丁希仑空间机器人专家

■ 丁希仑

长江学者特聘教授

北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授、博士生导师

：您长期从事机器人方面的研究，并取得了丰硕成果，请您简单介绍一下机器人研制的关键技术。

丁希仑：一般的机器人由机器人机构、驱动、传感与控制系统等构成。机器人的研制技术涉及材料、机械、电子、通信、人工智能与控制等多学科领域。以工业机器人为例，其研制的关键技术包括轻量化高速精密机器人传动系统的设计与制造、伺服驱动系统的设计与制造以及人机交互技术等。

：目前，国内外机器人的研制和应用状况如何？我国机器人研制与国外的主要差距表现在哪些方面？还需要突破哪些关键技术和难点？

丁希仑：目前，受以中国为代表的制造业产业结构调整 “机器换人”的巨大市场需求带动，国际上工业机器人发展迅速，但大部分工业机器人市场都被瑞典ABB、德国库卡(KUKA)、日本发那科（FANUC）和日本安川（YASKAWA）等4大巨头所占据。

由于我国的工业机器人研制和发展起步较晚，在包括无故障运行时间、定位精度等工业机器人技术指标上与国外有不少差距，造成这些差距的原因主要在于国内机器人的关键零部件（如减速机、伺服电机等）制造技术水平低，好的产品大都要靠国外进口，这样就增加了研制成本，削弱了价格竞争力。

另外，国际上以美国波士顿动力公司研制的大狗机器人、Intuitive Surgical公司研发的达芬奇医疗外科手术机器人系统、LMT和Ekso合作研发的军用机器人外骨骼Mantis等为代表的特种机器人技术的发展也很快，已获得成功应用。而我国与之相对应的机器人研制技术水平还有一定的差距，需要在足式机器人动态行走、多臂机器人协调控制与精细操作、多源信息融合的人机交互等关键技术问题上取得突破。

丁希仑：空间机器人能够在太空极端恶劣的环境下作业，其研制将大大拓展人类探索、开发和利用宇宙空间的能力。从面向空间站作业的冗余度双臂机器人系统到六足腿轮式星球探测机器人，我们北京航空航天大学空间机器人实验室在空间机器人的研究和设计方面具有很好的技术积累。其中所取得的双臂协调操作技术成果将在我国的空间站作业双臂机器人系统和空间站服务机器人宇航员等研制上发挥重要作用，而腿轮式复合多模式行走和腿臂融合操作技术将对我国未来的星球探测机器人研制产生重要影响。

对未来的空间机器人，我们设想可以拥有多种行走模式和作业功能，而且机器人能够以团队协作的方式在外星球上进行探索作业、基地搭建和资源开发。

：工业机器人和空间机器人的研制技术有哪些共同之处和差异？未来的机器人研究应该朝怎样的方向发展？

丁希仑：在机器人机构传动与驱动、感知与控制等关键组成部件的研制技术上，工业机器人和空间机器人有着相同或相似之处，但由于空间机器人的作业环境（微重力、真空、高低温等）和任务与工业机器人有着很大的不同，所以空间机器人在关节设计（如固体润滑、热保护等）、操作模式（如微重力下对漂浮物体的抓持）、通讯与控制（如大通信时延的遥操作、未知环境下的自主控制等）等方面与工业机器人有明显差异，这也是空间机器人的研究特色所在。

设计研制可与人类操作者密切配合的下一代机器人Co-Worker成为工业机器人的发展方向。

未来的机器人将向着可组合重构（如变形金刚）和高度智能化方向发展，并能够实现与人类社会的高度融合。