2024年9月24日上午，中国科学院大学人工智能学院有幸邀请到了中国科学院自动化研究所程龙老师，在雁栖湖校区教一楼109教室为同学们带来科学前沿讲座——《共融机器人的研究进展》。在报告中，程龙老师介绍了共融机器人的研究背景、核心挑战、关键技术和国内外研究现状。同时，程老师以课题组已开展的可穿戴手外骨骼为例，介绍了设计、感知和主被动控制方法等方面开展的工作。
在本次讲座中，程龙老师首先介绍了机器人的研究进展。程龙老师指出，机器人未来的发展趋势是具有更高环境适应性适应性，自主性，人机共融性。其中，共融机器人是指能与作业环境、人和其它机器人自然交互、自主适应复杂动态环境并协同作业的机器人，是未来发展的一个重要方向。之后，程龙老师对于共融机器人的类型进行了介绍，其主要包括：医疗机器人、康复机器人、养老机器人、人形机器人等多个类型。不同类型的共融机器人有着各自的特点与应用场景。
接着，程龙老师对于人机共融关键技术的研究进展也进行了说明。在此期间，软体机器人技术、柔性电子技术、人在环路优化技术、虚实融合技术、脑机接口技术、元宇宙技术、具身智能技术、多模态大模型技术等多项关键技术被程龙老师分析并对同学们进行了讲解。
在介绍完人机共融技术研究进展后，程龙老师结合团队的研究现状，对于手外骨骼人机共融关键技术进行了分析与说明。手外骨骼人机共融关键技术主要分为三个方面。
首先是柔顺驱动与人机相容机构方面，其拥有空间狭小、自由度多和功能多样等特点。然而，其代表的机构层目前仍然存在相容性差和安全不足的缺点。对于以上的问题，程老师提出柔顺驱动+相容机构的解决思路。在该思路的指导下，研发了基于橡胶弹簧的柔顺驱动器，提出一种参数化高斯模型的橡胶弹簧迟滞建模方法，保证了安全柔顺驱动。其次，程老师引入恰约束连杆机构，提出面向生理约束的外骨骼机构设计方法，保证人体运动相容。同时，一种基于MOGA多目标优化的机构优化方法被发明，降低关节应力，提高舒适性。最后，系列柔顺驱动-人机相容-功能多样可穿戴手外骨骼被研发，对社会产生了影响。
然后是触力觉感知与意图理解方面，目前的研究中仍然存在着交互性差和理解不准的缺点。对于该问题，程老师在触力感知+意图理解方向做出多项工作。在触力感知方面，研发出仿人体皮肤的柔性触觉传感器，具有很高的稳定性。同时，毫克级感知精度、微米级位置分辨率的柔性触力觉传感阵列被发明，其位置超分辨倍数达到了697。在意图理解方面，该团队研发出运动/神经双模态信息融合的手部运动意图识别技术，提升了跨个体和跨时间情况下的泛化能力。提出的触力觉-运动-神经多模态信息融合的人机交互感知与运动意图技术在多个比赛上获得突出的成绩，产生较大的社会影响。
最后是主被动人机共融控制方面，现有的研究成果通常有着共融性差和适应不佳的不足。为此，本团队研发了一种基于模型预测的被动控制方法，实现位置的精确控制。同时，一种降低人机分歧的快速人机主动控制方法被发明用于估计运动意图，具有较好的人机协同性。除此之外，基于肌电和A超双模态信息融合的手部运动能力估计方法被发明，实现了手外骨骼的按需辅助控制。
更多专家信息：
程龙，中国科学院自动化研究所研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授。目前担任《IEEE Transactions on Cybernetics》、《中国科学技术科学》、《自动化学报》等国内外刊物的编委。入选国家杰出青年基金项目、国家优秀青年基金项目、中组部万人计划青年拔尖人才计划、中国科学院卓越青年科学家计划、北京市杰出青年基金、北京市科技新星计划。获得2017年度国家自然科学二等奖（排名第四），北京市科学技术一等奖（排名第五），中国自动化学会自然科学一等奖（排名第二）等科技奖励。
