【WRC 大咖观点】戴建生《新一代机器人中的人工智能和机构智能》
编者按：
2022世界机器人大会主论坛群星璀璨，产、学、研各领域大咖齐聚首，共话巅峰，为机器人未来发展领航。
峰会现场，英国皇家工程院院士、南方科技大学机器人研究院院长戴建生发表了题为《新一代机器人中的人工智能和机构智能》的演讲。以下为戴建生演讲内容的整理。
我的汇报题目有五个方向，第一人工智能和智能机器人；第二国内外发展现状；第三人工智能瓶颈我们怎么样克服；第四机构智能，电包与科重构；第五展望。
我现在讲第一部分人工智能和智能机器人。1990年世界机器人联合会定义，机器人是可编程、可重编程、可重组；第二是硬件是机器，我加上第三维是数学、运动学和动力学，这三维构成了智能机器人。智能机器人定义是三要素，感觉要素、运动要素和思考要素。在实现直觉判断机器人到现在智能机器人，智能机器人到今天为止有传感型、交互型、自主型机器人，可进行跟人对话，无需人的干预。
我是ROBOTICA特聘教授，把机器人分成两个时期，2010—2035年是社会机器人发展阶段，包括服务机器人、家用机器人，这时候是智能机器人。我们想看智能机器人关键技术，有重构技术、多传感信息、导航、定位、路径规划、机器人视觉、智能、人机接口，但是在科技部“十四五”规划里面，机器人共性技术是重构技术，这是攻关技术。怎么样重构、怎么样采用变胞原理和壳重构，怎么进行构态变化，这变成重构技术。机器人发展方向，受控机器人、可训练机器人到感觉机器人到智能机器人人机交换、人机共享、人机共融。
第二部分国内外现状。中国人工智能企业在全球的占比非常高，2021年占了33%。国内政策支持下人工智能实业企业不断涌现，从“十四五”规划、从产业结构调整到智能，代表性智能机器人企业从大疆到航天科技。
国外现状。日本是机器人5年计划，是人本计划。加拿大机器人研发计划和欧洲实现机器人框架计划，欧洲科学家提出工业5.0概念，核心是协作机器人，叫cobots，现在协作机器人发展非常快。机器人发展瓶颈是缺少令人瞩目的应用场景、缺少自主核心零部件、存在算力瓶颈，在这个瓶颈上大家可以看有需要适应动态随机变化的环境，因为现在是批量少、变化多，工作场景变化多，要达到一机多能、一机多用，就是一台机器人可以各种各样工作，在这种情况下智能机器人要人工智能和机构智能，机构智能是可重构技术方面。着重讲机构智能，采取变胞和可重构，实现本体智能化。
从原始人到智慧人，从我们的机器在200年发展史，四次工业革命，第一次工业革命蒸汽机到电动机到第三次工业革命到今天智能机器。在这种过程中，所有机器发展了都是定活动度和拓扑，这个机器不能变结构，变结构是变拓扑和活动度，这是1998年提出step change，1999年我和中国工程院院士张启先，翻译确定为变胞机构，变胞机构实际上是Metamorphosis，是生物性名词，变拓扑、变形态、变构建、变构型，机器人能不能按照生物计划不断进化适应不同工作需求，变胞机构达到了“3个E”。变胞发展史从1990年、1996年、1998年、1999年到2009年到2012年到2015年，我们开了全世界（英）每3年一次，现在已经开完第五届。变胞机构全球热点，在欧洲是可重构机构，在北美仿生折磁进行拱抱，中国是电包机理，发电文章在法国可重构机器人硕士学位，在意大利变抓持手，在欧盟是未来可重构工厂项目。我们的一些工作，基于智能变胞灵巧手，从1998年提出了Mobility nn metamor变胞理论，一张纸折叠过程中把纸映射到机构，这变成新结构，新结构可以用来作为机器人结构。 大寰机器人深圳2016年创立的，他们采用机理在不同夹抓进行示演，所以出现两指、三指、多指夹抓。
下面快速讲一下机构智能和连续体机器人与抓捕机构。我们在IGRR发表文章，新型变刚度连续体机器人设计方法，首次揭示了几何约束下连续体机器人本体机构多重弯曲机理，并且提出基于智能材料的刚度调控方法。这是基于旋量理论，软梯驱动器建模方法，通过虚拟串联机器人末端运动轨迹拟合，提出了弹性运动学的建模方式。我们可以看基于数据驱动连续体机器人，位形同步控制，这也是和康教授一起研究提出了高鲁班性、高效率连续体机器人控制，这种达到了机构智能。从数据到机构智能，随着机构智能有双向柔顺驱动机构，尤其是达到模块化、可重构、灵巧手，适用于新一代宇航员的测试。
我们研究了防海葵多触须变构机器人，在机构怎么样进行边构，进行抓捕。机构智能怎么样和可重构传感与融通人机交互，这是南科大王教授，我同事研究可重构抓持传感与人机交互，进行驱动机理、设计理论机器人应用，上位体变成了变胞机构的柔性、控制和抓持。人机共融，包括可传感、可重构、传感与人机交互，包括接触感知和非接触感知，在关节力的检测与测算和柔顺驱动关节、视觉与器官雷达进行重合。尤其在可重构机构，我们看智能机构是怎么发展成大数据，从机构智能到传感一起完成智能机构。
在智能机构方面怎么进行测试，通过人工市场避障，机器人末端怎么样进行速度变更。包括动态避障和可重构传感拖动。下面更有趣的是我带领团队把机构智能和软关节机器人进行交互，采用可变阻抗进行控制。大家看这是建筑机器人，怎么样可变阻抗？实现不同建筑在墙上面进行抹平。软关节机器人怎么进行交互，特别是在软关节上面交互。
下面讲浮动底座动力学和可变阻抗控制，大家看这个恢复怎么不行，这是我原来的学生，他关于怎么控制，人形机器人走路。我们有整体控制器，从整体控制形式，控制智能和机构智能两个结合成为超大脑智能机器人，就可以完成我们所需要的不同任务。
智能机器人前景与展望。智能机器人发展前景是非常好，特别是在国家政策引导下，在老龄化的情况下，各地优势产业升级方面，智能机器人核心技术突破情况下，未来发展三大趋势是软硬融合、虚实融合、人机融合，在这些融合里面我们需要智能机构、可重构技术。现在的智能技术发展趋势，我们可以看到可重构机构广义分叉到一体化设计到约束到机构鲁棒性和智能机构。在力流演变规律方面，我们可以看这篇文章，在下面。在机构智能技术方面，可以看理论难点和应用难点。
—— 戴建生
