雷鋒網(wǎng) AI 科技評論按： 作為國內(nèi)機器人界領(lǐng)軍人物之一，王田苗教授不但深度參與了國內(nèi)的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也在醫(yī)用機器人、仿生機器魚與嵌入式控制技術(shù)等方面取得了突出成績。為了深入了解王田苗教授的科研歷程，并借此回顧 80、90 年代的國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，雷鋒網(wǎng) AI 科技評論在近日對王田苗教授進行了專訪，以下為訪談實錄。

王田苗（圖左），北京航空航天大學(xué)教授、博導(dǎo)，北航機器人研究所名譽所長，國家長江學(xué)者，國家杰出基金獲得者，IEEE 機器人與自動化中國北京大區(qū)主席，「十二五」服務(wù)機器人重點專項專家組組長、863 計劃先進制造領(lǐng)域?qū)＜医M組長，主要研究方向為先進機器人技術(shù)，在醫(yī)用機器人、仿生機器魚與嵌入式控制技術(shù)等方面取得過突出成績。

個人學(xué)術(shù)歷程

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論：據(jù)了解，您最開始并非從事機器人研究？

王田苗： 我的本科學(xué)校是西安交通大學(xué)，念的計算機專業(yè)，然后到了西北工業(yè)大學(xué)做工業(yè)電子的模式識別研究。我在西工大的導(dǎo)師是馬遠良院士，記得在 1987 年那會，他指導(dǎo)我從事水下電子對抗信號檢測的專家系統(tǒng)研究，簡單來說，即是模擬水下信號，通過水下聲納來判斷對面或者是水面的物體屬性。那個時期比較熱的兩個關(guān)鍵方向，一個是專家系統(tǒng)與推理，一個是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論：您是在什么機緣下接觸機器人研究的？

王田苗： 由于我主攻的模式識別與電子工程，后來有幸到了清華大學(xué)從事博士后研究，被張鈸院士納入到一個移動機器人相關(guān)的國家重大項目組里，也就是今天我們經(jīng)常討論的無人駕駛技術(shù)。那次是我第一次在實際中真正對機器人有一個整體的認識。早期做人工智能模式識別，其根本還是一個個分析決策性軟件，不像機器人是個綜合性產(chǎn)物。

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論：能否介紹項目的具體研究情況？

王田苗： 我們做的移動機器人大概有兩張桌子這么大，底盤是三輪結(jié)構(gòu)，兩個輪子的快慢不同直接決定了機器人的行走方向。我們給車上周邊安裝了超聲傳感器，然后機器人前方安上視覺傳感器或是激光傳感器。研究的主要任務(wù)是規(guī)劃機器人去完成這么一項任務(wù)：從清華大學(xué)的西門出發(fā)，經(jīng)過主樓，再走向南門。

在從事這方面研究過程中我們發(fā)現(xiàn)，一旦機器人在原先規(guī)劃的路徑上遇到障礙，比如行人、自行車，它就只能停下，再重新進行規(guī)劃，由于當時計算機速度與內(nèi)存有限，重新規(guī)劃一次往往需要 5-10 分鐘。當時張鈸老師跟我說，有沒有可能任務(wù)規(guī)劃的上層使用符號表示與推理規(guī)劃，然后車體控制底下基于感知行為來進行控制，即是所謂的 sensor based control，因為人也具備條件反射行為控制，不一定先把所有感知到的信息抽象至符號層面進行理解，然后才做行為決定。換句話說，一旦前面出現(xiàn)一個物體，我可能會下意識地躲一下，而不一定先識別這是人類還是自行車，男的女的。受到這個啟發(fā)，我研究出了一個底層的 sensor based control 算法，這件事情大大提高了移動機器人避障的實時性、靈活性與可靠性。1991 年，我因為這項工作獲得了國家自然科學(xué)基金青年基金的支持。

后來我們在清華的主樓旁、也就是原來老計算機系的位置擺了一個迷宮，讓機器人在迷宮里完成任務(wù)，當中涉及實驗驗證的技能包括機器人的任務(wù)規(guī)劃、視覺識別以及底層 sensor based control 算法。我記得當時負責驗收的專家在驗收過程中有意擋在機器人前方，機器人隨之停止，然后嘗試往左拐，一旦發(fā)現(xiàn)左拐不成功，就會右拐，還不成功又會再次停止，直到專家離開后才再次啟動行走，系列操作全憑超聲、視覺傳感器信號的感知條件反射。我作為張鈸老師領(lǐng)導(dǎo)的這個重大項目主要參與者之一，最終還獲得了當時國家電子信息工業(yè)部科技成果一等獎。

雷鋒網(wǎng) (公眾號：雷鋒網(wǎng)) AI 科技評論：后來為何轉(zhuǎn)向醫(yī)療機器人領(lǐng)域？

王田苗： 1993 年，我去歐洲意大利博洛尼亞著名骨科醫(yī)院，參加了歐共體的醫(yī)療機器人重大項目，主要從事醫(yī)療機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、手術(shù)規(guī)劃、切割工具等，專注于人工膝關(guān)節(jié)置換這一塊。當時這個領(lǐng)域主要存在兩個問題：一個是要選擇什么樣的假體最合適？過去都是全憑經(jīng)驗；一個是做手術(shù)切割時，五面體的精度不好把握，一旦置換過程出現(xiàn)疏漏，就可能對人的行走平穩(wěn)性造成影響。

我當時所在的是意大利最出名的 Rizzoli 骨科醫(yī)院，歐洲的許多足球員踢球摔傷了，都是直接乘坐直升飛機到醫(yī)院動手術(shù)。我們的工作無非想要解決這么幾件事情：第一、保持精準，把誤差從過去的一毫米、二毫米降至 0.5 毫米；第二、微創(chuàng)；第三、能在手術(shù)前通過計算機進行虛擬手術(shù)，然后讓醫(yī)生評價手術(shù)方案。總的來說，我是在 93 年到 95 年期間開始切入到醫(yī)療機器人領(lǐng)域。

我從歐洲回來后，北航的張啟先院士鼓勵我繼續(xù)從事醫(yī)療機器人研究。當時中國的工業(yè)機器人才剛起步，人們普遍認為醫(yī)療機器人離我們還很遙遠，因為這涉及到醫(yī)療安全、資金支持、團隊組建等一系列問題。但是張啟先院士鼓勵我，既然要做前沿科學(xué)學(xué)術(shù)研究，就要做跟別人不一樣的，后來這一做就是做了 20 年，涉及醫(yī)療機器人輔助的骨科、腦科等方面。

目前，我們在海軍總醫(yī)院、北京積水潭醫(yī)院、天壇醫(yī)院、301 醫(yī)院 等已經(jīng)累積了上萬的應(yīng)用成功案例，而且獲得了國家頒發(fā)的「三類」許可證，從法律上證明我們的醫(yī)療機器人是有效、安全的。目前國內(nèi)的醫(yī)療機器人領(lǐng)域，我們是第一家、也是目前中國唯一獲得相關(guān)許可證的。

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論：醫(yī)療機器人的核心技術(shù)有哪些？

王田苗： 首先是醫(yī)療機器人結(jié)構(gòu)，不同的醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，考慮到不同手術(shù)空間，可能需要不同的醫(yī)療機器人結(jié)構(gòu)或自由度。其次是 CT/MR 醫(yī)療影像空間與手術(shù)室操作空間的映射識別算法，因為這將影響機器人定位操作的位置精準度問題，比如腦外科需要穿刺診斷出來的腫瘤，有賴于我們對位置進行精準定位。第三是三維手術(shù)規(guī)劃，也就是穿刺的軌跡。還有安全監(jiān)控算法，一旦發(fā)現(xiàn)病人移動或者有較大誤差，需要重新標定等。

國際 & 國內(nèi)的機器人研究

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論：可以向我們科普國際上的機器人研究歷程嗎？

王田苗： 1945 年前后，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，當時陸陸續(xù)續(xù)派生出許多顛覆性的技術(shù)。機器人就是在那個時代被提出來的，一直到 1954 年才真正擁有了 PUMA 機器人原型及專利，也是在那段時間里，MIT、CMU、愛丁堡、日本等大學(xué)也都開展了相關(guān)人工智能與機器人研究。。美國人當時對機器人抱有極大希望，然而卻因為想象實在太超前，在將近十年時間的努力后，由于發(fā)現(xiàn)機器人遠沒有人們想象中的靈活、實用、安全被迫擱淺，進入低潮。

1969 年前后，機器人技術(shù)轉(zhuǎn)移到日本產(chǎn)業(yè)界，當時日本的汽車、摩托、家電產(chǎn)業(yè)在蓬勃發(fā)展，因而是日本成功地推動了工業(yè)機器人在 70 年代末的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，前后包括 KUKA、ABB 等，工業(yè)機器人四大家族基本上都是在這個時期發(fā)展起來。

1980 年前后，以日本和美國為代表的研究開始倡導(dǎo)讓機器人不僅應(yīng)用在工廠，還希望應(yīng)用于社會特殊環(huán)境，由此派生出極限作業(yè)機器人，有的進入軍事領(lǐng)域，有的參與探月行動，有的則與移動機器人緊密進行結(jié)合。

80 年代末，則在美國、日本、歐洲等出現(xiàn)了各種各樣的機器人，當中包括了家用、工業(yè)、服務(wù)、協(xié)作、空間、水下、模塊、虛擬等。

到了這個時代，機器人的一個發(fā)展趨勢是進一步提升在工業(yè)上的使用效率，比如高精度、重負載、高速、高可靠性等等。然后為了更快進入到人們的生活當中，又出現(xiàn)了家用掃地機器人、教育娛樂機器人與協(xié)作機器人。在實現(xiàn)技術(shù)突破的過程中，人們希望能夠創(chuàng)造出像人一樣的仿生結(jié)構(gòu)機器人，于是陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)比如日本早稻田大學(xué)、本田公司、MIT、美國波士頓動力等。

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論：中國的機器人研究歷程呢？

王田苗： 中國機器人的第一個發(fā)展階段大概是在 1975 年前后，即是在 70 年代末到 80 年代中期的時候，我們正式引進了工業(yè)機器人應(yīng)用。當時像一汽、二汽為代表的汽車產(chǎn)業(yè)是當中的排頭兵，隨之國家很快就確立了工業(yè)機器人的重點項目，比如像焊接機器人、噴涂機器人等。我認為那個階段最突出的貢獻，不僅推動了工業(yè)機器人應(yīng)用示范，更重要地是做出了原型系統(tǒng)以及產(chǎn)業(yè)化樣機，然而在推動的過程中卻面臨兩個阻礙：一個是當時市場的剛性需求不足，最主要的原因是機器人造價太貴，一臺機器人要價 50-60 萬，而當時一個人的月工資平均是五、六百，一年下來也就是 6000、7000，兩者有很大的差距；一個是機器人的設(shè)計、制造、服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈條尚未完善，涉及材料、核心部件、機器加工、電腦控制、傳感器集成等還不成熟。

眾所周知，1986 年 3 月，科學(xué)家們瞄準了但是高科技發(fā)展，那個階段出現(xiàn)了機器人的一個分水嶺，當時一共確定了幾大型號，包括工業(yè)機器人、移動機器人、水下機器人等，由此推動了整個機器人研究的發(fā)展，以沈陽自動化所、哈工大機器人研究所、北航、上海交大、西安交大、合肥智能所等機構(gòu)為代表。我們就是在那個時候開始正式接觸機器人，并承擔了相應(yīng)的項目。這個時期推動力度較大的是工業(yè)機器人與特種機器人，在相當長的一段時間里，產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展相對來說還比較滯后。實事求是來講，我覺得有兩方面的原因，一方面是研究機器人的成本很高，而市場的剛性需求卻又不那么明顯；另一方主要是技術(shù)上存在差距，包括應(yīng)用工藝研究、本體結(jié)構(gòu)設(shè)計、減速器、傳感器、控制系統(tǒng)等等。

到了 2000 年，由于時機開始成熟，開始出現(xiàn)一大批產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的機器人產(chǎn)業(yè)化公司，比如新松、博實等。

2010 年前后，我們的服務(wù)機器人開始崛起，主要從公共服務(wù)領(lǐng)域開始，比如無人機、室外移動機器人或稱為無人駕駛、娛樂教育機器人、家庭自動吸塵器、兩輪平衡車、醫(yī)療機器人等。

現(xiàn)在的中國機器人我認為基本上可以分成這三條線：

一條是產(chǎn)業(yè)的線，就是中國在中低端機器人產(chǎn)業(yè)化方面在全球已經(jīng)占有一席之地，當然，這主要是以低價格、多少犧牲點服務(wù)質(zhì)量殺入。

一條是服務(wù)機器人的線，這個上面已經(jīng)論及。

一條是技術(shù)的線，以仿生為代表，包括放生結(jié)構(gòu)驅(qū)動與軟體剛?cè)狁詈稀⑷藱C相互共融等技術(shù)。

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論：仿人機器人研究是在什么時候興起的？

王田苗： 仿人機器人的研究最早是在 70 年代末 80 年代初開始，在我的記憶里最早是從日本的早稻田大學(xué)開始。人們真正對仿人機器人建立初步印象是在 1985 年，「仿人機器人之父」加藤一郎研究出了鋼琴機器人，它通過攝像頭來識譜，然后通過識譜指導(dǎo)自己接下來的行動。

不過仿人在機器人領(lǐng)域一直都是一件富有挑戰(zhàn)性的事情。所以后來就分化出兩條線，一條線誕生于美國的 MIT，主要從動物仿生開始，這一批研究團隊后來派生出波士頓動力公司；另外一條線則誕生于日本，本田在 1995 年時加大對仿人機器人的研究，在 1997 年派生出了 ASIMO。

863 計劃

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論： 863 計劃的機器人主題前后經(jīng)歷了哪些變化？

王田苗： 由于前期的一系列工作，使我有幸在 2000 年成為 863 計劃機器人主題首席專家，后來在 2005 年又成為國家先進制造技術(shù)主題首席專家。

早期以蔣新松為代表的一批科學(xué)家設(shè)計了 863 計劃機器人戰(zhàn)略規(guī)劃，確定了若干平臺，目的是希望通過平臺帶動技術(shù)研發(fā)，接著通過技術(shù)研發(fā)進行驗證，這一執(zhí)行就是 5 到 10 年。隨著國家發(fā)展，有人提出機器人應(yīng)該走向產(chǎn)業(yè)界，這其中最重要的就是工業(yè)機器人，那時期國家陸續(xù)敲定了工業(yè)機器人的發(fā)展計劃。

在確定工業(yè)機器人發(fā)展計劃的過程中，863 專家組里實際上存在著一些爭論，其中包括對企業(yè)對象的選擇上，因為當時的汽車企業(yè)大部分是合資的，大量采用了國外機器人，導(dǎo)致國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)化的推動效果一直不甚明顯。所以當時有人建議，要不先從特種機器人的產(chǎn)業(yè)化開始入手，于是才出現(xiàn)了后來一系列包括水下機器人、消防機器人、煤礦救援機器人、空間機器人、醫(yī)療機器人等研究成果。到了 2008 年前后，中國的經(jīng)濟實力整體有所提升，工業(yè)機器人在各個領(lǐng)域需求迫切，這時工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)化再次被提上議程，主要先從工業(yè)里的汽車零部件、電子制造、材料加工、碼垛搬運機器人等領(lǐng)域入手。

總結(jié)起來，中國的機器人起步于特種機器人，接著進入技術(shù)發(fā)展層面，然后再進入特種機器人產(chǎn)業(yè)化，接著是工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化，然后才是家庭服務(wù)，這么一個反復(fù)迭代的結(jié)果。影響迭代的發(fā)展路徑，除了國際上的機器人發(fā)展趨勢，還有我們國家的國情基礎(chǔ)，尤其是市場需求這塊。

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論： 您認為機器人與人工智能之間是一種什么樣的關(guān)系？

王田苗： 早期人工智能對于機器人的影響，更多體現(xiàn)在行為智能與控制上，發(fā)展到后期，由于牽扯到場景理解，因此才開始涉及深度學(xué)習(xí)、識別、交互、推理等算法。在整個發(fā)展過程中，機器人與人工智能始終是交錯融合的，它們之間是不可分割的，人工智能是機器人的大腦，決定了機器人操作、移動、控制的水平，人工智能水平往往又通過機器人載體給予驗證，有時候人工智能的研究走在機器人前面，比如在模擬人的計算、對話方面，而在其他方面比如工業(yè)層面，可能機器人又在走在人工智能前面，比如精密操作、高效焊接、高速搬運甚至多機協(xié)調(diào)、模擬裝配、無人化車間等。

總的來說，人們?nèi)缃衿毡檎J為，在未來的 5 到 10 年，以下這三項技術(shù)將可能產(chǎn)生重大的經(jīng)濟效益，甚至?xí)貥?gòu)我們現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、制造模式、生活方式，它們分別是：5G 與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機器人。如果按狹義的方式對三者進行理解，物聯(lián)網(wǎng) + 5G = 感知，人工智能 = 決策判斷，機器人 = 控制操作，三者正好又會形成一個大的智能系統(tǒng)，也是未來各種自主無人系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

雷鋒網(wǎng) AI 科技評論

。