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上海交通大学付庄教授到我??箍破战沧?/span>

—多机器人系统协作技术的现状与展望


2019年5月7日下午,上海交通大学付庄教授来到曲靖一中。付庄教授此次给我校高一学生带来题为《多机器人系统协作技术的现状与展望》的科普讲座。

付庄教授

付庄教授简介

付庄,博士,上海交通大学机器人研究所教授。主要从事智能机器人控制、医疗机器人、机器人学等研究,主持国家自然科学基金项目5项、国家863计划课题1项,参加国家“973”项目1项,NSFC广东联合基金1项目,国家“863”重点课题2项,航空航天项目多项。曾获2010年国家技术发明二等奖、SMC优秀青年教师奖,烛光奖励计划一等奖等。2004、2006年度考核优秀,2008年度述职考核优秀,2012、2015年最受欢迎导师。发表SCI/EI论文八十余篇,专利授权三十余项,软件注册4项,译著、编著各一部。


付庄教授从机器人原理与多机器人系统协作技术的现状、多机器人系统协作技术的应用、多机器人系统协作技术的展望三个层面给同学们展开了一场科技感十足的科普讲座。

付庄教授开讲啦


什么是机器人?机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。那么,多机器人系统的灵感又是从哪里来的呢?从白蚁的协作到多机器人的协作,这是一个很有意思的的自然启示。付庄教授强调,多机器人系统不是机器人各自的简单相加,多机器人系统是机器人之间的“协调”、“协作”,它同样是“1+1>2”。

多机器人系统有哪些优势呢?

1. 功能增强:单个机器人不能完成某些任务, 必须依靠多个机器人才能完成;

2. 任务分解:多个机器人可以分别并行地完成不同的任务;

3. 信息交换:更精确地进行定位,这对于野外作业的机器人尤为重要;

4. 设计灵活性:单个机器人设计成某项任务的“专家”;

5. 适应性强,解决方案更多:针对不同的情况,可提供更多的解决方案;

6. 增加冗余度:相互协作消除失效点,增加解决方案的鲁棒性。


付庄教授给同学们介绍了几种常见的多机器人系统:

        群智能机器人。由许多无差别的自主机器人组成的分布式系统。

        自重组机器人。以具有不同功能的标准??槲榧?,根据任务,对这些??榻凶楹?,形成具有不同功能的系统。

        协作机器人。由多个具有一定智能的自主机器人组成,机器人之间通过通信实现相互间的协作,以完成复杂的任务。

        机器人足球赛?;魅酥浜献?、互助;且协作实时性强。 

    针对每种机器人系统的特点,付庄教授做了详细讲解。付庄教授还用实例给同学们展示了几种机器人系统。

付庄教授展示机器人系统


多机器人系统在各行业领域都有那些应用呢?

        工业领域:自动化生产线中,机器人群体系统可以担负起人类的作用,如组织物料运输,生产加工,组合焊接,装配等在一些危险环境或恶劣环境中可以代替人类自主完成一些复杂作业。

        医学领域:大量的微机器人进入场道、胃或血管等人体内狭窄部位进行校查、发现和修补病变。

        军事领域:使用机器人群体进行侦察、巡逻、排雷等。

        航天领域:利用机器人群体进行卫星和空间站的内外维护以及星球探索等。

        娱乐领域:多机器人系统可以广泛应用与足球、演奏、表演等娱乐领域

        生活领域:在餐饮、烹饪、卫生、家居等生活领域,应用多机器人系统可以使人们生活更加便利。

针对每一个领域多机器人系统的应用,付庄教授都做了实例讲解。

付庄教授做多机器人系统应用实例讲解


那么,多机器人系统研究的主要内容有哪些?多机器人系统研究的关键问题有哪些?多机器人系统未来主要研究方向有哪些?付庄教授带领同学们一起展望多机器人系统的未来。

多机器人系统研究的主要内容有哪些呢?

1. 感知与识别

2. 通信与信息共享

3. 协调协作机制

4. 群体体系结构

5. 智能控制


多机器人系统研究的关键问题有哪些?

1. 如何使机器人个体之间相互通信和相互作用

2. 如何在各机器人间表达、描述问题,分解和分配任务

3. 如何保证机器人在行动中的行为协调一致

4. 机器人彼此之间如何识别和解决冲突

5. 智能化


多机器人系统未来主要研究方向有哪些?

一、机器人的人机交互

机器人如何更有效地理解人类的意图,让人类更方便、有效的和机器人交互,比如语言、视觉交互,脑电、肌电交互等。

二、机器人仿生设计

如何对机器人进行描述,建立机器人及其群体的仿生模型,如仿生飞行器。

三、多机器人协作

如何使不同类型的机器人构成合理的运行组织,并如何使受到破坏的组织迅速恢复,这将是机器人社会学研究的内容。而对于人机共融理论更是亟待深入研究发展的方向。

四、多机器人系统的智能化

例如:机器视觉、无人机定位、机器学习训练算法来控制滑翔机实施针对热气流的导航等。


付庄教授介绍多机器人系统未来主要研究方向


针对中学生如何学习机器人这个问题,付庄教授给同学们提出了建议:

1. 培养兴趣

2. 学习机械建模软件,Solidworks

3. 学习电子和控制知识,单片机Arduino

4. 学习软件编程, C,C++, Python…..

5. 参加课外科技活动

6. 参加比赛:

VEX机器人大赛,足球比赛 RoboCUP和FIRA。


此次讲座由我校教务处主任董善清老师主持。董善清主任表示,非?;队透行簧虾=煌ù笱Ц蹲淌诶吹轿倚?箍破战沧?。董善清主任总结到,付庄教授从现状,应用,未来展望三个层面给同学们带来了一场关于多机器人系统的科普讲座。整个讲座充满科学性,前瞻性,希望同学们,在努力学习的同时也要跟进科技前沿,以开放和奋进的姿态去迎接未来。

董善清主任主持讲座





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