干货|“纳米、并联、星球探测”开辟未来机器人新大陆

2018 年 5 月 23 日 机器人大讲堂

机器人的发展史犹如人类的文明和进化史在不断地向着更高级发展。人类对机器人的幻想从未停止，未来的机器人将上天下地入海无所不能。

“纳米机器人、并联机器人、星球探测机器人”三种特殊机器人渐渐走进我们的视野，未来将发挥重要作用。在第五届中国机器人峰会暨智能经济人才峰会上，中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授邓宗全，加拿大工程院院士、加拿大约克大学机械工程系系主任、教授张丹，北京理工大学教授、中国科学院外籍院士福田敏男深刻探讨了不同领域内机器人的发展情况，为中国机器人未来的发展道路指明方向。

邓宗全：探索宇宙，离不开星球探测机器人

中国工程院院士邓宗全重点介绍了探测星球所应用的机器人：月球车、火星车。嫦娥工程是我国落月的重大工程，这里面主要有三个部分：软着陆、月球车从着陆器转移、月球车的移动。软着陆是落月工程的核心。我国的软着陆技术最大的特点就是在100米空间距离有一个悬停移动。嫦娥五号有四大关键技术：月面采样、月面上升、环月对接、高速载入。其难点在于钻进难、剖面层序保持难。

中国工程院院士邓宗全

2013年，玉兔号成为世界上第三个月球车，位于世界前列，是航天人类科技文化的重大成果。该月球车是邓宗全及团队成员花费十三年时间和航天合作，消除轮力学问题、控制问题的研发成果。载人登月工程目标是获取月面表层和次表层样品。通过月面采样探测，构建了钻取/机械臂表取复合、样品封装与传送的月面采样总体方案和技术体系，一次探测获取两种形态样品，在世界上属首次。还发明了“双管单袋无滑差”钻进取芯方法，消除了月壤颗粒的力链阻塞效应，保证了高取芯率采样。与前苏联Luna24（双管多带）相比，在钻进取芯结构原理上有重大突破。

对于火星的探测，我们也发明了火星车，目前我国计划于2020年发射火星车进行火星巡视探测。对火星实施首次“绕-落-巡”一体化探测任务。并研制了轮步式火星车移动系统，具有轮步复合移动、蠕动移动、全方位移动、质心高度调整等运动模式，可实现主动脱陷功能。当前，人们对小行星也很着迷，对于小行星探测的难点，邓宗全总结四点：弱引力附着、表面形貌、物质特性非确知、飞行时间长。

“太阳系内探测能力是当今深空探测的核心目标，星球探测机器人将发挥重大作用。环境适应性和高可靠服役仍是技术挑战，系统创新与智能操控将成为未来研究的主题”，邓宗全说。

福田敏男：小小机器人，却承载大大能量

“微型纳米机器人”一个让人耳目一新的机器人，一个能够治病的机器人。福田敏男研究的是微米、纳米机器人。该款机器人规模尺寸非常小。

福田敏男介绍，微米机器人的旋转可以进行调节，就像我们的手臂一样，它能够进行速度的调整、调节关节的转动，这是根据仿生系统制造出来的。纳米机器人非常微小，却依然可以控制它的碳管。微米、纳米的应用范围十分广泛，细胞的组装，重组、自动化领域、制造控制机、AI机器人、电机一体化等都可运用到微米、纳米技术。通过这些技术来实现细胞操作的控制。为了更好地实现操控，需要进行机械方面的互动，基因的操作、注入，单个细胞的分离，环境的控制、测量、制图、分子的操作，细胞形态的控制等。

中国科学院外籍院士福田敏男

对于3D细胞结构，可以进行一个复制的工作。采用各种不同的方式来实现细胞之间的处理。对于3D的细胞组装，可以采用光子互联作为基材，在芯片上可以实现想要做的结构，整个芯片尺寸大概在110个微米。福田敏男说：“我们研究的目标就是采用一个类似于细胞的一种组装方式，来实现对于3D结构细胞的连接”。

张丹：并联机器人质优能强，要大力推广

并联机器人各方面性能超过串联机器人，加拿大工程院院士张丹介绍了高性能并联机器人的创新设计。他说，并联机器人包括柔性机器人，比如踝关节康复机器人、煤矿救援机器人、无人机起落架。那么，什么叫并联机器人？最简单的理解就是好比人两条腿蹲在地上呈现闭环的状态。与串联机器人相比，并联机器人速度快、精度高，在抓取、装配、打磨等应用中已广泛实施。行业涉及医药、电子、汽车、航空等多个领域。