第十二届高交会“机器人专展”背景与简介

　　中科院深圳先进技术研究院引领机器人产业驶入快车道

　　在被誉为"中国科技第一展"的中国国际高新技术成果交易会(简称高交会)上，曾由中科院深圳先进技术研究院主办的"机器人专展"三年来一直都保持着最多观众参观的记录。《机器人闪耀星光大道》、《会点菜的美女机器人》、《机器人成高交会新焦》等近百篇新闻报道出现在深圳市各大媒体的版面上，同时也吸引了中央电视台、凤凰卫视等媒体的目光。

　　2010年11月16日即将开幕的第十二届高交会上，中国科学院将再次拿出最新研制的机器人新品闪亮高交会中科院专馆5号馆。这些机器人主要是由中科院深圳先进技术研究院、自动化研究所、上海微系统与信息技术研究所、合肥物质科学研究院、沈阳自动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。

　　本届高交会"机器人专区"共有73个项目参展，其中不仅有深圳先进院与知名企业"腾讯"、"联通"合作的机器人专区;有致力解决中国人口老龄化的"老人服务机器人""管家机器人"专区;有可辅助医生的"医用机器人"，及为残疾人解忧的"运动功能康复机器人"等;还有许多与企业合作的工业机器人。参展数量之多，品种之众，水平之高皆为例年展出之最。

　　这些成果大多都是中国科学院的科研人员在不到1年的时间里取得的，成果的源头要追溯到中国科学院今年1月在深圳启动的"机器人"重大专项项目。该项目群2010年的立项经费达3000万元，是由中科院高技术研究与发展局主办，深圳先进技术研究院承办的知识创新工程重要方向项目。对"机器人"方向的研究是中国科学院的重要战略部署，是发展战略新兴产业的重要环节。这一项目群建立能真正体现中国科学院科研实力和水平的机器人领域的"研究平台"， 使更多的研究机构、企业获益，带动国内的机器人研究水平上一个新的台阶。

　　加大对机器人科学的基础研究，加强对机器人核心技术的攻关，培育机器人产业市场，不仅能够带动机器人技术本身的发展，同时也必将引领其他相关高新技术的发展和壮大，对国家发展战略性新兴产业有极大的推动作用。

　　9月4日，中共中央总书记、国家主席胡锦涛在深圳特区成立30周年视察深圳先进院，当先进院樊建平院长轻拍了一下其中的一个机器人的脑袋时，这个"小家伙"立刻说道："总书记好!"引得总书记和在场所有人的欢笑，把总书记视察深圳成立30周年科技成果展推向了高潮。这个机器人今年也将亮相第十二届高交会。

　　一、迎接"千家万户的机器人"时代的服务机器人闪亮高交会

　　我国是人口大国，随着人民健康水平的日益提高和计划生育政策的长期实施，我国正快速步入老龄化社会。当人类逐渐步入老龄化社会，人们梦想是否有一种机器人老人伴侣，他能在家居环境中为老人的生活提供照顾，并对老人的生理状况进行监测，发生异常时，及时报警。为监测生理状况，就必须研发无创的生物传感器，为照顾生活，就必须识别老人的意图;为监测异常，就必须具有行为识别能力;为及时报警，就需要实时网络通信。而这些机器人，在本届机器人专展中，已经可以看到。

　　以中国工程院院士、中科院深圳先进技术研究院副院长徐扬生教授为首的海归科学家研究团队以家庭服务机器人、应急救灾机器人和智能系统、医疗康复机器人和多媒体智能系统为主要研究方向，四年来，研制出了餐饮服务机器人，救灾机器人，宠物机器人，清洁机器人等20多个可产业化的样机。中科院的其他所如自动化所、上海微系统所等都将拿出最新研制的相关机器人。 

　　在家庭服务机器人方向，以先进院为主的研究团队，在多个关键核心技术上取得突破，成功开发出了管家机器人、老人助行机器人、监控机器人等多个国内外领先的高智能机器人。管家机器人具备自主导航和路径规划、基于视频网络的物体辨别和抓取、基于移动终端及多网融合的实时交互等核心技术，可在家中自建地图、自主行走，能定位冰箱、微波炉、茶几等物件并搬运饮料、水杯等物品，具有独自完成家庭事务的能力;

　　家庭监控机器人将自主开发、性能成熟的多传感器融合的人体识别、人脸识别应用在设计独特的球形机械上。该机器人能够在室内迅速移动并对陌生人进行探测，同时将扫描到的图像通过无线网络即时发送给主人，具有突出的机动性能和监控性能。

　　老人助行机器人集成了创新的主被动两用机械结构设计、基于载波自然光条件下的红外跟踪技术、多节点无线智能家电控制及传感器网络、一键拨通电话等重要功能。该机器人能为老人行走助力，提供休息条件，为老人搬运物品并跟随老人，还可提供智能便捷的家电、电话控制。

　　以健康监护为主要功能的老人服务机器人，则是通过加速度传感器、磁传感器、压力传感器感知意外情况。如老人突然摔倒，机器人会把捕捉到的信息发送给其家人，起到及时监护作用。此外，机器人还能根据老人的健康状况制定饮食和健身计划，提醒老人按时服药，陪老人聊天等等。

　　在家庭娱乐方面，下棋机器人是不错的选择。它基于头部搭载的投影仪投射数字棋盘，通过桌面上红外激光器和头部的红外摄像头识别人手和机器手的空间位置，通过计算，由计算机驱动右侧机器手运动到棋盘中指定的位置，实现人机下棋互动游戏。

　　由合肥物质科学研究院联合深圳先进院等单位研制的另一款老人服务机器人，集成了当今机器人最前沿的技术，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对服务机器人各组成单元及其间的信息处理、接口耦合、人机交互进行深入研究，使得整个机器人系统有机集成，突破了环境识别、自主行走等多项关键技术;可为老人提供多功能服务，与之进行情感交流、心理疏导、娱乐聊天，并具备简单的自我学习功能等;并具备服务能力强、低成本、高可靠性的特点，为未来进入家庭奠定技术基础，推动服务机器人产业化的实现。

　　由中国科学院自动化研究所智能服务机器人实验室研制的荣科智能服务机器人，主要从事智能服务机器人相关技术，研究重点为语音识别技术、机器人视觉、机器人关节运动及控制模块、网络机器人、以及机器人在公共服务、家庭服务、公共娱乐等领域的应用。机器人主要应用服务于社会，深受各个年龄层人们喜爱，2008年，福娃机器人组成功应用于北京奥运会;2010年，"天机一号"作为国内第一台气象机器人在上海世博会大放光彩;至今，市场领域遍布国内各大省、市、地方级科普展馆，包括中国科技馆、北京海淀公共安全馆、重庆科技馆、吉林省科技馆、四川省科技馆、新疆省科技馆等。

　　近年来，荣科智能服务机器人逐渐进入高档商场、星级宾馆与酒店、主题公园、娱乐场所、大型活动等商业领域，随着时代的发展，智能服务机器人进入家庭服务于人类不是梦想，未来10~20年内，智能服务机器人将会成为高品质生活的必需品，改变人们的生活方式。

　　二、医疗机器人帮助实现医疗新革命

　　在医用机器人方面，先进院研发出了国内第一套具有自主知识产权的骨科手术辅助系统。它集高精度光磁混合定位、智能导航、高精度执行机构为一，通过定位和影像导航控制机器人或执行机构完成高准确性的骨科手术植钉。目前，已完成四路光学定位系统和磁定位硬件系统搭建及定位算法的研究、设计和仿真，并已实现手术器械的实时跟踪定位;导航系统完成了术中术前图像自动融合，图像配准、分割、重建，术中三维图像导航算法、手术器械的自动注册以及术中实时导航;执行机构完成了机器人手臂的结构方案设计、动力学和运动学仿真、骨钉植入器的设计加工、力反馈控制系统的设计调试，以及控制GUI的实现。整个系统完成了对模拟对象的手术定位导航下的脊柱手术植钉过程。

　　在图像引导微创治疗领域，基于术前磁共振和术中超声引导的机械臂辅助的精准微创手术平台已在组织器官可视化及增强现实、基于无标志物的多模图像配准、基于术前磁共振和术中超声图像的三维手术导航、力反馈B超探头夹持臂等多个核心技术上取得关键性突破。并与深圳北大医院、上海仁济医院等开展临床合作，开发针对肾结石的多模图像引导经皮肾穿碎石手术系统。

　　运动功能康复机器方面，根据国家统计局2006年的统计数据显示, 我国的残疾人总数为8296万，其中肢体残疾人口最多，高达2412万人，占总残疾人口的29.07%。由于意外事故、先天缺陷、疾病、自然灾害等原因导致的截肢患者是肢体残疾的一个重要原因，脑中风导致的部分或全部丧失肢体运动功能也是构成肢体残疾的另外一个重要原因。另外，其它神经系统疾病如脊髓损伤、脑瘫、多发性硬化的患者也有相同的对于运动功能康复的需求。是针对上述人群研制的肢体运动功能康复机器人。

　　由深圳先进院开发的脊柱手术机器人提出了开发具有安全性高、操作稳定、精度高、重复性好、可临床应用的骨钉植入手术辅助机器人系统。该系统借助医学影像信息，在导航系统的引导下，代替手工进行术中的钻孔和扩孔，以及辅助骨钉植入操作。 避免由于人手颤抖或疲劳造成的手术失误，减轻医生的压力，增加植入的稳定性和精度，提高手术精度和疗效。本项目针对脊柱手术的特点和操作规程进行分析，结合医生的手术习惯，提出的手术辅助机器人包括5自由度机械臂和末端操作器两部分。 机械臂采用被动式操作方式(人机合作方式)，手术中，主刀医生通过拖曳机械臂末端手柄实现机器人的运动控制，并在导航系统的帮助下确定机器人最佳的手术位置和姿态。

　　三、与知名企业携手开创机器人应用新时代

　　腾讯专区：

　　在实现机器人走进千家万户的道路上，先进院另一大手笔是和腾讯联合开发出的小Q机器人。它依托于腾讯公司的通讯软件和语音播放软件，集视觉、语音、运动于一体。当用户接收到QQ信息、好友表情和邮件时，机器人会做出不同的反应来提醒用户。该机器人还可跟随音乐节拍跳舞，播报天气、新闻等。小Q机器人个性十足、操作简易，适用于所有网络终端用户。在胡锦涛总书记视察腾讯期间，腾讯CEO马化腾把小Q机器人作为该公司2010年度三大创新业务之一向总书记做的汇报，受到好评。

　　联通专区：

　　先进院瞄准战略性新兴产业，开发智能机器人，并成功孵化机器人公司6家。在本届高交会上，先进院专门为机器人研发制造和销售而孵化的企业之一中科智酷机器人有限公司将携带"小管家"机器人亮相高交会。这个机器人，也就是9月4日总书记视察先进院时，将总书记逗笑的小家伙。

　　它集成了先进院多项领先技术，将视觉、听觉、触觉、环境感知、危险规避、自主运动、遥控运动、自主充电等多种功能集于一身，可实现家庭安防、环境监控、生活助理、即时通信、老人/儿童/宠物的看护/陪伴、体验式娱乐和交互式教育，同时具有3G、Wi-Fi、Zigbee等多层次通信和组网功能，并接入移动互联网或物联网，用户可通过手机或远程PC与机器人实时互动，查看机器人传输的视频、语音、传感器数据，指挥机器人的行动。

　　四、机器人协会发挥力量 参展企业各显其能

　　中国科学院依托深圳先进院成立了深圳市机器人产学研战略联盟和国内首个机器人产业协会，有效催生和壮大机器人新工业。至今协会已经发展近70多家企业。以协会为渠道，与产业界紧密结合，通过核心技术的合作，帮助企业实现跨越式发展，对产业的引领和拉动日益明显。其中，深圳银星公司的扫地机器人产品销售量突破50万台，位居世界第二位;鸥鹏公司占据国内教育机器人2/3的市场份额。

　　第十二届高交会，将有包括台湾企业在内的17家优秀企业一同参展。其中深圳市鸥鹏科技有限公司、深圳市银星智能电器有限公司、众为兴等行业内知名企业。参展项目包括"面向企划人的模块化教育机器人产品"、"机械手手表自动装配生产线"、"自动涂油机器人"、"中央空调管道清洗机器人""中国象棋人机大战"等。

　　其中，深圳市鸥鹏科技有限公司在今年9月份还联合深圳市机器人协会合作开展了机器人育才计划，把机器人教育引入中小学课程中，建立适用于小学、初中、高中的机器人教育课程，并制定教育机器人的相关标准等。该公司专注于智能机器人产品和光机电一体化创新型平台的研制、创新型教材的编写、创新型师资的培训等综合服务，是深圳市双软企业和高新技术企业。业务范围包括：教育机器人、足球竞赛机器人、智能移动机器人、智能伺服电动机等，广泛应用于竞技、服务、娱乐、学习、研究领域，客户遍及国际知名企业、高等院校和科研院所等。

　　五、机器人将广泛应用于各个领域

　　由中国科学院沈阳自动化研究所研制的自主型旋翼飞行机器人可实现包括自主起飞、自主飞行、自主悬停、自主降落在内的全自主飞行，完成任务过程无需人为参与。系统可选配可见光、红外监测等多种先进任务载荷，在军用和民用领域将发挥重要作用。该机型已完成火情灾情调查、地震救援、高压线路巡检、目标跟踪、海面溢油监测等飞行应用，具有广阔的未来产业化发展前景。

　　由中科院深圳先进院和上海微系统所共同研制的水质监测机器海豚系统也将参展高交会。针对水质在线、安全、全方位监测这一需求，受生物海豚机动灵活高效运动特性的启发，研发了基于机器海豚的水质动态监测系统.水质监测系统由原位式节点、机器海豚动态节点和上位机组成，通过原位检测与移动检测的协调配合，完成被测水域的水质参数(PH值、电导率、溶解氧、深度和叶绿素等)信息获取。原位式节点支持太阳能供电、多跳传输、自治组网。机器海豚动态节点模仿生物海豚的外形和腹背式波动运动，采用硅胶皮整体密封方式，具有机动灵活、噪音低等优点。作为一种安全、快捷的水质监测模式，水质监测机器海豚系统必将在港口、近海、湖泊、河流的生态环境保护中发挥越来越重要的作用。

　　这些种类多样、应用广泛的机器人在这次高交会上都将得到充分展示，期待您的关注。