中國工程院院士楊華勇：科技居然在你不知道的情況下這麼發達了！

5月16日下午，中國工程院院士、浙江大學教授楊華勇在第四屆中國機器人峰會上演講了《機器人與智能裝備發展的若干探索》，就機器人國際發展趨勢最新研究的成果，特別是浙江大學在機器人方面取得的諸多成果，做了一個非常全面系統的介紹，其中許多先進的科技成果讓人大吃一驚，原來，不知不覺間科技已經這麼發達了！

以下是報告全部內容很高興有這個機會來到餘姚，向各位彙報《機器人與智能裝備發展的若干探索》。我們都知道，機器人是一個綜合交叉的技術。在浙江大學，我們做了初步的統計，我們7個學部裡面有4個學部，有20多個團隊都在研究機器人相關的技術。那麼，如果我們朝前看，應該思考做一些什麼的問題。以下就是我們關於機器人的思考。

01

工業機器人

未來的工業機器人到底跟現在有什麼不同？毫無疑問，它的精度會不同，還有它的載重、負重會越來越不同。

我們知道目前機器人產業最大的應用是在汽車領域，而汽車領域，它的工作環境和高質量的重複勞動以及高效的物流，會帶來不同的變化。

那下一步工業機器人——我們知道什麼時候電視屏幕里的場景能夠走下來——就是人機共融。事實上人和機器一起來理解和協同，物聯網的介入可以進行多機器人協同，還有機器人和人同時適應環境和工況，從而實現全局職能。

這是MIT最新的一些研究。它的研究跟以往不一樣。就是可以把知識分解應用到教學裡面。未來的教學不是單一的進行，而是一個可以幫助識別和記憶的機器人群的多機分享。還有一個腦控裝備，它可以做多種動作，腦控在下一步將是無線。

我們在思考，也在做，機械手我們看了很多，各種各樣的工廠車間里都在應用。那麼它應用在辦公室會怎樣？

這是浙大一個團隊在做的，我們能不能把這樣的機械手大量從車間移到辦公室，移動到銀行？這樣可以人機協同，可以帶來大量應用。所以類似的機械手要藉助工業設計的專家把它做得更漂亮更時尚，然後融入我們家庭和辦公室內。

同時，在浙大，我們聯盟里也有團隊在思考和探索腦機結合的研究。浙大已經成立了很多年的研究院，用多學科的力量融合到直接溝通，建立機器和裝備直接溝通的渠道。

最早的探索，我們是介入式的，就是把晶元介入到老鼠大腦里，然後可以控制老鼠的一切行動，它會做它很多平時不會做的事，包括在深度睡眠狀況下控制它的行為。可以藉助動物感知力，而不是我做很多感測器來感知，感知環境，提高適應性和機動性，找到腦機共融多種的可能性。

通過老鼠的研究我們延伸到臨床上，就是猴子的研究，然後現在可以做到人和機械手，就是腦控機械手猜拳。類似的研究在其他國家也在做，但是浙大相對走得比較早，所以也與目前國際前沿同步做這方面的研究。

我們希望多機器人在車間會越來越多。這是浙大機械學院一個團隊做的，關於金屬網的加工。它要解決焊接過程當中勞動強度大、效率低、精度不穩定的問題，所以這是集成了多機器人的協調工作和多機器人工藝路徑的協同。還有雙機器人協同焊接，然後把協同技術、激光的巡微技術，全部放在雲上，在雲平台上進行運行，它會拓展很多機器人的功能和應用的範圍與空間。

02

軟體機器人

軟體技術是在前，從哈佛到清華、浙大都在做這方面的探索。但是它的難度我們都知道，肌肉相對於電機而言，更難控制，因為它用的功力很小，所以如何找到合適的材料將是研究的焦點。它還涉及到四個方面，跟其他工業機器人一樣，首先是設計，然後是製作、控制、和智能材料這方面的研究。

現在仿生學用到軟體機器人很多，模擬手、模仿蜥蜴舌頭等等，這些探索研究有很多，國內外都有。還有研究各種動物：魚、蟲類，而且只靠光控來做。這方面哈佛做了很多的探索，通過光碟機甚至生物細胞驅動可以在溶液里提供動力。這個在醫療上可以提供無限的可能。

軟體機器人是哈佛最新的研究成果，在上一次雜誌封面文章說到很多關於柔性的控制晶元，包括了列印、OCTOBOT、全軟體的機器人，這塊的研究進展會發展得非常迅速。

還有蠕蟲，光碟機動原理，最終還是要落地。比如說，在醫療方面的應用，未來的聚焦會越來越多。

這方面，小鼠心肌細胞驅動仿生魚現在已經可以實現特定的任務和功能。還有英國的BLOSCOO也做紡織物的感測，這個也可以跟現有的機器人技術相結合。

在電驅和熱驅方面浙大做了特別的研究，有一個團隊做全軟的，通用軟體材料，這個薄膜的變形可以達到1692%，創新的世界紀錄，而且全透明、全軟體、零雜訊的驅動，由很高的電壓、非常弱的電流實現，而且可以放在水裡，也可以實現成群控制。有一項運用，我們可以看到，在醫療，用水凝膠贈韌的原理來做人工的膀胱，那麼它可以收縮很大的面積，這為治療特定的疾病帶來新的可能性。

03

智能工程裝備

機器人技術跟重大裝備的結合可能應用的範圍和對傳統高端裝備的升級改造會帶來很多的影響。下面舉兩個例子。

一個是自然工程機械，因為中國在工程機械領域還是有一些相對的優勢。近來市場上數量和質量都在升級換代，機器人如何滲透到高端裝備，這是我們需要考慮的問題。遠景來看，智能工程機器人可以針對複雜的不確定的環境，為遇到難點客戶提供新的解決手段。

一個例子在863計劃和科技部，由於產學研合作已經佔領中國盾構整機龍頭企業的80%的份額。尤其是這兩台盾構，一台打了15公里，一台打了12公里。進口美國最好的羅冰斯只打10公里，這兩家一個拿到46台定單，一個17台定單，中國過去進口了15台，現在這個需求爆發。這兩個樣機都非常的好，所以相應的技術研究取得突破，從15公里開始，863計劃開始支持。

下一步我們應該做什麼？進行一下思考。我們以前的願景就是無人值守，就是把司機替代掉，因為司機需要很長時間的培訓。那麼現在大數據、人工智慧和機器人技術的應用，那我們應該要思考新的可能性。因為現在大量施工數據沒有真正用起來，硬體其實已經打通，可以把數據從地下傳到辦公室，傳到開發者的計算機里。

我們有知識工程到底還能做什麼？我們要用雲的平台，專有的平台，把歷史的數據挖出來以及在正在施工的數據當中找到規律性的東西，當然信息安全是一個問題。

但是，更多我們要做標準，海量數據如何打通？要把現有的軟硬體技術結合在一起，然後構建專有裝備。比如特定的工程機械的裝備，特定雲平台進行決策，它可以根據大數據來挖掘，從施工信息到海量裝備信息，這塊可以把現有監控的數據全部用起來，從地址到裝備服務等等。

這塊需要做的智能裝備還有很多，所以我們需要軟硬體的多學科。在座的專家聚焦中國相對有優勢的行業工程機械上，來找新的可能性。所以要數據挖掘與優化決策，我們重點可以解決遇到不良地質的時候，讓它更少發生停工，這樣可以突破解決嚴重事故的技術瓶頸。

這方面我們已經在進行一些探索。當然也需要得到社會各界金融界的支持，需要國家重點研發計劃的支撐。這塊會帶來很大的可能，我就不一一展開講了。這方面需要做的事有很多，主要是在人工智慧2.0下的智能裝備在大型複雜裝備上的應用，要做軟硬體平台，硬體社會也要適應，然後解決現場施工的問題，從裝備研製到施工的服務。

現在還有一個就是智能挖掘機，挖掘機在裝備沒有大的引導下，就加了很多感測器，現在結合北斗可以把很多機器人的信息輸入到雲上，可以規劃整個動作，整個協調的結果可以使施工時間縮短20-60%。這方面的遠程監控、遙控到自學習的升級換代，會有很多需求。

我們也在做類似的規劃，因為未來，地下空間工程需求會有非常大的可能。尤其是在一帶一路上，要把這個需求延伸到以外去。在浙大，機械學院有一個團隊，10多年前做了國際上首台無人挖掘機，它可以事先規劃好挖溝。現在要把更智能的信息弄上去帶來新一代的裝備。，就不需要藍翔長期培訓操作手了。這方面會

爬壁機器人早就有了，北航也做了。我們這裡一個年輕副教授做的，做法跟以往不一樣，實際上用了一個人工可控的龍捲風，吸力非常大。現在的負重做了三代，可以五公斤以上，做清潔沒有問題。這塊正在找產業資本，現在風投很多，但風投的做法是金融資本，磨不起。

所以在座各位有興趣，可以跟我們探討做這塊。在發達國家有查窗機，但是每一個建築不一樣，查窗機也不一樣。我們中國要蜘蛛人，90後不願意做蜘蛛人了。現在市場需求，牆面是2元錢到4元錢。我們現在做非結構式的，可以滿足未來需求。

04

航空工業智能裝備

毫無疑問，製造業最難的還是在航空。中國的大型客機C919首飛，後面需要做的還有很多，我們知道中國有很長一個清單需要一一來實現，而這方面的控制技術也得到了國家863計劃以及其他計劃的支持。

我們學院有團隊做了這方面的，主要做的是定位變形、位姿協調和現場加工的技術。飛機在現場裝配技術，有一個最新發明創造，目前國際上首創的就是鑽鉚技術，1分鐘可以打17個孔。現在做了鋁合金和鈦合金等複合材料，目前在杭州大江東做產業化的轉化。

當然，在前面做了柔順對接平台，這樣的平台載荷非常大，精度要求非常高，進位精度和重複精度都是要求非常高，而且還要自動化的測試系統，所以，就很成功地應用了目前從民機到軍機各種型號的工作，為中國現在各類飛機作出了貢獻，這塊需求還有很多，不管先進性、創新性而言，智能製造進入飛機裝配的領域還有很多的可做的事。

05

生物醫學裝備

生物裝備，把機器人技術作為智能裝備的一部分來思考，這方面也有很大的可能。我們也做了這方面的探索，就在我們機械學院里。生物，現在需求很大。生物器官，也是國際研究熱點，從皮膚到角膜，到血管，到腎、肝，然後肺、心臟等等。就研製樣機而言都是精度的問題，還有如何研製多種裝備。

回過頭，關節的問題，現在人工關節早就有，但是壽命不夠長，這是時間問題，還有它的強度、機械性能剛度的問題。我們能不能用可降解生物性材料做人工關節？這個方面還有很多，比如用水凝膠、3D列印的方式來進行。

現在3D列印出來，要考慮它的相容性怎麼樣，我們要解決這個問題。生物墨水的問題，打血管的問題，這些整個機器人的相關的技術，都會應用到。只有把血管，尤其是毛細血管，這方面的列印取得突破，才能真正造出工業化的可批量生產的人工腎等器官。

真正來看印表機，現在無非主要是三種工藝：一個是生物墨水列印，一個擠壓列印，還有一個激光的輔助列印。但是這個列印過程的穩定性如何來控制？還有對細胞活性的影響，怎麼降到最低？就是流動穩定性，從科學問題，關鍵技術到裝備都需要一體的解決方案，尤其是這個擠壓列印，現在用得比較多，它有噴頭內壓力、空氣剪切力，這都會影響。

還有組織營養液，列印出來的血管能動性輸送營養也是目前的關鍵。現在做的一些事業，國際上也證明人工血管可以打通通道，可以輸送營養，所以人造血管，在動脈上的應用指日可待。

營養液輸送以後對細胞活性的提高在20%以上，為流控晶元在醫學上的應用打開新的空間。這是水凝膠打皮膚，我們在實驗室已經可以實現精度控制在100微米，是現在精度最高的，目前朝10微米方向進展，做了多層真皮、表皮等等，單層細胞和雙層細胞、四層細胞。

我們做了大量的動物實驗，觀察它一周以後、兩周以後、三周以後的生長的情況。我們也做了好多批次動物的實驗，目前的進展來看，動物實驗的結果很好，一周以後傷口開始癒合，兩周以後基本完成。所以這方面的研究，用機器人技術在生物上的滲透有很多可以做的事情，包括支撐癌症的研究、藥理病理的研究、神經的修復。

如何把機器人技術用起來，這方面從工藝到裝備到醫學的結合，需要各位一起努力來做這方面的工作。現在測試設備都還不完全具備，所以，有很多可做的事。

大家都知道外骨骼，外骨骼有各種可能性，我們也在探索做外骨骼，從上肢到手指的研究，然後抓取到下肢，現在樣機都已經出來，而且在康復醫院也做了不少的實驗和一整套的檢測，我們想制訂新的檢測的標準。這方面，而且聚焦到修復，比如髖關節的修復，它整個坐的過程、仿生的過程，還有下肢。

現在外骨骼有一個人員的問題，目前用電池，可以做最好的是一個半小時。我們現在用不同的方法，比如用發動機做，同樣重量下可以帶燃料的話，可以做到四個半小時。所以，這個可以延長外骨骼使用的時間。

當然我們都知道檢測醫療多是需要人動，MICTR都是人動，那能不能人不動，變成機器動？現在已經做出樣品機。還有我們知道病床，可以縱向走，能不能側向也翻身？病人不動，靠床動來整體翻身，避免褥瘡。這塊也需要產業資本介入把它儘快商業化。

06

總結與展望

總結起來，在國家政策和社會需求的引導下，將帶領我國全面開展製造的智能化和裝備智能化的進程。人機的理解與協同、環境與工況自主適應是智能裝備前沿核心方向，所以人工智慧領域最新的進展必須結合硬體和軟體。

探索剛剛開始，前景無限，與在座各位共勉。

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