2016年7月16日，清華大學(xué)知名教授、國家杰出青年基金獲得者、智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實驗室常務(wù)副主任孫富春教授做客機(jī)器人大講堂，就“機(jī)器人視觸覺認(rèn)知計算”與“機(jī)械手的靈巧操作”做了精彩紛呈的報告。現(xiàn)將孫教授講座內(nèi)容總結(jié)整理如下：

　　1 背景意義

　　比爾蓋茨講過，機(jī)器人會像PC機(jī)一樣進(jìn)入家庭和個人，我們已經(jīng)進(jìn)入了機(jī)器人的時代。過去的兩年里面，機(jī)器人在人的面部特征識別，包括語音識別都取得了不少的成績，但是機(jī)器人在靈 巧操作和情感交互方面，還不及一個出生剛幾個月的小孩。所以我們講，機(jī)器人是自動化的最后一公里，而用于靈巧操作的靈巧手是機(jī)器人最后的一厘米。

　　如何從人的腦和手的神經(jīng)運(yùn)動系統(tǒng)的角度來研究下一代機(jī)器人。上圖中人手感受到視覺叫做上行，從腦出來的一部分叫下行，叫動作預(yù)測和運(yùn)動控制。即 人一旦通過上行知道了在什么樣的環(huán)境里這個物體是什么，并且知道了它的任務(wù)是什么，馬上就能在腦的長期記憶區(qū)里面找到完成這個的經(jīng)驗，然后完成更多的預(yù)測 和運(yùn)動控制，我們想從這個角度來研究下一代的機(jī)器人。

　　2015年清華大學(xué)推出了類腦芯片，叫天機(jī)一號。我們現(xiàn)在完全可以用類腦芯片取代人腦，來完成上行的信息感知部分和下行的動作預(yù)測與控制部分。

       2 機(jī)器人傳感技術(shù)

　　傳感是下一代機(jī)器人操作的第一步。研究機(jī)器人各腦區(qū)是怎樣合作來進(jìn)行跨模態(tài)信息處理的，是當(dāng)今腦科學(xué)十大問題之一。

　　人工皮膚方面，我們大概做了三四年了。第一代的人工皮膚是電容式的皮膚，它中間層用得是硅膠材料，靈敏度不夠好。后來，我們把中間整塊的硅膠變 成硅幀，像幀一樣，中間有兩層介質(zhì)，一個是軌幀，一個是空氣，所以靈敏度一下子提上去了。現(xiàn)在我們已經(jīng)做到第三代了，工藝方面做得更薄了。

　　3 跨模態(tài)信息表征和目標(biāo)識別

　　觸覺與圖像是同構(gòu)的。如何理解這句話呢?圖像就是一個一個點(diǎn)陣，每個點(diǎn)陣就是像素，大小是灰度;而觸覺也是一個一個點(diǎn)，大小是力，因此觸覺和圖 像是同構(gòu)的，這樣就可以將觸覺的編碼方法用于視覺里面。這一原理的一個應(yīng)用就是盲人識圖，比如在盲人的眼睛處裝兩個攝像機(jī)，將圖像編成觸覺編碼，這樣盲人 可以通過手來感受外部的世界。

　　孫教授團(tuán)隊在視觸覺信息的編碼與融合方面做了大量的研究工作，主要貢獻(xiàn)包括視觸覺的線性動態(tài)系統(tǒng)稀疏編碼(LDS-SC)方法和三線程卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觸覺編碼方法，以及基于聯(lián)合稀疏編碼和基于擴(kuò)展貝葉斯概率推理的視觸覺融合方法。

　　 4 精細(xì)操作

　　上面的問題告訴機(jī)器人在什么樣的環(huán)境下，這個物體是什么，那么，機(jī)器人怎樣操作這個物體呢?

       現(xiàn)在大家又回到經(jīng)驗的辦法做這個事情。抓取物體時姿態(tài)是多少，力的大小又是多少，把它記到數(shù)據(jù)庫里面。

　　那么精細(xì)操作面臨的挑戰(zhàn)有哪些呢?