第十二屆高交會“機器人專展”背景與簡介

　　在被譽為"中國科技第一展"的中國國際高新技術成果交易會(簡稱高交會)上，曾由中科院深圳先進技術研究院主辦的"機器人專展"三年來一直都保持著最多觀眾參觀的記錄?！稒C器人閃耀星光大道》、《會點菜的美女機器人》、《機器人成高交會新焦》等近百篇新聞報道出現(xiàn)在深圳市各大媒體的版面上，同時也吸引了中央電視臺、鳳凰衛(wèi)視等媒體的目光。

　　2010年11月16日即將開幕的第十二屆高交會上，中國科學院將再次拿出最新研制的機器人新品閃亮高交會中科院專館5號館。這些機器人主要是由中科院深圳先進技術研究院、自動化研究所、上海微系統(tǒng)與信息技術研究所、合肥物質(zhì)科學研究院、沈陽自動化研究所等多家研究院所共同展出的，凝聚了高水平的研究力量。

　　本屆高交會"機器人專區(qū)"共有73個項目參展，其中不僅有深圳先進院與知名企業(yè)"騰訊"、"聯(lián)通"合作的機器人專區(qū);有致力解決中國人口老齡化的"老人服務機器人""管家機器人"專區(qū);有可輔助醫(yī)生的"醫(yī)用機器人"，及為殘疾人解憂的"運動功能康復機器人"等;還有許多與企業(yè)合作的工業(yè)機器人。參展數(shù)量之多，品種之眾，水平之高皆為例年展出之最。

　　這些成果大多都是中國科學院的科研人員在不到1年的時間里取得的，成果的源頭要追溯到中國科學院今年1月在深圳啟動的"機器人"重大專項項目。該項目群2010年的立項經(jīng)費達3000萬元，是由中科院高技術研究與發(fā)展局主辦，深圳先進技術研究院承辦的知識創(chuàng)新工程重要方向項目。對"機器人"方向的研究是中國科學院的重要戰(zhàn)略部署，是發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。這一項目群建立能真正體現(xiàn)中國科學院科研實力和水平的機器人領域的"研究平臺"， 使更多的研究機構、企業(yè)獲益，帶動國內(nèi)的機器人研究水平上一個新的臺階。

　　加大對機器人科學的基礎研究，加強對機器人核心技術的攻關，培育機器人產(chǎn)業(yè)市場，不僅能夠帶動機器人技術本身的發(fā)展，同時也必將引領其他相關高新技術的發(fā)展和壯大，對國家發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)有極大的推動作用。

　　9月4日，中共中央總書記、國家主席胡錦濤在深圳特區(qū)成立30周年視察深圳先進院，當先進院樊建平院長輕拍了一下其中的一個機器人的腦袋時，這個"小家伙"立刻說道："總書記好!"引得總書記和在場所有人的歡笑，把總書記視察深圳成立30周年科技成果展推向了高潮。這個機器人今年也將亮相第十二屆高交會。

　　一、迎接"千家萬戶的機器人"時代的服務機器人閃亮高交會

　　我國是人口大國，隨著人民健康水平的日益提高和計劃生育政策的長期實施，我國正快速步入老齡化社會。當人類逐漸步入老齡化社會，人們夢想是否有一種機器人老人伴侶，他能在家居環(huán)境中為老人的生活提供照顧，并對老人的生理狀況進行監(jiān)測，發(fā)生異常時，及時報警。為監(jiān)測生理狀況，就必須研發(fā)無創(chuàng)的生物傳感器，為照顧生活，就必須識別老人的意圖;為監(jiān)測異常，就必須具有行為識別能力;為及時報警，就需要實時網(wǎng)絡通信。而這些機器人，在本屆機器人專展中，已經(jīng)可以看到。

　　以中國工程院院士、中科院深圳先進技術研究院副院長徐揚生教授為首的海歸科學家研究團隊以家庭服務機器人、應急救災機器人和智能系統(tǒng)、醫(yī)療康復機器人和多媒體智能系統(tǒng)為主要研究方向，四年來，研制出了餐飲服務機器人，救災機器人，寵物機器人，清潔機器人等20多個可產(chǎn)業(yè)化的樣機。中科院的其他所如自動化所、上海微系統(tǒng)所等都將拿出最新研制的相關機器人。 

　　在家庭服務機器人方向，以先進院為主的研究團隊，在多個關鍵核心技術上取得突破，成功開發(fā)出了管家機器人、老人助行機器人、監(jiān)控機器人等多個國內(nèi)外領先的高智能機器人。管家機器人具備自主導航和路徑規(guī)劃、基于視頻網(wǎng)絡的物體辨別和抓取、基于移動終端及多網(wǎng)融合的實時交互等核心技術，可在家中自建地圖、自主行走，能定位冰箱、微波爐、茶幾等物件并搬運飲料、水杯等物品，具有獨自完成家庭事務的能力;

　　家庭監(jiān)控機器人將自主開發(fā)、性能成熟的多傳感器融合的人體識別、人臉識別應用在設計獨特的球形機械上。該機器人能夠在室內(nèi)迅速移動并對陌生人進行探測，同時將掃描到的圖像通過無線網(wǎng)絡即時發(fā)送給主人，具有突出的機動性能和監(jiān)控性能。

　　老人助行機器人集成了創(chuàng)新的主被動兩用機械結(jié)構設計、基于載波自然光條件下的紅外跟蹤技術、多節(jié)點無線智能家電控制及傳感器網(wǎng)絡、一鍵撥通電話等重要功能。該機器人能為老人行走助力，提供休息條件，為老人搬運物品并跟隨老人，還可提供智能便捷的家電、電話控制。

　　以健康監(jiān)護為主要功能的老人服務機器人，則是通過加速度傳感器、磁傳感器、壓力傳感器感知意外情況。如老人突然摔倒，機器人會把捕捉到的信息發(fā)送給其家人，起到及時監(jiān)護作用。此外，機器人還能根據(jù)老人的健康狀況制定飲食和健身計劃，提醒老人按時服藥，陪老人聊天等等。

　　在家庭娛樂方面，下棋機器人是不錯的選擇。它基于頭部搭載的投影儀投射數(shù)字棋盤，通過桌面上紅外激光器和頭部的紅外攝像頭識別人手和機器手的空間位置，通過計算，由計算機驅(qū)動右側(cè)機器手運動到棋盤中指定的位置，實現(xiàn)人機下棋互動游戲。

　　由合肥物質(zhì)科學研究院聯(lián)合深圳先進院等單位研制的另一款老人服務機器人，集成了當今機器人最前沿的技術，以智力、動力、結(jié)構、運動和感知組成要素為基礎，對服務機器人各組成單元及其間的信息處理、接口耦合、人機交互進行深入研究，使得整個機器人系統(tǒng)有機集成，突破了環(huán)境識別、自主行走等多項關鍵技術;可為老人提供多功能服務，與之進行情感交流、心理疏導、娛樂聊天，并具備簡單的自我學習功能等;并具備服務能力強、低成本、高可靠性的特點，為未來進入家庭奠定技術基礎，推動服務機器人產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)。

　　由中國科學院自動化研究所智能服務機器人實驗室研制的榮科智能服務機器人，主要從事智能服務機器人相關技術，研究重點為語音識別技術、機器人視覺、機器人關節(jié)運動及控制模塊、網(wǎng)絡機器人、以及機器人在公共服務、家庭服務、公共娛樂等領域的應用。機器人主要應用服務于社會，深受各個年齡層人們喜愛，2008年，福娃機器人組成功應用于北京奧運會;2010年，"天機一號"作為國內(nèi)第一臺氣象機器人在上海世博會大放光彩;至今，市場領域遍布國內(nèi)各大省、市、地方級科普展館，包括中國科技館、北京海淀公共安全館、重慶科技館、吉林省科技館、四川省科技館、新疆省科技館等。

　　近年來，榮科智能服務機器人逐漸進入高檔商場、星級賓館與酒店、主題公園、娛樂場所、大型活動等商業(yè)領域，隨著時代的發(fā)展，智能服務機器人進入家庭服務于人類不是夢想，未來10~20年內(nèi)，智能服務機器人將會成為高品質(zhì)生活的必需品，改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

　　二、醫(yī)療機器人幫助實現(xiàn)醫(yī)療新革命

　　在醫(yī)用機器人方面，先進院研發(fā)出了國內(nèi)第一套具有自主知識產(chǎn)權的骨科手術輔助系統(tǒng)。它集高精度光磁混合定位、智能導航、高精度執(zhí)行機構為一，通過定位和影像導航控制機器人或執(zhí)行機構完成高準確性的骨科手術植釘。目前，已完成四路光學定位系統(tǒng)和磁定位硬件系統(tǒng)搭建及定位算法的研究、設計和仿真，并已實現(xiàn)手術器械的實時跟蹤定位;導航系統(tǒng)完成了術中術前圖像自動融合，圖像配準、分割、重建，術中三維圖像導航算法、手術器械的自動注冊以及術中實時導航;執(zhí)行機構完成了機器人手臂的結(jié)構方案設計、動力學和運動學仿真、骨釘植入器的設計加工、力反饋控制系統(tǒng)的設計調(diào)試，以及控制GUI的實現(xiàn)。整個系統(tǒng)完成了對模擬對象的手術定位導航下的脊柱手術植釘過程。

　　在圖像引導微創(chuàng)治療領域，基于術前磁共振和術中超聲引導的機械臂輔助的精準微創(chuàng)手術平臺已在組織器官可視化及增強現(xiàn)實、基于無標志物的多模圖像配準、基于術前磁共振和術中超聲圖像的三維手術導航、力反饋B超探頭夾持臂等多個核心技術上取得關鍵性突破。并與深圳北大醫(yī)院、上海仁濟醫(yī)院等開展臨床合作，開發(fā)針對腎結(jié)石的多模圖像引導經(jīng)皮腎穿碎石手術系統(tǒng)。

　　運動功能康復機器方面，根據(jù)國家統(tǒng)計局2006年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示, 我國的殘疾人總數(shù)為8296萬，其中肢體殘疾人口最多，高達2412萬人，占總殘疾人口的29.07%。由于意外事故、先天缺陷、疾病、自然災害等原因?qū)е碌慕刂颊呤侵w殘疾的一個重要原因，腦中風導致的部分或全部喪失肢體運動功能也是構成肢體殘疾的另外一個重要原因。另外，其它神經(jīng)系統(tǒng)疾病如脊髓損傷、腦癱、多發(fā)性硬化的患者也有相同的對于運動功能康復的需求。是針對上述人群研制的肢體運動功能康復機器人。

　　由深圳先進院開發(fā)的脊柱手術機器人提出了開發(fā)具有安全性高、操作穩(wěn)定、精度高、重復性好、可臨床應用的骨釘植入手術輔助機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)借助醫(yī)學影像信息，在導航系統(tǒng)的引導下，代替手工進行術中的鉆孔和擴孔，以及輔助骨釘植入操作。 避免由于人手顫抖或疲勞造成的手術失誤，減輕醫(yī)生的壓力，增加植入的穩(wěn)定性和精度，提高手術精度和療效。本項目針對脊柱手術的特點和操作規(guī)程進行分析，結(jié)合醫(yī)生的手術習慣，提出的手術輔助機器人包括5自由度機械臂和末端操作器兩部分。 機械臂采用被動式操作方式(人機合作方式)，手術中，主刀醫(yī)生通過拖曳機械臂末端手柄實現(xiàn)機器人的運動控制，并在導航系統(tǒng)的幫助下確定機器人最佳的手術位置和姿態(tài)。

　　三、與知名企業(yè)攜手開創(chuàng)機器人應用新時代

　　騰訊專區(qū)：

　　在實現(xiàn)機器人走進千家萬戶的道路上，先進院另一大手筆是和騰訊聯(lián)合開發(fā)出的小Q機器人。它依托于騰訊公司的通訊軟件和語音播放軟件，集視覺、語音、運動于一體。當用戶接收到QQ信息、好友表情和郵件時，機器人會做出不同的反應來提醒用戶。該機器人還可跟隨音樂節(jié)拍跳舞，播報天氣、新聞等。小Q機器人個性十足、操作簡易，適用于所有網(wǎng)絡終端用戶。在胡錦濤總書記視察騰訊期間，騰訊CEO馬化騰把小Q機器人作為該公司2010年度三大創(chuàng)新業(yè)務之一向總書記做的匯報，受到好評。

　　聯(lián)通專區(qū)：

　　先進院瞄準戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，開發(fā)智能機器人，并成功孵化機器人公司6家。在本屆高交會上，先進院專門為機器人研發(fā)制造和銷售而孵化的企業(yè)之一中科智酷機器人有限公司將攜帶"小管家"機器人亮相高交會。這個機器人，也就是9月4日總書記視察先進院時，將總書記逗笑的小家伙。

　　它集成了先進院多項領先技術，將視覺、聽覺、觸覺、環(huán)境感知、危險規(guī)避、自主運動、遙控運動、自主充電等多種功能集于一身，可實現(xiàn)家庭安防、環(huán)境監(jiān)控、生活助理、即時通信、老人/兒童/寵物的看護/陪伴、體驗式娛樂和交互式教育，同時具有3G、Wi-Fi、Zigbee等多層次通信和組網(wǎng)功能，并接入移動互聯(lián)網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)，用戶可通過手機或遠程PC與機器人實時互動，查看機器人傳輸?shù)囊曨l、語音、傳感器數(shù)據(jù)，指揮機器人的行動。

　　四、機器人協(xié)會發(fā)揮力量 參展企業(yè)各顯其能

　　中國科學院依托深圳先進院成立了深圳市機器人產(chǎn)學研戰(zhàn)略聯(lián)盟和國內(nèi)首個機器人產(chǎn)業(yè)協(xié)會，有效催生和壯大機器人新工業(yè)。至今協(xié)會已經(jīng)發(fā)展近70多家企業(yè)。以協(xié)會為渠道，與產(chǎn)業(yè)界緊密結(jié)合，通過核心技術的合作，幫助企業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，對產(chǎn)業(yè)的引領和拉動日益明顯。其中，深圳銀星公司的掃地機器人產(chǎn)品銷售量突破50萬臺，位居世界第二位;鷗鵬公司占據(jù)國內(nèi)教育機器人2/3的市場份額。

　　第十二屆高交會，將有包括臺灣企業(yè)在內(nèi)的17家優(yōu)秀企業(yè)一同參展。其中深圳市鷗鵬科技有限公司、深圳市銀星智能電器有限公司、眾為興等行業(yè)內(nèi)知名企業(yè)。參展項目包括"面向企劃人的模塊化教育機器人產(chǎn)品"、"機械手手表自動裝配生產(chǎn)線"、"自動涂油機器人"、"中央空調(diào)管道清洗機器人""中國象棋人機大戰(zhàn)"等。

　　其中，深圳市鷗鵬科技有限公司在今年9月份還聯(lián)合深圳市機器人協(xié)會合作開展了機器人育才計劃，把機器人教育引入中小學課程中，建立適用于小學、初中、高中的機器人教育課程，并制定教育機器人的相關標準等。該公司專注于智能機器人產(chǎn)品和光機電一體化創(chuàng)新型平臺的研制、創(chuàng)新型教材的編寫、創(chuàng)新型師資的培訓等綜合服務，是深圳市雙軟企業(yè)和高新技術企業(yè)。業(yè)務范圍包括：教育機器人、足球競賽機器人、智能移動機器人、智能伺服電動機等，廣泛應用于競技、服務、娛樂、學習、研究領域，客戶遍及國際知名企業(yè)、高等院校和科研院所等。

　　五、機器人將廣泛應用于各個領域

　　由中國科學院沈陽自動化研究所研制的自主型旋翼飛行機器人可實現(xiàn)包括自主起飛、自主飛行、自主懸停、自主降落在內(nèi)的全自主飛行，完成任務過程無需人為參與。系統(tǒng)可選配可見光、紅外監(jiān)測等多種先進任務載荷，在軍用和民用領域?qū)l(fā)揮重要作用。該機型已完成火情災情調(diào)查、地震救援、高壓線路巡檢、目標跟蹤、海面溢油監(jiān)測等飛行應用，具有廣闊的未來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景。

　　由中科院深圳先進院和上海微系統(tǒng)所共同研制的水質(zhì)監(jiān)測機器海豚系統(tǒng)也將參展高交會。針對水質(zhì)在線、安全、全方位監(jiān)測這一需求，受生物海豚機動靈活高效運動特性的啟發(fā)，研發(fā)了基于機器海豚的水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng).水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)由原位式節(jié)點、機器海豚動態(tài)節(jié)點和上位機組成，通過原位檢測與移動檢測的協(xié)調(diào)配合，完成被測水域的水質(zhì)參數(shù)(PH值、電導率、溶解氧、深度和葉綠素等)信息獲取。原位式節(jié)點支持太陽能供電、多跳傳輸、自治組網(wǎng)。機器海豚動態(tài)節(jié)點模仿生物海豚的外形和腹背式波動運動，采用硅膠皮整體密封方式，具有機動靈活、噪音低等優(yōu)點。作為一種安全、快捷的水質(zhì)監(jiān)測模式，水質(zhì)監(jiān)測機器海豚系統(tǒng)必將在港口、近海、湖泊、河流的生態(tài)環(huán)境保護中發(fā)揮越來越重要的作用。

　　這些種類多樣、應用廣泛的機器人在這次高交會上都將得到充分展示，期待您的關注。