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15位学界业界大咖深度解读仿生机器人及机

发布时间:2019-08-16 19:47:07 编辑:笔名

  15位学界、业界大咖深度解读仿生机器人及机器人应用丨CCF-GAIR 2018

  按:2018 全球人工智能与机器人峰会(CCF-GAIR)在深圳召开,峰会由中国计算机学会(CCF)主办,、香港中文大学(深圳)承办,得到了宝安区政府的大力指导,是国内人工智能和机器人学术界、工业界及投资界三大领域的交流盛会,旨在打造国内人工智能领域实力的跨界交流合作平台。

  6月29日国内规格AI盛会CCF-GAIR 2018盛大开幕,来自全球的学界和业界的大咖在AI前沿专场分享了许多干货,6月30日的CCF-GAIR 2018延续了天的火爆和精彩,计算机视觉专场、智能安全专场、金融科技专场、仿生机器人专场、机器人应用专场5个平行专场如期举行,不同领域的50多位学界和业界大咖分享了他们的研究成果,展示了他们的应用产品。其中,仿生机器人专场和机器人应用专场从前沿学术研究及产业应用两个角度深度解读机器人发展。

  仿生机器人专场

  仿生机器人专场主席邓新燕在开场时指出,仿生机器人专场的五位演讲嘉宾将分别从飞行、水下、四足、爬臂、微纳米机器人进行介绍,这是很好玩的分论坛。

  卡内基梅隆大学的机械工程学教授Metin Sitti首先介绍了自己早期关于壁虎的黏着原理的仿生学研究。壁虎的指头上有纤维,提供了很强的吸附力,而不需要像昆虫一样需要黏液,是一种干性黏性。他们开发了多款具有黏性足的机器人,可以在各个方向的表面上自由移动。他们也设计了基于纤维的万用软性夹具,纤维+负压提供了很强的拿取能力。Sitti教授还创建了公司,开发了多款具有黏性的产品。

  卡内基梅隆大学的机械工程学教授Metin Sitti

  在介绍蝙蝠的跳跃起飞、蜥蜴的水上奔跑仿生机器人后,Sitti教授重点介绍了今年2月刚发布在《自然》杂志的研究——微型软体机器人。它尺寸极小

  ,非常柔软,由磁场驱动,单个机器人就可以模仿水母、毛毛虫、带鱼、章鱼等多种软性变形的运动模式;甚至它还可以跳跃以及自由地出入水面内外。演讲期间众多的精彩演示视频也迎来了听众的热烈掌声。

  南京航空航天大学教授、博士生导师戴振东教授对壁虎的仿生学原理和工程技术做了全面的研究,也在演讲中一一做了介绍,包括壁虎手指的黏性、骨骼结构、肌肉布局、运动模式等方面做了细致的数学分析,通过丰富的图片和视频介绍了自己小组设计的机械仿生结构和完整的壁虎机器人。

  南京航空航天大学教授、博士生导师戴振东

  戴教授表示,仿生是跨学科的,他们希望成为整个仿生科学与技术大生态圈里面一个根,通过大家的协同努力把这个事情做大做好,为国家、为仿生事业做一点工作。

  北京大学工学院教授谢广明研究的方向是仿生机器鱼,他也是国际水中机器人大赛的创立者。他认为,具有生物特征和功能的智能仿生水下机器人是机器人技术中的前沿领域。谢教授表示,他们仿生了包括鲤鱼、仿海豚、两栖类等仿生对象,目前集中在箱鲀鱼的仿生。仿生首先要实现运动,但光会动还不能解决问题,还需要通过侧线系统感知环境变化。谢教授同时指出,既要做个体层面的仿生,也要做群体层面的群体仿生,因此需要仿生电场的通信与组。

  北京大学工学院教授谢广明

  谢教授表示,在研究的过程中发现一个有趣的问题,就是在机器+生物混合群体系统中,被仿生的对象受到了影响,即被仿生的鱼在仿生机器鱼的带领下游动,未来或许可以做更多有趣的事情。至于应用前景,谢教授认为仿生机器鱼的潜在应用方向包括:水环境监测,水下污染源探寻,水面垃圾清理,水下垃圾清理,管道检测清理,海水污染清理等。

  接下来登台的是浙江大学智能系统与控制研究所机器人实验室主任熊蓉,她表示仿人机器人是对人类的形态和功能模拟的机器,可能是在各种机器人中大众对机器人想象的机器人。仿人机器人的研究围绕机器人灵活、快速、稳定、高能效,对能耗的要求这点开展,并且逐步结合智能的作业开展有关研究。围绕着这些研究的目标,相关的研究内容包括仿生的机构设计、关节的驱动、整个身体多关节的协调运动规划,对不平整地面外力扰动的控制。还有实现智能作业、智能移动,需要对环境进行感知、伺服规划。

  浙江大学智能系统与控制研究所机器人实验室主任熊蓉

  熊蓉在演讲中还展示了她团队研究乒乓球对打仿人机器人的成果以及其中相关的技术推广,包括仪表自动读数、饮料灌封管控、联想两轮平衡车等。还有的仿人机器人研究成果展示,不过她也指出仿人机器人面临的腿足运动、伺服操作、智能移动的难题,目前她的团队已经到了围绕第三个问题研究的阶段,现场通过视频展示了双足仿人机器人的研究成果。

  仿生机器人专场登台演讲的是美国普渡大学机械工程学院副教授邓新燕教授,她介绍的是仿蜂鸟,也就是可悬停扑翼机器人方面的研究进展。与我们常识中的不一样,邓教授首先介绍了小尺寸的扑翼机器人和大尺寸的固定翼飞行器在空气动力学和控制方法方面都有很大的区别,所以她们小组在反向工程研究中有许多新的发现,也针对性地做出了许多技术成果。

  美国普渡大学机械工程学院副教授邓新燕教授

  其中一项重点介绍的技术是昆虫和蜂鸟的翅膀有许多组不同的肌肉控制,运动有6个自由度,而仿生机器人限于体积重量,翅膀的驱动器只有两个自由度;邓教授提出了形式简单但思想深邃的解决方案,仅有1~2g重量的仿生机器人的限定自由度移动的多个演示视频也展示出了方案的效果。邓教授还提出了一点自己的思考,基于物理模型的传统飞控和机器学习之间各有优劣势,未来的机器人设计可能需要更多地考虑两者融合。

  上午的仿生机器人专场到场嘉宾听讲十分专注,在演讲嘉宾演讲结束之后非常积极主动地与演讲嘉宾进行深入的交流,可见 CCF-GAIR 演讲嘉宾以及参会嘉宾的专业性。经过短暂的休息调整,下午的机器人应用专场继续精彩开讲。

  机器人应用专场

  机器人应用专场首先登台的是北京航空航天大学教授、长江学者特聘教授王田苗教授。作为机器人学术前沿领域的领军人物,王田苗通过45 分钟的深度报告,梳理了当前智能机器人行业的发展现状,并重点强调了我国机器人行业发展所面临的核心技术差距和市场竞争残酷等问题。他表示,机器人之所以没有发展起来是因为解决问题有限,成本昂贵,技术体系封闭,软硬分离标准化以及理想化仿生探索。当然,王田苗教授给出了对推进中国机器人行业发展的几个看法:

  要重视智能制造服务模式;

  要重视品牌和标准化,有利于推动中国产品走向世界;

  工业科技推动智能制造、智能机器、智能服务变革。

  北京航空航天大学教授、长江学者特聘教授王田苗教授

  香港中文大学(深圳)机器人与智能制造研究院副院长丁宁接下来发表了《特种机器人标准化工作的探索与研究》的主题演讲。他表示,特种机器人两项基础标准编制在2015年7月1日启动,将在2019年1月1日正式执行。特种机器人的定位是为城市服务,辅助/替代技术工人从事急难险重工作,为城市日常生活场景,替代客户服务人员从事繁重/重复的工作。目前,标准化工作规划国内外处于同一起跑线,未来各行业的专用装备将逐步具备机器人属性。

  香港中文大学(深圳)机器人与智能制造研究院副院长丁宁

  丁宁指出,为城市服务特种机器人的设计理念应该是共存、共融、共生,基于构建机器人、城市、人的共生关系。特种机器人可以应用于城市大型技术设备维护,设备检修养护等。其中一个典型的案例就是输电线路巡检机器人,不过还不够成熟,下一代的设计思路是能源自主获取,长期自主作业,而其中又涉及到机器人本体形态、运动策略与智能属性等科学问题。

  机器人应用专场还邀请到了大疆创新公共关系负责人谢阗地进行分享,他首先分享了刚刚得到的大疆获得IEEE的机器人大奖的好消息。他表示,大疆在影视工业领域、传媒领域的应用已经取得了很大的成功。讲机器人和商用落地的时候他们得到一个经验,如果做机器人的商用化,一定把擅长的对象推广到行业中,变成这个行业主流的东西。

  大疆创新公共关系负责人谢阗地

  他同时表示,大疆想再往前走一步,还要进入工业、农业、公共安全、公共服务等领域。在这些商业应用里面关键的不是用不用无人机、无人机是否能飞得起来,而是是否采用司法的标准,能不能进入实际使用中。当平台和数据采集能够达到一定的要求,需求部门自然会找到你,他会告诉你需要把数据改变成什么样,如何到行业的数据流中。他还给出了关于无人机的思维:

  消费级的成功是发展工业级产品的必由之路;

  理解产业变革,并成为重要工具;

  成为前沿技术的强载体。

  接下来上台的高仙机器人创始人兼CEO程昊天在演讲中提到,商业应用对于机器人的要求也越来越高,全场景移动能力在整个行业里变得至关重要。高仙机器人提出了SLAM2.0的概念,与通过雷达或视觉寻找特征点和物体表面轮廓来定位坐标的点云SLAM相比,SLAM2.0引入了视觉、模式识别和感知,可以对物体进行识别。通过语义SLAM,机器人可以对物体进行具体的识别,根据物体的位置去定位自己的朝向和终的目标点,并针对不同的物体精确执行不同的动作。

  高仙机器人创始人兼CEO程昊天

  此外,随着任务或是场景复杂性越来越高,尤其是在全场景移动的需求上,单个传感器的局限会越来越大。程昊天认为,视觉和激光雷达是非常好的互补关系,SLAM在未来三到五年的发展方向一定是多传感器融合。他表示,高仙机器人通过多传感器融合,可以实现检测停车桩、地面水渍等以往单一激光雷达无法实现的功能。相应的,路径规划以及复杂场景中的避障也是非常重要的核心能力和发展方向。

  中科院深圳先进技术研究院研究员 IEEE RCAR 2019主席夏泽洋作为机器人应用专场的演讲嘉宾带来了《口腔正畸 诊疗机器人技术与系统》的演讲。他首先指出,临床口腔正畸采用基于试错的经验诊疗模型,导致临床治疗效果差、周期长、综合成本高,高达24.6%患者中途放弃治疗。

  中科院深圳先进技术研究院研究员 IEEE RCAR 2019主席夏泽洋

  针对上面提到的问题,夏教授和他的团队开展了口腔正畸诊疗的机器人工作,以口腔正畸学作为临床机理,计算生物力学作为诊疗方法,通过机器人设备进行临床实施。关键目的是希望推动目前基于试错的经验诊疗模式向可预测的诊疗模式提升,在合理时间内给予患者个性化、可预测的诊疗。然后夏教授具体讲述了如何在组织重构的基础上建立可视化的诊疗系统,并表示目前他们在实验室建立的示范应用系统,包括诊疗、器械制备部分。后期主要是若干个辅助诊疗终端的应用示范中心模式,一分钟一套可以制出来,这个速度很快。

  的圆桌讨论环节,机器人专场主席、国家“万人计划”科技创新领军人才、中科院深圳先进技术研究院研究员、智能仿生中兴执行主任吴新宇担任主持人,灵喵机器人创始人、禧涤智能联合创始人CTO韩龙、宇树科技联合创始人 副总裁陈立、大道智创联合创始人兼CEO赵信宇、NXROBO创始人兼CEO林天麟共同讨论了机器人的商业化和产业化前景。

  灵喵机器人创始人、禧涤智能联合创始人CTO韩龙认为现在有三个比较好的创业点,一是家用清洁机器人,无论是普及率、技术的成熟度都还有很大的进步空间;二是个人娱乐机器人随着部件的成本降低,偏玩具类产品会是很好的方向;三是水下机器人,大公司还没有特别关注到这一点,这个领域有技术门槛,也有很多应用点可挖掘。创找过程中比较难的一个是找到合适的合伙人,一个是验证商业模式,还有就是找到投资,每个阶段都有不同的难题。

  对于机器人的落地前景以及初创企业面临的问题,大道智创联合创始人兼CEO赵信宇有一些不一样的看法,他认为B端的市场一定会先于C端爆发,B端的场景需求更明确,客户的付费意愿会更强烈,不像C端会面临更多的不可控因素,如果一个企业特别是创业企业早期想存活下来,可以考虑先从B端入手,包括目前几个比较火的方向,如安防巡检、无人清洁。至于难点,则是某项核心技术并没有那么强的如何时候把核心优势转化为钱,对于公司来说是非常重要的问题。

  对吴新宇提出的独角兽公司进入初创公司所在的细分领域怎么在竞争中保持优势的问题,宇树科技联合创始人 副总裁陈立表示这个问题在创业之初就有做比较深刻的思考,也是非常现实的问题,他的建议是对于没有特别深厚社会背景的初创者、创业者太建议涉及常规的市场,因为风险太大。对于宇数科技而言,四足机器人本身市场体量相对较小,技术还需要有时间做迭代,大公司可能不会做,即便尝试也会在未来市场有比较好起色的时候他们才会切入,面对竞争是有先发技术优势、知识产权的壁垒。

  NXROBO创始人兼CEO林天麟认为,选赛道非常重要,刚开始创业的时候不要选择大公司已经在做的事情,同时要找有足够大市场的领域,后续即便有一些巨头进入,也会找到发展的空间。如果刚好碰到巨头目前在做或者打算去做这个事情,要么跟他合作,合作共赢也是一个出路。他同时认为不存在一家公司、巨头公司会把所有机器人行业吃掉,对于小公司,要发挥灵活的优势,变通很重要,生存下来再找一些新的发展机遇。

  CCF-GAIR第二日的所有分论坛已经圆满落幕,7月1日,CCF-GAIR 2018还有IoT、AI芯片、智能驾驶、自然语言处理、AI+、投资人六大专场将如期举行,请继续关注(公众号:)的报道。

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