外骨骼机器人、服务机器人学术报告精彩纷呈——机器人大讲堂走进百所高校·北京联合大学站机器人专题直播活动圆满收官

外骨骼机器人、服务机器人学术报告精彩纷呈——机器人大讲堂走进百所高校·北京联合大学站机器人专题直播活动圆满收官

2022-12-01 13:54:00 - 2022-12-08 13:55:00

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活动详情

12月3日和12月10日,在机器人大讲堂线上视频直播交流平台,两场分别围绕外骨骼机器人、服务机器人两个主题的线上交流直播活动完美收官。
 

 

本次活动由北京市智能机械创新设计服务工程技术研究中心、北京联合大学机器人学院主办,立德机器人服务平台(机器人大讲堂)承办,北京智能机器人产业技术创新联盟协办。

 

这是机器人大讲堂与北京联合大学的第四次合作活动,也是机器人大讲堂近5年来走进百所高校的系列活动之一。活动不仅带来技术前沿和产业发展方面的最新动态,更是为校企构建了优秀的交流窗口,得到了多所高校的全力支持和同学们的热情参与,同时获得了社会各界和广大机器人行业建设者的关注。

 

直播亮点一览

 

由于设置了现场直播答疑环节,活动分别在两个周六分两场举行,分别邀请外骨骼机器人和服务机器人的学界和产业界的两位专家进行主题报告。活动还成功邀请到了北京生产力促进中心制造业服务部部长、北京智能机器人产业技术创新联盟副秘书长周恢担任两场活动的全程主持。

 

在首场活动中,机器人技术与应用杂志社的王伟主编代表活动主办方在开场致辞中介绍了整体活动进程和嘉宾情况,并重点结合机器人在产业界和学界的发展历程,简明扼要点出了当前机器人相关技术的趋势和动态,同时他也勉励聆听报告同学们不负韶华,心怀理想,为未来机器人行业发展贡献自己的力量。

 

 

在第二场活动中,北京联合大学机器人学院执行院长、北京市智能机械创新设计服务工程技术研究中心主任张建成出席并讲话,他以北京联合大学的机器人发展历程为引,提纲挈领地全面提出了对于机器人行业发展人才培养和先进科学研究的看法和思考,并介绍了整体活动章程。

 

 

在周恢部长的主持下,12月3日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所副所长吴新宇研究员与北京铁甲钢拳科技有限公司的创始人&CEO王朝先生,分别进行了主题为《人机共融外骨骼机器人系统》、《钢铁侠还有多远》的报告,12月10日,北京航空航天大学机电工程及自动化系主任文力教授与麦岩智能创始人&CTO梁建宏教授,分别进行了主题为《跨介质吸附仿生机器人》、《从技术到落地,服务机器人如何服务人》的报告。


 

 

 

四位嘉宾在报告结束后,还在线上与观众进行了答疑和互动,共同进行产学研讨论和技术交流。

 

学术报告精彩纷呈

 

(1)吴新宇教授《人机共融外骨骼机器人系统》报告

 

“外骨骼这些年一直是国际前沿的研究热点。”吴新宇教授的报告从外骨骼机器人研发的仿生意义和原理出发,围绕团队开展外骨骼研究的历程,深入浅出介绍了外骨骼机器人的发展历程、创新过程以及关键技术的最新研究进展和未来发展趋势。吴新宇教授介绍,从最初希望帮助脊髓损伤患者、治疗偏瘫等各种后遗症的医疗角度,到如今助力建筑、制造、物流行业,外骨骼机器人的技术创新依然没有停止,通过不断融入传感器、B超等全新技术,甚至开始实现无动力以及基于脑电控制,整个行业正以一种非常开放且快速的方式,朝着自然、安全、高效的发展目标进发。


 

 

而吴新宇教授也提到,外骨骼机器人同样有多个挑战性问题需要解决。例如由于脑电信号的提解码技术还不成熟,脑电技术应用的全局性、实时性、提前量计算等问题依然尚待解决;例如步态规划和生成难点依然存在,通过数据库积累和运动学动力学模型生成自然步态依然需要大量时间;又例如基于人机协同控制的高级决策融合、多智能多模态意图识别、系统无缝融合和协同控制问题,都依然是产学界急需解决的难题。

 

因此,吴新宇教授团队的主要研究内容也围绕着交互、执行和融合三个方面开展。例如在机械结构的设计上,吴新宇教授团队通过仿生机构和人机耦合的系统建模研究,正致力于解决外骨骼设计与人体生理参数和运动功能高度相融的难题;例如在多模态信息融合上,吴新宇教授团队尝试通过解析正常人行走的力矩关节角度形成人机交互力信号,从而建立身体参数和步态数据库,比对提取主要特征和通用人类步态模型,以优化补偿特征,实现人机协同交互协同;又例如在多模块多模态融合和意图检测方面,吴新宇教授团队也尝试了两类路线,一类是将脑电和特电融合实现多模态意图融合以控制外骨骼模态切换,另一类则是通过对脑电和肌电特征进行关联性提取和建模以实现关节力控。

 

吴新宇教授团队在这些研究中,又积累了许多独特的方法和技巧,他在活动中也分享了一些具体思路。例如在脑电特征提取方面,为了解决单一域的脑电特征覆盖不足的问题,吴新宇教授团队提出了一种提取特征方法,提取特征精度可以达到83.8%且鲁棒性更强。例如针对被试者的机电通道差异性问题,吴新宇教授团队提出了一种基于启发式的算法,让意图识别精度能达到99%以上。又例如在多模态信息融合方面,吴新宇教授团队提出了基于脑机和机电融合的决策融合方法,实现了越障任务的完成率达到85%以上。

 

在研究之外,吴新宇教授团队也尝试将技术实现落地和临床应用。例如通过设计了1个截瘫助行外骨骼平台,并和多家医院开展相关合作,又例如将柔性外骨骼用于尝试参加马拉松,吴新宇教授团队将很多技术完成了初步的验证和改良,为外骨骼真正服务医疗患者和普通用户打下了良好基础。

 

吴新宇教授在最后总结认为,外骨骼未来在应用方面还有很多的发展前景。例如护工的搬运的外骨骼机器人,针对横向抗阻行走锻炼的外骨骼,海洋助力外骨骼,老年人专用外骨骼等未来还有非常多的市场空间。而在类似喷雾式外骨骼以及满足可兼容,可编程、自降解概念的微观领域外骨骼机器人也有很多的应用前景有待开发。他期待在超薄超贴敷式柔性可拉伸传感器等新材料硬件技术,以及生物智能、人工智能融合等软件算法技术加持下,未来外骨骼领域有更多人能开拓实现更长远的未来。

 

(2)文力教授《跨介质吸附仿生机器人》报告

 

“人类能从生物中获取非常多的仿生机器人研究灵感。”文力教授的报告主要围绕跨介质仿生吸附机器人方面的研究展开,在报告中他详细介绍了团队对“印鱼”刚柔耦合结构的研究和定量探索。

 

 

通过详细的三维重建和仿生机构复制,文力教授团队不仅攻克了在材料、加工、驱动等方面的关键技术难题,并进一步研究了其吸附运动机理,解决了吸盘在多介质环境中的动力和吸附曲率问题,最终让仿生吸盘实现了对于多三维复杂形面物体的吸附。将机理进行进一步挖掘后,文力教授团队还尝试将吸盘的驱动实现可移动化与小型集成化,方便未来将其与移动机器人进行结合。

 

在报告中,文力教授团队还介绍了将研究成果应用在真实环境后的出入水性能测试情况,以及对未来应用前景进行了详细分析。其研发出的仿生印鱼吸盘,已经能在流水中湿滑的岩石、海洋中完成吸附。文力教授希望,未来该仿生吸盘能够朝着大范围自主工作的方向努力,真正成为独立自主的跨介质机器人,依靠吸附绝活实现飞天入海。

 

除了“印鱼”仿生吸盘研究成果,文力教授的报告中,还针对章鱼触手等类似软体机器人、智能材料、柔性智能传感器等方向进行了介绍,系统性介绍了仿生机器人研究在材料制备、感知、建模、控制等方面的研究逻辑。

 

产业报告精准落地

 

(1)铁甲钢拳《钢铁侠还有多远》报告

 

“外骨骼是我认知里的终极工具。”北京铁甲钢拳科技有限公司的CEO王朝先生结合铁甲钢拳企业的最新进展和产品研发现状,与观众探讨了“钢铁侠到底还有多远”这一话题。王朝介绍,外骨骼机器人未来必将以功能实现生产生活场景细分。在应用场景上,铁甲钢拳企业从16年就开始尝试将外骨骼机器人民用化,围绕的核心落地场景就是搬运重物,由于聚焦,铁甲钢拳很快拿到了工业订单。目前铁甲钢拳产品中标准的电驱版本,已经实现自重5.5公斤提供35公斤助力,基本实现了搬运场景的商业落地。

 

 

在产品逻辑上,铁甲钢拳通过不断的研发和应用积累,正通过功能模块化不断提高产品适应性,目前已经能够快速针对定制化需求实现模块化搭配与生产。同时铁甲钢拳也布局了C端的消费级外骨骼机器人产品,这个智能护膝产品上线7个月销售额突破1000万,在此基础上,铁甲钢拳也在尝试以智能护膝作为切入点,开发各类运动增强性产品,最终让外骨骼机器人更好进入健身运动类消费品市场,他预计铁甲钢拳能在明年6月份之前推出带动力的膝关节助力外骨骼版本。

 

在报告中他建议想要尝试进入外骨骼领域的同学,更多进行分类学习,例如将动力系统、控制系统、传感类型分别分类后进行性能增减,这样能够更容易化繁为简,判断不同系统所适用的应用场景同时快速落地。而在产品研发上,王朝则认为,功率密度和能量密度,材料科学还有算力知识等底层基础技术对于外骨骼机器人的开发至关重要。外骨骼机器人真正想要走向“钢铁侠”,满足终极工具的需求,必然要达到人机结合的极限。但这条道路的探索仍然存在点歪了科技树的可能性,同时有些科技树因为沉没成本过高,如何找到研发与产业化的均衡,依然需要不忘初衷,不断的交流和实践,才能找到更多可能性。

 

(2)麦岩智能《从技术到落地,服务机器人如何服务人》报告

 

 

“从科学到技术是一场发现之旅,而从技术到产品则是一场战争。”这是麦岩智能创始人&CTO梁建宏教授提出的一个观点。梁教授站在创业者的角度,从为什么要创立麦岩智能这样一家服务机器人公司为起点,详细阐述了自己对于现阶段服务机器人产品服务特性以及如何落地的思考。

 

梁建宏教授介绍,麦岩智能最初评估市场需求发现,物业管理面积逐年上升达330亿平方米,在人口日趋老龄化背景下,物业、各种地产公寓,商业办公楼的物业维护矛盾逐渐突出。通过调研分析,麦岩智能认准于用机器人解决物业清扫里面面积最大,工作量最大的地面清洁问题,麦岩智能的清洁机器人产品应运而生。

 

但梁建宏教授也认为,科技的普及始终与成本挂钩,技术到产品必然是一个雕琢和完善的过程,不断针对应用场景的需求和细节进行深耕才是机器人产品快速迭代的关键。“产品定义的重要性在于其不同模式、体验、玩法能在产业应用中带来更多价值放大,通过场景锁定从而解决规模问题和普及难度问题。”梁建宏教授以尘推这个高端场景必备的需求为例,在“机器人化的家电”这一产品定义下,详细解释了麦岩智能如何实现场景深度分析以及对产品尺寸、功能进行重定义的过程。

 

在报告中,梁建宏教授还结合自己的创业经历和产品研发经验分享了一些思考。如何做好可靠稳定的产品,如何实现开发流程连续性,如何精确取舍功能,如何完成技术和供应链的创新实践整合,如何精确触达目标用户,梁建宏教授都有着自己的感悟。他结合麦岩智能的产品实践案例,提出“专注极致,口碑快”的思考,总结出一种产品研发落地的十字架特性模型,让许多听众受益匪浅。

 

总结与展望

 

北京生产力促进中心制造业服务部部长、北京智能机器人产业技术创新联盟副秘书长周恢总结了全场活动,她对四位专家进行的精彩学术报告表达了感谢与赞赏,也对活动未来的开展提出了期许与展望。

 

直播回放入口:(机器人大讲堂视频号)

 

排版 | 麦子

 

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