在大会开幕式上,丁涵院士说机器人将会是未来机器人发展中的重要代表方向之一。所谓“共融”机器人”(Co-existing-cooperative-cognitive robots,tri-co robots)是指能够与工作环境、人和其他人进行交互的机器人。机器人自然交互,独立适应复杂动态环境,协同作战机器人。
雷锋。com了解到,2016年7月,经过近两年数百位国内外学者的讨论、论证、报告和咨询,国家自然科学基金委员会“合并”了机器人基础理论和关键技术研究的重大研究计划获得批准。该计划计划直接投资2亿元,为期8年(2017年1月至2024年12月),瞄准国际市场。机器人研究前沿,围绕人-机-环境和谐机器人其基本理论和设计方法有望应用于刚柔耦合柔顺结构的设计和动力学、多模态感知和人-机-环境的自然交互,机器人在群体智能和操作系统架构方面取得创新成果。
重大项目启动以来,已有两批20个重点支持项目(2016年8个,2017年12个)和53个培育项目(2016年22个;2017年31个项目),投资3395万元。
本次学术交流会作为项目的第一次会议,主要是对2016年获批项目的实施和进展情况进行检查和交流。与会专家对项目进展进行总结和点评,指出问题并提出改进措施,同时还推出了2018“世界”机器人竞争交流机器人挑战。"
一、主要支持项目和培育项目
下面简单介绍八个重点项目:
1.人机协作v形活动臂机器人基础研究
该项目由以下部分组成哈尔滨工业大学的赵洁教授承担,主要为工业域对协作v形臂机器人的重大需求,围绕相应的基础科学问题进行一系列研究。
在“研究进展和成果”部分,赵洁教授介绍了他在平台开发和理论方面的研究工作。该平台的开发包括集成的驱动和控制关节以及7个自由度。协作机械臂类型,协作双机械臂、软件系统、仿真平台等。;理论上,赵洁教授研究了运动学自建模、关节刚度在线识别、无传感器随动控制方法、基于肌电反馈的操作刚度映射、人机技能迁移等创新工作。目前,这些研究工作已经发表了7篇学术论文。
2、皮肤镜面处理机器人系统的主动适应与协调控制研究
该项目包括上海交大教授朱利民负责确保长厚比大于1000的“极”弱刚性大型蒙皮构件壁厚加工精度的难题,旨在混合连接。机器人设备技术和数字处理技术的结合创造了双重机器人“切割与误差补偿+随动支撑与壁厚测量”配合的镜面加工新原理与设备。
四处投射机器人身体结构,末端执行器,双机器人协调控制三个方面开展研究,以体内包括:(1)轴向刚度高,串联紧凑。机器人设计和加倍机器人同步控制;(2)工件形状自适应的随动支撑头设计及变刚度控制;(3)双倍加工壁厚机器人协同实时跟踪测量和预测补偿;(4)机器人镜面加工系统的构建与实验验证。预计将建立处理机器人-薄壁零件-支架机器人交互过程的主动适应与协调控制理论通过支撑头的变刚度控制实现了设备-零件交互过程的主动适应, 实现了设备-零件交互过程的主动适应机器人不规则变形零件加工壁厚的闭环控制是通过协调控制。目前该项目已发表SCI论文11篇,为ICIRA 2017最佳论文之一,申请专利4项。
3、修复和增强人体的可穿戴运动能力。机器人基础研究
该项目由华中科技大学熊教授承担。该项目主要解决当前的问题。机器人外骨骼在自然环境下无法按照人的运动意图和节奏协调运动,导致穿戴者代谢能量的巨大消耗和疲劳。
熊教授在本项目中的研究主要集中在三个科学问题上:下肢自然运动规律的分析、运动意图和自然交互的识别、下肢自然运动的力学再现。研究内容包括:下肢在内部肌肉力量作用下的力学运动规律、人体运动状态的在线感知与运动意图的实时识别、下肢的降维与力学再现原理、人机自然交互等。机器人外骨骼的协调控制,以及理论和方法的验证平台。
目前,熊教授的研究成果包括:
揭示了下肢特征动作的构成规律,为下肢运动智能的机械化做了初步探索。
建立了被动式外骨骼设计的理论和方法,为减少行走过程中的代谢能量消耗找到了新的解决方案。
建立了动力背包设计的新原理,为代谢耗能少的行走提供了科学原理。
该项目已发表SCI论文8篇,EI论文5篇。授权发明专利2项,申请发明专利12项;或第45届日内瓦国际发明博览会金奖(2017)。
4.群体智能机器人操作系统的机制、体系结构和技术研究
该项目由国防科技大学易晓东教授承担,项目主要研究群体智能。机器人操作系统的机制、架构和技术解决了两个科学问题:自主行为和群体智能的涌现机制,多态系统和分布式架构。
群体智能是人工智能领域的前沿发展方向,实现群体智能的载体是软件。易晓东教授在报告中首先介绍了他们基于“角色”的控制抽象和基于“语义态势图”的数据抽象,以及他们为面对群体智能中的三大挑战而构建的架构。这三个挑战是:
如何设计一个既管理资源又管理行为的操作系统架构?
管理组无人系统的操作系统架构如何设计?
如何设计一个支持“自适应人工智能”的操作系统架构?
针对这三大挑战,易晓东教授提出了垂直视图的分层架构、水平视图的分布式架构和深度视图的并行学习架构。
随后,易晓东教授还介绍了他们基于OODA的群体智能行为管理、群体感知数据管理、群体协同任务管理等六大关键技术,还介绍了群体智能。机器人操作系统原型、大规模群体动力学仿真环境原型、集成开发工具集原型、机器人研发多体动力学自动建模工具等系统,并演示其在无人机群中的应用协作在其他领域工作。易晓东教授还开放了10多部作品的源代码,发表了15篇论文。
5.无人机与有人机博弈的基础理论和关键技术研究。
该项目由中国科学院自动化研究所乔红研究员承担。该项目针对无人机和有人机游戏中,面对瞬息万变的敌方机群的快速智能博弈问题。
本项目推进无人机认知智能和人机认知集成(包括特征融合和快速分类、深度学习和类脑认知模型的深入研究和集成),推进无人机决策智能和人机决策集成(包括深度强化学习和类脑决策模型的深入研究和集成),保证系统的智能性、快速性和可靠性。研究内容前沿,三种方法循序渐进,保证了可靠性。同时通过搭建软硬件结合的大规模仿真平台实现应用验证。
6.面向生物机电一体化的灵巧假肢融合。机器人理论与关键技术研究
本项目由东南大学宋教授承担,项目主要针对“生物机电一体化灵巧手术假肢”的集成机器人共性的基础理论和关键技术,包括:(1)基于生物信号的动作意图理解;(2)获取多模态感觉信息,例如力和触觉;(3)力和触觉多模态感觉信息的反馈;(4)多知觉增强神经系统控制能力的机制;(5)基于生物信号的灵巧假肢协调控制方法。
2017年,项目按计划完成了调查、数据检索和分析,制定了研究方案,探索了基于柔性阵列肌电电极获取高密度、高冗余度肌电信号的信号检测技术,开发了基于高密度肌电信号的精细动作识别的特征提取算法,构建了基于深度学习的脑电信号与离散运动图像模式之间的映射模型。具体研究进展如下图所示:
目前,该项目已发表论文10篇,申请发明专利7项。
7.基于柔性电容传感的人-智能假肢-环境感知运动融合基础理论及关键技术研究。
该项目包括北京王棋宁某大学承担了该项目的研究,主要研究智能肢体的设计与控制以及基于多传感器融合的人体运动意图识别。
作为圣餐机器人作为医疗康复领域的典型代表,智能下肢假肢与人和环境的有效融合是亟待解决的关键问题。这里有几个问题:多关节智能动态下肢假肢结构的仿生与控制、下肢运动意图的感知与识别、复杂动态环境下人-智能假肢感知运动的融合。
首先,本项目突破了传统的生物信号源,创新性地探索了电容传感在人体运动意图识别中的机理以及在假肢控制中的应用,实现了灵活可扩展的电容传感测量前端,使残疾人的皮肤不接触金属电极,克服了现有生物信号测量方法的局限性,保证了测量稳定,不干扰残疾人的运动。
其次,研制了一种具有灵活可控踝膝关节的智能动态下肢假肢,研究了基于不同地形下运动意图识别决策的智能假肢控制,实现残疾人稳定平稳的行走。当外部环境和条件发生变化时,运动意图识别算法和假肢控制算法是自适应的。
此外,他们还开展了样本量不少于20人的残疾人穿戴实验,研究了膝踝智能假肢在各种地形、不同行走速度下行走对残疾人运动能耗、步态对称性、假肢功耗等关键性能的影响。
最后,王棋宁教授还介绍了基于外周神经接口的触觉补偿机制及其对下肢残疾人步态表现的影响。
目前,该项目已发表论文18篇,申请国家发明专利2项。
8、人机和谐灵巧柔顺的下肢康复机器人交互式方法和应用
该项目包括西安交大陈巴东教授承担本项目,以人机一体化的灵巧柔顺下肢康复为目标。机器人对系统中的“运动意图实时准确解释”和“人机协同控制”等核心挑战性问题进行了研究。
修复机器人核心问题是研究人机一体化的灵巧柔顺下肢康复。机器人包括如何利用多模态神经信号解码人体运动意图,如何实现病人和康复。机器人高度集成和协调控制。这些关键问题的解决将有效地促进康复。机器人系统化人机结合程度,提高康复训练效果。该项目基于信息论学习、核自适应滤波、深度学习等先进的建模方法,意在构建多模态神经信号与人体运动意图之间的内在时空动态映射关系,从而机器人主动感知人的运动意图,实现更自然的人机交互,最终形成患者和康复。机器人协作互动智能康复系统, 并研制出一套灵巧柔顺的坐卧式下肢康复器供临床应用。机器人原型系统。
目前,该项目的主要研究进展如下图所示:
22个种植项目
会议当天,除了8个重点扶持项目,还有22个培育项目的汇报和点评。列表如下。详见2016年资助项目。
第二,共融机器人挑战
除了学术研讨,26日下午,“世界2018”第一期为期一天半。机器人竞争交流机器人也发起了挑战。来自全国各地的78支队伍参加了整合。机器人模拟组,机器人创新路演组和机器人青年创意组三组比赛。除青年创意组比赛采用幻灯片、视频等技术进行问答报告外,其余两组比赛均以实物形式进行。
模拟组主要评估整合。机器人多模式感知、自主避障、规划决策、双臂协调、灵巧操作、牵引负载等综合技术能力。,共有28支队伍参赛。在…之中
一等奖:华中科技大学自动化学院团队
二等奖:NPU5V5团队,西安交大SKLIR团队
三等奖:RobotCNC队、萝卜火箭队、剑锋队。
路演团面向智能制造、医疗康复、国防安全等领域的融合。机器人需求,侧重于刚性-柔性-软件。机器人人-机-环境的运动特性和可控性,多模态感知和自然交互,机器人群体智能、操作系统架构等关键科学问题的研究,本次比赛共有34支队伍参赛。在…之中
一等奖:上海增加智能行走机器人组
二等奖:南大图克团队和cothink机器人团队。
三等奖:维克罗布完全自由运动机器人团队,西安交大DDM生物队,攀爬机器人-SWPU队
青年创意组大赛旨在推动1983年1月1日以后出生的青年学者主动瞄准国际。机器人研究前沿,关注人机环境一体化机器人以基础理论和设计方法为基础,通过力学、信息、力学、医学的交叉,从创意新颖性、主题契合性、方案可行性、内容完整性四个维度,提出了具有原创性原理和前沿技术的创意竞赛。共有16支队伍参赛。在…之中
一等奖:燕山大学软件机器人科研团队
二等奖:上海交大智能行走机器人组
三等奖:飞天四海队
据了解,2018年全球机器人竞争交流机器人挑战赛的第二阶段将于今年8月举行。这个战场可能代表中国。机器人研究的未来。