上海机器人产业权威解读：行业迎来跨越式发展(6)

特种机器人：在你看不见的地方默默工作着

在一块垂直地面的巨大铁板上，一个外表酷似坦克车的小机器人缓缓驶入。机器人具有复杂环境下自主式运动功能，传感器系统可以帮助它寻找作业目标，并自动完成焊接等作业任务。

这是记者在上海交大机器人研究所的实验室看到的一幕。

朱向阳指着一个“小家伙”告诉记者，它可以应用于大型工程结构的焊接。此类特殊的作业任务会比较危险，而且焊接作业区分散，工作强度和难度大。但这个带有自主式移动平台的焊接机器人可以帮助我们完成这一任务。它自带传感器，可以自动寻找焊接作业区；特殊的底盘设计，能让它在大厦墙面上行驶也如履平地。

当然，这个“小家伙”只是功能比较简单的一个特种机器人。特种机器人的种类繁多，可以应用于军事、公共安全、勘探、航空与医疗等各行各业。咱们上海还研发出一些更厉害的特种机器人。

目前，上海交大船舶海洋与建筑工程学院研发的“海龙”水下机器人，代表了中国水下机器人的领先水平。 “海龙”水下机器人是中国下潜深度最大、功能最强的无人遥控的机器人。它能在水下3500米深处进行观测和取样。它成功应用于“大洋一号”21航次第三航段的深海热液科考任务。通过“海龙”，工作人员可以在东太平洋（601099，股吧）深海3000多米处，观察到高26米、直径约4.5米的罕见巨大“黑烟囱”并取样。除了海底热液矿物取样、大洋深海生物基因和极端微生物的研究等，“海龙”还可用于海洋石油工程服务，水下管道、电缆检测维修，以及海上救助打捞等各种水下作业。

此外，在我们生活中，也有一批上海研发的特种机器人在默默工作着。只是由于涉及国家安全等敏感问题，这些机器人很少被媒体报道。

生机电一体化机器人：新崛起的前沿科技

好莱坞科幻大片中，经常出现主人公因意外事故失去手臂，但却在高科技的帮助下重新装上时尚先进的机械手臂，不但能完全恢复正常的活动，从此还能借助机械手臂上天入地、打败强敌、拯救世界。

如今，人体与机器的结合正在经历从科幻到现实的跨越。

这便是处于机器人前沿技术领域的 “生机电一体化技术”：将“固定在人体上的机器”发展为神经系统直接控制的运动功能替代装置，由人的神经电生理信号来控制假肢的行动。简单说，就是你想什么，它就可以按照你的意愿做什么，等于恢复了正常的肌体功能。

由上海交大机器人研究所领衔的国家973计划项目 “人体运动功能重建的生机电一体化基础”，就是以“多用途灵巧假肢”为载体，研发“生机电一体化机器人”。

主攻生机电一体化技术的朱向阳介绍，现在技术相对成熟的是功能低下的单自由度假肢，而多用途灵巧假肢特别要求灵巧、多自由度，能够还原“手”的功能，实现肢体运动和感知功能再造、神经功能重塑、生机交互与功能集成。如今这种多用途灵巧假肢虽然距离推广使用还有很大距离，但在实验室中做出的样机已经取得了不错的效果。

记者在实验室看到，在一位失去小臂的残疾人的残肢上贴上电极，采集其神经电生理信号，就可以实现神经系统控制下的计算机字符输入。

“假肢的运动主要依靠神经电生理信号控制，常用的神经电生理信号包括脑电信号、肌电信号等，与此相关的一项关键技术是人机接口技术。 ”

脑机接口技术近年来发展很快。脑机接口可分为有创脑机接口和无创脑机接口。有创脑机接口需要在中枢皮层中直接植入传感器，接受神经信号。从技术上来讲，这种脑机接口的信号测量效果好，信息传输率也相对较高。无创脑机接口实现比较容易，只需要通过电极帽测量头皮外的信号，安全性好，但其信息传输率相对较低。人机接口是影响生机电一体化技术发展水平的最关键的因素之一。

不过，由于全球生机电一体化研究本身起步较晚，中国与世界水平的差距相对不大。上海的生机电一体化研究在中国起步较早。 2005年，上海交大机器人研究所就开始开展此类研究，也成为最早开展此类研究的研究所之一。国内从事该领域研究的主要机构还有清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等等。

作为一门新的学科，生机电一体化技术面临制造科学、信息科学、神经科学与神经工程学交叉学科的挑战，尽管从研究和实践上都还远远未完善，但这种新技术的崛起正孕育着康复工程技术的重大变革，并可能直接影响未来的国际科技和产业竞争格局。