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    “頂天立地”,東大“智造”機器人閃耀太空
    來源:互聯網   發布日期:2022-02-16 08:39:30   瀏覽:11776次  

    導讀:現代快報訊(通訊員 唐瑭 記者 李楠/文 趙杰/攝)日前,教育部正式公布第二批全國高校黃大年式教師團隊名單,東南大學宋愛國教授帶領的遙操作機器人技術教師團隊成功入...

    現代快報訊(通訊員 唐瑭 記者 李楠/文 趙杰/攝)日前,教育部正式公布第二批“全國高校黃大年式教師團隊”名單,東南大學宋愛國教授帶領的遙操作機器人技術教師團隊成功入眩這是怎樣一支團隊?近日,現代快報記者采訪了宋愛國,聽他講述了機器人研究“頂天立地”的故事。

    “頂天立地”,東大“智造”機器人閃耀太空

    △宋愛國教授

    頂天立地,這是東大機器人開發者的初心使命

    據悉,該團隊有12名老師,加上學生有百人,各有分工各司其職。多年來,團隊圍繞載人航天與探月工程、核電安全工程、助老助殘康復等領域的重大需求,長期開展遙操作機器人的前沿基礎與關鍵技術研究。他們秉承“頂天立地”的科研精神,攻克一個個科研難關,“智造”出屬于中國的高端機器人。所謂“頂天”就是瞄準世界科技前沿技術,“立地”指的是要將科研成果轉化,“飛入尋常百姓家”。

    說起東大機器人研究的淵源,還有一個遺憾的故事。宋愛國說,他在學習《機器人傳感技術》課的第一天,導師黃惟一教授就說:“我們實驗室的機器人研究事業,是查禮冠老師用生命換來的!”那段話,至今讓宋愛國記憶猶新,并且一直激勵著他。

    查禮冠教授曾是南京工學院陀螺儀與導航儀器專業的帶頭人,從1958年到1960年,她研制了我國第一臺仿人機器人。1983年,全國第一次機器人大會在華南理工大學召開,查禮冠作為大會的三個主要發起人之一和黃惟一參加會議。會議剛結束,兩人走在華南理工大學校園里,一輛失控的汽車從斜坡上直沖而下,撞倒兩位老師。查禮冠當場身亡,黃惟一重傷昏迷。

    一年后,剛剛康復的黃惟一又重新把機器人傳感與控制技術實驗室建立了起來,實驗室從1986年開始得到我國“863”高技術計劃的持續支持,并成為“863”計劃先進制造領域機器人傳感技術網點實驗室的副組長單位。

    “老師經常強調承擔項目,既要頂天,也要立地。第一,要做最前沿的研究;第二,要圍繞國家重大需求;第三,要把前兩者有機結合起來。”宋愛國一直牢記黃惟一的教導,把“頂天立地”的原則貫徹到每一個科研項目中去。

    心系航天,東大“智造”應用于中國空間站

    1993年3月,黃惟一將項目“力覺臨場感機器人基礎研究”的內容作為宋愛國的博士課題。力覺臨場感機器人可以應用于空間探測、深海開發和原子能利用等領域,在這些人難以到達的極限環境代替人完成復雜的操作任務。

    “頂天立地”,東大“智造”機器人閃耀太空

    △力反饋遙控操作頭頸部手術機器人

    宋愛國與導師討論后,確定圍繞我國未來空間探測任務的重大需求開展臨場感機器人技術的基礎研究,重點解決空間通信大時延情況下,臨場感遙操作機器人的感知反饋與控制問題。

    自此,宋愛國開啟了“頂天”的使命。

    什么是臨場感機器人?現代快報記者了解到,臨場感機器人是一種先進的人機交互遙操作機器人,通俗地說,機器人工作在遠端,人在本地。通過各種傳感設備測量人肢體的運動信息并作為控制指令去控制機器人的運動與操作,人怎么動,機器人就怎么動;同時,再將機器人的視覺、力覺、觸覺等各種感覺反饋給人,實現人與機器人的深度耦合,使人產生遠在異地的“身臨其境”的感受,就像電影《阿凡達》描寫的一樣。宋愛國指出:“這也就是我們說的千里手,機器人的手就是我的手,實現隔空操作的效果。”

    “頂天立地”,東大“智造”機器人閃耀太空

    △桌面式力反饋上肢康復機器人

    在空間環境當中,影響遙操作系統穩定性的一個元素是時延。經過多年研究,宋愛國主要解決了空間機器人2秒左右延時造成的空間遙操作機器人控制不穩定問題,并構建了地面模擬空間機器人遙操作演示系統,驗證了控制技術和力反饋技術的有效性。

    之后,他利用虛擬現實技術解決大時延問題的思路,又將2秒的時延問題擴展到10秒大時延。2002年,宋愛國提出了異構式機器人力反饋手控器的研究思路。“它的核心技術就是虛擬現實人機交互技術。”

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    △基于虛擬環境建模的遙控操作機器人系統

    此前,宋愛國團隊為“天宮二號”研制了航天員在軌操作力的測量傳感器以及測量系統。航天員在失重環境下,肌肉松弛會造成鈣流失與肌肉功能退化,生物力學發生變化,肢體出力情況跟地面相差很大。

    那么,人在失重環境下肌肉到底能產出多大的力?之前只有美國和俄羅斯有這個數據。宋愛國團隊從2008年開始研制高精度的多維力傳感器與航天員操作力測量系統,對空間站內航天員13種操作力、36種操作方式進行精確的力測量。

    據悉,當前相關研究已應用于中國空間站的遙操作分系統,以及航天員操作力測量。

    成果落地,讓更多人感受科技的魅力

    “我們的科研成果既實現了‘頂天’又實現了‘立地’。這其實有兩層含義,第一層含義是指瞄準世界學術前沿,并將科研成果成果轉化,推動我國遙操作機器人技術發展。第二層含義是指我們的研究既能夠進行空間探測又關心民生落到實處,滿足老年化的基本需求。”宋愛國說。

    “頂天立地”,東大“智造”機器人閃耀太空

    △軟體手部康復機器人

    隨著老年人口比例的上升,助老養老逐漸成為社會熱點話題。在康復醫生有限的情況下,面對老年人心血管的老化導致的高血壓、糖尿病等,以及神經系統老化導致感知遲鈍、運動遲緩等問題,宋愛國團隊針對這些問題開展康復機器人研究。他告訴記者,目前團隊正在研究一種機器人,用于識別老年人是否有老年癡呆的跡象,并在早期進行干預治療。

    “在科研的浩瀚星空中,每個人就像一顆渺小的星星,只有聚集起來才能閃耀太空。”采訪過程中,宋愛國一直強調,如今的成績是屬于團隊的每一位成員。“被評選為‘黃大年式教學團隊’是對我們的肯定和鼓勵,未來我們將繼續緊跟國家重大戰略需求,科技報國。”

    (編輯 李蔚蔚)

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