陳義明，新加坡南洋理工大學，臺灣大學本科畢業，美國加州理工學院碩士與博士。現為南洋理工大學終身正教授，陳教授長期從事可重構機器人系統以及人機交互研究工作，是可重構機器人系統方面的先驅。近期研究以物流機器人與建築機器人應用研究為主。曾任南洋理工大學機器人中心主任與智能系統中心主任。目前為美國機械工程學會會士（ASME Fellow），與美國電機電子工程學會會士（IEEE Fellow）。也是中國自動化學會建築機器人專業委員會委員。新加坡Transforma Robotics Pte Ltd的創始人與首席執行官。
基礎設施對各個國家都是非常重要的，因為它所代表的事情，不只是建築，還包括各種其它的橋樑、公共設施。此外，一個很重要的領域就是物流建設。現在亞馬遜和京東都是自建倉庫，自建物流體系，對於貨物運輸而言，這是一個重要的發展。
從機器人對使用者角度來講，工業機器人應用在工廠製造系統裡生產物品，屬於製造設備，生產具有價值的物品。
而基礎建設機器人則不同，它已經走出工廠，不屬於製造設備，而屬於服務機器人。它的功能是取代人力，或者補充不足的人力資源，它在使用中產生的價值和製造設備裡的工業機器人不同。因此必須要從更大更高的角度來看待這些價值。從大方向來看，國家基礎建設在國家經濟發展裡佔有非常重要的地位。以建築行業來講，建築業產值佔新加坡GDP的5%，而中國建築業大概佔7%，相關行業合併後的整體產值GDP超過20%。因此如何有效利用基礎建設機器人就顯得非常重要。這些機器人對於整個建築項目所產生的效益，不僅僅是生產力的提升，更重要的是會減少人力，縮短施工時間，品質穩定。還有其他邊際效益，如減少人事管理，增加工程項目進度管理的穩定性，這些都是在使用機器人以後才會顯現的。
在機器人項目實施與商業化的進程中，世界各地有很多公司與單位存在這方面需求。一般人認為只有發達國家，才會需要機器人與自動化設備。但實際上，一些發展中國家，如東南亞的越南、南美的巴西，也希望使用機器人進行建設，以此解決工人難管理、品質無法保證等問題。因此基礎建設機器人的未來前景廣闊。只要社會進步，不管是在哪一個國家，哪一個市場，基礎建設機器人都會作出重大貢獻。
基礎建設包含的範圍非常廣，任何設備與設施，只要是在工廠之外，比如建築、海港、物流、公共環境、下水道等，都屬於政府公有的，而且大多是獨一無二的。新加坡是一個小市場，甚至還沒有紹興大，想要推廣基礎建設機器人必須要有一些創新的方法。因此新加坡採用頂層設計從上到下來推動，由政府、學校和工業界共同合作。政府採購保證，學校和工業界共同研發併產業化，讓產業能站起來，然後向世界其他國家拓展。
一、建築噴漆機器人
建築噴漆機器人，是由新加坡國家研究基金會出資，南洋理工大學執行，與新加坡裕廊集團公司共同合作的研發。
在為工業廠房高的天花板做噴漆時，通行的辦法是藉助手架或者升降機，由人工做噴塗。人工噴漆，對工作的效率和安全性都有很大的挑戰。我們所開發的噴漆機器人，是基於一個超大型的移動平臺，結合六自由度工業機器人，進行各種表面噴塗。 其塗方式為智能噴塗，不需要技術人員在地面編程控制機器人動作。它上面有攝像機，可以對環境進行掃描，然後建模，執行自動噴塗軌跡。不論建築表面如何都可以自行處理。因為有傳感器，噴嘴可以和牆面維持一定距離，保證噴塗質量，並控制它的厚度，這是一般工人手工噴塗無法做到的。機器人可以精準控制噴塗量，因此可以節省塗料，有環保效益。由於一切機器人行為都是由計算機控制的，我們也可以對建築進度管理做到精準監控。
有的機器人只適用於大型建築，我們現在正在將它小型化，運用同樣噴塗方式，可以運用在一般寫字樓與商品房。它也是一個機器人技術平臺，可以裝不同的工具用來做其他建築工作，如清潔、塗防水層、絕緣層等，對建築牆面做各種不同的表面處理，相當於一機多功能的機器人平臺。
二、共融機器人
共融機器人，機器人如果完全自動化，是不是工人就沒有工作了？其實不是的。比如有的機器人噴塗是自動的，但在室內是不是一定需要自主導航？這些都需要根據實踐現場狀況來決定操作方式。有時候工作環境複雜，機器人自主導航的效率反而不高，用一個工人簡單操作來移動機器人可能更方便快速。因此我們可以說人機互動、人機協作、人機共融，在建築機器人上也有很大的發展空間。
三、大型下水道檢測機器人
除了建築機器人之外，我們也有關於城市清理、維護環境的機器人項目。我們與新加坡的公共事業管理局合作開發了一個大型下水道檢測的機器人，大型下水道直徑達3-6米。在人口密集的大城市或超大型城市，下水管道越大、汙水排放處理效率越高。新加坡十年前開始建造大型下水道，當初的設計理念是永遠不進行維修。可是十年後，隨著整個工程設計概念改變，任何基礎設施都需要定期檢測維護，為此我們專門設計了能夠進行下水道檢測的機器人。
這種大型下水道並不是新加坡獨一無二的。中東迪拜，中國香港、北京、上海、深圳等人口高度集聚的城市，也隨處可見。
大型下水道檢測是一個很複雜的工程，必須全面瞭解它的狀況。根據定點探測的結果發現，下水道底部有可能是乾的，也有可能是泥濘的地。對此要決定機器人採用什麼形式在下水道里行走非常重要，經過論證，最終我們決定使用輪式，靠著底邊前進。輪子不走管道中間，避免障礙物，機器人的電力與通訊由外掛纜線提供。
我們擁有兩臺下水道檢測機器人，一臺小型機器人適用於3米直徑的管道，另一臺大型機器人適用於6米直徑的管道。2017年8月，對3米小型機器人進行了實地測試，測試結果很好。現在開始進行下一階段的項目推進，準備維修工作。目前的機器人檢測是用相機做影像處理，工程難度在於實踐，如何將機器人從地表送到地下，並回收。
四、物流機器人
物流是經濟技術建設環節之一，其基礎建設更需要加強。
關於國內的智慧物流，從小車搬運、AGV直到新零售概念的出現，主要面臨的難點是如何節省人力，讓現在很多需要人力的環節改為機器人操作，把人力釋放出來。我們看幾個物流產業場景：堆棧房、電商倉庫、藥房，目前這部分物流完全依靠人力，因為每個物品的大小不同所以需要用不同的盒子。這個問題有很多不同方案。美國亞馬遜和國內京東物流解決問題的方式，各有千秋。新物流、無人超商，都需要大投資，需要各種解決方案。
在物流機器人方面，除了AGV、無人搬運小車以外，我們研究方向主要在機器人自動操作、自動抓取、計算機視覺。雖然世界各地的高校和科研院所做了多年研究，但是還有很多技術沒有完全到位，沒有辦法成熟運用在工業場景中。2015年亞馬遜在西雅圖進行第一次機器人比賽，比賽規定要在20分鐘之內拿到30件不同的商品，由商品抓取難易程度來評分，比賽時使用亞馬遜貨倉裡一樣的貨架。2017年亞馬遜在名古屋進行比賽時改變了規則，允許各隊自行設計貨架。這是因為機器人撿貨，勢必要用適合機器人快速抓取的操作環境，而不是適合人工撿貨的環境。2017年的比賽同時增加了難度，需要機器人用人工智能進行辨識，比賽前提供30個新商品，當場掃描建模、學習、抓取。比賽包括混雜物品上架，下架，與上下架組合。
除了亞馬遜物流的場景以外，還有其他不同的物流場景，包括一般工廠倉庫、超商倉庫、跨境電商倉庫等。這種情形，我們使用移動機器人來做操作揀選，因此除了視覺處理以外，移動機器人導航、機械臂操作、運動規劃要做整體協調配合。
2017年12月，我們參加了由戴爾電腦和DHL合辦的於德國舉辦的機器人比賽。比賽要求在8米長貨架上用機器人取出五個不同大小的盒子，再搬運到指定位置。從貨架上取盒子與取單一物品不同，一方面是尺寸不同，一方面是幾何形狀規律性不同。所以我們對倉庫機器人有一些不同的設計。機器人除了具有同樣的視覺系統、機械臂與移動平臺外，我們特別設計一個適合拿大盒子的夾爪。不管盒子是大是小，擺放位置是高還是低，都可以自動拿到。
總之，關於基礎建設機器人，不管是對大型公共建設還是對經濟建設而言，都具十分重要的作用。這些機器人在設計製作時，除了完成單一功能外，也需要考量機器人平臺科技， 確保平臺軟件與硬件的標準性、模組化，讓它們使用起來具有更高的效率，才能達到預期的商業效益，對社會經濟作出貢獻。
（本文根據作者在2018國家機器人發展論壇上所作大會報告的速記整理而成）
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