搶佔新一輪科技革命和産業變革新賽道

不“閉門造車” 特種機器人從論文裏“走”出來

你能想像嗎，那些出現在科幻電影中的特種機器人，已經成為日常工作生活中的得力助手。

在一個礦井巷道中飛滾而來的不是巨石和“滾地雷”，而是球形機器人；用手輕輕一拋就起飛的不是紙飛機，而是機器人；甚至連兒童動畫片中會飛的“狗狗”，爬水管、電線的“蜘蛛俠”，都變成了生産一線的機器人。

前不久，記者在採訪浙江省的一些科研院所和企業時發現，不少特種機器人從科研論文裏“走”了出來，走向了市場貨櫃，上天入地下海，“大顯神通”。而在這背後，是産學研開展全面合作，不走“閉門造車”老路子。

特種機器人快速崛起

在浙江省衢州市110千伏天寧變電站，有一個身高約2米的智慧機器人。

在這款機器人應用之初，運作值班員們心存疑慮：“機器人能真正派上用場？”

如今，國網衢州供電公司運作值班員俞夢賢對這位“智慧員工”的評價是：整合了先進的智慧感知、圖像識別和高精度機械臂技術，具備自主導航、紅外測溫和開關櫃局部放電檢測、倒閘操作、自主緊急分閘等功能，可代替運維人員的工作。

研發這款智慧機器人的科研人員介紹，機器人技術發展至今60多年，目前國內整個行業面臨的挑戰是，核心技術和自主研發能力不足，産業生態尚未成熟，市場需求與供給不匹配，以及技術創新和專利佈局不足，都制約了我國智慧機器人産業的進一步發展。

2021年年底，工業和資訊化部等十五部門印發的《“十四五”機器人産業發展規劃》（以下簡稱《規劃》）強調，要面向特殊環境作業等領域需求，重點推進特種機器人産品的研製及應用，拓展機器人産品系列，提升性能、品質和安全性，推動産品高端化、智慧化發展。

從最初的簡單自動化機器，到如今的複雜人工智慧系統，特種機器人可以具備比傳統機器人更高的靈活性、自主性和智慧性，適應更多樣化的應用場景。

以帶電安裝接地挂環工程為例，傳統的作業方式是施工人員在高空中穿戴著厚重的絕緣服和手套，手持絕緣工具進行帶電作業。現在引入配網接地環自動安裝機器人，工作人員只需用無人機將機器人母平臺挂接到導線上，待子平臺攜帶接地環線夾上升到指定位置後，進行遠端操控。整個流程有效避免高電壓的傷害，大幅度提高作業人員的安全。

在電站巡檢中，特種機器人還可以搭載高清攝像頭、紅外熱像儀等多種感測器，對電站設備進行全方位的監測和診斷。它們能夠輕鬆穿越狹窄的通道，攀爬高大的設備，甚至在複雜的電纜橋架上行動自如，實現全覆蓋的巡檢。

記者在採訪中發現，還有三角形、輪形、球形等各種各樣的特種機器人，逐漸應用在浙江省的生産一線。為什麼特種機器人會在新的賽道快速崛起？

浙江大學湖州研究院重載AGV、無人化叉車項目科研骨幹劉維維分析，首先，特種機器人能夠根據特定應用場景進行設計，解決傳統剛性結構機器人無法勝任的問題。例如，蛇形機器人可以進入狹窄的空間進行檢查和維修工作。其次，這類機器人的環境適應性強。一些“變型”機器人能夠更好地適應複雜和多變的環境，比如，水下機器人可以在海洋中執行任務，飛行機器人可以在空中進行監測和運輸。

第三是提升效率與效果。通過針對特定任務進行優化設計，特種機器人可以大幅提升執行效率和效果。例如，農業機器人可以根據農田需求設計成特定形狀和功能，提高農作物種植和收穫的效率。還有一些特種機器人能夠整合多種功能，完成不同任務。在地面和空中自由切換模式的機器人，就可以同時進行地面巡檢和空中監視。

此外，特種機器人通過差異化競爭，在一些新興市場拓展巨大的應用潛力，例如災害救援、醫療康復、教育娛樂等，滿足了特定領域的市場需求，實現商業價值。

特種機器人推動前沿技術應用發展

浙江大學王酉教授團隊研發球形機器人的最初靈感，來源於瑞典烏普薩拉大學的水星探測器課題。

球形機器人屬於機器人領域一個新的分支，可借鑒前人的東西並不多。王酉團隊在研發過程中遇到不少困難。比如，球形機器人在複雜地形下穿越障礙的能力強過其他機器人。可迎面而來的難題是，如何讓球形結構在穿越複雜地形時保持相對的平衡。

該團隊成員在頭腦“風暴”中，利用“球形結構+擺錘驅動+高速滾動”的運動原理，克服現有輪式和腿足式機器人的原生缺陷。

對於無人機，續航時間和作業範圍是最大的挑戰；對地面機器人來説，具備強大的地面平臺越障能力，尺寸就變大，並且更笨重。要變小具備地面平臺靈活性，越障能力就變弱。浙江大學湖州研究院科研團隊另辟蹊徑，創新研發出一款機器人。

由於在地面上滾動所消耗的能量，會遠遠小于空中飛行，該團隊一款特種機器人的應用場景是進行地面行駛，需要越障才能進行飛行。另一款履帶機器人，通過三角形履帶擺臂的獨特設計，讓更小的平臺擁有更大的地面適應能力和越障能力。

浙江大學湖州研究院工程師王超説，他們正在測試一款會飛的“機器狗”，分別在其胸腔內嵌二涵道，或在四條腿上內嵌四涵道，除具備快速行走、空翻、跳躍、攻擊能力外，還能離地飛行3分鐘，跨越河流與各種障礙。為增加電子狗飛行的續航能力，他們還設計、測試小型渦噴發動機版的會飛“機器狗”。

“許多特種機器人的研發設計，是從自然界中獲得靈感，採用倣生學設計，使其在某些環境和任務中表現出色，彌補了傳統機器人在靈活性、適應性和執行特定任務時的局限性。”劉維維説。

更為重要的是，劉維維認為，特種機器人研發，引入和應用了大量新材料和製造技術，往往需要生物學、物理學、化學、材料科學、電腦科學等多個學科的交叉合作，促進機器人産業升級換代，推動機器人學、人工智慧、倣生學等科技前沿的學術研究。

尤其是現在，科研人員還要持續跟蹤和引入人工智慧、物聯網、大數據等前沿技術，提升“變型”機器人的智慧化和互聯化水準。

以問題為導向避免“無效科研”

受掃地機器人啟發，國網杭州市蕭山區供電公司研發人員練德強所在的團隊，研發了固定式、手持式、旋轉式不同版本的光伏發電清掃機器人，最高清掃效率可達300平方米/小時。

在研發過程中，他們就像運動員一樣，隨時感知“賽道”上的變化，時刻緊跟市場脈搏；不搞“單打獨鬥”，全面進行産學研合作，共同研發新技術、新材料，確保産品、技術始終處於行業前沿。

“特種機器人的研發和産業化，要引領市場發展方向，避免走‘閉門造車’的老路子，關鍵在於建立一個開放、協作、市場導向的創新生態系統。”練德強説。

清華大學、浙江大學、吉林大學還與該公司建立緊密的産學研合作關係，研發越來越多的特種機器人在高壓輸電線路、地下管廊和變電站等保電關鍵崗位投入工作。

這也是浙江大學博士生向澳一直在思考的問題：研究院或大學科研人員需要與行業內一線工作人員進行深度交流，一方面把當前行業的難點、痛點傳遞給科研人員，以問題為導向進行科研，避免“無用科研”；另一方面也為最新科研成果在實際生産中尋找應用方向，用創新引領行業發展。

浙江大學湖州研究院空天機器人研發團隊設計了一款空間站艙內全人形機器人，名叫Taikobot，取自於中國航太員英文Taikonaut和機器人英文Robot的結合。

而設計這款機器人的初衷，就是源於解決實際問題的需要：當前空間站主要以有人照料模式運作，依賴航太員完成在軌試驗及空間站的日常維護。傳統的空間機器人，主要以空間機械臂為代表，其成本高昂，發射難度大，難以覆蓋不斷增長的在軌服務市場，急需研製低成本、分佈式、智慧化的小型在軌服務機器人。

劉維維也持這樣的觀點。在他看來，各種各樣機器人的研發和産業化，要跨學科合作與資源整合，加強與高校、科研機構的合作，借助其在基礎研究和前沿技術方面的優勢，推動技術創新和應用研究；與産業鏈上下游企業合作，建立開放的實驗室和創新中心，吸引外部研發團隊和創新者參與，共用資源和技術，形成協同創新效應，探索多樣化的商業模式，如機器人即服務（RaaS）、租賃模式、按使用量收費等，降低用戶的初始投入成本，提升市場接受度；打造機器人應用生態系統，與軟體開發者、硬體製造商和服務提供商合作，提供一體化解決方案，增強産品競爭力。

“在新一輪科技革命和産業變革中，人工智慧、人形機器人等領域新賽道不斷涌現，各國都在進行前瞻性謀劃和佈局。”日前，工業和資訊化部黨組書記、部長金壯龍在國務院新聞辦舉行的發佈會上介紹：“人工智慧為經濟社會發展注入了新動能，正在深刻改變人們的生産生活方式。我們要抓住科技革命和産業變革的有利時機，鼓勵和支援企業率先佈局、持續投入，構築未來發展的新優勢，做好科技創新和産業創新深度融合這篇大文章。”（記者 李劍平）