【ZiDongHua 之自動(dòng)化學(xué)院派收錄關(guān)鍵詞：中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所  機(jī)器人   】
 
　　喬紅院士團(tuán)隊(duì)最新綜述 | 受人啟發(fā)的智能機(jī)器人：決策、感知、系統(tǒng)和控制
 
　　以下文章來(lái)源于中國(guó)科學(xué)信息科學(xué) ，作者SCIS
 
　　導(dǎo)語(yǔ) | 近日，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所喬紅院士團(tuán)隊(duì)以 Improving performance of robots using human-inspired approaches: a survey 為題發(fā)表綜述論文，從受行為機(jī)制啟發(fā)和受神經(jīng)機(jī)制啟發(fā)兩個(gè)方面，梳理了受人啟發(fā)的智能機(jī)器人在決策、感認(rèn)知、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)控制方面的前沿研究成果，旨在促進(jìn)讀者對(duì)受人啟發(fā)機(jī)器人的理解，對(duì)通過(guò)深度融合神經(jīng)科學(xué)、信息、機(jī)械、控制研發(fā)新一代機(jī)器人系統(tǒng)帶來(lái)啟發(fā)。論文發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)信息科學(xué)》。
 
　
 
　　研究意義
 
　　機(jī)器人對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防事業(yè)都有不可替代的重要作用。普通機(jī)器人高性能作業(yè)能力，包括高精度、高可靠和高柔順等，是機(jī)器人領(lǐng)域核心問(wèn)題之一，也是其廣泛高端應(yīng)用的主要瓶頸，被我國(guó)和美國(guó)都列為機(jī)器人戰(zhàn)略的核心問(wèn)題，對(duì)我國(guó)的機(jī)器人發(fā)展意義尤為突出。
 
　　提高普通機(jī)器人的性能通常需要機(jī)械、材料等多個(gè)研究領(lǐng)域的協(xié)同開(kāi)發(fā)，造成系統(tǒng)成本過(guò)高甚至某些任務(wù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。相比之下，人能夠在計(jì)算能耗有限、傳感和運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)精度較低的情況下，通過(guò)不同腦區(qū)之間的信息融合以及充分利用自身結(jié)構(gòu)的柔順性，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)高于單元精度的整體性能。因此，通過(guò)模擬人的神經(jīng)機(jī)制與結(jié)構(gòu)機(jī)理，研制受人啟發(fā)的機(jī)器人系統(tǒng)，對(duì)于提升機(jī)器人系統(tǒng)性能具有重要意義。
 
　　本文工作
 
　　本文從受行為機(jī)制啟發(fā)和受神經(jīng)機(jī)制啟發(fā)兩個(gè)方面，綜述受人啟發(fā)的智能機(jī)器人在決策、感認(rèn)知、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)控制方面的前沿研究成果，旨在促進(jìn)讀者對(duì)受人啟發(fā)機(jī)器人的理解，為通過(guò)深度融合神經(jīng)科學(xué)、信息、機(jī)械、控制研發(fā)新一代機(jī)器人系統(tǒng)帶來(lái)啟發(fā)。
 
　　
 
　　在受人啟發(fā)的機(jī)器人決策方面，本文綜述了受人利用環(huán)境啟發(fā)及受人神經(jīng)機(jī)制啟發(fā)的機(jī)器人決策的研究進(jìn)展。
 
　　在受人利用環(huán)境啟發(fā)的決策中，從模仿人類行為的角度介紹了基于環(huán)境吸引域的仿人操作策略的相關(guān)研究，包括仿人策略的提出、發(fā)展和應(yīng)用，闡明了相關(guān)研究對(duì)于提升機(jī)器人在有限本體精度和有限傳感精度下實(shí)現(xiàn)高性能作業(yè)的能力所產(chǎn)生的重要影響。
 
　　在受人神經(jīng)機(jī)制啟發(fā)中，介紹了情緒調(diào)節(jié)的神經(jīng)決策機(jī)制及其在實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確性和效率平衡方面的優(yōu)勢(shì)，以期促進(jìn)對(duì)人決策機(jī)制的研究和應(yīng)用，并提高機(jī)器人在高性能作業(yè)中的精準(zhǔn)決策能力。
 
　　
 
　　受人操作行為啟發(fā)的環(huán)境吸引域理論
 
　　在受人啟發(fā)的機(jī)器人感認(rèn)知方面，本文對(duì)受人視覺(jué)行為中知覺(jué)流形啟發(fā)的流形降維方法以及受人視皮層神經(jīng)機(jī)制啟發(fā)的機(jī)器人感認(rèn)知方法進(jìn)行了研究綜述。機(jī)器人與復(fù)雜開(kāi)放環(huán)境交互是一個(gè)主動(dòng)、動(dòng)態(tài)和連續(xù)的過(guò)程，對(duì)機(jī)器人視覺(jué)感認(rèn)知模型的穩(wěn)定性、快速性和魯棒性提出了很高的要求，需要的精度、能效和速度之間取得平衡。
 
　　本文首先綜述了受知覺(jué)流形理論中神經(jīng)回路不變性解碼特性啟發(fā)的流形降維感認(rèn)知方法，總結(jié)了利用低維流形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高維視覺(jué)數(shù)據(jù)快速處理的研究進(jìn)展；進(jìn)一步，對(duì)人類視覺(jué)感知神經(jīng)環(huán)路的關(guān)鍵機(jī)制進(jìn)行了介紹，并綜述了受視皮層V1-V4通路、下顳葉皮層IT區(qū)、前下顳葉皮層AIT區(qū)機(jī)制啟發(fā)的機(jī)器人感認(rèn)知方法研究進(jìn)展，以期為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人“精度-能效-速度”均衡的高性能感認(rèn)知方法帶來(lái)啟發(fā)。
 
　　
 
　　受視覺(jué)神經(jīng)環(huán)路啟發(fā)的機(jī)器人感認(rèn)知算法
 
　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)控制方面，本文首先綜述了模仿人類外形結(jié)構(gòu)特征設(shè)計(jì)的仿人機(jī)器人系統(tǒng)代表性成果，并圍繞雙足移動(dòng)與操作控制所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，介紹了目前的研究進(jìn)展。進(jìn)一步，本文對(duì)近期機(jī)器人與神經(jīng)科學(xué)交叉融合所取得的研究進(jìn)展進(jìn)行了梳理，從運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵神經(jīng)機(jī)制、生物啟發(fā)式運(yùn)動(dòng)控制以及肌肉骨骼機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面介紹了受人啟發(fā)的智能機(jī)器人研究進(jìn)展，以期進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)器人與多學(xué)科的交叉融合，為突破機(jī)器人實(shí)現(xiàn)整體性能高于單元器件性能的關(guān)鍵瓶頸、研制新一代機(jī)器人系統(tǒng)帶來(lái)新思路。
 
　　
 
　　受人啟發(fā)的肌肉骨骼機(jī)器人系統(tǒng)
 
　　文章信息：
 
　　Hong QIAO, Shanlin ZHONG, Ziyu CHEN & Hongze WANG. Improving performance of robots using human-inspired approaches: a survey. Sci China Inf Sci, 2022, 65(12): 221201, doi: 10.1007/s11432-022-3606-1