美国加州大学柏克莱分校。
中心主任刘教授是国际知名的机械学者，他与学生研发的智能自动叉车，经他们建立的公司「未来机器人」已在全球售出数百套，公司亦已发展为独角兽。刘教授近年亦协助阿里巴巴旗下物流公司菜鸟在无锡建立了中国最大的智能无人仓库。
智能无人机验楼
物流机械人研究中心今年亦成立了中大智创科技有限公司，推出以无人飞行系统进行的数码化楼宇检验服务。
系统由机械及自动化工程学系的陈本美教授和陈曦教授共同开发。陈曦教授表示，香港大概六成私人楼宇的楼龄超过60年，对有效率的验楼服务有相当需求。他说：「以往验楼，需要在大厦外墙搭起竹棚，让工人攀上高位，用肉眼和手提工具逐处检测。无人机可以更准确、更快速和更安全地侧测。搜集得来的数据，可让业主决定有没有需要进行维修工程。」
这套以人工智能为基础的自动检测和监控系统，先以团队设计的计算程序为小型无人机规划自动飞行路线，在短时间内对建筑物外墙进行全面测量。之后，系统再以人工智能生成大厦的数码模型和报告，评估结构安全和热性能。相比使用工人的方法，这系统将运维成本降低三分之一以上，并将人为相关的安全风险降至最低。团队正与政府部门和私人物业管理公司洽谈生意。
穿上身的机械骨骼
研究中心一支由机械及自动化工程学系系主任廖维新教授带领的团队，正研发一副轻巧、经济的穿戴式机械外骨骼（exoskeleton）。外骨骼穿戴在工人身躯和大腿上，能够支撑脊椎，帮助提起重物，预防腰部劳损和受伤。
廖教授说：「腰痛是全球工人的第一大工伤。外骨骼可以广泛应用在不同行业中需负重的工人身上，例如机场工人、建筑工人和医院护士。不过，市面上已研发的外骨骼仍有很大的改进空间，让使用者穿得更舒适和便于移动。」
中大团队的外骨骼设计使用了廖教授发明的磁流变串联弹性致动器，大幅改善了外骨骼的可控煞停效能，同时减少能量消耗，这款新器械较传统外骨骼的能源效率高出53%，电池的续航力多12%。廖教授团队正改进他们的两款设计，计划在2025年为不同行业开发一系列新产品。
未来的机械人
展望未来，刘教授说，研究中心会开发服务机械人，以满足作为香港重要经济支柱的服务业的需要，正和餐饮和酒店企业商讨合作机会。
但他相信，机械人不会完全取代人类。「人的肌肉是独特的，轻盈但爆炸力强，目前仍没有材料能产生同样的效果。怎样定义未来的机械人，怎样研发机械人的核心技术，是我们不断思考的问题。」
原文刊于《中文大学校刊》（2023年第二期）
文／吴卓盈
主相片／D. Lee
