4月26日，北京，中國北方車輛研究所體育館，作為2018年“世界機器人大賽——共融機器人挑戰(zhàn)賽”的參賽作品之一，一只大型“甲殼蟲”正在行走，下蹲、前進、倒退、越障、上下樓梯一系列動作行云流水，科技感十足。
據(jù)科研人員介紹，這臺由上海交通大學(xué)智能行走作業(yè)機器人研究中心研發(fā)的“探測救援六足行走作業(yè)機器人”能在復(fù)雜環(huán)境下執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，可用于災(zāi)害現(xiàn)場偵查、危化品探測、滅火等場景。
比賽現(xiàn)場，和這只“甲殼蟲”競爭的還有綠色消毒機器人、仿生機器魚、仿鴕鳥雙足機器人等，他們都有一個共同的特點——共融。此次比賽專家委員會主任、中科院院士丁漢向《中國科學(xué)報》記者表示：“更加聰明、體貼、能干的共融機器人將引領(lǐng)我們走進未來生活。”
更聰明、更體貼、更能干
目前，機器人的發(fā)展已經(jīng)歷經(jīng)模仿人類運動行為、模仿人類智力行為兩個階段。在科學(xué)家們看來，模仿人類社會行為與環(huán)境、人和其他機器人進行交互和協(xié)作，機器人將迎來第三個階段。“共融機器人”的概念應(yīng)運而生。
依托“共融機器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”重大研究計劃（以下簡稱重大研究計劃），國家自然科學(xué)基金委員會（以下簡稱基金委）舉辦了此次比賽，共設(shè)置了共融機器人仿真、機器人創(chuàng)新路演和機器人青年創(chuàng)意三個獨立賽事，吸引了來自華中科技大學(xué)等50余家單位的78支隊伍、近300位參賽選手參與。
基金委副主任謝心澄院士在比賽開幕式上致辭表示，希望通過比賽帶動相關(guān)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流，共同提升我國機器人研究的整體創(chuàng)新能力和國際地位。
在比賽現(xiàn)場，一臺鴕鳥樣貌的機器人展示了機器人—環(huán)境共融方面的新技能。吉林大學(xué)工程仿生教育部重點實驗室研究人員在三個月時間內(nèi)研發(fā)成功這只“鴕鳥”。記者看到，當(dāng)運動物體進入其攝像頭的監(jiān)控視野時，它將上傳視野錄像到手機或電腦端。它還會根據(jù)不同編號傳感器的反饋值，判斷地面情況調(diào)整步態(tài)、保持平衡。研究人員表示，這臺鴕鳥機器人獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和共融特性將在野外勘探、災(zāi)后救援及深空著陸等領(lǐng)域有所作為。
當(dāng)前，作為“共融機器人”概念的提出者，中國學(xué)者已在一些領(lǐng)域取得了可喜進展。“比如大型曲面加工需要機器人能夠跟隨曲面輪廓進行作業(yè)，這對機器人精度要求很高。”丁漢表示，“不久的將來，我國高鐵制造將用上機器人‘能工巧匠’。”
未來可期
共融機器人正在給人們的生活帶來革命性的變化，這讓科學(xué)家們充滿期待。
近年來，北京大學(xué)工學(xué)院教授王啟寧帶領(lǐng)團隊開展了智能假肢的設(shè)計與控制及基于多傳感器融合的人體運動意圖識別研究。“在穿戴者行走的關(guān)鍵階段，假肢能提供主動力矩，實現(xiàn)對多種地形的主動適應(yīng)。”王啟寧在此次共融機器人挑戰(zhàn)賽期間展示了他們研制的一款具有可控剛度和力矩的智能動力下肢假肢。
中國北方車輛研究所正在致力于智能車的研發(fā)。該所所長曹暉向《中國科學(xué)報》記者介紹，遙控、伴隨、規(guī)定路線、自主規(guī)劃反映智能車“智能”的四個等級。“目前，我們已經(jīng)實現(xiàn)了智能車第四個等級，也就是說，規(guī)定好起點和目的地，我們研發(fā)的智能車就能按照自主規(guī)劃的路線行駛到終點。”他說。
在不遠(yuǎn)的將來，依靠更成熟的云計算、路網(wǎng)及汽車智能終端建設(shè)，普通人也能用上智能汽車。
重大研究計劃奠定基礎(chǔ)
為了促進我國共融機器人的基礎(chǔ)研究，在中國科學(xué)院院士丁漢、楊學(xué)軍和中國工程院院士鄭南寧等專家的建議下，2016年，基金委啟動了該重大研究計劃，這是我國機器人領(lǐng)域首個重大基礎(chǔ)研究計劃。
“和傳統(tǒng)機器人相比，共融機器人在機構(gòu)、驅(qū)動、傳感和控制方面都有顯著差別。”丁漢表示，“比如，傳感器上，共融機器人將更多地使用柔性電子傳感器。”重大研究計劃的啟動，有望在原創(chuàng)性理論和方法上取得突破。
目前，科學(xué)家們對共融機器人形成了初步共識。共融機器人具有三個特征，即共存、協(xié)作與認(rèn)知，分別保證了機器人應(yīng)用的普遍性、機器人作業(yè)的協(xié)調(diào)性和機器人對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性。
據(jù)記者了解，重大研究計劃執(zhí)行期自2017年1月起至2024年12月，共八年時間，擬投入直接經(jīng)費2.0億元。科學(xué)家將圍繞剛—柔—軟體機器人的運動特性與可控性、人—機—環(huán)境多模態(tài)感知與自然交互和機器人群體智能與操作系統(tǒng)架構(gòu)三個關(guān)鍵科學(xué)問題開展理論與技術(shù)研究，支撐機器人在智能制造、康復(fù)醫(yī)療和國防安全領(lǐng)域的重大應(yīng)用。
“有了科學(xué)作支撐，共融機器人研發(fā)才會有充足后勁。”丁漢充滿期待地說。
