石青：探秘仿生机器人的未来国际

机器人是什么？假如咱们在网络上查找，会发现它是这样被界说的：机器人是一种能够半自主或全自主作业的智能机器，具有感知、决议计划、履行等基本特征，能够辅佐乃至代替人类完结风险、深重、杂乱的作业，进步作业效率与质量，服务人类日子，扩展或延伸人的活动及才能规模。 在北京理工大学智能机器人研讨所副所长石青教授看来，传统的机器人，首要将模拟信号转换成数字信号，用来控制机械电子体系，运动功用与实在生物比较灵活性较差。要进一步提高仿活力器人的各项功用，能够考虑将数字控制信号改为生物模拟信号，行将生物和机器人体系有机交融在一起，用相似生物的控制信号来控制机器人本体，或许用生物驱动的办法直接驱动机器人本体，这便是未来的活力电交融仿活力器人，也正是他多年来展开的研讨作业。 石青 肄业之路 波折之后迎转机 石青从事机器人研发，能够说是缘分使然，瓜熟蒂落。 时刻追溯到2002年，北京理工大学机电工程学院的黄强教授继日本之后成功研发了仿人机器人，完结了仿人机器人独立行走和太极拳等扮演，使我国的仿人机器人研讨跨入世界先进队伍。这一壮举被中央电视台进行了报导。彼时，石青恰好是北京理工大学机电工程学院的大一重生，看到这则新闻，他心中的自豪感情不自禁。从此，将来要研发机器人的梦想在石青的心中逐步萌生。等到了大三，石青有时机被保研的时分，他就决然挑选了黄强作为他的研讨生导师。从此，在黄强的带领下，石青在机器人研讨范畴走得越来越远。 石青在北京理工大学是直博生，一般来说，他会在北理工完结研讨生学业，然后顺畅拿到博士学位，但是作业却意外地发生了改变。其时石青刚读完博一，恰巧迎来了北京理工大学与日本千叶工业大学的交流学习时机，在这一关键之下，他被派出去在日本学习了一年半。这本来是一个极好的时机，可让石青始料不及的是，这一年半让他受尽了波折，终究又迎来了转机。 刚开端去日本的时分，石青面对的一个最大的问题是言语不通，并且对日本的学习环境也不适应。2007年前后，要买电子芯片，在北京能够骑自行车去中关村买，但是在日本都需要从网上购买，因为言语问题，很难查找到一款适宜的芯片。比如说电路板制造，在国内有很专业的软件，简单上手操作。但在日本高校，运用的却是学术版软件，并且大部分都是日语体系。“我怎样都用不习惯，无法克己电路板，因而相关的试验验证难以展开。”石青说，因为种种原因，他对日本的学习，包含他其时的研讨方向——机器人体系仿真都很冲突，这种心情持续了将近一年多。 就在石青的交流学习行将完毕的时分，黄强教授有一次去日本出差，见到石青后就问他对日本的状况了解得怎样样。“其时我说，我觉得我了解得不是特别好。”石青回想，其时黄强就给他主张：在这种状况下无法在日本得到应有的科研训练，与没出国没什么两样，不如在日本读个博士，换个当地好好训练一下。后来，在黄强的引荐下，石青来到日本早稻田大学攻读博士。博士结业后，石青在日本又做了一年博士后研讨，这才回到了母校北京理工大学。 2013年5月，石青又回到了他的导师黄强的试验室。他觉得在国内能够充分发挥自己所学，施展抱负，一起导师黄强其时特别注重与日本的协作，他正好能够起到桥梁的效果。自此，他开端依据这一科研渠道，展开研讨作业。 精中求精 结缘仿活力器鼠 在仿活力器人范畴，石青的首要成便是研发出仿照试验鼠的智能细小型仿活力器人，机器鼠体形细巧、机动灵活，是履行狭隘空间勘探的抱负机器人形状，能进入人无法抵达的区域履行特殊任务，使用远景宽广。 机器人行为仿生表达与天然交互动物行为机理杂乱，运动求解困难，传统的办法首要经过动力学行为规划来求解一切关节效果力，导致运动形式单一、机械，难以完结天然交互。为此，石青学习试验鼠所具有的天然、快速和灵活特征，提出了行为仿生表达与天然交互办法，突破了细小型机器人多关节灵活规划与体系集成关键技能，研发出细小型灵活仿活力器鼠；处理了细小型仿活力器人行为形式单一、运动机械的难题，以及传统动物模型不可控、试验周期长等难题，完结了动物行为和心思的自动化点评及控制。 依据以上的立异效果，石青出书专著1部，受邀在世界学术会议ICCSIP、IEEE ICRA Workshop等屡次作特邀陈述；研讨效果被机器人范畴世界威望J. Wiles教授引证，点评为“研发了世界抢先（state-of-the-art）的机器鼠”。瑞士技能科学院院士F.Mondada教授在其论文里正面引证了石青的作业，指出他研发的“仿活力器鼠现已成为试验鼠行为研讨的一个常用工具”。 依据微纳操作的仿生微感知与驱动受标准束缚，仿活力器人的多元感知及微驱动体系不易集成，现有研讨首要从功用上仿照生物，形状和功用不能一起满足要求。为此，石青从生物和机器人交融的视点动身，提出了机器人化的微纳方针三维精细操作办法，处理了仿生微感知与驱动多元构建与集成难题，为新式仿活力器人的构建供给了新的途径。 聚集微纳??????? 深耕活力电交融 为了研发全新的仿活力器人，一起在我国科学院外籍院士、IEEE2020总主席福田敏男教授的大力支持下，石青也专心展开依据微纳生物操作的活力电交融研讨。“便是在微纳尺度的级别下，用操作器操作生物细胞，然后再拼装构成人工安排。”石青解释道，这方面的研讨首要有两部分，一部分是肌肉安排，一部分是神经信号。肌肉安排将来能够使用到仿活力器人身上，作为其间的一个驱动，行将生物驱动和机电交融。 “咱们做神经接口，便是把机电和生物之间的接口勾结起来，在电极上面培育神经安排。电极一端接着机电，别的一端神经安排接的便是生物了。”石青说，“我现在首要做的部分是依据微纳操作构成这个安排，让它跟机械电子结合在一起，做一些接口。”一旦神经接通之后，将来假肢将不再是假肢，会变成人本体的一部分，作为人本体的延伸。这将不再是一个机电体系，而是一个真实的活力交融的东西。 生物机电交融，有一个翻译过来的名字叫“类生命体系”，这是仿活力器人将来研讨的一个趋势。石青计划往后在这一方面持续深化探究。 师生传承??????? 同探知不知道新世界 在石青肄业的进程中，对他影响最大的除了黄强，还有他在日本学习时的副导师——石井裕之教授。他以为，博士最首要的不是去学常识，而是要侧重考虑办法论，即把握怎么处理问题的思路及办法。“刚开端我也不是很理解。后来我回国之后才渐渐理解其间的道理，尤其是在带博士生的时分，让我收获颇丰。”石青说。 关于本科阶段的学生，石青以为最首要的仍是体系化的学习进程。当时他地点的专业是机械电子工程，研讨方向是机器人。依据多年的经历，石青以为研讨机器人，能够从本科就开端培育，大三便能够去规划详细的机械结构，完结结构规划之后再做电路驱动，然后再做全体的体系控制。这样一套流程下来，学生特别有爱好，一起也十分有成就感。 事实证明，石青的这套培育办法是卓有成效的。由他辅导的学生成功获得了2019年首届全国大学生智能机电体系立异规划大赛一等奖、第二届我国研讨活力器人立异规划大赛一等奖、第十一届首都挑战杯一等奖等，而他自己也被评为师德先进个人。 除了单纯地传道、授业、解惑，石青还十分关怀学生的日子和身心健康。为了缓解学生的压力，石青想到了一个小好方法：他拟定了一个表格，学生按表所示打卡，每周做两次运动。“假如没有运动，现在就出去跑两圈，有时分就以这样的办法‘指令’他们出去运动。”石青说。在他看来，在学生阶段，教师的正确引领十分重要。 现在，石青现已逐步组成起了自己的团队。团队里除他之外，还有一个年青教师，一个博士后，近10个硕博研讨生。在团队协作之下，石青做起研讨来更称心如意了。石青表明，曾经做研讨时遭到的束缚比较多，现在他想放开手脚，带领团队去研讨一些曾经不敢做的作业，去探究一些不知道的范畴。