干货分隔符
仿生学是人类历史上最具吸引力和创造力的领域之一，从亿万年进化中归纳的规矩法则，有着浑然天成的魅力！而机器人与仿生学的结合，无疑是人类师法自然的最高境界，从材料到结构再到机能的仿生，人类总是能从自然界中找到灵感的源泉。山东大学近期举办的仿生智能机器人沙龙，近乎把我带进了一场仿学的殿堂，小编有幸受邀参加了这场学术论坛，也很荣幸将干货分享给大家。
浙江大学 朱秋国副教授
《四足机器人跑跳运动控制》
提到四足机器人，大多数人想到的便是波士顿动力的四足机器人家族。但在中国也有很多高校团队致力于四足仿生机器人的研究，浙江大学四足机器人团队便是其中之一，这次论坛也让我看到了他们的赤兔在短短的两年时间之内进步之神速。
来自浙江大学的朱秋国副教授为我们带来了《四足机器人跑跳运动控制》的精彩讲座。浙大的赤兔机器人是我国第一个实现跑跳运动功能的四足机器人。而如何实现机器人的跑跳，除了完美的机械结构，更重要的进行一个完美的仿生学的运动规划与控制。
机器人的动态步态又分为很多种形式，Trot步态，是靠对角步态来支撑机器人的运动；Bound步态，兔子跳的一种步态形式，即双前腿或双后退着地的跑跳运动；Gallop步态，是动物快速奔跑的一种形式，四条腿循环波动以实现最快的运动速度。
分析完机器人以何种步态实现相应的运动后，便需要对机器人进行建模。如果将四足机器人的运动简化来看，包括三个功能：保持身体支撑的高度、保持身体的平衡和带动身体往目标方向运动。明确了目标之后归结到数学模型中，便是我们如何让关节和腿部产生的力来驱动身体。并在次基础上建立简单的模型并进行相应分析。
据朱秋国教授介绍，通过数学分析我们可以得到，身体运动所需要的力的大小，都可以动过机器人关节力矩输出来实现。通过这种方式，便能解决及机器人运动所需要力的大小和关节输出力的大小之间的关联。此外，对四足机器人建模还需要对机器人的运动速度进行估计，并对机器人腿足的摆动进行轨迹规划来实现让机器人的足部着地时损失的能量最小。
在基础建模之后，便可以对机器人的跑跳运动进行规划。拿对角小跑来说，因为是对角上的两条腿同时运动，可以将四足简化为两足。通过虚拟腿和虚拟力的控制方式，通过关节上产生的力矩来实现机器人运动所需要的六个量的控制（x、y、z三个方向的力和力矩）。但在实际计算的过程中，还存在问题，便是整个矩阵的质只有5个，但我们需要控制六个量，这就需要对机器人其中一个量进行模糊控制。因而这需要将其中一个量从主动的控制变成被动的驱动，例如通过落脚点的方式实现前进速度的控制。
此外，朱秋国教授还对四足机器人Bound运动模式建模分析进行了讲解。由于篇幅问题，在这里不做过多介绍，感兴趣的同学可以后台留言，了解更多详细内容。
中科院 喻俊志
《跃水机器海豚高速高机动运动控制》
喻俊志研究员是新晋的国家杰出青年，现任中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室研究员，从事水下仿生智能机器人及应用的研究。喻俊志研究员的一席演讲，把我们也带进了水下机器人的精彩世界。
如果其他的研究人员想要做研发一款致力于应用的仿生机器人。那么在我看来，喻俊志研究员便是想要做一个庞大的水下机器人家族。从小到8cm到大到3m的机器人，还有机器人水母，喻俊志研究员似乎都有涉猎。
而此次喻俊志研究员的演讲重点，便是其仿生海豚的跃水运动。海豚水下生物中和人类非常友好的动物之一，它身上有很多优点值得我们学习研究。其中便包括优异的游动性能，特殊的减阻机制、卓越的学习和交互能力以及独特的回声定位机制。除此之外，还有海豚的特有风景：跃水。对于海豚喜欢在水面上跳跃很多学者给过解释，包括节省游泳时消耗的能量，获得更好的视野，甚至是通讯等等。但这一切对于人类来说，便是对海豚跃水机制完美的复制出来。
因为，喻俊志研究员总结出机器海豚跃水运动的关键科学问题。即让自己的仿生海豚做到能起跳+做得出+做得好。
在此基础上，喻俊志研究员对机器海豚做了相应的建模。对跃水的三个阶段建立力学模型。
并为了简化问题，作出相应的假设。并建立力和力矩的平衡方程，用数值模拟不同体长、不同出水角对最小出水速度的影响。
之后，喻俊志研究员团队对机器海豚做了原型系统开发。从对海豚的外形仿制开始，建立了相应的海豚模型。从低阻流线外形到多自由度胸鳍机构，从高推重比尾推机构再到多传感器信息融合，一只惟妙惟肖的海豚便仿制出来了。
对于海豚来说，其重要的参数便是尾鳍攻角。鱼类或者鲸豚累的主要推力来源于强有力的尾鳍，在游动过程中，通过感知环境流场，其能够实时调整尾鳍攻角，最大化尾鳍推力，以实现高速游动。因而，喻俊志研究员团队自己开发了一款攻角传感器，并在此基础上进行了攻角控制算法的研究，从而使机器海豚达到最高游速。
以上这款惟妙惟肖的机器鱼便是喻俊志研究员团队的仿生海豚，并且其已经实现了连续六连跳的功能。小了解更多详细信息，也欢迎后台留言挖掘。
此外山东大学控制科学与工程学院周风余教授做了《云服务机器人》的相关报告。
山东大学软件学院崔立真教授做了关于《人工智能与行为认知技术》的专题报告。
此外，山东大学晶体材料国家重点实验室的刘宏教授《电子皮肤—智能机器人的触觉器官》；山东大学研究生马高远同学《上肢康复机器人》；山东大学文学院盛玉麟教授《大数据信度与中文服务机器人会话能力优化的思路》；SDU-VT联合实验室张舒信博士《仿生蝙蝠声呐头》的研究；山东大学机械工程学院万熠教授《特种机器人研究》；山东大学齐鲁医院主治医师刘超《钛种植体表面改性影响钛种植体骨结合的研究》；山东大学齐鲁医院李栋教授《细胞生物学在仿生科学潜在的应用价值》；山东大学控制科学与工程学院姬冰副教授《扑翼仿鸟飞行器结构及控制系统设计》；山东大学控制科学与工程学院高嵩博士《多自主机器人协同目标追踪的非线性控制研究》；山东大学控制科学与工程学院李凤鸣博士《基于深度强化学习的工业机器人行为能力增值及优化》等带来的交流发言也是精彩纷呈，体现着不同学科之间的差异与共性，相信也对不少人增加了思考问题的新思路新方法。
学科交叉早就不是一个个性话题，不同学科间的相互融合互相促进，无疑为很多科研人员带来了新的思想源泉。山东大学交叉学科的学术沙龙仍在继续，相信思想碰撞的火花让这个百年学府更加熠熠生辉。期待这样的沙龙活动能让更多人收益。
PS：由于篇幅关系，很多老教授专家的精彩讲座并不能全面呈现给大家，如有相应需求，欢迎大家后台留言，大讲堂也愿竭尽全力服务大家。
如果觉得《干货！仿生智能机器人学术盛宴—山东大学第四期交叉学科学术沙龙》对你有帮助，请点赞、收藏，并留下你的观点哦！
