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智能机器人扎根中国的抉择与机遇

导读: 其实在二三十年前,工业机器人在中国几乎不存在,而在如此短的时间内,中国诞生了很多优秀企业在做这方面工作,比如新松机器人,可能现在精度没那么高,但它找到了自己很好的应用,在性价比优势明显之下,很多客户会选择新松机器人。

  中国的工业机器人从无到有,至今也才二三十年的轨迹,却也诞生了不少做的不错的新锐企业,可见发展速度之快,而真正算起来,微纳操作机器人研究开展近30年,目前中国、日本、美国、欧洲等都在暗自竞争微纳操作技术的新突破。

  在我看来,要想机器人领域的技术获得一个大的跳跃,微纳技术是一个非常好的切入点,这或将是一个带给世界以世纪性革命的技术。而中国将会有更大空间去释放这项技术,这也是我选择来中国从事微纳操作机器人基础性研究的主要因素之一。

  扎根中国的抉择

  我今年68岁了,但我的学生们都说我不像,我喜欢跟他们一起讨论研究项目,一起分析实验结果,一起分享快乐。

  有人问我多年科研生涯是否枯燥,我并不那样认为,我日常的工作状态就是沮丧与欣喜交织的,多次实验,总是失败多成功少,失败时我也很沮丧,但突然有一次成功了,我就欣喜不已。我记得有一次,在东京地铁上坐着,一个好想法突然从脑子里钻出来,我赶紧回到办公室,找到一张纸第一时间记录下来,然后立即实施试验,那种激动的心情至今仍清晰在昨。

  早在1984年我就开始研究微纳操作机器人,荣幸的是,我开创了碳纳米管的微纳操纵技术,成了世界上首个提倡微纳操作机器人的开拓者与领军者,并且早前在仿生机器人领域首个提出了用于仿猿猴机器人的一种摆动控制器,为机器人的自然运动和智能控制研究起到了极大的推动作用。一路走来,有三个奖项是我心中颇为珍视的,一个是2010年IEEE总部颁发的机器人与自动化领域最高奖“终身成就奖”,这被人看作是机器人领域的“诺贝尔奖”,拿到这个奖我非常开心,还有一个是2014年中国李克强总理颁发的中国政府“友谊奖”,同年,我又成为日本唯一获得紫绶勋章的机器人领域专家。

  2013年至今,我全职在中国的北京理工大学从事机器人研究与人才培育工作,入校之前,我还担任日本名古屋大学微纳机电系统实验室主任。实际上早在16年前我便与中国结下了缘分,彼时起我就与北理工机电学院黄强教授开展合作研究,2008年更是担任了北理工的特种机动平台设计制造科学与技术学科创新引智基地”的海外学术大师,2010年担任“仿生机器人与系统”教育部重点实验室的学术委员会委员。2012年入选“外专千人计划专家”。

  虽说很多国家都在加紧研究,有些甚至已经产业化了,但微纳操作机器人在普通人眼里,依然显得有些神秘。“纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴,它根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。人们看不到也感觉不到,但如今确实微纳技术已经被植入大的系统中。以汽车为例,你能感觉到,二十年前的汽车与现在的汽车有什么区别吗,最重要的是,汽车上有许多微小的传感器,是最小的微纳技术产物,可以实现自动驾驶、零部件的自动控制。再比如每个公司办公室随处可见的打印机,电脑连着打印机,而打印喷头就是微纳技术,如果没有这项技术,不可能打印机这么便宜,打印机的成本因微纳技术而降低。这些都佐证着微纳技术如何进入产业,又如何给人类营造一个舒适的生活。

  而微纳操作机器人的应用范围将涉及到医疗制药、生命科学、能源、服务业等诸多领域,与其他国家相比,中国确实有更大空间做微纳技术的研究,微纳技术也能够为社会以及中国提供很多东西。

  机会

  如今人们说的多的是,瑞士ABB、日本发那科及安川电机、德国库卡,这世界四大机器人巨头,他们都没有诞生在中国。

  其实在二三十年前,工业机器人在中国几乎不存在,而在如此短的时间内,中国诞生了很多优秀企业在做这方面工作,比如新松机器人,可能现在精度没那么高,但它找到了自己很好的应用,在性价比优势明显之下,很多客户会选择新松机器人,我和新松的人打过不少交道,我感觉新松人很聪明,我相信五年内它会超过一些国际上的大企业。

  而且机器人四大巨头,都集中于B2B的工业机器人领域,可以预见未来空间更大的是C2C领域的机器人,服务机器人则属于这个领域。与工业机器人、服务机器人、水下机器人、特种机器人等多种不同的机器人不同的是,微纳操作机器人不是独立存在的,是前边众多机器人的服务者而非敌对者,它是一种可以嵌入到任何一种机器人里去的一种技术,应用成功的话,机器人就如虎添翼,它注定将成为所有种类机器人亲密的伙伴和宠儿。

  我认为,微纳技术是未来十到二十年最有潜力的技术之一,跟以往的自动化、工业机器人有很大不同,微纳技术将会成为机器人技术获取长远发展的一块“敲门砖”,将会带给整个世界以革命性的改变。

  五十年前电脑跟一个房间那样大,而如今微型计算机就跟芯片一样大,微纳操作机器人未来将会越来越小,也将会越来越有效率,类似于我们手臂上的肌肉,它由一个个微小的细胞组成,而手臂却能运动并给出惊人的力量。可以看到,如今整个世界都在做微纳技术,比如碳纳米管、生物传感器等,都是这方面典型的案例。记得1966年《神奇的旅程》这部电影里有一个情节是,科学家被缩地非常小,注射入人体内完成了手术。未来这并非仅存在于虚幻的影像里,肉眼看不到的微纳操作机器人甚至可以直接钻入人的身体里完成一场大手术,然后再从某部位钻出来。但谁都无法预言这一天将何时到来。

  虽然我无法知悉电影中的场景何时实现,但我对自己依然有个时间表,每个阶段都完成怎样的目标也非常清晰。在我的实验室里,你会看到可以进行3D细胞组装的微机器人系统,它基于细胞群的模块化加工与多机器人协同组装,实现了人体功能性组织自下而上型仿制。它基于打印模式的微小血管支架构造机器人集微流道技术、芯片实验室技术、机器人技术、视觉控制技术、细胞培养技术于一体,涉及多个领域的前沿学科,是世界微小血管制造的新兴研究方向,处于国际先进水平。在该支架中加入血管细胞,利用血管细胞和可降解支架的复合培养来构建具有生物活性的、有功能的小直径血管替代物,解决目前外科手术中代替小直径血管(直径<6mm)支架材料来源极其有限的困境以及人工再生组织器官缺少微血管网络的难题。

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