上海交通大学高峰：行走机器人到底有哪些用途？

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【网易智能讯8月23日消息】上周，2018世界机器人大会在北京举行。会议期间，上海交通大学教授、国家973计划首席科学家高峰发表《智能行走作业机器人的市场应用前景》的主题演讲，会后，高峰教授接受了网易智能等媒体的采访，谈到了步行机器人的应用和中国机器人市场发展。

在智能行走作业机器人的应用方面，高峰教授举例了以下五种类型：

第一类是智能制造方面，例如在高铁车厢、核电站、化工厂、轮船等制造中的大型工件单件生产，由于腿式机器人精准灵活，可移动、能加工、能负载，应用前景很广。

第二类是可人机协作的装配作业机器人。

第三类是在极端环境中作业的机器人。比如在太空站建设、火星探测、月球着陆行走、海洋作业开发，都需要能行走的机器人。此外行走机器人还可作为无人机的着陆腿。

第四类是核电救灾机器人，可承担现场探测、灵巧作业、重载清障三大任务。

第五类是消防机器人，这类机器人具有耐高温、耐水、耐湿度、轻量化、重载和适应性强的特点。例如可以实现上楼梯消防和协作开门消防，机器人进入火场后可代替消防员完成任务。（李健）

以下为采访高峰教授的问答实录，网易智能做了不改动原意的删减：

问：该如何理解机器人智能呢？

高峰：把人的指令、任务以及感知的信息，能够与机器人的行为对应上，即实现了智能，而这也是现在存在的问题。比如说人发出指令让它上楼梯，它首先得找楼梯，然后它测量楼梯，最后它怎么上去，这些决策全靠机器人自己。

现在智能机器人在全世界的发展期望值很高，我们第一希望它体魄好、有力量、跑得快、灵活，这就说明它本身机械做的好。第二希望它有智能，能遵从人的意图，能表达自己的喜怒哀乐。机器人如果能判断、理解人的水平，就是很高级的行为了。

其实机器人发展一个很大的瓶颈就是智能感知。比如说环境感知和任务的认知，这是一个比较难的领域。比如说开门这个指令，机器人首先得认识门在哪，什么是门，门有多少种，其中这个门是怎么回事，所以认知就是一个大问题。?

问：现在在腿式机器人的研发上还存在哪些比较关键的问题呢？

高峰：首先，现在腿式机器人一个很重要的问题还是动力学稳定性的突破。一般机器人在走路的时候往往是按两足方式行走，四足行走的方式一般是对角行走，也有顺边行走，对角行走的话不管怎么抬腿，抬起两条腿的时候本身就是不稳定的，所以这种一般适合于快速行走。而六足机器人有一个三角形的稳定性，抬起三条腿还有三条腿在地上，会比较稳定，就像三角架使用原理一样。所以我们认为腿式机器人应该采用三三制这种较为稳定的行走方式。

第二个问题是腿式机器人必须要智能，不需要人再去操控它如何行走。总结来说就是自由度要越多，要智能，而人工智能恰恰研究的是计算机人工智能，是语言、视觉等，而不是机器人行为智能，困难也在这个地方。

问：您研发的六足机器人相比两足、四足的机器人有哪些优势？

高峰：最大的优势就是稳定不倒。每一次它有三个腿行动的时候就会出现一个三角形的稳定结构，这是它的一个很大的优点。

另外六足机器人的承载比双足机器人大，因为行走时三足要比单足可承受的重量多很多。另外如果把动力学控制做好还会有快速性。

问：就目前的技术手段来看，腿式机器人在应用中能够实现哪些工作？

高峰：如果机器人能做到智能，那可以应用到任何领域当中，比如说腿式机器人可以看宠物，给宠物喂食物，帮你关窗户等等。家中的安保和一些简单的服务，可以做一个忠实的看家人，这些机器人是完全可以实现的。

另外一种安保是在别墅里面，机器人可以24小时不睡觉帮你看家，这种机器人还是很有市场的。另外就是国防需求，当在边防线上或是环境恶劣的地方，用机器人防守会比士兵防守更有效。还可以用于太空探测、海底作业等方面。

问：您认为现在中国机器人发展关键的短板是什么？核心技术的攻关进展到了什么程度？

高峰：机器人内部其实就是一个电机、几个显示器、一个传感器、一个驱动装置、一个控制器和一个编码器这六个硬件，这六个硬件如果我们国产的能做好，再加上传感器力学的视觉陀螺，那么机器问题就解决了。

但关键的问题在于我们现在电机密度低，力距和控制精度也不高，所以大家就去国外买但是却很贵。但现在好很多了，我们现在做的机器人都是采用国产电机，国产的能量密度已经很高了，跟波士顿动力或者MIT做的电机相比还是有差距的，但与其他一般的厂商比还有一些优势。

而解读器现在国产的也有，就是斜坡显示器，只不过精度和寿命不如日本的或者是德国做的好。再就是力学传感器，这个国产我们自己设计挺好的。驱动器成本会高一些，但国产的精度不是很好，电机的驱动器也是一个需要解决的问题。系统设计方面还存在着怎么使机器人的设计变轻量，可以快速响应指令，还要精度高的问题。另外，还有材料方面的问题。但是这些问题都是慢慢能解决的。

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