中青报·中青网 王海涵 王磊 通讯员 桂运安 来源：中国青年报 （ 2021年04月20日 12 版）
中国科大研发的“可佳”智能做事机器人 受访者供图
图为软体手臂在实行擦玻璃指令 受访者供图
中国科大团队带“可佳”机器人参加机器人间界杯比赛 受访者供图
让机器人打开一扇门有多难？
历经十余年探索，中国科大自主研发的低本钱软体机器人手臂，可以轻松完成生活中的开门、拧瓶盖、擦玻璃等操纵任务。
该校打算机学院教授、机器人实验室主任陈小平团队的最新研究进展揭橥在最新一期的机器人顶刊《机器人研究国际杂志》上，展示了软体机器人手臂在日常生活中的巨大运用潜力，论证了这些年科研成果的可行性。
传统机器人大多是刚性机器人，基于枢纽关头-连杆构造，自上世纪60年代起，在传统制造业大规模运用。近10年来，智能制造、家政做事、农业作业、接济、安防等市场需求增加，软体机器人研究成为机器人源头技能竞争的计策制高点。
陈小平长期从事人工智能与机器人的交叉研究和传授教化。2010年，陈小平团队瞄准家当前景，考试测验将柔性材料运用在机器人的骨骼和肌肉中。“近年来，我们团队坚持自己的科学事理和创新步伐，力争为中国拼下更多原始创新成果。”他感慨道。
软体动物、蜂巢带来启示
“以传统工业机器人为代表的刚性机器人受制于负重比低、柔顺性差等先天局限，难以充分知足人机共存环境和人机协作任务等新型运用的需求。”陈小平举例，让刚性机器人实行开门任务并不大略，须要精确的感知、建模、方案、掌握。任何一环出错都弗成。
2013年，陈小平团队提出了“气动蜂巢网络”，这是一种天然的刚柔合一构造，兼具大形变性、高灵巧度、高负重比和低本钱等特性。类似于既柔顺灵巧又很有力气的软体动物。
在上述论文中，陈小平团队阐释了软体机器人手臂的实质柔顺性和连续变形特性，展示出一种全新的机器人与环境交互的办法。
论文第一作者、实验室软机器人组博士研究生姜皓先容，软手臂在和环境交互的时候，不须要提前对环境进行精确建模，纵然在实行任务过程中被人为“捣乱”也不影响完成任务。“我们制备了像象鼻一样兼具灵巧度和大负载能力的软体手臂，手臂负载自重比达1:1。”
“蜂巢气动网络构造是蜂巢和气囊的结合，当气囊充气时，依赖蜂巢的构造形变，产生不同方向的波折或伸长运动。”软机器人组博士研究生王展翅说，蜂巢气动网络构造，其变形是由构成蜂巢的六边形的折叠、伸展造成的，兼具灵巧性，制备大略、耐用。
坚持原始创新，让机器人做善于的事
陈小平至今记得，1999年，在瑞典斯德哥尔摩举办的天下人工智能联合大会上，他的论文是中国大陆唯一的入选论文。
他站在台上分享自己关于“人和机器人交互意图逻辑”主题的想法时，底下坐满了外国学者。通过互换，他对人工智能、机器人科研得到新理解。
“国际一流研究团队的论文看起来只在谈理论，实在背后每每有很深的运用背景。”那段韶光，陈小平反思，研究人工智能，要从重大运用需求中提炼科研目标，不然“心里没底”。
1998年，陈小平开始组建中科大机器人团队，通过参加科研性子的机器人比赛培养磨炼军队。2007年，团队在美国亚特兰大得到机器人间界杯总分第一。
2008年，陈小平选择家庭做事机器人为长期研究目标，进入自主创新阶段。最初，团队在机器人移动底盘上加装了一款入口的机器手臂，但创造手臂太短，且存在安全性、灵巧性不敷等问题。
团队考试测验自己做一款手臂。他们研发了一款刚性机器臂，每个枢纽关头上有一套电机、减速器、掌握器。但重量和本钱都很高，一台机器人本钱至少30万元。
“我们决定研发一种更灵巧、更安全、更轻的柔性手臂。”陈小平回顾，当时论文和书本里都找不到干系案例，只能从零开始。
经由无数次考试测验，2013年，他们终于创造气动蜂巢构造可以知足干系特性。但这种构造在现实天下中并不存在，只能自己手工制作。最初，团队造出的手臂十分简陋，只能“动一动”，没法完成更繁芜的动作。
2014年，陈小平扩大了实验室软体机器人组规模，团队成员不断改进掌握算法，相继占领手臂抖动等技能难题。
2016年，团队研发的气动蜂巢网络软体实行器可实现三维空间内对不规则物体的操纵。2017年，陈小平在团队增设柔性手爪研究组，自主研发了刚柔合一的机器人柔性手爪，可抓握多种形状、尺寸和材质的物体，打破了刚性手爪的局限性。
据悉，做事机器人技能在智能制造、医疗康复，家庭做事等领域有巨大研究代价和广泛运用前景。比如，让机器人为不同形状的产品进行表面打磨；对高铁、动车、地铁车厢进行无去世角喷涂；或是给卧床的老人喂饭。
在陈小平看来，团队已节制了一类软体机器人科学事理的“秘籍”，但技能运用是一大寻衅。“很多企业希望‘买来产品就能用’。但大学有自己的科研义务，更该当聚焦原始创新和关键技能研发，而不是详细产品研发。”
“因此，科研道路上，战胜了事理和技能难题，就要找到发挥技能上风的运用处景，打造实用化的科技研发，这是团队未来的一项主要任务。”陈小平说。
希望更多青年学生爱上机器人研发
这支近40人的科研团队，除了老师外，目前都是90后研究生和本科生，在人才培养上，有何成功之道？
在陈小平团队里，老师们有一个共识：科研是长期探索的过程，老师设计好科研和课题方向，辅导学生按照兴趣和科研须要组建团队，勾引学生做有代价的研究。
陈小平也一贯倡导让学生大胆提出想法，并通过实践加以考验。“哪怕我以为学生想法不通，或者我已经有理解决方法，但只要科研韶光进度许可，我不会直接见告学生答案。让学生自己找到道路，帮助学生犯缺点，这样才能磨炼他们的创造力。”
这些年来，团队许多怀抱科研梦想的年轻人得到快速发展。
在2014年的第18届RoboCup机器人间界杯比赛中，陈小平团队自主研发的“可佳”智能做事机器人夺冠。这标志着我国做事机器人研发取得历史性打破。
在这次比赛中，刚读研一的王宁扬卖力硬件的拆卸、装置和掩护等，为夺冠立下大功。
王宁扬于2009年考入中国科大，出于对机器人的兴趣，大一就参加了学校“RoboGame机器人活动周”比赛。这也进一步引发了王宁扬的激情亲切，他申请加入陈小平团队的实验室。
在中国科大，机器人不仅作为一项前沿科学研究，同时也是人才培养的主要手段。陈小平所卖力的机器人实验室从20世纪90年代就开始选拔人才，他们还面向本科生开设“机器人研讨班”课程。课程结束后，有兴趣的同学可以申请进入实验室学习，很多同学很快独当一壁。
这两年，在机器人实验室里，00后的身影逐渐增多。陈小平很欣慰，他以为，当更多青年学生爱上机器人研发，一定会给机器人家当创新积蓄更多活力。
