美國經濟學家、諾貝爾獎得主斯蒂格利茨曾說過這樣一句名言——21世紀影響人類的文明進程有兩件事情，一件是新技術的革命，第二件就是中國的城鎮化。

截止2017年底，中國的城鎮化率已經達到58.5%，城市發展的成就舉世矚目。但在這輝煌的背后，每年還產生著數以億噸計的建筑垃圾， 它的數量已占到城市垃圾總量的30%～40%。

據工信部數據統計，每1萬平米的建筑施工面積平均產生約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。

而在這些數量驚人的垃圾背后，是處理能力的薄弱：目前我國對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，建筑垃圾在不少發達國家被稱之為 “城市礦山資源”，是一大筆寶貴的財富。 在德國，其建筑垃圾的綜合利用達87%，有超過20萬從業人員，每年約產生50億歐元的經濟效益。有行業人士分析測算，若我國建筑垃圾利用率可以達到90%， 這個領域將在未來逐漸形成一個萬億級市場。

在2018世界機器人大會上，主辦方邀請來了芬蘭科技學會會士、阿爾托大學教授Heikki Koivo，他就結合建筑垃圾分揀機器人著重講解了“技術創新要解決市場需求”。

Heikki Koivo教授的研究領域包括復雜系統研究、適應性及控制學習、機電一體化、微系統和網絡物理系統，曾發表400余篇學術論文。

以下為Heikki Koivo教授演講精彩內容提煉：

應用智能自適應控制系統的垃圾分揀機器人

Heikki Koivo教授在演講中指出，垃圾一直是個大問題，雖然大部分建筑垃圾可再回收，但一方面，這項工作對人類來講，既骯臟又無聊，工作環境還充滿未知的風險。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已經發展成為建筑垃圾分揀機器人方面的領導企業。

通過下方視頻，還可以看到整個處理流程：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。整個分揀過程非常流暢，操作成本很低，不需要有人來操作。

一個機械臂每個小時可以分揀2000件物品。而且，有的時候可以把速度放緩，因為這個垃圾分揀系統是有自適應控制的。

根據垃圾種類的不同，進行不一樣的設計

Heikki Koivo教授介紹，ZenRobotics根據垃圾種類的不同：建筑拆遷垃圾、木材垃圾、運輸垃圾、紡織垃圾和廢金屬垃圾進行了不一樣的設計。

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

重型機器人最大分揀物品重量可達30kg，每小時可以分揀2000次。

快速分揀機器人應用了渦旋機械手專利，垃圾不會卡住，吸盤易于清潔和更換。

此外，垃圾分揀機器人還可以不斷地搜集數據、獲得報告，進行垃圾分析。

垃圾分揀中應用人工智能，技術創新服務于市場需求

ZenRobotics在垃圾分揀機器人中應用了人工智能。一開始使用的就是神經網絡，現在已經進入了深度學習和多層神經網絡，技術一直在更新迭代。

講到這里，Heikki Koivo教授特意強調：技術創新要服務于市場需求。得益于ZenRobotics在建筑垃圾分揀領域的領先優勢，在深度學習中，ZenRobotics積累了數百萬的樣本參數。

他們在日本、澳大利亞等很多地方已經安裝了接近50條建筑垃圾分揀流水線。去年，他們聯合中國綠和環境科技公司，在常州建立了中國首個年處理30萬噸建筑垃圾的產業化示范項目。

ZenRobotics垃圾分揀機器人工作流程

從技術角度出發，ZenRobotics垃圾分揀機器人的工作流程可以大致分為兩個階段：

第一階段是使用傳感器單元掃描垃圾流，通過傳感器識別垃圾的表面特征，并將數據傳輸給自適應控制系統；

第二階段是控制系統分析數據，分析識別出材料種類、物體輪廓和抓取點，傳遞命令給機械臂，進行垃圾抓取、處理。

具體到實際的垃圾分揀現場，我們可能會根據工作環境添加一些紅外成像傳感器、光譜儀、金屬探測器和3D激光掃描儀等等。

通過這些先進的傳感器，我們可以看到物體內部結構，分析物體的體積、重量，甚至可以分析物體的價值，對材料進行更準確的識別。

最后，所有傳感器數據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、回收價值等。

由于采用了智能控制技術，整個垃圾分揀流水線只需要訓練一個周末的時間，就可以智能地“學會”識別垃圾種類。

今天的技術創新要解決明天的市場需求

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

而我們再回頭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解釋。

影響人類科技文明進程的事情有兩件：①中國城鎮化進程帶來的市場需求；②為了滿足市場需求而進行的技術創新。