俄罗斯工程院外籍院士孙立宁:多学科交叉赋能机器人创新发展

前言


2025中国人形机器人生态大会演讲实录。


4月25日,俄罗斯工程院外籍院士孙立宁“2025中国人形机器人生态大会”上围绕《多学科交叉赋能机器人创新发展》这一主题,展开了精彩报告。从交叉学科发展、国家战略及国际科技竞争视角,阐述了机器人行业的演进方向与技术突破。


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以下为报告要点,中国机器人网整理删改:


交叉学科融合:机器人智能化的核心驱动力


国际机器人学科已从传统机械电子交叉,发展为与材料、制造、仿生、AI、生命科学、社会科学的高度融合,为人形机器人集成创新奠定基础。


• 微纳技术与生命科学交叉:哈工大团队历经30年研究,推动微纳技术与机器人、仿生学结合,研发的“康多机器人”实现机械电子与生命科学融合,完成5000多例临床手术,并通过5G技术实现北京至海南的远程手术,奠定国家远程手术机器人基础。


• 医工交叉与技术迭代:针对第一代手术机器人“视觉无触觉”问题,2018年引入MEMS技术开发三维感知芯片,推动智能化升级(如达芬奇第二代机器人新增感知功能)。


具身智能与行为数字化:手术机器人正从依赖医生经验向“行为数字化+感知功能+自主算法”的具身智能演进,通过数据采集、知识迁移和方案优化,实现手术规划的自主性,迈向第二代、第三代技术。


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关键技术突破:脑机接口与仿生感知


脑机接口技术进展


• 近红外光谱创新:区别于传统脑电/肌电信号,哈工大团队利用近红外光谱检测脑区功能,建立行走运动意识模型,将“想动-行动”延迟从150毫秒缩短至超前0.5秒预测,并以85%适配率区分步数、步长,提升控制精准度。


• 关节运动建模:通过自编码、注意力机制及BI-LSTM模型,拟合行走关节角度/角速度,平均决定系数达85%,实现运动参数精细化控制。


仿生感知与材料创新


• 电子皮肤:基于摩擦起电原理开发自供电电子皮肤,可同步采集应变信号,应用于机械臂实现避障,体现微纳技术与材料科学的融合。


• 灵巧手与液态金属:实验阶段的液态磁珠灵巧手、液态金属柔性传感器,通过材料创新提升人机交互的柔性与感知精度,为行为数字化采集提供支撑。


• 神经芯片探索:模拟生物神经元离子信号震荡机制,建立神经元信号硬件模拟模型,尝试通过电路芯片实现类人类感知,减少对AI数据的依赖。


多场景应用:从宏观协同到微观操作


异构机器人协同作业


在核电站等狭小空间,履带机器人与四足机器人(如宇树机械狗)通过路径规划与协作,完成开门、钻行等任务,验证异构机器人在立体场景中的协同能力。


微型机器人与精准医疗


• 纳米操作技术:哈工大研发14自由度微型机器人,运动精度达0.1纳米,可对40纳米级微结构(如碳纳米管)进行切割、连接,推动机器人进入微观制造领域。


• 血管机器人探索:利用外部磁场控制毫米级微型机器人,模拟蝌蚪运动方式在血管微结构中导航,结合群控技术(如thousands of 机器人列队),探索肿瘤靶向治疗(如搭载T细胞的液态金属机器人精准杀灭癌细胞)。

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未来趋势:交叉学科驱动颠覆性创新


机器人行业的发展已超越传统交叉范畴,需与AI、生命科学、纳米技术、材料科学深度融合,重点方向包括:


• 感知仿生与智能仿生:从机械仿生向类人类神经感知、自主决策升级,探索大脑-小脑控制模型与具身智能的结合。


• 微纳与宏观技术协同:打通宏观作业与微观操作的技术链条,实现从器官到细胞层级的精准控制。


• 场景导向的交叉创新:聚焦医疗、高危环境等场景,通过多学科技术集成(如导航、材料、群控),开发颠覆性产品与解决方案。


交叉学科是机器人创新的核心引擎,未来需以“AI+生命科学+纳米材料”为纽带,推动感知、控制、交互技术的系统性突破


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