讓人工智能造福於人

上一篇 / 下一篇  2018-02-09 11:26:11

  

  在現代社會中,隨著科學技術的發展,勞動力得到了極大解放,在一些對人類而言很難適應的極端或危險環境中,可以由機器代替人去完成相關的工作任務。智能機器就是能夠在各類環境中自主地或交互地執行各種擬人任務的機器,通常稱為智能機器人。智能機器人至少要具備三個要素:感覺要素,運動要素和思考要素,是一個多種高新技術的集成體。它融合了機械、電子、傳感器、計算機硬件、軟件、人工智能等許多學科的知識,涉及到當今許多前沿領域的技術。因此,歐美發達國家均將智能機器人列為了未來技術發展的制高點。如今,美國、日本、德國等國家,在智能機器人研究領域各具優勢,居於世界領先行列。為趕超國際先進水平,我國的科學家也在這一方向投入了大量心血。並取得了可喜的成果。蔣梁中教授就是他們當中的傑出代表。

  風雨無阻探索路

  蔣梁中教授是重慶人,1966年畢業於西南大學物理系無線電物理專業,被分配至上海鍾表元件廠擔任技術員。盡管在那個特殊的年代裏知識不被重視,但他始終懷有“科學報國”的夢想,從未曾停止學習和求索的腳步。因為在工作中表現優異,1971年,工廠派遣他到複旦大學光學系激光物理專業進修,研究生結業後,同年11月,他調入上海海運學院(現上海海事大學)從事機器人的開發與研究工作,相繼承擔講師、副教授工作。

  

  蔣梁中和他研制的智能焊接機器人

  “在工作中,我愈發認識到要發展現代科技、開發屬於我國自己的‘人工智能’,就必須開拓眼界,向國外先進技術學習,向世界學習。”蔣梁中說。除日常的科教工作外,他時刻注意自我提升,在外語等方面做了充分的准備。機會只青睞於有准備的人。1984年,他受我國政府派遣,前往日本早稻田大學訪學,師從“機器人之父”加藤一郎教授,從此正式開始了與智能機器人研究長達三十餘年的不解之緣。

  日本的智能機器人開發起步很早,在這一領域具有顯著的優勢。為了能夠更好地學習和掌握先進科技,蔣梁中克服了獨在異國的重重困難和不便,忘我地投入其中。自1989年起,他先後在日本沖電氣工業(株)基磐研究所、米沙瓦綜合研究所從事研發工作;1991年後又相繼擔任了日本橘電氣工業株式會社和日本卡斯米國際株式會社的總工程師職務;並在1997年被早稻田大學理工學部聘為顧問教授。

  1986年時,蔣梁中曾擔任中國上海機器人學會理事。1988年,他又擔任了日本機器人學會、日本自動控制學會正會員。這些年中,他專注於信息與控制研究方向的研究,連連承擔重任,並收獲重要成果。

  還在國內時,蔣梁中就憑借“水下機器人研究”獲得1982年度上海市重大科技成果三等獎,1984年時又憑“大型港口裝卸橋吊自動控制系統研究”獲交通部科技進步特等獎。到日本後,他又陸續完成了日本崗山軸承廠CIMS系統、日本明治生命營業系統、日本自治醫科大學附屬醫院醫治中心數碼醫院系統、日立(株)物流信息系統等大型工程的研究。其中“日本大阪水質在線監控系統”於2001年獲得日立科技獎。

  除研發工作外,蔣梁中還堅持筆耕不輟,在《激光》、《指揮與控制》、《日本機器人學會》等刊物上發表專業論文數十篇。主要論文有《CRT視頻系統的分析方法》、《根據拉格朗日方程,機器人新的動力學快速算法》、《具有全身柔軟機構的機器人與人的物理接觸適應行動控制》等。其中機器人的動力學快速算法贏得了加藤一郎先生的高度認可與稱贊。最近還擬出版《機器人工學》一書,目前已完成大綱的撰寫。

  一片摯誠報國情

  盡管在國外取得了諸多榮譽和成就,蔣梁中心中的報國夢卻始終未曾泯滅。2001年,他終於等到了回饋祖國的機會,進入華南理工大學機械工程學院任教,並在第二年3月被聘為研究員。此後,他又先後被國防科技大學、上海交通大學聘為客座教授,被南方科技大學邀請擔任特聘教授,並在2011年擔任中科華核電技術研究院返聘教授。

  2002年時,蔣梁中還分別擔任了中國儀表學會環境監測與安全學會常務理事並華南分會會長和中國職業安全健康學會委員。此外,他還於2001年創辦了廣州霞光技研有限公司,主要從事有色冶金、鋼鐵冶金、粉未冶金、工業烘幹、玻璃及陶瓷窯爐、環保及環境在線檢測為主的機械設備研發、制造、節能減排服務。公司屬於國家政策性扶持企業,主要經營鋁合金反射爐、鋁合金保溫爐、鋁合金熱處爐、鋼材熱處理爐、陶瓷窯爐、鋁合金除氣過濾箱、工業烘幹產品、環保設備及非標產品設計,通過與行業內優秀專家學者和國際企業的協作,為客戶提供有具體針對性的方案和服務。

  2003年到2007年期間,在華南理工大學,廣東省公安廳、科技廳的共同支持下,蔣梁中教授主持開發了智能排爆機器人。“此排爆機器人的控制系統具有顯著創新點,主要系在雙目視覺計算精度和手眼協調系統上作了重要突破。它是基於多層控制結構、采用人工智能層及運動控制層的。其中運動控制層又由補間器及反饋控制組成,反饋采用PC-104的嵌入式結構,兩層之間的聯絡由手眼協調擔任。”蔣教授闡明了這一智能排爆機器人的主要構造原理及創新點所在。

  此外,在雙目視覺的計算部分,精度提高的難點在於成像模型中。對此,蔣教授介紹說,由於攝像頭的畸變參數難以確定,所以容易造成雙目視覺計算精准度的降低。經過調研和測試,他最終在本系統的標定過程中采用了更接近真實成像過程的畸變模型。並且在參數估計的過程中,利用線形求解與非線性估計相結合的方法,更精確並且有效地估計出了成像模型的參數。

  除此之外,蔣梁中教授還在智能排爆機器人抓取目標物的過程中,巧妙利用了手眼協調系統,即在手爪移向目標物的過程中,采用了逐步逼近的過程。他和團隊利用搖操作手眼協調系統,彌補了一次計算以及手臂運動過程中可能造成的誤差。通過運動控制中的補間器,他們以蔣的發明專利(多自由度機械手自主抓取逆向工作算法)解決了五大自由度的機器人反向求解後解式計算量大難於求解的問題。反饋控制目前主要采用RTW及XPC技術,蔣教授的研究使其開發周期大為縮短。

  經實驗證實,最終完成的智能排爆機器人系統的雙目視覺計算算法能將誤差控制在0.3%以內,而采用手眼協調系統之後,更能將圖像處理的絕對誤差控制在1毫米之內。這極大地提高了該排爆機器人系統的性能以及實用性,使之趨於完善。

  此後,蔣梁中教授和他的研究團隊還在廣州霞光技研有限公司、華工和中廣核集團的支持下開展了核反應堆安全殼法藍盤打磨機器人(863項目)、核電站反應堆燃料組件單鈾棒更換機器人(863課題)、手術智能機器人的研究工作,均收獲了豐碩成果。目前他們在研的乏燃料池水下焊接機器人(973項目),也已通過驗收,這些成績專利論文從而確立蔣梁中教授在機器人研究不可爭辯的學術地位。

  

  蔣梁中作學術報告

  緊張的科研工作之餘,蔣梁中教授還將一腔拳拳的報國熱忱傾注在了教學工作上。他承擔了繁重的教學任務,主講的自動控制元件及線路、機器人控制系統中的電子學方法、機器人運動控制系統及設計等課程深受廣大學子歡迎。這些年裏,他共指導了碩士研究生50餘名,博士研究生4名,另外還有多名博士後。

  莫道桑榆晚,為霞尚滿天。今年已是74歲高齡的蔣梁中教授仍然堅守在科研教學的前沿位置,為了行業的發展和國家的需要而奔波著、奉獻著。他說:“未來,智能機器人將是世界各國展開競爭的熱點領域。我願意用我的經驗和努力為我們國家在這一領域內的發展提供助力,為研發具有自主知識產權的智能機器人而貢獻力量。”蔣教授是這樣說的,也是這樣做的。讓我們衷心祝福他身體健康,為祖國的智能機器研發事業做出更多貢獻!




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