王海涵 王磊 桂运安

让机器人打开一扇门有多难？

历经十余年探索，中国科大自主研发的低成本软体机器人手臂，可以轻松完成生活中的开门、拧瓶盖、擦玻璃等操纵任务。

该校计算机学院教授、机器人实验室主任陈小平团队的最新研究进展发表在最新一期的机器人顶刊《机器人研究国际杂志》上，展示了软体机器人手臂在日常生活中的巨大应用潜力，论证了这些年科研成果的可行性。

传统机器人大多是刚性机器人，基于关节-连杆结构，自上世纪60 年代起，在传统制造业大规模应用。近10年来，智能制造、家政服务、农业作业、救援、安防等市场需求增加，软体机器人研究成为机器人源头技术竞争的战略制高点。

陈小平长期从事人工智能与机器人的交叉研究和教学。2010年，陈小平团队瞄准产业前景，尝试将柔性材料应用在机器人的骨骼和肌肉中。

2013年，陈小平团队提出了蜂巢气动网络，这是一种天然的刚柔合一结构，兼具大形变性、高灵活度、高负重比和低成本等特性。类似于既柔顺灵活又很有力气的软体动物。

“蜂巢气动网络结构是蜂巢和氣囊的结合，当气囊充气时，依靠蜂巢的结构形变，产生不同方向的弯曲或伸长运动。”软机器人组博士研究生王展翅说，蜂巢气动网络结构，其变形是由构成蜂巢的六边形的折叠、伸展造成的，兼具灵活性，制备简单、耐用。

1998年，陈小平开始组建中科大机器人团队，通过参加科研性质的机器人比赛培养锻炼队伍。1999年，在瑞典斯德哥尔摩举办的世界人工智能联合大会上，他的论文是中国大陆唯一的入选论文。

2007年，团队在美国亚特兰大获得机器人世界杯总分第一。

2008年，陈小平选择家庭服务机器人为长期研究目标，进入自主创新阶段。最初，团队在机器人移动底盘上加装了一款进口的机械手臂，但发现手臂太短，且存在安全性、灵活性不足等问题。

团队尝试自己做一款手臂。他们研发了一款刚性机械臂，每个关节上有一套电机、减速器、控制器。但重量和成本都很高，一台机器人成本至少30万元。

“我们决定研发一种更灵活、更安全、更轻的柔性手臂。”陈小平回忆，当时论文和书本里都找不到相关案例，只能从零开始。

经过无数次尝试，2013年，他们终于发现蜂巢气动结构可以满足相关特性。之后，陈小平扩大了实验室软体机器人组规模，相继攻克手臂抖动等技术难题。自主研发了刚柔合一的机器人柔性手爪，可抓握多种形状、尺寸和材质的物体，突破了刚性手爪的局限性。

据悉，服务机器人技术在智能制造、医疗康复，家庭服务等领域有巨大研究价值和广泛应用前景。比如，让机器人为不同形状的产品进行表面打磨;对高铁、动车、地铁车厢进行无死角喷涂;或是给卧床的老人喂饭。

这两年，在机器人实验室里，00后的身影逐渐增多。陈小平很欣慰，他觉得，当更多青年学生爱上机器人研发，一定会给机器人产业创新积蓄更多活力。

（摘自《中国青年报》4.20  ）