在一個礦井巷道中飛滾而來的不是巨石和“滾地雷”，而是球形機器人；用手輕輕一拋就起飛的不是紙飛機，而是機器人；甚至連兒童動畫片中會飛的“狗狗”，爬水管、電線的“蜘蛛俠”，都變成了生產(chǎn)一線的機器人。

　　前不久，中青報·中青網(wǎng)記者在采訪浙江省的一些科研院所和企業(yè)時發(fā)現(xiàn)，不少特種機器人從科研論文里“走”了出來，走向了市場貨柜，上天入地下海，“大顯神通”。而在這背后，是產(chǎn)學研開展全面合作，不走“閉門造車”老路子。

　　特種機器人快速崛起

　　在浙江省衢州市110千伏天寧變電站，有一個身高約2米的智能機器人。

　　在這款機器人應用之初，運行值班員們心存疑慮：“機器人能真正派上用場？”

　　如今，國網(wǎng)衢州供電公司運行值班員俞夢賢對這位“智能員工”的評價是：集成了先進的智能感知、圖像識別和高精度機械臂技術，具備自主導航、紅外測溫和開關柜局部放電檢測、倒閘操作、自主緊急分閘等功能，可代替運維人員的工作。

　　研發(fā)這款智能機器人的科研人員介紹，機器人技術發(fā)展至今60多年，目前國內(nèi)整個行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是，核心技術和自主研發(fā)能力不足，產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未成熟，市場需求與供給不匹配，以及技術創(chuàng)新和專利布局不足，都制約了我國智能機器人產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。

　　2021年年底，工業(yè)和信息化部等十五部門印發(fā)的《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）強調(diào)，要面向特殊環(huán)境作業(yè)等領域需求，重點推進特種機器人產(chǎn)品的研制及應用，拓展機器人產(chǎn)品系列，提升性能、質量和安全性，推動產(chǎn)品高端化、智能化發(fā)展。

　　從最初的簡單自動化機器，到如今的復雜人工智能系統(tǒng)，特種機器人可以具備比傳統(tǒng)機器人更高的靈活性、自主性和智能性，適應更多樣化的應用場景。

　　以帶電安裝接地掛環(huán)工程為例，傳統(tǒng)的作業(yè)方式是施工人員在高空中穿戴著厚重的絕緣服和手套，手持絕緣工具進行帶電作業(yè)。現(xiàn)在引入配網(wǎng)接地環(huán)自動安裝機器人，工作人員只需用無人機將機器人母平臺掛接到導線上，待子平臺攜帶接地環(huán)線夾上升到指定位置后，進行遠程操控。整個流程有效避免高電壓的傷害，大幅度提高作業(yè)人員的安全。

　　在電站巡檢中，特種機器人還可以搭載高清攝像頭、紅外熱像儀等多種傳感器，對電站設備進行全方位的監(jiān)測和診斷。它們能夠輕松穿越狹窄的通道，攀爬高大的設備，甚至在復雜的電纜橋架上行動自如，實現(xiàn)全覆蓋的巡檢。

　　中青報·中青網(wǎng)記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，還有三角形、輪形、球形等各種各樣的特種機器人，逐漸應用在浙江省的生產(chǎn)一線。為什么特種機器人會在新的賽道快速崛起？

　　浙江大學湖州研究院重載AGV、無人化叉車項目科研骨干劉維維分析，首先，特種機器人能夠根據(jù)特定應用場景進行設計，解決傳統(tǒng)剛性結構機器人無法勝任的問題。例如，蛇形機器人可以進入狹窄的空間進行檢查和維修工作。其次，這類機器人的環(huán)境適應性強。一些“變型”機器人能夠更好地適應復雜和多變的環(huán)境，比如，水下機器人可以在海洋中執(zhí)行任務，飛行機器人可以在空中進行監(jiān)測和運輸。

　　第三是提升效率與效果。通過針對特定任務進行優(yōu)化設計，特種機器人可以大幅提升執(zhí)行效率和效果。例如，農(nóng)業(yè)機器人可以根據(jù)農(nóng)田需求設計成特定形狀和功能，提高農(nóng)作物種植和收獲的效率。還有一些特種機器人能夠集成多種功能，完成不同任務。在地面和空中自由切換模式的機器人，就可以同時進行地面巡檢和空中監(jiān)視。

　　此外，特種機器人通過差異化競爭，在一些新興市場拓展巨大的應用潛力，例如災害救援、醫(yī)療康復、教育娛樂等，滿足了特定領域的市場需求，實現(xiàn)商業(yè)價值。

　　特種機器人推動前沿技術應用發(fā)展

　　浙江大學王酉教授團隊研發(fā)球形機器人的最初靈感，來源于瑞典烏普薩拉大學的水星探測器課題。

　　球形機器人屬于機器人領域一個新的分支，可借鑒前人的東西并不多。王酉團隊在研發(fā)過程中遇到不少困難。比如，球形機器人在復雜地形下穿越障礙的能力強過其他機器人?？捎娑鴣淼碾y題是，如何讓球形結構在穿越復雜地形時保持相對的平衡。

　　該團隊成員在頭腦“風暴”中，利用“球形結構+擺錘驅動+高速滾動”的運動原理，克服現(xiàn)有輪式和腿足式機器人的原生缺陷。

　　對于無人機，續(xù)航時間和作業(yè)范圍是最大的挑戰(zhàn)；對地面機器人來說，具備強大的地面平臺越障能力，尺寸就變大，并且更笨重。要變小具備地面平臺靈活性，越障能力就變?nèi)?。浙江大學湖州研究院科研團隊另辟蹊徑，創(chuàng)新研發(fā)出一款機器人。

　　由于在地面上滾動所消耗的能量，會遠遠小于空中飛行，該團隊一款特種機器人的應用場景是進行地面行駛，需要越障才能進行飛行。另一款履帶機器人，通過三角形履帶擺臂的獨特設計，讓更小的平臺擁有更大的地面適應能力和越障能力。

　　浙江大學湖州研究院工程師王超說，他們正在測試一款會飛的“機器狗”，分別在其胸腔內(nèi)嵌二涵道，或在四條腿上內(nèi)嵌四涵道，除具備快速行走、空翻、跳躍、攻擊能力外，還能離地飛行3分鐘，跨越河流與各種障礙。為增加電子狗飛行的續(xù)航能力，他們還設計、測試小型渦噴發(fā)動機版的會飛“機器狗”。

　　“許多特種機器人的研發(fā)設計，是從自然界中獲得靈感，采用仿生學設計，使其在某些環(huán)境和任務中表現(xiàn)出色，彌補了傳統(tǒng)機器人在靈活性、適應性和執(zhí)行特定任務時的局限性?！眲⒕S維說。

　　更為重要的是，劉維維認為，特種機器人研發(fā)，引入和應用了大量新材料和制造技術，往往需要生物學、物理學、化學、材料科學、計算機科學等多個學科的交叉合作，促進機器人產(chǎn)業(yè)升級換代，推動機器人學、人工智能、仿生學等科技前沿的學術研究。

　　尤其是現(xiàn)在，科研人員還要持續(xù)跟蹤和引入人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等前沿技術，提升“變型”機器人的智能化和互聯(lián)化水平。

　　以問題為導向避免“無效科研”

　　受掃地機器人啟發(fā)，國網(wǎng)杭州市蕭山區(qū)供電公司研發(fā)人員練德強所在的團隊，研發(fā)了固定式、手持式、旋轉式不同版本的光伏發(fā)電清掃機器人，最高清掃效率可達300平方米/小時。

　　在研發(fā)過程中，他們就像運動員一樣，隨時感知“賽道”上的變化，時刻緊跟市場脈搏；不搞“單打獨斗”，全面進行產(chǎn)學研合作，共同研發(fā)新技術、新材料，確保產(chǎn)品、技術始終處于行業(yè)前沿。

　　“特種機器人的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，要引領市場發(fā)展方向，避免走‘閉門造車’的老路子，關鍵在于建立一個開放、協(xié)作、市場導向的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。”練德強說。

　　清華大學、浙江大學、吉林大學還與該公司建立緊密的產(chǎn)學研合作關系，研發(fā)越來越多的特種機器人在高壓輸電線路、地下管廊和變電站等保電關鍵崗位投入工作。

　　這也是浙江大學博士生向澳一直在思考的問題：研究院或大學科研人員需要與行業(yè)內(nèi)一線工作人員進行深度交流，一方面把當前行業(yè)的難點、痛點傳遞給科研人員，以問題為導向進行科研，避免“無用科研”；另一方面也為最新科研成果在實際生產(chǎn)中尋找應用方向，用創(chuàng)新引領行業(yè)發(fā)展。

　　浙江大學湖州研究院空天機器人研發(fā)團隊設計了一款空間站艙內(nèi)全人形機器人，名叫Taikobot，取自于中國航天員英文Taikonaut和機器人英文Robot的結合。

　　而設計這款機器人的初衷，就是源于解決實際問題的需要：當前空間站主要以有人照料模式運行，依賴航天員完成在軌試驗及空間站的日常維護。傳統(tǒng)的空間機器人，主要以空間機械臂為代表，其成本高昂，發(fā)射難度大，難以覆蓋不斷增長的在軌服務市場，急需研制低成本、分布式、智能化的小型在軌服務機器人。

　　劉維維也持這樣的觀點。在他看來，各種各樣機器人的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，要跨學科合作與資源整合，加強與高校、科研機構的合作，借助其在基礎研究和前沿技術方面的優(yōu)勢，推動技術創(chuàng)新和應用研究；與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)合作，建立開放的實驗室和創(chuàng)新中心，吸引外部研發(fā)團隊和創(chuàng)新者參與，共享資源和技術，形成協(xié)同創(chuàng)新效應，探索多樣化的商業(yè)模式，如機器人即服務（RaaS）、租賃模式、按使用量收費等，降低用戶的初始投入成本，提升市場接受度；打造機器人應用生態(tài)系統(tǒng)，與軟件開發(fā)者、硬件制造商和服務提供商合作，提供一體化解決方案，增強產(chǎn)品競爭力。

　　“在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，人工智能、人形機器人等領域新賽道不斷涌現(xiàn)，各國都在進行前瞻性謀劃和布局?！比涨?，工業(yè)和信息化部黨組書記、部長金壯龍在國務院新聞辦舉行的發(fā)布會上介紹：“人工智能為經(jīng)濟社會發(fā)展注入了新動能，正在深刻改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式。我們要抓住科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的有利時機，鼓勵和支持企業(yè)率先布局、持續(xù)投入，構筑未來發(fā)展的新優(yōu)勢，做好科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合這篇大文章?！?/p>

（中國青年報 2024年07月22日 08 版）