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4月13日下午，2018國家機(jī)器人發(fā)展論壇暨RoboCup機(jī)器人世界杯中國賽之“共融機(jī)器人”專題論壇在浙江紹興柯橋成功舉辦，七位領(lǐng)域內(nèi)專家學(xué)者從人機(jī)交互應(yīng)用、多機(jī)協(xié)作、機(jī)器視覺、仿生機(jī)器人等方面進(jìn)行報告，并與參會者進(jìn)行充分交流，共同探討機(jī)器人與人共融領(lǐng)域共同的發(fā)展前景，來自機(jī)器人、智能制造、國防安全、自動化等領(lǐng)域代表參加了此次論壇。論壇由西安交通大學(xué)蘭旭光教授和中國科學(xué)院沈陽自動化研究所劉連慶研究員共同主持。
共融機(jī)器人是指能與作業(yè)環(huán)境、人和其它機(jī)器人自然交互、自主適應(yīng)復(fù)雜動態(tài)環(huán)境并協(xié)同作業(yè)的機(jī)器人。機(jī)器人與人的共融，將成為下一代機(jī)器人的本質(zhì)特征。共融，意味著人機(jī)處于同一自然空間，二者緊密協(xié)調(diào)，機(jī)器人能夠自主的提高技能，實(shí)現(xiàn)自然交互理解，并確保人的安全。在4月13日上午的主論壇中，中國科學(xué)院沈陽自動化所王天然院士介紹了“共融機(jī)器人”這一概念。該概念已經(jīng)成為我國機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略中極其重要的方向的重要內(nèi)容。所謂共融，就是講的機(jī)器人與人共融，機(jī)器人與機(jī)器人共融，機(jī)器人與環(huán)境協(xié)調(diào)共融。它表明了未來機(jī)器人發(fā)展趨勢，同時也勾畫出未來人類社會將會出現(xiàn)新的變化。
第一個報告來自清華大學(xué)劉辛軍教授，他在《高速并聯(lián)機(jī)器人創(chuàng)新及多機(jī)協(xié)作應(yīng)用》的報告中分析了當(dāng)前高速并聯(lián)機(jī)器人及其應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了高速并聯(lián)機(jī)器人本體創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，包括構(gòu)型設(shè)計(jì)、性能評價及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并以清華大學(xué)研發(fā)的TH-SR4為例展示了創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程和效果。報告闡述了多機(jī)高速協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，以及因此研制的成套裝備在生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用效果；最后，報告對高速并聯(lián)機(jī)器人未來的創(chuàng)新發(fā)展思路做了分析。
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上海交通大學(xué)王皓教授在《具備柔順特性的大變形彈性連桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)》一文中提出了并聯(lián)形式的構(gòu)型方案，基于空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中彈性支鏈在特定末端運(yùn)動形式下的變形模式，通過設(shè)置柱孔形式的剛性約束實(shí)現(xiàn)了三平動彈性連桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，以摩擦損耗最小為目標(biāo)，采用一種內(nèi)球副約束對滑動邊界的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了優(yōu)化，并完成了物理樣機(jī)的制造和裝配。針對這一機(jī)構(gòu)的空間三平動運(yùn)動的精確實(shí)現(xiàn)問題，采用柔度矩陣主軸分解理論和有限元思想建立了彈性支鏈與彈性鉸鏈超冗余欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)的等效關(guān)系，提出了基于梯度搜索方法的末端運(yùn)動與驅(qū)動輸入之間的映射模型，并在此基礎(chǔ)上借助串聯(lián)機(jī)構(gòu)的柔度映射理論對末端的柔度特性和順應(yīng)能力進(jìn)行了分析，從而為今后的人機(jī)協(xié)作應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
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西安交通大學(xué)陳霸東教授帶來《信息論學(xué)習(xí)與腦信號分析與處理》的報告，和參會者分享了機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域新的研究方向：信息論學(xué)習(xí)（Information Theoretic Learning，ITL），重點(diǎn)介紹了信息論學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于腦信號分析與處理的研究，從而有望提高腦機(jī)接口系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)用性。之后報告中闡述了信息論學(xué)習(xí)的基本概念和方法及其在腦信號分析與處理中的應(yīng)用。
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中國科學(xué)院沈陽自動化研究所劉連慶研究員以《基于生物活體細(xì)胞的本征感知與驅(qū)動》為題，提出類生命機(jī)器人的研究理念，通過生命系統(tǒng)和機(jī)電系統(tǒng)在分子和細(xì)胞尺度的融合，推動機(jī)器人系統(tǒng)由非生命介質(zhì)向生命介質(zhì)轉(zhuǎn)變，使得機(jī)器人同時具備生命系統(tǒng)和機(jī)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而提升機(jī)器人的各種性能、帶動機(jī)器人學(xué)科的發(fā)展。報告中以感知和驅(qū)動為例，介紹如何以活體細(xì)胞為物質(zhì)載體，通過與機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生命本征感知和驅(qū)動，演示出類生命機(jī)器人理念的先進(jìn)性和效果。
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上海交通大學(xué)劉洪海教授在《人體運(yùn)動行為感知與解析及其人機(jī)交互應(yīng)用》的報告中介紹了在人體運(yùn)動行為感知與解析的研究背景下的理解和研究專注點(diǎn)。他闡述了基于云端多傳感感知與解析的人機(jī)交互系統(tǒng)框架及其應(yīng)用。報告中針對自閉癥兒童的運(yùn)動行為和肢體障礙疾病病癥報告人給出了嘗試性的機(jī)器輔助診療方法并匯報了目前的研究進(jìn)展。
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西安交通大學(xué)蘭旭光教授在《基于視覺推理的機(jī)器人作業(yè)》的報告中介紹了抓取是機(jī)器人領(lǐng)域的一個重要問題。他提出了一種基于深度學(xué)習(xí)適用于多目標(biāo)物體的抓取方法。該方法分為兩個部分，第一部分是基于卷積網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人抓取關(guān)系預(yù)測網(wǎng)絡(luò)。該部分以包含多目標(biāo)物體的圖片為輸入，輸出目標(biāo)物體的檢測結(jié)果和可行的操作順序。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，蘭旭光教授采集了包含超過5000張圖片的視覺操作關(guān)系數(shù)據(jù)集，并提出了物體對池化層以完成網(wǎng)絡(luò)的端對端訓(xùn)練。第二部分是基于全卷積結(jié)構(gòu)的物體抓取部位檢測網(wǎng)絡(luò)。該部分以單一目標(biāo)物體的圖片為輸入，結(jié)合有向錨點(diǎn)框機(jī)制，最終輸出可行的抓取部位，并在康奈爾抓取數(shù)據(jù)集的五折交叉檢驗(yàn)上取得了99.44%的準(zhǔn)確率，是目前精度最高的算法。
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帶來最后一個報告的是浙江大學(xué)李鐵風(fēng)副教授，其在《人工肌肉與軟體仿生機(jī)器人》報告中介紹了軟體機(jī)器人和智能結(jié)構(gòu)用響應(yīng)性材料驅(qū)動，相比傳統(tǒng)的硬質(zhì)機(jī)器人有特殊的性能，可在環(huán)境偵測等應(yīng)用中發(fā)揮高適應(yīng)性的優(yōu)勢，并且依靠其柔軟結(jié)構(gòu)利于人機(jī)交互應(yīng)用。他指出，軟體仿生機(jī)器人工作利用電響應(yīng)彈性體和凝膠混合結(jié)構(gòu)，制備軟體驅(qū)動機(jī)器魚，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)全透明，靈活操控等功能。
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當(dāng)前，國家自然科學(xué)基金委員會已成立“共融機(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”重大研究計(jì)劃，通過面向智能制造、醫(yī)療康復(fù)、國防安全等領(lǐng)域?qū)踩跈C(jī)器人的需求，開展共融機(jī)器人結(jié)構(gòu)、感知與控制的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究，為我國機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)提供源頭創(chuàng)新思路與科學(xué)支撐。未來，機(jī)器人可能有多模態(tài)傳感，會更加理解人類需求，共融機(jī)器人將成為未來發(fā)展的趨勢，實(shí)現(xiàn)人機(jī)智能化的自然交互。在此背景下，中國自動化學(xué)會將籌備成立共融機(jī)器人專業(yè)委員會，以促進(jìn)共融機(jī)器人理論研究，推動共融機(jī)器人領(lǐng)域技術(shù)的變革和發(fā)展。
學(xué)會秘書處 供稿
