【2018国家机器人发展论坛专题论坛之三】共融机器人专题论坛在绍兴柯桥成功举办

2018 年 4 月 16 日 中国自动化学会 中国自动化学会

4月13日下午，2018国家机器人发展论坛暨RoboCup机器人世界杯中国赛之“共融机器人”专题论坛在浙江绍兴柯桥成功举办，七位领域内专家学者从人机交互应用、多机协作、机器视觉、仿生机器人等方面进行报告，并与参会者进行充分交流，共同探讨机器人与人共融领域共同的发展前景，来自机器人、智能制造、国防安全、自动化等领域的代表参加了此次论坛。论坛由西安交通大学兰旭光教授和中国科学院沈阳自动化研究所刘连庆研究员共同主持。

共融机器人是指能与作业环境、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。机器人与人的共融，将成为下一代机器人的本质特征。共融，意味着人机处于同一自然空间，二者紧密协调，机器人能够自主的提高技能，实现自然交互理解，并确保人的安全。在4月13日上午的主论坛中，中国科学院沈阳自动化所王天然院士介绍了“共融机器人”这一概念。该概念已经成为我国机器人发展战略中极其重要的方向的重要内容。所谓共融，就是讲的机器人与人共融，机器人与机器人共融，机器人与环境协调共融。它表明了未来机器人发展趋势，同时也勾画出未来人类社会将会出现新的变化。

在下午的“共融机器人”专题论坛中，来自机器人领域的七位专家学者就这一主题作了专题报告。

第一个报告来自清华大学刘辛军教授，他在《高速并联机器人创新及多机协作应用》的报告中分析了当前高速并联机器人及其应用发展现状，介绍了高速并联机器人本体创新设计方法，包括构型设计、性能评价及参数优化设计，并以清华大学研发的TH-SR4为例展示了创新设计过程和效果。报告阐述了多机高速协同作业系统涉及的关键技术，以及因此研制的成套装备在生产企业的应用效果；最后，报告对高速并联机器人未来的创新发展思路做了分析。

上海交通大学王皓教授在《具备柔顺特性的大变形弹性连杆并联机构》一文中提出了并联形式的构型方案，基于空间稳定结构中弹性支链在特定末端运动形式下的变形模式，通过设置柱孔形式的刚性约束实现了三平动弹性连杆并联机构的概念设计。在此基础上，以摩擦损耗最小为目标，采用一种内球副约束对滑动边界的结构形式进行了优化，并完成了物理样机的制造和装配。针对这一机构的空间三平动运动的精确实现问题，采用柔度矩阵主轴分解理论和有限元思想建立了弹性支链与弹性铰链超冗余欠驱动机构的等效关系，提出了基于梯度搜索方法的末端运动与驱动输入之间的映射模型，并在此基础上借助串联机构的柔度映射理论对末端的柔度特性和顺应能力进行了分析，从而为今后的人机协作应用提供理论指导。

西安交通大学陈霸东教授带来《信息论学习与脑信号分析与处理》的报告，和参会者分享了机器学习领域新的研究方向：信息论学习（Information Theoretic Learning，ITL），重点介绍了信息论学习方法应用于脑信号分析与处理的研究，从而有望提高脑机接口系统的准确性、可靠性和实用性。之后报告中阐述了信息论学习的基本概念和方法及其在脑信号分析与处理中的应用。

中国科学院沈阳自动化研究所刘连庆研究员以《基于生物活体细胞的本征感知与驱动》为题，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。报告中以感知和驱动为例，介绍如何以活体细胞为物质载体，通过与机电系统的结合，实现生命本征感知和驱动，演示出类生命机器人理念的先进性和效果。

上海交通大学刘洪海教授在《人体运动行为感知与解析及其人机交互应用》的报告中介绍了在人体运动行为感知与解析的研究背景下的理解和研究专注点。他阐述了基于云端多传感感知与解析的人机交互系统框架及其应用。报告中针对自闭症儿童的运动行为和肢体障碍疾病病症报告人给出了尝试性的机器辅助诊疗方法并汇报了目前的研究进展。

西安交通大学兰旭光教授在《基于视觉推理的机器人作业》的报告中介绍了抓取是机器人领域的一个重要问题。他提出了一种基于深度学习适用于多目标物体的抓取方法。该方法分为两个部分，第一部分是基于卷积网络的机器人抓取关系预测网络。该部分以包含多目标物体的图片为输入，输出目标物体的检测结果和可行的操作顺序。为实现网络的训练，兰旭光教授采集了包含超过5000张图片的视觉操作关系数据集，并提出了物体对池化层以完成网络的端对端训练。第二部分是基于全卷积结构的物体抓取部位检测网络。该部分以单一目标物体的图片为输入，结合有向锚点框机制，最终输出可行的抓取部位，并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。

带来最后一个报告的是浙江大学李铁风副教授，其在《人工肌肉与软体仿生机器人》报告中介绍了软体机器人和智能结构用响应性材料驱动，相比传统的硬质机器人有特殊的性能，可在环境侦测等应用中发挥高适应性的优势，并且依靠其柔软结构利于人机交互应用。他指出，软体仿生机器人工作利用电响应弹性体和凝胶混合结构，制备软体驱动机器鱼，实现了结构全透明，灵活操控等功能。

当前，国家自然科学基金委员会已成立“共融机器人基础理论与关键技术”重大研究计划，通过面向智能制造、医疗康复、国防安全等领域对共融机器人的需求，开展共融机器人结构、感知与控制的基础理论与关键技术研究，为我国机器人技术和产业提供源头创新思路与科学支撑。未来，机器人可能有多模态传感，会更加理解人类需求，共融机器人将成为未来发展的趋势，实现人机智能化的自然交互。在此背景下，中国自动化学会将筹备成立共融机器人专业委员会，以促进共融机器人理论研究，推动共融机器人领域技术的变革和发展。