仿生机器人技术应用的春天来了么？| CNCC2021

仿生学与机器人领域应用需求结合，是机器人发展的高级阶段和必然趋势。仿人机器人、四足机器人、蜘蛛机器人等仿生多足机器人具有良好的地形适应能力，很强的环境适应性和地面运动稳定性。埃隆·马斯克发布的“特斯拉机器人”及小鹏发布的可骑乘四足机器马使得仿生机器人产品逐渐成为大众热点。当前，仿生机器人技术暂时还停留在“看起来很美”的阶段，还需要更多的实际应用场景的落地。本论坛邀请中国科学院深圳先进技术研究院、南方科技大学，香港中文大学（深圳）等科研院校的著名学者，以及腾讯、优必选科技等高科技企业的产业专家进行深度解析，分享多种仿生机器人的发展现状，共同把脉仿生机器人的应用前景。

庞建新

优必选科技副总裁、深圳研究院副院长，CCF智能机器人专业组委员、CCF深圳执委

庞建新博士，毕业于中国科学技术大学信号与信息处理专业。现任深圳市优必选科技股份有限公司副总裁、深圳研究院副院长，担任了广东省机器人定位导航技术企业重点实验室主任，南方科技大学产业兼职教授。获得“吴文俊”人工智能科技进步二等奖，广东省技术发明奖二等奖，申请了超过200项国内外技术专利，在国内外学术期刊和学术会议上发表了二十多篇学术论文。主要研究方向是人工智能、计算机视觉和智能机器人。领导团队开展了一系列的机器人和人工智能核心技术的研发，产业化了一系列有影响力的机器人产品。

吴新宇

中科院深圳先进技术研究院，研究员、集成所副所长、智能仿生中心执行主任

中科院深圳先进技术研究院研究员，现为中科院深圳先进技术研究院集成所副所长，智能仿生中心执行主任，广东省机器人与智能系统重点实验室执行主任，广东省机器人产业技术创新联盟副秘书长，深圳智能机器人工程实验室主任。近5年承担国家自然科学基金，中科院知识创新工程重要方向项目等三十余项。在机器人国际期刊和国际会议上发表论文120余篇，出版英文专著二本（其中包括Household Service Robotics）， 申请国家专利和国际专利50余项。他是中国仪器仪表学会理事，中国自动化学会机器人专业委员会委员，中国青年科技工作者协会委员。

题目：【人机融合外骨骼机器人】

摘要：下肢助行外骨骼机器人能帮助下肢失能人群恢复站立、行走等能力，扩大活动范围。通过研究基于脑机接口的穿戴者下肢运动模式决策意图的获取方法，提高现有低通量脑机接口的信息传输效率；构建复杂行走环境下的多模感知与步态模式规划模型，将影响步态模式的人体因素与环境因素综合融入模型，提高步态模式的适应性；建立复杂行走环境下的下肢外骨骼机器人自主决策机制，提供机器人系统的自适应能力；融合人的决策意图与机器人自主决策，建立以人为中心的人-外骨骼-环境融合决策机制，有效提高人机混合智能系统对复杂环境的适应能力，扩大外骨骼机器人的应用场景。

张巍

南方科技大学长聘正教授

南方科技大学长聘正教授、博士生导师，深圳市鹏城学者特聘教授，并兼任南科大机器人研究院副院长，和鹏城实验室双聘教授。本科就读于中国科技大学自动化系。之后赴美国留学，在美国普渡大学(Purdue University) 获得统计系硕士学位和电气与计算机工程系博士学位。攻读博士期间获得国家优秀自费留学生奖。博士毕业后加入美国加州大学伯克利分校 (UC Berkeley) 担任博士后研究员。从2011年开始在美国俄亥俄州立大学 (Ohio State University) 电气与计算机工程系任教，并于2017年6月晋升长聘副教授。2019年全职加入南方科技大学。他的研究方向包括控制理论与应用、机器人、机器学习等。在美国工作期间获得美国国家科学基金职业奖（NSF CAREER）和美国俄亥俄州立大学Lumley杰出科研奖。在TAC、Automatica、Proceedings of IEEE等权威期刊论文40余篇，部分应用成果发表在ICRA、IROS、ICML、NeurIPS (亮点论文)、AAAI、IJCAI等机器人与人工智能领域顶会上。

题目：【足式机器人运动控制：前沿与挑战】

摘要：近年来足式机器人得到了迅速的发展，硬件已经日趋成熟，阻碍其大规模发展的关键之一在于核心控制算法的不足，无法满足机器人在现实场景中完成急、难、险、重等复杂任务的需求。本报告将简要回顾足式机器人控制算法的发展历史，基本原理，以及常用的控制架构，包括(i)基于各类简化模型（如LIP、VHIP、SLIP、Single Rigid Body、Centroidal Dynamics等）的实时运动规划（包括MPC）与其所对应的基于逆运动学或逆动力学的控制策略，(ii) 基于混杂零动力学(Hybrid zero dynamics, HZD) 理论的全身规划方法，以及 (iii) 基于强化学习的无模型算法等等。重点讨论各种控制算法的优缺点与适用场景，以及它们之间的关联。最后，简要探讨当前足式机器人运动控制所面临的诸多挑战。

庞建新

优必选科技副总裁、深圳研究院副院长，CCF智能机器人专业组委员、CCF深圳执委

庞建新博士，毕业于中国科学技术大学信号与信息处理专业。现任深圳市优必选科技股份有限公司副总裁、深圳研究院副院长，担任了广东省机器人定位导航技术企业重点实验室主任，南方科技大学产业兼职教授。获得“吴文俊”人工智能科技进步二等奖，广东省技术发明奖二等奖，申请了超过200项国内外技术专利，在国内外学术期刊和学术会议上发表了二十多篇学术论文。主要研究方向是人工智能、计算机视觉和智能机器人。领导团队开展了一系列的机器人和人工智能核心技术的研发，产业化了一系列有影响力的机器人产品。

题目：【仿人机器人技术实践与应用探索】

摘要：仿人机器人集成应用了视觉、导航、语音、控制、驱动、结构设计等多项机器人及人工智能技术，是各类机器人及人工智能技术融合应用的最好载体，优必选科技多年来一直从事仿人机器人产品及技术的迭代开发，目前已完成四代大型仿人服务机器人的发布及应用。本报告将结合优必选科技在大型仿人服务机器人上的技术研发历程，说明各类技术的融合应用方式及应用成果，并进一步探讨仿人机器人后续的发展方向及应用场景。

郑宇

腾讯Robotics X专家研究员，控制中心负责人

郑宇获上海交通大学机械工程专业博士、美国北卡罗来纳大学教堂山分校计算机科学专业博士。曾任新加坡国立大学从事博士后研究员、美国迪士尼匹兹堡研究院研究员、美国密西根大学迪尔伯恩校区电气与计算机工程学院助理教授。2018年加入腾讯Robotics X任专家研究员，控制中心负责人。主要研究领域包括机器人灵巧操作、足式机器人运动控制与机器人运动规划。以第一作者在国际顶级期刊发表论文近40篇，包括8篇IEEE T-RO，获美国专利3项。IEEE高级会员，IEEE Robotics and Automation Letters编委。

题目：【轮足复合机器人设计探索】

摘要：自然生物给机器人的设计提供了诸多灵感，无论是天上飞的、地上跑的、海里游的机器人中，仿生设计始终是研究的重点。然而，受能量效率、负载能力与动态性能等因素的限制，目前仿生机器人的实际应用还比较有限。本报告介绍腾讯Robotics X实验室在足式机器人设计上的一些探索，包括多模态四足机器人Max和轮滑机器人Ollie。为兼具不平整地面的通过性和平地上运行的高效性，我们为四足机器人增添了轮式运动模态，通过特别的机构设计实现同一电机驱动轮子与关节，保持了机器人腿部的低惯量，在实现轮式运动模态的同时不影响足式运动能力。随后，我们将轮式与双足结合，实现了更为动态的机器人Ollie，通过增添尾巴不仅能如袋鼠那样让机器人在运动中有更好的平衡能力，更能提供额外的动能使机器人实现空翻等袋鼠做不到的高动态运动。我们希望通过将仿生与人类创造相结合，做出更有益的机器人。

朱建

香港中文大学（深圳）理工学院副教授

朱建教授是香港中文大学（深圳）理工学院副教授。在此之前，他在新加坡国立大学任职助理教授。朱建博士于2008年在加拿大阿尔伯塔大学获得博士学位，然后在哈佛大学从事博士后项目研究。他的研究兴趣在于软体智能机器人，仿生机器人，及智能材料和结构。

题目：【软体仿生机器人】

摘要：软体机器人由于其不同于传统硬体机器人的特性，近年来受到大家的关注。软体机器人由软材料组成，能够实现多自由度的变形和运动，因此能够更好地模拟自然界的生物。由于其材料的柔软性，软体机器人在非结构化的环境中显示了较好的安全性及环境适应性。我将介绍近几年我们在软体驱动器和软体机器人的初步工作，包括软体水下机器人和软体爬行机器人。我也将介绍近期我们在仿人机器人的研究进展。

罗健文

香港中文大学（深圳）机器人与智能制造研究院副研究员

罗健文，现为香港中文大学（深圳）机器人与智能制造研究院副研究员，深圳市人工智能与机器人研究院(AIRS) 四足机器人项目组PI。硕士和博士分别于2014和2018年毕业于哈尔滨工业大学机器人系统与国家重点实验室，师从王树国、付宜利教授，博士期间获国家留学基金委资助于斯坦福大学Oussama Khatib教授课题组接收博士联合培养，深入开展机器人动力学理论研究。曾获推荐至麻省理工大学Harry Asada教授组开展博士后研究，曾赴香港大学和德州大学奥斯汀分校访学。曾担任哈工大机器人集团技术顾问，北京哈崎机器人科技有限公司技术顾问。罗健文博士长期从事腿式机器人研究，具有10年腿式机器人工程与理论实践经历，研制有液压双足、电动四足等多款腿式机器人概念样机，并在IEEE T-ASE, IEEE RA-L, IJRR, IEEE Transactions on Cybernetics，Frontiers in Robotics and AI，ICRA、IROS等机器人领域顶级期刊和会议发表学术论文20余篇。

题目：【浅谈腿足式机器人的工程挑战与理论发展】

摘要：报告内容将结合本人在硕士、博士以及目前正在开展的双足、四足机器人方面的工程与理论工作与大家分享自己的心得，从过去20年国内外腿式机器人的发展轨迹，工程技术与理论方面取得的突破，仍然面临的挑战以及未来展望，浅谈报告人自己的看法。