劉雲輝教授
改寫未來工作模式
香港物流機械人研究中心 走在業界最前線
兩年前，中大機械與自動化工程學系教授劉雲輝、陳翡應邀到訪元朗一間金屬回收廠，看看他們可以如何幫忙。
「現場環境比較雜亂，廢金屬的氣味很大，工人要徒手從廢金屬堆中找出鋁並撿出來，挺辛苦的。公司也找不到足夠人手做這個工作。」身兼香港物流機械人研究中心（研究中心）主任的劉教授說。
為了解業界狀況，團隊其後參觀了多間位於新界的廢物回收廠。「我們看得越多，就越相信這裏有很大的空間應用機械人。剛巧有公司有興趣合作，我們就開始研究技術。」
團隊應用三維感知、智能抓取等這些他們研究多年的技術，研發了智能高速固體廢物分類系統。元朗的回收廠每天處理150噸金屬廢料，運用八套智能系統不但省去人手操作的辛勞，更能為廠方節省超過七成的成本，並在11個月內收回投資引入系統的成本。
陳翡教授去年成立初創企業SOTA Robotics，獲研究中心授權將技術商業化，是香港首家提供自動化垃圾分類機械人解決方案的供應商。
劉教授說：「我們經常跑出去與不同行業的領袖見面，香港的、大灣區的也有。當我們看到有潛在需求，便會開發技術並計劃作商業化。」
匯聚專長
物流機械人研究中心成立於2020年，是香港政府重點項目InnoHK創新研發平台的一分子。中心着重研發應用型機械人與人工智能技術，幫助定義「未來工作模式」及為物流業面對人手不足、人力成本上升等挑戰提供創新解決方案。
中心有四個主要研究項目，包括魯棒傳感（robust sensing）與感知、人機協作、智能作業機械人及無人駕駛系統。研究團隊由20名學者組成，15位來自中大，5位來自美國加州大學柏克萊分校。
中心主任劉教授是國際知名的機械學者，他與學生研發的智能自動叉車，經他們建立的公司「未來機器人」已在全球售出數百套，公司亦已發展為獨角獸。劉教授近年亦協助阿里巴巴旗下物流公司菜鳥在無錫建立了中國最大的智能無人倉庫。
智能無人機驗樓
物流機械人研究中心今年亦成立了中大智創科技有限公司，推出以無人飛行系統進行的數碼化樓宇檢驗服務。
系統由機械及自動化工程學系的陳本美教授和陳曦教授共同開發。陳曦教授表示，香港大概六成私人樓宇的樓齡超過60年，對有效率的驗樓服務有相當需求。他說：「以往驗樓，需要在大廈外牆搭起竹棚，讓工人攀上高位，用肉眼和手提工具逐處檢測。無人機可以更準確、更快速和更安全地側測。搜集得來的數據，可讓業主決定有沒有需要進行維修工程。」
這套以人工智能為基礎的自動檢測和監控系統，先以團隊設計的計算程式為小型無人機規劃自動飛行路線，在短時間內對建築物外牆進行全面測量。之後，系統再以人工智能生成大廈的數碼模型和報告，評估結構安全和熱性能。相比使用工人的方法，這系統將運維成本降低三分之一以上，並將人為相關的安全風險降至最低。團隊正與政府部門和私人物業管理公司洽談生意。
穿上身的機械骨骼
研究中心一支由機械及自動化工程學系系主任廖維新教授帶領的團隊，正研發一副輕巧、經濟的穿戴式機械外骨骼（exoskeleton）。外骨骼穿戴在工人身軀和大腿上，能夠支撐脊椎，幫助提起重物，預防腰部勞損和受傷。
廖教授說：「腰痛是全球工人的第一大工傷。外骨骼可以廣泛應用在不同行業中需負重的工人身上，例如機場工人、建築工人和醫院護士。不過，市面上已研發的外骨骼仍有很大的改進空間，讓使用者穿得更舒適和便於移動。」
中大團隊的外骨骼設計使用了廖教授發明的磁流變串聯彈性致動器，大幅改善了外骨骼的可控煞停效能，同時減少能量消耗，這款新器械較傳統外骨骼的能源效率高出53%，電池的續航力多12%。廖教授團隊正改進他們的兩款設計，計劃在2025年為不同行業開發一系列新產品。
未來的機械人
展望未來，劉教授說，研究中心會開發服務機械人，以滿足作為香港重要經濟支柱的服務業的需要，正和餐飲和酒店企業商討合作機會。
但他相信，機械人不會完全取代人類。「人的肌肉是獨特的，輕盈但爆炸力強，目前仍沒有材料能產生同樣的效果。怎樣定義未來的機械人，怎樣研發機械人的核心技術，是我們不斷思考的問題。」
原文刊於《中文大學校刊》（2023年第二期）
文／吳卓盈
主相片／D. Lee
