机器人为何还没推开你家门？——陈小平谈机器人的发展 | 锚点

今日快讯 2025年08月20日 05:00 1 admin

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INTERVIEW

开栏导读：

2025年，东方卫视推出全新科技观察节目《锚点》。该节目由上海市科学技术委员会和上海广播电视台联合主办，由兼具科学家与科普达人双重身份的中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰研究员主持，围绕全球科技创新发展的重要领域及关键方向，以“深度解析与战略前瞻”为核心内容特色，采用“科学家对话科学家”的形式，解码科技变革背后的逻辑与趋势，揭示科技领域及相关方向的发展关键，并以战略视野洞察科技发展的瓶颈与未来。

鉴于《锚点》节目的策划理念与《世界科学》杂志定位高度契合，《世界科学》编辑部联合东方卫视《锚点》节目组特别开设《锚点》专栏，以精炼文字形式呈现内容。

本期专栏展示了袁岚峰与中国科学技术大学机器人实验室主任陈小平教授的对谈内容，原题为《未来十年机器人会先推开谁家的门？》。

陈小平

中国科学技术大学机器人实验室主任

提起机器人，你的脑海里是否总会浮现出机器人的拟人形象？但中国科技大学机器人实验室主任陈小平教授却用几十年的研究实践告诉你：机器人，其实可以不需要 “像人”。这位在国际机器人大赛中屡获殊荣的研究者，当下正在探索发展柔性机器人。

一些现实问题摆在面前：为什么机器人至今没能真正走进千家万户？从技术研发到落地应用，机器人领域究竟面临哪些核心难题？又该如何突破？未来十年，哪些领域机器人可“大显身手”？

带着这些问题，让我们走近陈小平教授，听他拆解机器人技术，展望机器人促进人类生活更美好的未来图景。

Q：据了解，您最初的研究方向是人工智能理论。请问您是如何开始机器人研究的？

A：

我在从事机器人研究之前，专注于人工智能研究。

早期的人工智能研究以理论为主，虽取得了一些成果并在国际上产生了一定影响，但到了20世纪90年代末，我认识到，若没有实体作为载体来应用理论与技术，进而检验理论的实用性，人工智能研究会面临很大困难。尽管我发表了一些获得认可的论文，内心却缺乏足够的底气。同时，由于当时与国际交流较多，对国外情况有较深了解，我发现自身研究与他人虽有相似之处，但国际一流专家和团队有深厚的应用积累，而我并无此背景。

因此，我在那时下定决心涉足机器人领域，并从1998年开始着手研究将人工智能运用到机器人当中。

Q：您经历了从机器人足球到智能服务机器人再到软体机器人的研究过程，为什么是这样一条轨迹？

A：

1998年开始做机器人后，我们在国内比赛中表现较好。不过当时国内这方面研究刚起步，我们便前往国外与国际一流团队直接对抗。我们参加了“机器人世界杯比赛”（RoboCup），这个大赛的水平较高，且每年难度都在不断提高。

2000年第一次参赛获得第九名，之后连续四年进入前八强，却没有进一步突破。那时压力很大，成绩、论文以及实际应用方面都谈不上有回报，团队成员都觉得难以继续，想回头做人工智能理论研究。

但我选择坚持，我认为做机器人必然会遇到困难，需要经历积累过程。同时，我们也进行了人员调整和反思，效果很快显现。2005年我们拿到RoboCup亚军，2006年获得冠军，2007年斩获两个冠军、一个亚军和一个第四名的好成绩，在当年RoboCup大赛上总分排名第一。

我们参加RoboCup，不仅是为了比赛，更是为了在比赛中检验技术，并思考背后所需的理论方法。这方面研究，我们从1998年到2007年坚持了八年。之后我考虑到足球相关研究与实际应用距离较远，便将方向转向其他领域。当时考虑了足球、家庭服务、救援三大类。因2008年汶川地震，我意识到救援很重要，但短期内机器人难以应用于救援，所以最终决定做服务机器人。

我们做了一两年服务机器人后，发现其存在瓶颈。比如，像“可佳”这款智能服务机器人，设计初衷是用于家庭服务，但实际推进过程中发现家庭环境是非封闭的，为人提供服务就会变得复杂，安全性问题突出，且要进入千家万户，每个家庭环境又不同，事先无法确定各种环境情况。这就是非封闭性带来的最大困难。基于此，2010年我们开始着手研发软体机器人。

2014年，在第十八届RoboCup比赛中，陈小平团队研发的“可佳”智能服务机器人表现突出。在 “餐馆服务” 测试中，它获得了该项目历史上唯一的满分。进入决赛环节，两台 “可佳” 机器人协同合作，完成了开瓶盖这一高难度任务，动作连贯，一气呵成，最终获得九十四分，创下决赛历史最高分的成绩

Q：您提到的非封闭性，具体该如何理解？

A：

学术上对是否有非封闭性一般有两种理解。如果一个场景中可能发生的现象，能用有限多条数学公式描述，且代入不同参数能对应不同情况，那这个场景就是封闭的；反之则是非封闭的。比如人的行为、情感变化以及自然语言现象，都难以用有限公式描述，属于非封闭性。从变量或影响因素角度来说，如果能找到所有影响人工智能系统正常完成任务的因素，且知晓每个因素的变化及可能产生的影响，就是封闭的，否则就是非封闭的。

Q：针对这个现象，您提出了“开放知识”和“融差性原理”等机器人智能技术路线。

A：

“开放知识”是为了解决非封闭环境下机器人知识不足的问题。当机器人进入家庭等非封闭环境，遇到知识不够的情况，就需要补充知识。开放知识需要较大算力，用于筛选与任务相关的知识并进行推理，它能弥合对人有效的知识和对机器人有效的知识之间存在的“知识鸿沟”，实现人给的指令到机器人可执行指令的转化。

“融差性原理”则是为了应对非封闭环境中各种无法提前预料的情况。传统机器人处理问题时，需要高精度建模、复杂计算等，而融差性不需要知道过多细节，只需了解大概。比如抓取物体时，传统方法要进行3D建模、选点等，若建模或计算不精确就可能失败；而基于融差性原理的手爪，配套识别算法，看到物体大概形状，找到一个面贴上去即可，无需高精度设备和复杂计算，大大简化了流程。

Q：相比刚性机器人，软体机器人似乎更有优势？

A：

这与机器人的工作原理有关。刚性机器人完全按照程序规定的动作执行，在执行过程中，若环境变化对其产生影响，它会全力对抗这种影响。而软体机器人不需要严格按照预设轨迹，能适应环境变化。

比如软体机器人拿笔顶着尺子画线时，即使尺子移动，它也能继续画下去；但刚性机器人会坚持按原轨迹执行，甚至以破坏环境或自身为代价。操弄工具往往涉及机器人末端与工具的复杂接触，传统刚性机器人需要了解接触的所有信息并建模，难度极大；而软体机器人不需要知道所有细节，能更好地应对这种复杂接触。

Q：您研发的软体机器人采用蜂巢气动结构，为什么会起这样的名字？

A：

蜂巢气动结构这个名字源于蜂巢的六边形形状，这些六边形结构往往互相配合得很好。我们会在每个蜂室里放入气囊，通过气囊运动，控制每个蜂巢气囊的气压。气压不同，机器人就会发生变形，核心算法就是计算往每个蜂巢送气的量。

这种气动结构的优势主要体现在安全性和灵活度上，这是传统刚性机器人所不具备的。而且它能适应环境变化，比如在执行任务时遇到扰动，仍能继续完成任务，不会像刚性机器人那样可能损坏自身或破坏环境。

Q：听起来软体机器人应用前景很广，但目前机器人还没有走进千家万户。

A：

根本还在于非封闭性。比如，人的行为、情感变化等难以用有限公式描述，影响机器人正常完成任务的因素众多，且无法穷尽所有因素及它们的变化和影响。机器人一旦进入千家万户，将需面对不同家庭的不同环境，显然事先无法确定所有可能出现的情况，这使得机器人在家庭中的应用面临巨大挑战。

Q：如何应对这个挑战？

A：

从技术层面来说，研发柔性机器人是未来的重要方向。柔性机器人具有较好的安全性和灵活度，能适应非封闭环境，在处理复杂接触等方面有优势，这有助于解决传统刚性机器人在非封闭环境中应用的难题。同时，运用开放知识和融差性原理等技术路线，也能在一定程度上应对非封闭性带来的问题。从应用路径来说，可先从相对简单的场景入手，比如养老院、医院等，对这些环境进行适当改造，使其在一定程度上封闭化，再让机器人进入应用，积累经验后逐步拓展。

Q：未来十年，机器人会优先应用在哪些领域？

A：

首先是新兴产业，像光伏、芯片、新能源汽车等产业，本身有核心技术，融入人工智能和机器人技术后，能进一步提升发展水平。

其次是传统制造业，其体量最大，对新技术需求也大。根据工信部数据，中国制造业工业增加值80%由传统制造业产生，但很多作业依赖人工，且现有工人年龄较大，年轻人不愿进入，未来五年解决其用工问题至关重要。机器人在其中有很大应用空间，比如纺织业、汽车和飞机制造中一些刚性机器人难以完成的工作。

最后是家庭服务和助老助残领域，不过该领域不确定性相比前面两类我觉得更大一些，可先从养老院、医院等入手，再逐步向家庭拓展。

另外，智慧农业也是重要应用领域，中国已建成十亿亩高标准农田，对农机进行智能化、柔性化改造后，机器人可在插秧等耕种环节发挥作用。

Q：您十分看好柔性机器人。对于机器人，您觉得下一个亟待攻克的核心问题是什么？

A：

的确，我认为柔性机器人将是机器人行业未来最大的增长点，因为多个行业都有需求。而推动机器人应用，亟待攻克的核心问题，我认为是“复杂接触”。简单接触在工业上已处理得相对好了，但未来工业、家庭、农业等各个行业所需的新机器人，往往会涉及复杂接触，这需要机器人技术进行新一轮创新，也是当前机器人研发需要重点突破的方向。

袁岚峰

《锚点》科学对谈人