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http://www.stdaily.com/gb/gdnews/2006-06/01/content_528558.htm  
《科技日?qǐng)?bào)》2006年6月1日 第七版

本報(bào)記者李凝

    在去年9月中旬舉辦的國(guó)家“十五”重大科技成果展上，兩臺(tái)如人形大小的仿人機(jī)器人憨態(tài)可掬，它們不僅能回答觀眾提出的問(wèn)題，而且上演的太極拳和刀術(shù)表演剛?cè)嵯酀?jì)、揮灑自如，儼然一對(duì)“武林高手”，令人叫絕———

    由北京理工大學(xué)牽頭、多個(gè)單位參加歷經(jīng)三年攻關(guān)打造的仿人機(jī)器人名叫“匯童”，它們主要來(lái)自于科技部“十五”863計(jì)劃和科工委基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。據(jù)主要研制者黃強(qiáng)教授介紹，通過(guò)短短幾年技術(shù)攻關(guān)，我國(guó)已掌握了集機(jī)構(gòu)、控制、傳感器、電源于一體的高度集成技術(shù)，研制出具有視覺(jué)、語(yǔ)音對(duì)話(huà)、力覺(jué)、平衡覺(jué)等功能的仿人機(jī)器人，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在國(guó)際上處于先進(jìn)水平；而且“匯童”在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了模仿太極拳、刀術(shù)等人類(lèi)復(fù)雜動(dòng)作，是在仿人機(jī)器人復(fù)雜動(dòng)作設(shè)計(jì)與控制技術(shù)上的突破。由于仿人機(jī)器人具有人類(lèi)的外形特征，更容易適應(yīng)人類(lèi)的生活環(huán)境及服務(wù)于人類(lèi)，具有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)仿人機(jī)器人已成為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)。

    近日記者走進(jìn)北京理工大學(xué)，進(jìn)一步了解“匯童”誕生的奧秘。

學(xué)科特區(qū)的超常規(guī)發(fā)展

    談起當(dāng)初為何選擇研制仿人機(jī)器人，北京理工大學(xué)首席教授李科杰很自然地把話(huà)題引向了學(xué)校的學(xué)科特區(qū)建設(shè)。

    本著“建設(shè)一流大學(xué)的關(guān)鍵是要建立一流學(xué)科”的宗旨，北理工嘗試以學(xué)科特區(qū)的方式，對(duì)少數(shù)能特別迅速地產(chǎn)生標(biāo)志性成果，對(duì)學(xué)校建設(shè)和發(fā)展能起到特別重要作用，對(duì)國(guó)家與北京等地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步服務(wù)能起到特別作用的學(xué)科給予特殊政策，包括對(duì)人、財(cái)、物給予特殊支持，同時(shí)允許這些學(xué)科可以采取超常規(guī)的措施、辦法、手段等，以取得特殊的建設(shè)成果。并且提出，通過(guò)學(xué)科特區(qū)建設(shè)組建大團(tuán)隊(duì)、構(gòu)筑大平臺(tái)、爭(zhēng)取大項(xiàng)目、創(chuàng)造大成果。在2003年11月20日的校長(zhǎng)辦公會(huì)議上，學(xué)校決定在3至5年內(nèi)建成化學(xué)物理、雷達(dá)、智能車(chē)輛、智能機(jī)器人、生命科學(xué)5個(gè)學(xué)科特區(qū)。

    把“智能機(jī)器人”列入5個(gè)學(xué)科特區(qū)之內(nèi)，用李科杰教授的話(huà)來(lái)說(shuō)，首先是因?yàn)樗蠂?guó)家的發(fā)展需要。未來(lái)的智能機(jī)器人既能成為家庭保姆、醫(yī)院護(hù)士、危險(xiǎn)作業(yè)能手，以至進(jìn)行太空探險(xiǎn)去登陸月球，又能以較大的威懾力代替人作戰(zhàn)于軍事戰(zhàn)場(chǎng)，駕駛坦克、飛機(jī)，或者在戰(zhàn)場(chǎng)上沖鋒陷陣。因此，發(fā)展智能機(jī)器人無(wú)疑成為北京理工大學(xué)的理想選擇。第二，智能機(jī)器人學(xué)科特區(qū)是建立在該校機(jī)械電子工程這個(gè)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科（全國(guó)院校5個(gè)重點(diǎn)學(xué)科之一）以及在國(guó)內(nèi)率先成立的仿生技術(shù)、微小型系統(tǒng)學(xué)科的基礎(chǔ)之上，有著堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)。同時(shí)，智能機(jī)器人又是機(jī)電工程中最有意義的代表，屬于光、機(jī)、電一體化系統(tǒng)。第三，由于引進(jìn)了黃強(qiáng)教授，從而確定了發(fā)展仿人機(jī)器人這一既前沿又嶄新的學(xué)科方向。

    聘請(qǐng)?jiān)趪?guó)外高水平研究機(jī)構(gòu)有學(xué)習(xí)工作經(jīng)歷的知名教授擔(dān)任“特首”是學(xué)科特區(qū)的人才政策，黃強(qiáng)作為在日本有機(jī)器人之父稱(chēng)謂的加藤一郎的弟子，成為“特首”的最好人選。黃強(qiáng)在日本早稻田大學(xué)獲得了博士學(xué)位，后又到日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)研究院從事機(jī)器人的研究。黃強(qiáng)在日本的工作環(huán)境和待遇都很完滿(mǎn)，但無(wú)論條件多么優(yōu)越，總還是有一種客人的感覺(jué)。所以黃強(qiáng)抱定“為國(guó)家作貢獻(xiàn)，推動(dòng)中國(guó)仿人機(jī)器人發(fā)展”的愿望，在北京理工大學(xué)求賢之時(shí)，毅然舉家回到了祖國(guó)。

    黃強(qiáng)的到來(lái)為仿人機(jī)器人的成功奠定了堅(jiān)實(shí)的一步。為了讓“事業(yè)留人、感情留人、環(huán)境留人”，曾任系主任的李科杰教授早就在為仿人機(jī)器人項(xiàng)目的啟動(dòng)和經(jīng)費(fèi)的籌措而上下奔走，所以在黃強(qiáng)到任之際，就已經(jīng)在科工委“基礎(chǔ)科研計(jì)劃”中爭(zhēng)取到了280萬(wàn)元的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，緊接著又立項(xiàng)于“863”項(xiàng)目，經(jīng)費(fèi)到位1280萬(wàn)元。

    學(xué)科特區(qū)的運(yùn)行體制和政策扶植，也是使仿人機(jī)器人脫穎而出的雨露。學(xué)校建有學(xué)科特區(qū)建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，校長(zhǎng)任組長(zhǎng)，直接負(fù)責(zé)學(xué)科特區(qū)建設(shè)重大事項(xiàng)的決策。如果特區(qū)在人、財(cái)、物上有什么困難，可直接反映到領(lǐng)導(dǎo)小組幫助解決，而不必按照學(xué)校原來(lái)的規(guī)矩通過(guò)教研室、系、院、學(xué)校的層層申報(bào)和審批。

    “除了辦事效率加快，學(xué)校對(duì)特區(qū)環(huán)境建設(shè)的支持力度也很大。在大學(xué)擴(kuò)招、校區(qū)內(nèi)寸土寸金，許多教師不得不在校外租用賓館、地下室解決科研用房的情形下，學(xué)校為我們這個(gè)特區(qū)及時(shí)解決了四五百平方米的用房，在運(yùn)行費(fèi)和建設(shè)費(fèi)上學(xué)校投入了500萬(wàn)元，通過(guò)211工程二期微小型系統(tǒng)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目，學(xué)校又撥了近千萬(wàn)元，從而使該特區(qū)從白手起家到目前已經(jīng)擁有了價(jià)值上千萬(wàn)的科研設(shè)備，這在正常情況下是不可想象的事情！”李教授一再地感慨道。

學(xué)科特區(qū)讓學(xué)科帶頭人有所作為

    作為長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授的黃強(qiáng)，一年10萬(wàn)元的年薪，可以說(shuō)無(wú)法與在國(guó)外的收入相比，也不及國(guó)內(nèi)多家單位每年幾十萬(wàn)元收入的聘請(qǐng)；相反他肩負(fù)的擔(dān)子卻是蠻重的。“國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際知名”是學(xué)科特區(qū)建設(shè)的目標(biāo)，也是作為一屆“特首”的必要承諾，否則將面臨被罰的風(fēng)險(xiǎn)。但黃強(qiáng)還是婉言謝絕了一些單位的好意，他更看重的是北理工學(xué)科特區(qū)搭建好的這一舞臺(tái)，也堅(jiān)信，在這個(gè)舞臺(tái)上可以實(shí)現(xiàn)自己的抱負(fù)：為祖國(guó)打造出一種高水平的仿人機(jī)器人來(lái)。

    黃強(qiáng)果然不負(fù)眾望，帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)三年攻關(guān)，在去年9月國(guó)家“十五”重大科技成果展上一舉推出了會(huì)打拳舞刀的仿人機(jī)器人，引起了強(qiáng)烈反響。

    按照仿人機(jī)器人之父加藤一郎的定義，把有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、平衡覺(jué)并能雙足直立行走、有著人的形態(tài)的機(jī)器人叫做仿人機(jī)器人。日本雖然是仿人機(jī)器人的“故鄉(xiāng)”，但是隨著“匯童”的誕生，中國(guó)已成為世界上第二個(gè)能夠制造光機(jī)電一體化的、沒(méi)有外接電纜的仿人機(jī)器人的國(guó)家。10幾項(xiàng)專(zhuān)利，特別是7項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利的獲得，標(biāo)志著“匯童”完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

    實(shí)際上，人們?cè)诔晒股峡吹降臅?huì)打太極拳的機(jī)器人僅是北理工創(chuàng)新成果的一部分，現(xiàn)在黃強(qiáng)帶領(lǐng)的學(xué)科特區(qū)已經(jīng)打造出了8種地面移動(dòng)機(jī)器人，其中既有可以處理危險(xiǎn)品的機(jī)器人，也有“反恐型”和“保姆型”機(jī)器人，并開(kāi)展了對(duì)空間機(jī)器人的研究。其中4種已經(jīng)通過(guò)了驗(yàn)收或鑒定。

    李教授介紹說(shuō)，仿人機(jī)器人是移動(dòng)機(jī)器人中最前沿的東西，所以要面對(duì)許多技術(shù)難題，比如，遙操作技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、微型化技術(shù)，特別是微小型化機(jī)器人，它們的每個(gè)關(guān)節(jié)都要裝有電機(jī)，難度很大。以黃強(qiáng)為主完成的自主創(chuàng)新主要體現(xiàn)了兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：一是建立了虛擬機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)仿真模型。即在完成了機(jī)器人模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，首先要在計(jì)算機(jī)里“塑造”一個(gè)虛擬機(jī)器人。讓它在各種條件和環(huán)境下進(jìn)行行走試驗(yàn)，比如草地上、砂石上以及考驗(yàn)它會(huì)不會(huì)被落下的重錘擊倒，由此來(lái)驗(yàn)證其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。如果虛擬機(jī)器人達(dá)到了預(yù)期的效果，再制造真實(shí)的機(jī)器人。二是復(fù)雜動(dòng)作的設(shè)計(jì)與控制。比如機(jī)器人擊劍舞刀等快動(dòng)作，速度變化快，如何讓機(jī)器人在快速運(yùn)動(dòng)中保持平衡，其中就體現(xiàn)了在控制上的技術(shù)創(chuàng)新，特別是這種創(chuàng)新把中國(guó)傳統(tǒng)的武術(shù)與現(xiàn)代高科技在“匯童”身上，實(shí)現(xiàn)了完美的結(jié)合，這在世界上也是首次。

    “三年來(lái)，有80多篇論文伴隨著仿人機(jī)器人的打造而發(fā)表，其中的50篇被著名的索引SCI、EI收錄，由于學(xué)科特區(qū)仿人機(jī)器人的研究進(jìn)展，智能機(jī)器人系統(tǒng)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議將于今年10月在北京召開(kāi)，并由北京理工大學(xué)承辦。此前這個(gè)著名的國(guó)際機(jī)器人大會(huì)還從未在中國(guó)召開(kāi)過(guò)呢！”李教授欣喜地說(shuō)。

學(xué)科特區(qū)培育創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

    “組織聯(lián)合攻關(guān)，鼓勵(lì)自主申請(qǐng)，項(xiàng)目分工負(fù)責(zé)，經(jīng)費(fèi)統(tǒng)籌管理，業(yè)績(jī)決定獎(jiǎng)酬，開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)上崗”，智能機(jī)器人學(xué)科特區(qū)實(shí)行的是一套嶄新的管理體制，它完全不同于“單干戶(hù)”式的管理模式。

    “所謂‘單干戶(hù)’就是某個(gè)教授爭(zhēng)取來(lái)項(xiàng)目后，帶幾個(gè)學(xué)生組成項(xiàng)目組，經(jīng)費(fèi)支出由他一人說(shuō)了算。而項(xiàng)目中涉及的專(zhuān)業(yè)，不管是不是他的專(zhuān)長(zhǎng)都得硬著頭皮去干。可想而知，對(duì)自己不熟悉的領(lǐng)域勉強(qiáng)為之又怎會(huì)干得好？關(guān)鍵是人的能力和智慧有限，單干不易產(chǎn)生較大的成果。對(duì)于這種單干戶(hù)式的做法，雖然大家都知道問(wèn)題很多，但是在原來(lái)老的系里、院里卻難以得到改變。因?yàn)楸M管教授們爭(zhēng)取到的科研經(jīng)費(fèi)不多，但畢竟自己支配起來(lái)方便，而且每個(gè)人爭(zhēng)取項(xiàng)目的能力不同，如果把自己爭(zhēng)取到的資金與那些爭(zhēng)取不到什么項(xiàng)目的人‘分享’，不免會(huì)有吃虧的感覺(jué)。”曾經(jīng)擔(dān)任過(guò)系主任的李教授以自己的親身體會(huì)分析著舊體制的弊端。

    “新體制的意義是變‘單干戶(hù)’為‘學(xué)科帶頭人+創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)’。在打造機(jī)器人的過(guò)程中，我是傳感器方面的專(zhuān)家，所有傳感器的難題由我來(lái)解決，黃強(qiáng)在控制方面是行家里手，控制方面由他去攻關(guān)。通過(guò)這種聯(lián)合攻關(guān)，發(fā)揮每個(gè)人的智慧和特長(zhǎng)，在創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的共同協(xié)作下來(lái)干大事，不會(huì)再出現(xiàn)去干自己不懂的事情的情況；對(duì)于項(xiàng)目的分配、經(jīng)費(fèi)的管理和業(yè)績(jī)的獎(jiǎng)酬，由學(xué)科特區(qū)設(shè)立的教授委員會(huì)進(jìn)行統(tǒng)籌管理，這樣使錢(qián)花得更科學(xué)合理。如果某個(gè)年輕人有新的想法和思路，為了鼓勵(lì)探索，就會(huì)拿出一部分項(xiàng)目資金資助他去從事更前沿的研究，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的可持續(xù)發(fā)展。”

    “為打造創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，學(xué)科特區(qū)在人才管理上實(shí)行固定編制和流動(dòng)編制，固定編制20人左右。雖然學(xué)科特區(qū)的待遇比較高，但任務(wù)也重，如果你干得不好，兩次考核不合格就可能下崗；流動(dòng)編制主要是聘請(qǐng)?jiān)趪?guó)外有成就的人作為客座教授，比如劉云輝老師，是北理工的畢業(yè)生，也是國(guó)際電子電機(jī)工程師協(xié)會(huì)高級(jí)會(huì)員以及2006年國(guó)際智能機(jī)器人與系統(tǒng)學(xué)術(shù)大會(huì)的主席，曾在日本通產(chǎn)省電工研究所工作，現(xiàn)聘為香港中文大學(xué)的教授。像劉云輝這樣的人才，有10幾個(gè)都要引進(jìn)學(xué)科特區(qū)。他們每年來(lái)兩三個(gè)月，帶博士生，指導(dǎo)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)解決難題，同時(shí)帶來(lái)新的思路，以致使我們的研究走向更高的水平。”

    除了建有特區(qū)的決策機(jī)構(gòu)———教授委員會(huì)外，學(xué)科特區(qū)還成立了顧問(wèn)委員會(huì)和學(xué)術(shù)委員會(huì)，聘請(qǐng)了國(guó)際機(jī)器人協(xié)會(huì)的幾任會(huì)長(zhǎng)以及國(guó)內(nèi)的知名專(zhuān)家作為顧問(wèn)，幫助特區(qū)謀劃發(fā)展大計(jì)。

    有了優(yōu)秀的人才、精良的團(tuán)隊(duì)和好的機(jī)制，讓機(jī)器人真正走進(jìn)家庭、登陸太空的那天將為期不遠(yuǎn)。北理工智能機(jī)器人研究所學(xué)科特區(qū)正為此奮斗著！

    科技詞典 

    仿人機(jī)器人不僅是一個(gè)國(guó)家高科技綜合水平的重要標(biāo)志，也在人類(lèi)生產(chǎn)、生活中有著廣泛的用途。由于仿人機(jī)器人具有人類(lèi)的外觀特征，因而可以適應(yīng)人類(lèi)的生活和工作環(huán)境，代替人類(lèi)完成各種作業(yè)。它不僅可以在有輻射、粉塵、有毒的環(huán)境中代替人們作業(yè)，而且可以在康復(fù)醫(yī)學(xué)上形成動(dòng)力型假肢，協(xié)助癱瘓病人實(shí)現(xiàn)行走的夢(mèng)想。將來(lái)它可以在醫(yī)療、生物技術(shù)、教育、救災(zāi)、海洋開(kāi)發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸、農(nóng)林水產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，我國(guó)仿人機(jī)器人研究與世界先進(jìn)水平相比還有差距。我國(guó)科技工作者正在為趕超世界先進(jìn)水平而努力奮斗。據(jù)《計(jì)算機(jī)世界報(bào)》