【倒计时】国家机器人发展论坛——共融机器人分论坛大咖报告人一览

2019 年 4 月 17 日 中国自动化学会

2019国家机器人发展论坛暨Robocup机器人世界杯中国赛以及2019年中国自动化产业年会将于2019年4月17-21日在绍兴组织召开，同期将开展科技成果展示，聚焦多种类智能机器人的发展，应用与创新，壮大中国机器人事业，为实现中国制造强国梦而作出贡献。此次活动由中国自动化学会、中共绍兴市委组织部、中共绍兴市柯桥区委、绍兴市柯桥区人民政府主办，中国人工智能产业发展联盟（AIIA）联合主办。

其中，共融机器人专题论坛将会对机器人未来发展趋势进行深入探讨。这种与作业环境、人和其它机器人自然交互、自主适应复杂动态环境并协同作业的机器人将成为下一代机器人的主力军，也会和我们的生活息息相关。

接下来为大家带来共融机器人专题论坛的亮点前瞻。

刘辛军，清华大学长聘教授、博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授，国家“万人计划”领军人才，国家杰出青年科学基金获得者，山东泰山产业领军人才，德国“洪堡”学者。现任清华大学机械工程系副主任、精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室主任、清华大学(机械系)-西门子先进工业机器人联合研究中心主任。研究方向是机构学与机器人、先进与智能制造装备。发表论文152篇，H因子30，2014-2018连续五年入选爱思唯尔中国高被引学者榜单，授权发明专利61件，获得国家自然科学二等奖、中国机械工业科学技术奖(发明类)一等奖、教育部自然科学奖二等奖、中国好设计奖银奖、第三届中国科协优秀科技论文奖、《机械工程学报》首届高影响力论文奖、全国机器人专利创新创业大赛特等奖等。

报告题目：大型结构件原位加工机器人创新设计

报告摘要：人类为了狩猎获取食物，发明了工具，揭开了人类创新发明机器的序幕。大自然界的生命体的行为，例如鼠鼬打洞、象鼻虫筑茧、啄木鸟啄木以及工匠的精雕细琢，有一个共同特征，即：移动定位，局部精细作业。人类创造发明的机器是否应该遵守这个行为规律呢？大型复杂构件是航空航天、能源、船舶等领域装备的核心结构件，其高效高质量制造是亟待解决的难题。基于大自然界的生命体的行为特征，本报告介绍一种移动式加工机器人的设计理念和构思方案，给大型结构件的加工提供了一种新模式。

张明君，美国俄亥俄州立大学生物医学工程系终身教授，参与神经学研究所，心肺研究所和再生医学中心的科研工作，并主导纳米生物材料、机器人和人脑健康实验室。他是浙江大学工业自动化工学博士、华盛顿大学系统科学和数学科学博士、斯坦福大学生物工程学硕士和电子工程学硕士、浙江大学机械系优秀本科和硕士毕业生。他团队的研究成果发表在自然（纳米技术），自然（通讯）,科学（前沿）子刊，和美国科学院院刊，并多次被科学和自然杂志及美国国家自然科学基金专题报道。他曾在美国硅谷安捷伦公司从事七年精密科学和纳微米仪器，生物芯片和机器人开发制造及应用工作。曾荣获IEEE机器人和自动化协会的青年科学家奖和海底机器人研究的优秀青年科学家奖

报告题目: 基于生物启发的机器人控制问题探讨

报告摘要: 经过数百万年的生物进化，自然界创造了许多复杂且高智能的生物物种，远超人类的想象和目前工程实现的极限，自小到大、从简单到复杂包括DNA及人脑。近年来，生物智能及其实现方法正在越来越多地引起科技工作者的关注。尤其是从微纳米到宏观世界，生物智能及控制方法的进化规律研究不仅对了解生物机理和疾病治疗有重要意义，也对创新开发具有生物兼容性、高智能的机器人系统有独特的启发意义，尤其是对实现高社会和经济价值的人机共融系统有重要的参考价值。本讲座以多尺度生物系统为实例，首先从生物智能和控制的角度揭示它们的工作规律，并进一步以具体工程实现为例探讨其在机器人控制方面的应用，目的是寻找更有利于人机共融的机器人控制方法。我们将以传感、执行和控制为核心展开并探讨生物与工程系统在智能和控制方面的不同之处，特别是对微纳系统控制的工程实现手段和局限性进行深入讨论，进一步阐明由于生物系统的多样性决定了，高生物兼容性、高综合价值的人机共融系统期待新的微纳系统控制理论，特别是能与硅计算机系统接口的、超快、超小的基于有机材料的机器人控制系统。这也是对人机共融的巨大挑战，未来技术革命的新机遇，对生命科学和健康产业有着举足轻重的作用。

李铁风，浙江大学教授、博士生导师。2003-2007年在浙江大学工程力学系并获得工学学士学位，2007-2012年保送进入浙江大学应用力学攻读获得固体力学博士学位。2009-2012年获国家公派留学建设高水平大学项目资助，赴美国哈佛大学应用科学与工程学院进行博士联合培养。2012年8月份进入浙江大学应用力学研究所工作，从事软物质力学、软体机器人设计研究。在Science Advances、Advanced Materials等国际期刊上发表论文 41 篇，授权发明专利12项，论文被引用800余次。提出了了电响应软体材料可控突跳驱动方法，设计了电驱控全软体机器鱼。入选国家自然科学基金优秀基金，中国科协“青年人才托举工程”计划，获浙江省杰出青年科学基金，现负责浙江大学软体机器人智能装备实验室。

报告题目：

The control and reinforcement learning of a soft robot

报告摘要：

Soft robots driven by stimuli-responsive materials have their own unique advantages over traditional rigid robots such as large actuation, light weight, good flexibility and biocompatibility. However, the large actuation of soft robots inherently co-exists with difficulty in control with high precision. We present a soft artificial muscle driven robot mimicking cuttlefish with a fully integrated on-board system including power supply and wireless communication system. Without any motors, the movements of the cuttlefish robot are solely actuated by dielectric elastomer which exhibits muscle-like properties including large deformation and high energy density. Reinforcement learning is used to optimize the control strategy of the cuttlefish robot instead of manual adjustment. Closed looped feed back control and machine learning can be applied in the soft robotic system to enhance its performance. From scratch, the swimming speed of the robot is enhanced with reinforcement learning. The design principle behind the structure and the control of the robot can be potentially useful in guiding device designs for demanding applications such as flexible devices and soft robots.

易晓东，博士，研究员，长期从事智能计算、操作系统、云计算与大数据等领域研究，当前主要研究方向是群体智能与机器人操作系统，主持和参研国家自然科学基金重点项目、“核高基”项目和国家重点研发计划重点专项项目，多次受邀在香山科学会议及国际学术会议作主题报告。获湖南省科技进步一等奖2项，指导和协助指导博硕士研究生20余名，发表论文60余篇，申请专利10余项、软件著作权4项。

报告题目：群体机器智能初探

报告摘要：群体智能是广泛存在于生物界和人类社会的一种重要智能形式，是智能领域的前沿方向。群体机器智能是有别于群体生物智能和群体社会智能的“新物种”，是由机器人集群的合作所表现出来的群体智能，是机器人与群体智能领域的交叉，是解决机器智能挑战性问题的新的研究途径。报告针对群体机器智能的特殊性，受生物群体进化的“三角法则”启发，提出群体机器智能的结构性、适应性和涌现性等特性，并针对三个特性探索了破解群体机器智能机理的初步思路。报告最后凝炼了群体机器智能的科学问题，并落实到群体智能机器人操作系统的研究中。

陶波，华中科技大学机械科学与工程学院教授、博士生导师。国家“万人计划”中组部首批“青年拔尖人才计划”、教育部“长江学者奖励计划”青年学者、教育部新世纪优秀人才计划、全国优秀博士学位论文提名奖入选者。2007年华中科技大学机械工程专业博士毕业，2009年博士后出站留校任教。2009年11月晋升为副教授，2013年破格晋升为教授，2013年至2014年在美国加州大学伯克利分校从事访问学者研究，现任中国机械工程学会机器人分会总干事、国家标准化技术委员会委员等。在ASME、IEEE Trans.等期刊发表SCI/EI收录论文40余篇，参与撰写英文专著2本。先后主持国家自然科学基金重点项目、国家“智能机器人”重点研发计划课题、国家重大科技专项、国家973计划课题等国家级重大项目研究。获国家科技进步二等奖和国家技术发明二等奖各1项。主要研究方向：智能制造与机器人技术。

报告题目：大型复杂构件移动机器人自律加工技术研究

报告摘要：大型复杂构件在航空航天、能源和轨道交通等领域有着广泛的应用，其自由曲面外形尺寸精度与表面粗糙度对提高其空气或流体动力学性能至关重要，需要通过先进的光整加工技术实现高精度、高表面质量制造。以形位精度与表面质量控制为目标的高效高精度制造是超大型复杂构件加工的关键难题。相比数控机床，移动机器人具有运动灵活度高、作业空间大、环境适应性和并行协调能力强等优势，以移动机器人作为制造装备的执行体，利用机器人的柔顺性，将高技能的人工经验数字化并固化在机器人操作控制中，并配以强大的感知功能，将使机器人成为不知疲倦的“能工巧匠”，从而实现自动加工向智能加工转化，为超大复杂构件的高效高品质加工提供新的解决思路。本报告将结合本人在机器人化智能制造领域的科研经历，与大家一起分享近年来本人及所在研究团队在大型复杂构件机器人移动加工领域的研究与应用体会。

兰旭光，男，工学博士，教授，博士生导师。2005年12月在西安交通大学模式识别与智能系统专业获得工学博士学位。2005年5月到法国里昂中央理工大学作访问研究；同年12月进入西安交通大学计算机专业做博士后研究；2013.9-2014.10月在美国西北大学做访问学者。2008年1月被聘为西安交通大学副教授，2010年2月被选入西安交通大学“青年骨干教师培养计划”,2014年1月被聘为西安交通大学教授。现任人工智能与机器人创新研究院副院长。

主要研究领域为计算机视觉、机器学习及人机共融协作等。担任中国认知科学学会理事、副秘书长，人工智能学会“认知系统与信息处理”专委会副主任委员、“模式识别”专委会委员、自动化学会“混合智能”专委会委员、机械工程学会机器人分会委员，IEEE机器人学与系统学会和计算机学会员。

担任国际期刊IET 《Cognitive Computation and Systems》编委，《模式识别与人工智能》期刊编委，《动力学与控制学报》编委。

IEEE CYBER2019 Program Co-Chair，曾多次担任IEEE ICME/ICASSP等国际会议的程序委员会委员。在IEEE Trans等期刊和CVPR等国际会议上发表论文60余篇，获得国家发明专利授权10余项，获软件著作权4项。近年来，已主持国家自然科学基金重点项目、核高基重大专项、863、973子课题等科研项目10余项。

报告题目: 人机协作中基于物体功能的机器人自主作业与运动预测

报告摘要：人机协作中机器人自主操作和运动预测是共融机器人的重要研究内容，我们提出了一种基于物理稳定性和物体功能的适用于多目标堆叠物体场景中的抓取方法。通过基于卷积网络的机器人抓取关系推理，构建条件随机场图模型，实现对场景的感知、理解与推理，得到物体间空间关系、物体功能与抓取部位之间的关系以及物体功能和作业之间的关联关系建模；最后基于有向锚点框机制，该网络同时完成全卷积结构的物体抓取部位实时检测，在康奈尔抓取数据集的五折交叉检验上取得了99.44%的准确率，是目前精度最高的算法。为实现物理关系推理网络的训练，我们采集了包含超过5000张图片的视觉操作关系数据集，并基于物体三维模型，建立虚拟图像库。为了进一步拓展虚拟训练图像库的学习效果，我们研究了zero-shot的学习方法，构建了正交空间和正交量化方法实现了模型方法的迁移学习；最终通过结合正确的抓取顺序和抓取部位，我们能使机器人以正确的顺序和功能准确地对多个目标堆叠物体抓取和作业。报告同时还将介绍本课题组在人机共融协作中人姿态的运动预测等方面的进展。

贺威，北京科技大学自动化学院教授、博导、副院长。2006年和2008年在华南理工大学自动化学院分别获得学士和硕士学位，2011年在新加坡国立大学获得博士学位。发表SCI期刊论文90余篇，Google学术引用6300余次，SCI他引2700余次，申请或授权国家发明专利20余项。

担任

《IEEE Transactions on Control Systems Technology》《IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems》《IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems》《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》、《自动化学报》、《控制理论与应用》等杂志编委。

担任中国自动化学会理事、IEEE SMC学会北京分会主席、IEEE SMC Technical Committee on Autonomous Bionic Robotic Aircraft主任。获2015年国家优秀青年科学基金、2016年WCICA“谈自忠最佳理论论文奖”、2017年英国皇家学会“牛顿高级学者基金”、2017年IEEE SMC学会Andrew P. Sage最佳汇刊论文奖、2017年中国自动化学会自然科学一等奖，入选2017年教育部青年长江学者、2019年第四批国家万人计划领军人才。主要研究方向为：柔性扑翼飞行机器人、柔性机器人系统建模与控制、无人系统。　

报告题目：柔性扑翼飞行机器人关键技术

报告摘要:柔性扑翼飞行机器人是受昆虫和鸟类飞行方式启发的一类飞行机器人，与常见的固定翼和旋翼飞行器相比，柔性扑翼飞行机器人具有质量轻、效率高、机动性强、能耗低等优点，是飞行机器人发展的重要方向。扑翼飞行机器人的翅膀一般采用柔性结构，在飞行中受到气流作用会产生预期之外的振动和形变，从而影响飞行性能，甚至缩短使用寿命。一方面，柔性结构提高了扑翼飞行机器人系统的机动性和飞行效率；另一方面，柔性结构的使用使得扑翼飞行机器人的动力学更加复杂，控制系统的设计也更加困难。本报告将讨论伦柔性扑翼飞行机器人的关键技术，重点研究柔性扑翼机器人的自主控制和系统设计问题，分析扑翼飞行机器人的动力学模型，针对自主控制问题我们提出神经网络控制方法，针对振动问题我们提出自适应边界控制策略。我们搭建了几款仿生柔性扑翼飞行机器人和，能够完成自主飞行、自主避障、实时航拍等任务。最后对该方向进行研究展望。

刘连庆，博士，研究员，博导，机器人学国家重点实验室副主任。IEEE机器人与自动化学会副主席，国家机器人标准化总体组秘书长，科技部“智能机器人”国家重点研发计划总体专家组成员；中组部青年拔尖人才计划入选者、国家自然科学基金优秀青年基金项目获得者。主要研究方向：微纳机器人，生物机电控制，智能机器与系统。

在生物系统建模，增强现实纳米操控，生命系统机电系统功能化融合等方面取得了重要进展。发表SCI检索论文100余篇，EI检索论文200余篇，申请发明专利16项，有多篇论文被《Small》，《Lab on a chip》,《Nanoscale》，IEEE汇刊等封面发表。在IROS做大会主题报告(Keynote Speech)，在IEEE-NANOMED、ICEE、3M-Nano、MARSS等知名国际会议做大会报告(Plenary Talk)多次。国际期刊Trans. of the Inst. of Measurement and Control，Journal of Autonomous Robots特邀编辑， Mechatronics副主编，ICRA、IROS等机器人领域顶级会议Editorial board成员。先后获得IEEE机器人与自动化学会青年科学家奖(IEEE RAS Early Career Award) ，中国科学院首批卓越青年科学家项目，中国科学院卢嘉锡青年人才奖，中国科学院院长优秀奖，辽宁省青年五四奖章，熊有伦智湖优秀青年学者奖等荣誉和奖励。

报告题目：类生命机器人模块化制造与动力学建模调控方法研究

报告摘要：大自然亿万年的进化使得生命系统具备具备了与生存环境相适应的组织、器官和结构，这为人类的技术创新提供了无限的想象空间，成为人类取之不尽用之不竭的灵感来源。以仿生学为基本思路，机器人研究取得了令人震撼的迅猛发展。然而生命系统如此精妙，仿生学意义上的人工系统很难完全复现生命系统的本征特性，如何进一步提升性能，让人工系统逼近乃至超越生命系统是当前科技界的研究热点。本报告提出类生命机器人的研究理念，通过生命系统和机电系统在分子和细胞尺度的融合，推动机器人系统由非生命介质向生命介质转变，使得机器人同时具备生命系统和机电系统的优点，进而提升机器人的各种性能、带动机器人学科的发展。报告将以类生命驱动为例，介绍如何以活体细胞为物质载体，通过与机电系统的结合，实现可控的类生命驱动，并对生物介质开展动力学建模和调控研究，演示出类生命机器人理念的先进性和效果。

共融机器人分论坛日程

时间：4月19日

地点：绍兴柯桥中国轻纺城国际会展中心