編者按：

2022世界機(jī)器人大會(huì)主論壇群星璀璨，產(chǎn)、學(xué)、研各領(lǐng)域大咖齊聚首，共話巔峰，為機(jī)器人未來(lái)發(fā)展領(lǐng)航。

峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)地面無(wú)人系統(tǒng)領(lǐng)域首席專家蘇波發(fā)表了題為《機(jī)器人的越野行走技術(shù)研究》的演講。以下為蘇波演講內(nèi)容的整理。

主要從三方面向大家介紹當(dāng)前一些研究進(jìn)展，地面移動(dòng)機(jī)器人它的行走主要有兩個(gè)大方面的目的，第一是移動(dòng)，移動(dòng)要能夠達(dá)到人類不能去的地方；第二是智能，智能希望把人類智能體往外遠(yuǎn)地方延伸。應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看主要有四個(gè)方向，第一危險(xiǎn)環(huán)境；第二是困難環(huán)境；第三是骯臟的環(huán)境，無(wú)法忍受的環(huán)境下能夠作業(yè)；第四是枯燥的環(huán)境。

按照發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)路線，我大致總結(jié)從1960年第一代移動(dòng)機(jī)器人誕生到現(xiàn)在，大致經(jīng)歷了四個(gè)典型階段，我認(rèn)為前期最早主要圍繞感知規(guī)劃開展地面研究。到了80年代有無(wú)人駕駛汽車，是以決策控制來(lái)開展研究，到了本世紀(jì)有足式各種類型機(jī)器人在地面行走。未來(lái)，我們會(huì)在實(shí)體智能行為控制有更多方面的進(jìn)展。從技術(shù)趨勢(shì)來(lái)看，地面移動(dòng)機(jī)器人由認(rèn)知到行動(dòng)，最難是腦、手、腳知行合一，一起開展綜合運(yùn)用階段。從產(chǎn)品角度我認(rèn)為有三個(gè)階段，第一都是在解決移動(dòng)的話，包括前期物流運(yùn)輸、巡邏安防。第二階段開始解決任務(wù)載荷問(wèn)題，就是讓機(jī)器人干點(diǎn)什么，在消防農(nóng)業(yè)等方面應(yīng)用。第三階段要把智能融合到一起了，有很多功能根它結(jié)合在一起的研究。從產(chǎn)品發(fā)展角度，技術(shù)難度是隨功能增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，最復(fù)雜是當(dāng)前面臨服務(wù)型的機(jī)器人。

按照當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展主線主要有三方面重點(diǎn)需要我們關(guān)注，第一是移動(dòng)技術(shù)，目前在地面上有兩種移動(dòng)，一種是車輛形態(tài)的技術(shù)，一個(gè)是仿生形態(tài)技術(shù)，下面是任務(wù)載荷和智能算法，今天我主要匯報(bào)移動(dòng)越野行走的技術(shù)。

越野行走是移動(dòng)機(jī)器人現(xiàn)階段急需解決的能力需求。在行走方面達(dá)不到基本能力需求，意味著后邊自主作業(yè)，我們把門開開走向真正大自然里，這項(xiàng)工作難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)行走方面的分析，我們從不同的階段，60%的領(lǐng)域和時(shí)間用在前三階段，55%以上的技術(shù)是集中在后兩個(gè)階段，對(duì)越野行走技術(shù)分析，認(rèn)為它涵蓋前面，也是將來(lái)引申多后面?；灸芰图夹g(shù)來(lái)分，需要本體力的模型，需要支撐力、覆轍力和平衡力等等，因?yàn)榻裉觳皇羌儗W(xué)術(shù)交流會(huì)，所以我大致匯報(bào)一下它的技術(shù)。

第一是應(yīng)對(duì)地形突變的技術(shù)。我們要建立機(jī)器人和地面之間動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力的關(guān)系，需要把機(jī)器人整體的力分解恩出來(lái)，到最終和地面動(dòng)態(tài)分配率關(guān)系，機(jī)器人才能在復(fù)雜路面行走。第二是應(yīng)對(duì)接觸率突變技術(shù)，在集合狀態(tài)下，機(jī)器人可以適應(yīng)地形變化。需要建立地面和機(jī)器人自主端動(dòng)力學(xué)模型，把動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用控制系統(tǒng)中。第三應(yīng)對(duì)外力突變的時(shí)候能力。我們碰撞的時(shí)候還是推響的時(shí)候不發(fā)生傾斜、傾覆和摔倒，保證機(jī)器人在更復(fù)雜動(dòng)態(tài)情況像人一樣穿梭。第四自主改變步態(tài)的行為，它主要是實(shí)現(xiàn)自主跨越障礙，根據(jù)障礙情況調(diào)整步伐，來(lái)實(shí)現(xiàn)步伐的完整性和越障的安全性。有這四項(xiàng)技術(shù)以后，我們能保證機(jī)器人，即使有各種障礙出現(xiàn)，即使會(huì)泥濘、冰鏈、雪鏈，他能夠保證在環(huán)境里自由、安全、穩(wěn)定地行走。

為了實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了20幾年基礎(chǔ)研究和努力，主要靠?jī)煞矫娴募夹g(shù)。一是左邊基于地面力學(xué)學(xué)科技術(shù)，把地面和機(jī)器人作用關(guān)系通過(guò)動(dòng)態(tài)建立成模型，然后分解進(jìn)行統(tǒng)一控制。第二引進(jìn)了先進(jìn)的學(xué)習(xí)方法，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練學(xué)習(xí)這種能力。

基于以上四方面重點(diǎn)方向和兩個(gè)總體理論和方法，到目前我們一共獲得了104項(xiàng)專利，主要是圍繞行走、作業(yè)和智能應(yīng)用開展的。圍繞這140個(gè)專利，我們開展了初級(jí)產(chǎn)品應(yīng)用發(fā)展思路的探索，我們從140個(gè)應(yīng)用專利系選擇了2個(gè)有前景的方向進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，把它變成產(chǎn)品的探索。每個(gè)方向里各選擇一個(gè)典型功能作為產(chǎn)品開發(fā)，目前進(jìn)行這方面的探索，其中一個(gè)是移動(dòng)巡邏機(jī)器人，另外是四足仿生機(jī)器人。

移動(dòng)巡邏機(jī)器人我們選擇了6個(gè)可以直接應(yīng)用的專利，包括自主導(dǎo)航技術(shù)、控制技術(shù)等等。我們想實(shí)現(xiàn)可以改裝成熟移動(dòng)底盤情況下，配置用戶提出任務(wù)要求情況下，做能夠在各種環(huán)境下進(jìn)行安全巡邏的產(chǎn)品。到目前為止，這是巡邏機(jī)形平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)功能，復(fù)雜信號(hào)遮擋情況下可以自主地巡邏，可以搞高溫預(yù)警，可以360度監(jiān)測(cè)外界出現(xiàn)的情況，時(shí)數(shù)可以達(dá)到40公里，可以進(jìn)行人員跟隨和自主避障，這樣基本工作它都可以實(shí)現(xiàn)了。我們先把機(jī)器人首批應(yīng)用到以下四個(gè)主要方向，第一是大型倉(cāng)庫(kù)，可以360度24小時(shí)巡邏；第二是產(chǎn)業(yè)園礦區(qū)；第三工業(yè)園區(qū)；第四是特殊人員不易到達(dá)的場(chǎng)所進(jìn)行應(yīng)用。

第二類探索四足仿生機(jī)器人應(yīng)用，一共拿出了七項(xiàng)技術(shù)專利集成兩款機(jī)器人，上面一款是大的機(jī)器人，自重50公斤，可以承載30公斤，下面是小機(jī)器人可以在桌面進(jìn)行活動(dòng)的機(jī)器人。當(dāng)前大機(jī)器人已經(jīng)研制一系列的樣機(jī)，我們起名叫PANDA系列，現(xiàn)在到第五代了，自重50公斤可以承載32公斤，在各種環(huán)境下它可以保持穩(wěn)定運(yùn)行和獨(dú)立行走了。

未來(lái)我們想把機(jī)器人推向以下四方面的應(yīng)用，安迪巡邏機(jī)器人、電力巡檢機(jī)器人、人防應(yīng)急機(jī)器人，還有分化和拂拭場(chǎng)景機(jī)器人。

四足機(jī)器人還有桌面小的機(jī)器人，團(tuán)隊(duì)里有一位開元社區(qū)比較有名的博士叫華北舵狗王，他做了多種舵機(jī)小狗，它主要應(yīng)用于娛樂(lè)、教育和未來(lái)禮品市場(chǎng)。它的應(yīng)用方向叫STEM，是當(dāng)先急需一個(gè)領(lǐng)域，我們希望把科學(xué)的、技術(shù)的、工程的、制造的工程師整地有應(yīng)用學(xué)習(xí)的場(chǎng)景，之前在輪式和履帶機(jī)器人做了很多工作，現(xiàn)在機(jī)器人很難，因?yàn)槌杀竞芨?，所以降低了成本，拿出兩?xiàng)技術(shù)開發(fā)這樣機(jī)器人，在教育領(lǐng)域形成閉環(huán)，在開元社區(qū)可以被廣泛應(yīng)用了。

為了做更好合作，我們把技術(shù)跟企業(yè)做深層次對(duì)接，跟同學(xué)老師進(jìn)行深入。2018年廣東省中山市注冊(cè)了智能移動(dòng)機(jī)器人中山研究院非盈利的事業(yè)機(jī)構(gòu)，是由創(chuàng)新院和中山市政府聯(lián)合投資建的這樣一個(gè)機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)主要是做一個(gè)平臺(tái)，和產(chǎn)業(yè)界合作伙伴、學(xué)術(shù)界合作伙伴、國(guó)外合作伙伴一起來(lái)探索，地面復(fù)雜環(huán)境下第一批應(yīng)用機(jī)器人怎么變成一個(gè)產(chǎn)品服務(wù)于生活。今天我們?cè)贏區(qū)有展覽，希望各位感興趣可以看一看。

最后，機(jī)器人在地面上應(yīng)用是比空中和海面更難一些，由于地面環(huán)境復(fù)雜、干擾更多，所以也誠(chéng)邀在座各位可以跟我們一起合作一下。

—— 蘇波