機器人技術論文范文

導語：如何才能寫好一篇機器人技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

本文作者：工作單位：安徽埃夫特智能裝備有限公司

從控制系統設計角度來說，可以采用辯證法內外因基本原理來分析影響重載機器人控制品質的因素，首先，如果系統存在動力學耦合、柔性等非線性因素，僅僅采用傳統的線性控制很難獲得良好的控制品質，底層伺服回路的控制缺陷是影響機器人控制品質的內因。第二，如果運動規劃環節處理不當，傳輸給底層運動控制回路的運動指令不合理，即存在位置不連續，速度不連續，加速度躍變等情況，對系統會產生嚴重的沖擊，即便底層伺服控制設計再優秀，同樣也會嚴重影響系統控制品質，這就是所謂的外因。下面就從內外因角度對目前在機器人運動規劃和底層伺服控制方面的相關進展進行綜述。機器人運動規劃方法運動規劃與軌跡規劃是指根據一定規則和邊界條件產生一些離散的運動指令作為機器人伺服回路的輸入指令。運動規劃的輸入是工作空間中若干預設點或其他運動學和動力學的約束條件；運動規劃的輸出為一組離散的位置、速度和加速度序列。運動規劃算法設計過程中主要需要考慮以下三個問題：（1）規劃空間的選取：通常情況下，機器人軌跡規劃是在全局操作空間內進行的，因為在全局操作空間內，對運動過程的軌跡規劃、避障及幾何約束描述更為直觀。然而在一些情況下，通過運動學逆解，運動規劃會轉換到關節空間內完成。在關節空間內進行運動規劃優點如下：a.關節空間內規劃可以避免機構運動奇異點及自由度冗余所帶來種種問題[1-4]；b.機器人系統控制量是各軸電機驅動力矩，用于調節各軸驅動力矩的軸伺服算法設計通常情況也是在關節空間內的，因此更容易將兩者結合起來進行統一考慮[5,6]；c.關節空間運動規劃可以避免全局操作空間運動規劃帶來的每一個指令更新周期內進行運動規劃和運動學正逆計算帶來的計算量，因為如果指令更新周期較短，將會對CPU產生較大的計算負荷。（2）基礎函數光滑性保證：至少需要位置指令C2和速度指令C1連續，從而保證加速度信號連續。不充分光滑的運動指令會由于機械系統柔性激起諧振，這點對高速重載工業機器人更為明顯。在產生諧振的同時，軌跡跟蹤誤差會大幅度增加，諧振和沖擊也會加速機器人驅動部件的磨損甚至損壞[7]。針對這一問題，相關學者引入高次多項式或以高次多項式為基礎的樣條函數進行軌跡規劃，其中Boryga利用多項式多根的特性，分別采用5次、7次和9次多項式對加速度進行規劃，表達式中僅含有一個獨立參數，通過運動約束條件，最終確定參數值，并比較了各自性能[8]。Gasparetto采用五次B樣條作為規劃基礎函數，并將整個運動過程中加速度平方的積分作為目標函數進行優化，以確保運動指令足夠光滑[9]。劉松國基于B樣條曲線，在關節空間內提出了一種考慮運動約束的運動規劃算法，將運動學約束轉化為樣條曲線控制頂點約束，可保證角度、角速度和角加速度連續，起始點和終止點角速度和角加速度可以任意配置[10]。陳偉華則在Cartesian空間內分別采用三次均勻B樣條，三次非均勻B樣條，三次非均勻有理B樣條進行運動規劃[11]。（3）運動規劃中最優化問題：目前常用的目標函數主要為運行時間、運行能耗和加速度。其中關于運行時間最優的問題，較為經典是Kang和Mckay提出的考慮系統動力學模型以及電機驅動力矩上限的時間最優運動規劃算法，然而該算法加速度不連續，因此對于機器人來說力矩指令也是不連續的，即加速度為無窮大，對于真實的電驅伺服系統來說，這是無法實現的，會對系統產生較大沖擊，大幅度降低系統的跟蹤精度，對機械本體使用壽命也會產生影響[12]。針對上述問題Constantinescu提出了解決方法，在考慮動力學特性的基礎上，增加對力矩和加速度的約束，并采用可變容差法對優化問題進行求解[13]。除了以時間為優化目標外，其他指標同樣被引入最優運動規劃模型中。Martin采用B函數，以能耗最少為優化目標，并將該問題轉化為離散參數的優化問題，針對數值病態問題，提出了具有遞推格式的計算表達式[14]。Saramago則在考慮能耗最優的同時，將執行時間作為優化目標之一，構成多目標優化函數，最終的優化結果取決于兩個目標的權重系數，且優化結果對于權重系數選擇較為敏感[15]。Korayem則在考慮機器人負載能力，關節驅動力矩上限和彈性變形基礎上，同時以在整個運行過程中的位置波動，速度波動和能耗為目標，給出了一種最優運動規劃方法[6]，然而該方法在求解時，收斂域較小，收斂性較差，計算量較大。

考慮部件柔性的機器人控制算法機器人系統剛度是影響動態性能指標重要因素。一般情況下，電氣部分的系統剛度要遠遠大于機械部分。雖然重載工業機器人相對于輕型臂來說，其部件剛度已顯著增大，但對整體質量的要求不會像輕型臂那么高，而柔性環節仍然不可忽略，原因有以下兩點：（1）在重載情況下，如果要確保機器人具有足夠的剛度，必然會增加機器人部件質量。同時要達到高速高加速度要求，對驅動元件功率就會有很高的要求，實際中往往是不可實現（受電機的功率和成本限制）。（2）即使驅動元件功率能夠達到要求，機械本體質量加大會導致等效負載與電機慣量比很大，這樣就對關節剛度有較高的要求，而機器人關節剛度是有上限的（主要由減速器剛度決定）。因此這種情況下不管是開鏈串聯機構還是閉鏈機構都會體現出明顯的關節柔性[16,17]，在重載搬運機器人中十分明顯。針對柔性部件帶來的系統控制復雜性問題，傳統的線性控制將難以滿足控制要求[17-19]，目前主要采用非線性控制方法，可以分成以下幾大類：（1）基于奇異攝動理論的模型降階與復合控制首先針對于柔性關節控制問題，美國伊利諾伊大學香檳分校著名控制論學者MarkW.Spong教授于1987年正式提出和建立柔性關節的模型和奇異攝動降階方法。對于柔性關節的控制策略絕大多數都是在Spong模型基礎上發展起來的。由于模型的階數高，無法直接用于控制系統設計，針對這個問題，相關學者對系統模型進行了降階。Spong首先將奇異攝動理論引入了柔性關節控制，將系統分成了慢速系統和邊界層系統[20]，該方法為后續的研究奠定了基礎。Wilson等人對柔性關節降階后所得的慢速系統采用了PD控制律，將快速邊界層系統近似為二階系統，對其阻尼進行控制，使其快速穩定[21]。針對慢速系統中的未建模非線性誤差，Amjadi采用模糊控制完成了對非線性環節的學習[22]。彭濟華在對邊界層系統提供足夠阻尼的同時，將神經網絡引入慢速系統控制，有效的克服了參數未知和不確定性問題。連桿柔性會導致系統動力學方程階數較高，Siciliano和Book將奇異攝動方法引入柔性連桿動力學方程的降階，其基本思想與將奇異攝動引入柔性關節系統動力學方程一致，都將柔性變形產生的振動視為暫態的快速系統，將名義剛體運動視為準靜態的慢速系統，然后分別對兩個系統進行復合控制，并應用于單柔性連桿的控制中[23]。英國Sheffield大學A.S.Morris教授領導的課題組在柔性關節奇異攝動和復合控制方面開展了持續的研究。在2002年利用Lagrange方程和假設模態以及Spong關節模型建立柔性關節和柔性連桿的耦合模型，并對奇異攝動理論降階后的慢速和快速子系統分別采用計算力矩控制和二次型最優控制[24]。2003年在解決柔性關節機器人軌跡跟蹤控制時，針對慢速系統參數不確定問題引入RBF神經網絡代替原有的計算力矩控制[25].隨后2006年在文獻[24]所得算法和子系統模型的基礎上，針對整個系統穩定性和魯棒性要求，在邊界層采用Hinf控制，在慢速系統采用神經網絡算法，并給出了系統的穩定性分析[26]。隨著相關研究的開展，有些學者開始在奇異攝動理論與復合控制的基礎上作出相應改進。由于奇異攝動的數學復雜性和計算量問題，Spong和Ghorbel提出用積分流形代替奇異攝動[27]。針對奇異攝動模型需要關節高剛度假設，在關節柔度較大的情況下，劉業超等人提出一種剛度補償算法，拓展了奇異攝動理論的適用范圍[28]。（2）狀態反饋和自適應控制在采用奇異攝動理論進行分析時，常常要同時引入自適應控制律來完成對未知或不精確參數的處理，而采用積分流形的方式最大的缺點也在于參數的不確定性，同樣需要結合自適應控制律[29,30]。因此在考慮柔性環節的機器人高動態性能控制要求下，自適應控制律的引入具有一定的必要性。目前對于柔性關節機器人自適應控制主要思路如下：首先根據Spong模型，機器人系統階數為4，然后通過相應的降階方法獲得一個二階的剛體模型子系統，而目前的大多數柔性關節自適應控制律主要針對的便是二階的剛體子系統中參數不確定性。Spong等人提出了將自適應控制律引入柔性關節控制，其基于柔性關節動力學奇異攝動方程，對降階剛體模型采用了自適應控制律，主要采用的是經典的Slotine-Li自適應控制律[31]，并通過與Cambridge大學Daniel之間互相糾正和修改，確立一套較為完善的基于奇異攝動模型的柔性關節自適應控制方法[32-34]。（3）輸入整形控制輸入整形最原始的思想來自于利用PosicastControl提出的時滯濾波器，其基本思想可以概括為在原有控制系統中引入一個前饋單元,包含一系列不同幅值和時滯的脈沖序列。將期望的系統輸入和脈沖序列進行卷積,產生一個整形的輸入來驅動系統。最原始的輸入整形方法要求系統是線性的，并且方法魯棒性較差，因此其使用受到限制。直到二十世紀九十年初由MIT的Signer博士大幅度提高該方法魯棒性，并正式將該方法命名為輸入整形法后[35]，才逐漸為人們重視，并在柔性機器人和柔性結構控制方面取得了一系列不錯的控制效果[36-39]。輸入整形技術在處理柔性機器人控制時，可以統一考慮關節柔性和連桿柔性。對于柔性機器人的點對點控制問題，要求快速消除殘余振蕩，使機器人快速精確定位。

這類問題對于輸入整形控制來說是較容易實現的，但由于機器人柔性環節較多，呈現出多個系統模態，因此必須解決多模態輸入整形問題。相關學者對多模態系統的輸入整形進行了深入研究。多模態系統的輸入整形設計方法一般有:a)級聯法：為每個模態設計相應的濾波器，然后將所有模態的時滯濾波器進行級聯,組合成一個完整的濾波器，以抑制所有模態的振蕩；b)聯立方程法:直接根據系統的靈敏度曲線建立一系列的約束方程，通過求解方程組來得到濾波器。這兩種方法對系統的兩種模態誤差均有很好的魯棒性。級聯法設計簡單，且對高模態的不敏感性比聯立方程法要好；聯立方程法比較直接，濾波器包含的脈沖個數少,減少了運行時間。對于多模態輸入整形控制Singer博士提出了一種高效的輸入整形方法，其基本思想為：首先在靈敏度曲線上選擇一些滿足殘留振蕩最大幅值的頻段，在這些特定的頻帶中分別選擇一些采樣頻率，計算其殘留振蕩；然后將各頻率段的殘留振蕩與期望振蕩值的差平方后累加求和，構成目標函數，求取保證目標函數最小的輸入整形序列。將頻率選擇轉化為優化問題，對于多模態系統，則在每個模態處分別選擇頻率采樣點和不同的阻尼系數，再按上述方法求解[40]。SungsooRhim和WayneBook在2004年針對多模態振動問題提出了一種新的時延整形濾波器，并以控制對象柔性模態為變量的函數形式給出了要消除殘余振動所需最基本條件。同時指出當濾波器項數滿足基本條件時，濾波器的時延可以任意設定，消除任何給定范圍內的任意多個柔性振動模態產生的殘余振動，為輸入整形控制器實現自適應提供了理論基礎[41]，同時針對原有輸入整形所通常處理的點對點控制問題進行了有益補充，M.C.Reynolds和P.H.Meckl等人將輸入整形應用于關節空間的軌跡控制，提出了一種時間和輸入能量最優的軌跡控制方法[42]。（4）不基于模型的軟計算智能控制針對含有柔性關節機器人動力學系統的復雜性和無法精確建模，神經網絡等智能計算方法更多地被引入用于對機器人動力學模型進行近似。Ge等人利用高斯徑向函數神經網絡完成柔性關節機器人系統的反饋線性化，仿真結果表明相比于傳統的基于模型的反饋線性化控制，采用該方法系統動態跟蹤性能較好，對于參數不確定性和動力學模型的變化魯棒性較強，但是整個算法所用的神經網絡由于所需節點較多，計算量較大，并且需要全狀態反饋，狀態反饋量獲取存在一定困難[43]。孫富春等人對于只具有關節傳感器的機器人系統在輸出反饋控制的基礎上引入神經網絡，用于逼近機器人模型，克服無法精確建模的非線性環節帶來的影響，從而提高機器人系統的動態跟蹤性能[44]。A.S.Morris針對整個柔性機器人動力學模型提出了相應的模糊控制器，并用GA算法對控制器參數進行了優化，之后在模糊控制器的基礎上，綜合了神經網絡的逼近功能對剛柔耦合運動進行了補償[45]。除采用神經網絡外，模糊控制也在柔性機器人控制中得以應用。具有代表性的研究成果有V.G.Moudgal設計了一種具有參數自學習能力的柔性連桿模糊控制器，對系統進行了穩定性分析，并與常規的模糊控制策略進行了實驗比較[46]。Lin和F.L.Lewis等人在利用奇異攝動方法基礎上引入模糊控制器，對所得的快速子系統和慢速子系統分別進行模糊控制[4748]。快速子系統的模糊控制器采用最優控制方法使柔性系統的振動快速消退，慢速子系統的模糊控制器完成名義軌跡的追蹤，并對單柔性梁進行了實驗研究。Trabia和Shi提出將關節轉角和末端振動變形分別設計模糊控制器進行控制，由于對每個子系統只有一個控制目標，所以模糊規則相對簡單，最后將兩個控制器的輸出進行合成，完成復合控制，其思想與奇異攝動方法下進行復合控制類似[49]。隨后又對該算法進行改進，同樣采用分布式結構，通過對輸出變量重要性進行評估，得出關節和末端點的速度量要比位置量更為重要，因此將模糊控制器分成兩部分，分別對速度和位置進行控制，并利用NelderandMeadSimplex搜索方法對隸屬度函數進行更新[50]。采用基于軟計算的智能控制方法相對于基于模型的控制方法具有很多優勢，特別是可以與傳統控制方法相結合，完成對傳統方法無法精確建模的非線性環節進行逼近，但是目前這些方法的研究絕大部分還處于仿真階段，或在較簡單的機器人（如單自由度或兩自由度機器人）進行相關實驗研究。其應用和工程實現受限的主要原因在于計算量大，但隨著處理器計算能力的提高，這些方法還有廣泛的應用前景。

篇2

摘要：信任問題一直是學術界研究的熱點問題之一，在企業中尤其是下屬對上級信任問題的研究方興未艾，在全球金融風暴的打擊下，對處于寒冬的企業而言，信任將在企業發展中發揮著不可替代的獨特作用。本文以此為出發點，對企業內部下屬對上級信任度的相關問題進行了探討，在前人研究的基礎上，對信任概念進行了界定，探討了影響下屬對上級信任度的因素及信任產生機制，最后，對提高下屬對上級的信任度對企業發展的意義進行了闡述。

關鍵詞：信任影響因素產生機制意義

一、下屬對上級信任度的概念界定

信任問題從19世紀進入學術研究領域之后，一直是各個領域學術研究的熱點問題，產生了豐富的研究成果，建立起來系統的理論框架，對社會各個領域的發展產生了深遠的影響，日益受到人們的重視。在這些研究中，其中在心理學、社會學、組織行為學、經濟學等領域成果更為突出，研究者從不同的視角出發來探討信任問題。下面，筆者在梳理前人研究的基礎上，對本文中在企業中下屬對上級的信任，進行概念的界定。

從不同的角度出發，前人對信任的研究主要有四種取向，即人格特質理論、情境反應理論、人際關系理論和社會功能理論等，在不同研究背景下，每一種取向都具有其合理性，具有積極的作用。

1、人格特質理論

把信任作為人格特質的研究者認為，信任是個人所具有的一種心理的品質，這種心理品質是個體所特有的，經過后天的學習和生活過程中所產生形成的，主要表現為一個人對其他人的一種期望、信心和信念。主要代表人物有Rotter，Wrightsman等。Rotter認為信任是個體對另一個人的言詞、承諾、口頭或書面陳述的可靠性的概括性期望；wrightsman(1992)則認為信任是構成個體特質的一種信念，認為一般人都是有誠意、善良并相信他人的；Sabel(1993)認為信任是交往雙方共同具有的認為對方不會利用自己弱點的一種信心。個人的生活經歷、他對人性的看法會影響其對他人的可信賴程度的一般期望或信念，有的人傾向于信任他人，有的人則傾向于懷疑他人。

2、情境反應理論

持情景反應理論的研究者認為，信任是對情境的反應，是由情境刺激決定的個體心理和行為。人們面對不同的情境時，所具有的心理狀態和所采取的行為會隨著情境的不同而發生改變，其中最典型的案例是多伊奇(Deutsch,958)所做的囚徒困境的試驗，隨著試驗條件的變化，雙方的心理和行為產生了巨大的變化。情境反應理論的代表人物有Deutsch、Boon、Holmes等。Deulsch(1958)把信任定義為在發生于人與人間的事件中所擁有的一種期待，指出信任是在以下三個情勢參數的環境中做出的：一是存在一系列不確定性的行為；二是結果的發生基于其他人的行為；三是行為的有害性的影響力大干行為有益性；Boon和HoImes(1991)把信任定義為“在有風險的情勢下，對他人的動機抱有一種積極地、自信的期待狀態”。

3、人際關系理論

持人際關系理論的研究者把信任放在一定的人際關系中進行研究，而不僅僅把信任作為一種個人的人格特質，一定程度上是對人格特質理論的修正。如彭泗清認為人際關系理論將信任理解為人際關系的產物，是由人際關系中的理性計算和情感關聯決定的一種人際態度，比如，人們對一次性人際交往對象的信任建立過程與對長期性人際交往對象的信任建立過程是不同的。代表人物有Lewis、Weigert等。列維斯(Lewis)和維吉爾特(Weigert，1985)認為信任是“人際關系中的理性計算和情感關聯所決定的人際態度。”理性和情感是人際信任的兩個重要維度，這兩個不同的組合可以形成不同類型的信任。其中認知性信任(cognitivetrust)和情感性信任(emotionaltrust)是兩種最重要的類型。他們認為認知性信任是指由于對他人的可信任程度的理性考察而產生的信任，而情感性信任是基于情感聯系而產生的信任。

4、社會功能理論

持社會功能理論的研究者將信任理解為社會制度和文化規范的產物，是建立在法理(法規制度)或倫理(社會文化規范)基礎上的一種社會現象，如社會信任和制度信任等。其主要代表人物有Luhmann、Fukuyama，Barber、Zucker等。盧曼(1979)認為，信任是簡化復雜性的機制之一，因為它能超越現存的人與人之間的信息而達成一些行為預期，幫助在人際間建立某種保障性的安全感，從而減少社會交往的復雜性。盧曼還區分了人際信任和制度信任，認為人際信任是以熟悉度及情感聯系為基礎，制度信任則是靠法律、規章之類的懲戒機制或預防機制來降低社會交往的復雜性；福山從文化的視角對社會信任進行了研究，他認為信任是由文化來決定的，而文化是繼承而來的倫理習慣，包括宗教、傳統、歷史習慣等機制，由于文化的差異，使得不同社會的信任程度差異很大。茹克爾(Zucker,1986)根據經濟結構中“信任產生”的三種重要模式，把信任劃分為來源于過程的信任、來源于特征的信任和來源于制度的信任。來源于特征的信任是指料想對方是否值得信任，往往顧及他的家庭背景、年齡、社會地位、經濟地位、種族等等。來源于制度的信任還要從非人格化的規則、社會規范和社會制度等的基礎上產生，而不僅僅從人際間的交往和熟悉度中產生。茹克爾還比較系統的闡明了信任的三種形成機制，其中包括基于社會相似性的信任產生機制和基于法制的信任產生機制：前者主要是依據雙方間的家庭背景、種族、價值觀念等方面的相似程度來決定是否給予信任，后者主要是依據社會規章制度，如專業資格、科層組織、中介機構及各種法規的保證狀況來決定是否給予信任。

通過對前人信任研究成果的梳理，我們發現對信任研究的四種不同的取向，都具有其合理性和理論價值，對完善信任理論系統發揮著獨特的作用，對指導實踐也具有重要意義。但在企業尤其是針對下屬對上級的信任度研究情境中，筆者認為把信任納入到人際關系理論和社會功能理論的雙重研究取向之中，是一個更為合理的、切合情境的選擇，從這種思路出發，在本文中筆者把企業中下屬對上級的信任界定為：在一定的企業文化和制度下，下屬與上級交往過程中，下屬在理性計算和情感關聯基礎上對上級所產生的一種心理反應和行為體現。

二、下屬對上級的信任的影響因素及其產生機制

在當代企業制度下，信任在實現企業健康平穩發展中發揮著越來越重要的作用，下屬與上級之間良好的信任關系，有利于增強下屬對企業文化和企業發展愿景的認同感，有利于構建和諧、高效的雇傭關系，有利于員工提高工作的滿意度和職業倦怠的克服，從而不斷地提升企業的績效。既然下屬對上級的信任度對企業發展具有如此重要的意義，那么上級如何才能獲得下屬的信任，影響下屬對上級信任度高低的影響因素有哪些呢?下屬對上級的信任的產生機制是怎樣的呢?

1、下屬對上級的信任的影響因素

前人對影響信任的因素，從不同的視角出發作了大量的研究，取得了豐富的成果。國內外學者針對影響上級與下屬之間信任的因素的探討，都提出了影響信任的因素，如邁耶爾、戴維斯和舒奧爾曼(Mayer,Davis&Schoorman,1995)以及彭泗清等都做出了系統的整理。另外，比較典型的研究還有克拉莫爾(Kramer,1996)，他從上下級權力大小的角度，來探討上下級之間信任，并認為上級對下屬的信任和下屬對上級的信任在本質上有不同之處，因此，要想充分了解組織中上下屬間的信任關系，必須將上級對下屬的信任和下屬對上級的信任區分開來，并得出結論，認為除了關系之外，忠誠與才能是影響上級對下屬信任的重要因素，而仁厚與正直則是影響下屬對上級信任的重要因素：Buller(1991)認為決定信任他人的影響因素包括十個因素，即有效性、勝任力、一致性、言行謹慎、公平、正直、忠誠、開放性、履行承諾、接受能力；Gabarro發現品質(正直、動機、一致性、開放性、謹慎)、勝任(功能上的，人際上的，一般化的)和判斷力是組織信任的重要基石；向上信任的維度(下屬對上司的信任)與向下信任(上司對下屬的信任)是不同的，向上信任的維度是正直、動機和開放性，而向下信任的維度卻是正直、勝任、一致性；Maver&Davis認為能力、善意、公平是人際信任的基石。

我們發現，在所取得的研究成果中，下屬對上級的信任和上級對下屬信任的影響因素是不同的，下屬對上級的信任更重要的是考慮上級的勝任力、公平性等因素，而上級對下屬的信任更著重考慮的是下屬的忠誠度的因素；同時發現，雖然不同的學者對影響因素的研究的結果不同，但是我們也可以發現有一些因素是這些學者所共同認可的，如勝任力、公平、開放性等。

同時，企業制度和文化對下屬是否信任上級具有重要的影響，來源于制度的信任往往更能夠使下屬更加容易產生積極的心理反應和行為表現，而對剛性的企業制度和文化的堅定的信任，往往能夠加強下屬對上級所具有的勝任力、公平、開放性等柔性因素的認同，剛性的企業制度與柔性的領導者品質，兩者相互貫通，從而不斷提高下屬對上級的信任度。

因此，在企業中尤其是下屬對上級的信任的影響因素中，既要考慮企業制度和文化的構建和塑造，更對上級領導者提出了嚴格的要求，只有那些具有高勝任力、堅持公平和開放性等優秀品質的領導者，才能夠得到下屬的信任和支持。

2、下屬對上級信任的產生機制

下屬對上級的信任的建立需要經歷一個階段性的過程，在信任建立的過程中，下屬對上級的信任經歷了三個過程，即威懾型信任、了解型信任和認向型信任，這三種類型的信任是一個不斷提升的過程，認同型信任是最高層次的信任，是上級獲取下屬對其信任所追求的目標。

所謂威懾型信任是基于行為的一貫性，如果行為的一貫性無法維持時，就會受到懲罰。這種類型的信任是建立在下屬和上級的交往的前期階段，下屬對企業制度、企業氛圍、上級領導的領導風格等都是陌生的，在這種情況下，下屬所采取的行為更多的是建立在對制度的遵從上，因為如果不遵守制度，自己就會受到懲罰，因此威懾性信任更多的是一種制度的約束和威懾，下屬沒有對企業和上級投入情感。

所謂了解型信任是基于對對方行為的可預測性，能夠準確的預測對方所采取的行為而產生的信任。該類型的信任是較威懾型信任更高層次的信任，在這一階段中，員工通過與上級的交流和溝通，開始對上級有了初步的了解，能夠對上級所要采取的行動進行較為準確的預測，并希望得到上級情感上的支持和認同。

所謂認同型信任是基于對對方的愿望和意圖的接納，相互間形成情感、價值觀上的認同。該類型的信任是信任發展的最高層次，下屬對上級的價值觀、企業發展的愿景高度的認同，并積極主動地為實現該愿景而努力，企業上下高度和諧，員工擁有高度的工作滿意度和成就感，組織績效得以大力提升。

高層次的認同型信任的建立是一個長期復雜的過程，在這個過程中上級領導者發揮著主導性的作用，要求領導者不斷提升優秀的領導品質，完善企業制度的基礎上，遵循下屬對上級信任產生的過程和規律，努力實現在企業內部形成高層次的認同型信任，不斷提高組織績效。

三、提高下屬對上級信任度對企業發展的重要意義

下屬對上級信任對企業發展所產生的重要作用，尤其是高層次的認同型信任的功能受到了越來越多國內外研究者的重視，他們從不同的視角，如信任與組織績效的關系、信任與員工工作滿意度的關系、信任與員工忠誠心的關系以及信任與員工的組織公民行為的關系等，進行了大量的理論探討和實證研究。筆者認為，提高下屬對上級信任度對企業發展意義重大，下屬對上級的信任度與組織績效、員工的工作滿意度、員工的忠誠心以及員工的組織公民行為成高度的正相關關系。

1、下屬對上級的高層次信任有利于提高組織績效

關于企業內部信任與企業績效關系，已有大量的理論探討和實證研究，如趙西平等人對團隊能力、組織信任與團隊績效的關系進行了研究，研究結果表明一個團隊的寫作能力、團隊資源的掌控能力分別于團隊績效、組織信任正相關。組織信任與團隊績效正相關。團隊協作能力、團隊資源掌控能力分別通過組織信任影響團隊績效；也有研究者對管理者個人績效與信任關系進行了研究，分析管理者在組織中所面臨的三種信任關系——上級的信任、下屬的信任以及同事間的信任，并分別說明三種信任關系是如何影響管理者的個人績效，最后提出了360度信任——績效提升模型。

下屬對上級的高層次的信任，會反應在員工的心理契約和行為表現之上，下屬對上級信任，會主動地追隨上級，認同上級的價值觀，接受并積極主動地為實現企業發展愿景而努力，而這些行為會直接影響到上級領導者的管理績效和任務績效，所謂的管理績效主要表現在計劃、組織、領導和控制下屬等的管理職能方面的績效，而下屬對上級的高度信任，有利于加強下屬與上級的溝通，幫助領導者制定出正確的可行性的計劃，有利于下屬對上級工作安排的認同和接受，便于上級的組織管理；所謂的任務績效與管理績效往往是正相關的，較高的管理績效帶來較高的任務績效。

2、下屬對上級的高層次信任有利于提高員工的工作滿意度

工作滿意度是員工根據自己的參考框架對工作的特性加以解釋后所得到的結果，是員工對其工作參考緯度的情感反應。在這里工作參考緯度不僅僅是工作的狀況，還包括員工工作的整體環境，公司的制度和文化，領導者的領導風格以及領導者對待下屬的態度等等，員工是否對工作滿意更多的是一種主觀感受和解釋，是一種情感的體驗。而梳理國內外學者對影響企業員工工作滿意度的研究結果表明，人際關系和領導風格是影響企業員工工作滿意度的重要因素，人際關系包括與上級的關系、與同事的關系，而民主公平的領導風格也更能讓員工得到情感的滿足。

高層次的認同型信任，是建立在下屬和上級良好的溝通基礎上形成的，是下屬對上級的價值觀、情感上的高度認同，是對企業制度和文化的接納，是對上級領導者勝任力、公平性、開放性以及對員工職業規劃和發展的支持的態度等的認同。這種情感上的付出所建構起的高層次的認同型的信任，無疑會加強員工對企業以及領導者的情感投入，獲得美好的情感體驗，不斷地提高在企業中的工作滿意度。

3、下屬對上級的高層次信任有利于提高員工的組織公民行為

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一、企業改革發展新階段、新戰略

我國企業改革已進行了20多年。改革是必要的，也取得了顯著成績_但是，這些改革始終圍繞著國家與企業之間的關系這個中心，調整國家與企業之間的產權關系.仍然沒有把調動企業經營者主體的積極性和創造性放在應有的戰略位置上:由于經營者主體的問題始終沒有著力解決，改革滯后，所以目前成了人們關注的熱點、難點和焦點問題。據作者參加的有關的課題在北京進行的問卷調查顯示、對國有企業急需解決的13個問題排序時，有40%的被調查企業將“對公司經理人員激勵、約束機制的建立”列為最急需解決的前三個間題之一;有l50Ic的企業更認為是第一位急需解決的同題。另據中國企業聯合會.中國企業家協會在全國范圍內組織的千家國有企業經營者問卷調查中。在問及影響我國企業經營者隊伍建設的主要因素時.82%的被調查企業認為是“激勵與約束機制不足”;在同及影響經營者發揮作用的主要原因時，的被調查企業認為是卜激勵不足，積極性沒有真正發揮，資料來源:中國企業聯合會，中國企業家協會課題組問卷調查《企業管理》1999.10期。事實證明，企業改革必須與時俱進，再上新臺階。邁向新階段，這就是企業經營者主體的激勵與約束機制創新為主要內、主要標志和主要特征的階段;企業經營者主體的優劣、水平高低‘能力大小.事業心強弱，確是企業興衰成敗的關鍵。

創新經營者激勵與約束機制。培育和造就優秀的企業經營者群體，也是世界經濟走向知識經濟時代企業發展面臨的新課題:所謂知識經濟時代，可說這個時代比起工業經濟時代的發展更加依靠知識的投人‘生產和利用.知識經濟時代現代公司制企業中的投資主體、所有權與經營權的關系以及產權形成要素等都發生了根本性的變化。如投資主體更加多元化、社會化及投資的高風險化;所有權與經營權的分離更加普遍化與高度化，企業需要專門的經營人才;經營權‘勞動權可以轉化為所有權、經營者持股、職工持股成為一種潮流;知識與資本一樣.參與產權的形成與分配，而且非人力資本越來越依附于能為自己帶來最大價值增值的人力資本;企業中知識的投人表現為技術投人與管理投人，這種投人具有持續性特.點，這種投人可以在公司組建時人股。更多的是在經營過程中增股，這是企業持續發展的動力源泉。

由于經營者對企業的重要性和控制力越來越大，所近年來企業經營者間題，引起了世界不少國家經濟學界的注意和潛心研究、形成了’‘企業激勵理論’“或稱“委托一’‘理論。這一理論成為企業理論的重要組成部分和經濟理論的前沿。

當前，我國國有企業對經營者的激勵不足，約束松弛，并由此而引發的企業經營者主體動力不足和內部人控制問題，與國際上對這一問題的特別關注.形成了鮮明對比:這也充分說明了創新對經營者激勵和約束機制的間題，并不是一個一般的管理問題，而是一個帶根本性的戰略問題。所以在企業改革中必須在考慮企業資產保值、增值的同時.充分考慮企業經營者和高級專業人才的長期預期，使他們的合理預期長期化、合法化、制度化，把企業的改革與發展納人到一個統一的發展戰略之中，使我國企業改革進人一個新的階段。正是由于我們的企業改革，沒有在適當的時機及時提出這一戰略任務，致使我國企業改革出現了一些帶普遍性的問題。

二、建立對經理人以產權為目標的長期激勵機制

1,激勵機制的內涵

所謂激勵機制，實際上就是有效的解決企業中由于“委托一，.關系而產生的經營者的“道德風險”和.“逆向選擇’.行為，調動經營者的積極性，促使其努力工作的一種制度安排:激勵機制是現代企業治理結構中的一個最基本的問題，也是投資者(資本所有者)最關的問題之一經營者激勵包括精神滿足和獲得物質利益兩個方面。經營者作為職業經理，除聲譽、職務和社會地位等精神方面的需求外，物質利益是不可或缺的:

2傳統的經理人薪酬結構勢在必改

我國經理人傳統薪酬結構大體由合同薪水、獎金、利潤分成等部分構成。傳統的薪酬制度的主要缺陷是容易導致經營者的短期行為。在現代企業制度條件下，企業經理層越來越多地享有企業資源控制權和企業發展的決策權，企業命運與經營者的行為關系重大。而經營者的決策行為受自身利益的限制，有可能不從資本所有者的利益出發，特別在涉及企業發展戰略的長期重大決策時，經營者有可能著眼于與自身收人掛鉤的當期業績而損害所有者的根本利益。解決這類問題就需要一種特定的制度安排，鼓勵經營者更多地關注公司的長期持續發展、而不是僅僅將注意力集中在短期財務指標上:股票期權的激勵機制就是對經理人實行長期激勵的主要方法

3,合理的經營者薪酬結構

一般來講‘經營者的有效的薪酬構成應包括以下的部分:（l)基本工資。這是薪酬中的固定部分，一般由個人資歷或職位決定。其缺點是激勵作用弱，使經營者的行為可能會趨干短期化。(2)少業績獎金。業績獎金是業績薪酬的一種形式，根據公司的業績或特定目標的完成情況給予的一定金額獎勵，一般一年發放一次。(3)股票予根據業績評估情況，對經營者贈予公司股票(4)股票期權贈子經營者在規定時間以規定價格購人一定數量公司股票的權利:

上述的薪酬各個部分之間需要有一個合理的比例。對美國前150家大公司滬急裁的薪酬構成的分析表明，在總裁的總薪酬中，48%為股票期權，其他股票薪酬形式占:.業績獎金占230k，基本工資占189''''0。而且，對于美國38個大型公司中建立以業績為基礎的薪酬機制的分析表明，在建立以業績為基礎的薪酬機制后，公司的業績大幅提升，表現為資本回報率3年平均增長率由上升至60k，資產回報率3年平均增長率由一4%上升至2%，每股收益3年平均增長率由9%上升至14%，人均創造利潤3年平均增長率由6%上升至10%。合理的激勵機制設計應該使對經營者短期激勵和長期激勵相結合，綜合運用各種激勵方法。

4.股票期權是一種有效的激勵約束機制

股票期權是一種特殊的金融證券，是一份合約:期權是一項選擇權，是權利，而非義務:期權斌予持有人咬如經理人在規定的時期內以一定的價格購買或售賣本企業一定數量股權的一種權利，而不負有必須買進和賣出的義務。自從美國輝瑞制藥公司在1952年推出第一個股票期權計劃后，期權激勵在美國和很多發達國家企業中逐漸盛行，如在美國上市公司中，有90%實行了“股票期權計劃”:這種股票期權實際上是基于公司股票的看漲期權，是對傳統酬金制度的改革，它有強大的激勵作用:只有企業處于一個穩定的上升通道中，經理人才能逐漸獲得期權收益。為了保證股票市值不斷提高，經理人就會自覺地全身心地投人工作，有效地將資本所有者的利益和經營者的利益緊密地聯系在一起，使經理人在追求自身利益最大化中也實現了股東的利益最大化，從而有效矯正經營者的短期行為。同時期權的巨大收益和不斷的期待具有極大的示范作用，可以為企業不斷吸引和留住人才。股票期權又有很強的約束作用，要考慮經營者在一定時期內的業績，如果經營不好，公司股票市值下降，經理人不僅達不到預期收人，還可能被解除合同，喪失全部期權。因此，股票期權像一只金手銬，把經理人的利益和企業的利益緊緊拴在一起。我國企業改革引人股票期權激勵機制對于解決我國國有企業主要經營者長期激勵不足的問題將會產生巨大作用。并且對于我國企業低成本吸引高級管理人才也是一個行之有效的途徑。當前許多跨國公司在我國設立了機構，利用高薪、出國機會、優異的工作環境及良好的發展前景挖走了國有企業大批高級管理人才，隨著中國加人GTO的臨近，中國企業特別是國有企業如何留住人才將面臨嚴峻的考驗:推行‘.股票期權計劃’無疑是一個好對策，它既能有效地吸引和留住經營者人才，也不會增加企業的負擔。國家當前應盡快研究和著手制訂“股票期權計劃”的具體運作規定并組織試點，同時完善相應的法規制度，讓“股票期權’制度為企業改革和企業家隊伍建設發揮其應有作用。

三、股票期權激勵計劃

1.股票期權激勵的要素

一般來說股票期權計劃主要包括以下5方面要素:（1)確定股票期權的執行價格_股票期權一般有折價(行權價低于當前股價)，等值!行權價等于當前市價)或溢價3種發行方式（2)確定股票期權的行使期限和有效期限。美國期權的有效期一般為10年，強制持有期為3至5年不等一期權執行日期的確定也有兩種方法:在獲得日可執行和獲得并遞延執行。（3)確定股票薪酬的參與者。股票期權發展初期、其受益人主要是公司的高級管理人員。近年來的發展趨勢是受益人范圍擴大到本公司，本公司的母公司或者子公司的所有全職雇員。（4)股票權授予期的安排_通常情況下，股票期權不能在贈予后立即執行，需要在授予期結束后才能行權。行權權的授予時間表可以是均速的，如在贈予日后5年中每年授予20%的行權權，也可以是加速的。（5)如何確定股票期權的數量。決定贈予期權數量，有三種方法:一種是利用計量模型進行求解，其實施較為復雜。其二是與企業發展公司股票股價目際掛鉤確定對應股票數量。其三是利用經驗公式通過計算期權價值倒推出期權數量。期權份數二期權薪酬的價值/(期權行使價格、5年平均利潤增長預測)。

1.票期權計劃的執行

股票期權計劃的實施一般有兩種類型:

（1）票轉讓即當高級管理人員實施股票期權時，股票從股東手中轉到高級管理人員手中，實現實物轉讓_此時股票期權有3種執行方法即①現金行權。個人向公司指定的證券商支付行權費用和相應的稅金與費用，證券商以行權價格為個人買進股票，個人持有股票，作為對公司的長期投資，并選擇適當的時機出售股票以獲利.2:無現金行權。個人不需以現金或支票來支付行權費用，證券商以出售該公司部分股票獲得的收益來支討行權費用、人選擇出售股票的方式、可以是市場交易委托指令，即以當時市價出售股票、也可以是日限價交易指令，即在當前交易日內，股價達到或超過指定價格就執行交易指令、出售股票，否則指令自動撤銷。還可以采取撤銷前有效交易委托指令，即如果在規定時間段內（一般為30下、日歷日)，股價達到或超過指定價格執行交易.出售股票，否則指令自動撤銷:③無現金行權并出售即個人決定對部分或全部可行權的股票期權行權并立即出售，以獲取行權價與市場價的差價帶來收益。在具體執行時，個人同樣可以選擇市場交易委托指令、限價委托指令、撤銷前有效委托交易指令等出售股票的方式。股票轉讓容易造成股東之間財富的重新分配，同時還可能受到法律及監管方面的限制:

（2）虛擬股權。具體作法是:在年初或財政年度之初、以公司的資金從市場上回購公司股票或增發新股，為本年度可能的高級管理人員行使期權做準備;當高級管理人員行權時，公司賣出所持有的股票、并根據期權條款規定將盈余以現金形式支付給經營者。這種作法的優勢是:避免了股票轉讓的困難，同時避免了股東間財富的重新分配.:

四、建立健全對我國企業經理人股票期權長期激勵和約束機制

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>> 機器人領域的“愚公” 日本機器人產業的發展及對中國的反思 機器人替代對中國制造的意義 對中國機器人發展走向的認識 中國工業機器人市場的分析 機器人對企業人力資源管理的影響及對策分析 對跳躍機器人研發的分析 對礦難救援機器人的研究及應用現狀 對工業機器人抓取技術的研究 對機器人教學導入策略的研究 機器人避障的原理及分析 救災機器人的研究現狀、應用及發展 工業機器人的研究狀況及趨勢 城軌站內導盲機器人的研究分析 并聯機器人研究領域的先行者 人工智能在智能機器人領域中的研究與應用 中國工業機器人的飛躍 中國機器人產業的“博弈” 機器人投顧在金融領域的應用 智能控制及其在機器人領域的應用 常見問題解答 當前所在位置：. 2015-05-08.

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Analysis on Basic Research on Robot Projects Funded by the Chinese Government and its Funding Effect

CHEN Yue，WANG Zhiqi，TAN Jianguo

（School of Public Admininstration and Law， WISE Lab， Dalian University of Technology， Dalian 116024， Liaoning， China）

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AI Index在新舊年份交替之際公布了團隊成立以來第一份報告，其中具有代表性的八張圖可以幫助我們快速、全面了解AI這一行業高速發展的啟發和見解。

1、AI學術研究論文激增9倍以上

自1996年以來，每年發表的計算機科學的學術論文和研究的數量猛增了9倍以上。學術論文和研究通常能產生新的知識產權和專利。整個Scopus數據庫中，含有“Artificial Intelligence”這個關鍵詞的計算機科學領域的論文有超過200，000（200237）篇。Scopus數據庫中“計算機科學”領域的論文總共有近500萬（4868421）篇。

2、AI風險投資激增6倍

自2000年以來，在美國，風險投資者（VC）每年投入AI創業公司的投資額增加了6倍。Crunchbase，VentureSource和Sand Hill Econometrics被用于確定VC每年投給初創公司的資金額，這些初創公司在某些關鍵領域起著重要作用。上圖顯示了VC在美國所有融資階段對AI創業公司年度投資總額。

3、AI創業公司激增14倍

自2000年以來，在美國，有資本支持的AI創業公司數量增加了14倍。Crunchbase，VentureSource和Sand Hill Econometrics也用于這一分析。這個數字包括VentureSource數據庫中Crunchbase列表中的任何有VC支持的公司。

4、要求AI技能崗位激增4.5倍

自2013年以來，要求有AI技能的工作崗位增長了4.5倍。在Indeed.com平臺上，需要AI技能的工作崗位所占份額的計算方法是通過職業描述中的標題和關鍵字來確定是否與人工智能相關。AI Index研究還計算了在Indeed.com平臺上，要求人工智能技術的工作崗位份額在不同國家的增長情況。盡管加拿大和英國增長迅速，但對于人才招聘市場，Indeed.com的報告顯示加拿大和英國分別只占美國AI招聘市場絕對規模的5%和27%。

5、機器學習、深度學習以及NLP成為核心技能

在線求職平臺Monster.com上數據顯示，機器學習，深度學習和自然語言處理（NLP）是最重要的三項技能。兩年前NLP已經被預測會成為應用程序開發人員創建新的AI應用程序最需要的技能。除了創建AI應用程序，最受歡迎的技能還包括機器學習技術，Python，Java，C++，開源開發環境的經驗，Spark，MATLAB和Hadoop。根據對Monster.com的分析，在美國，數據科學家，高級數據科學家，人工智能顧問和機器學習主管的薪水中位數為$127000。

6、圖像標注錯誤率巨幅下滑至2.5%以下

自2010年以來，圖像標注的錯誤率從28.5%下降到2.5%以下。大規模視覺識別挑戰賽（LSVRC）的對象檢測任務的AI拐點發生在2014年。在這項特定任務中，AI已經表現得比人類更準確。這些發現來自于ImageNet網站上LSVRC競賽排行榜的競賽數據。

7、機器人進口量激增至25萬

從國際上看，機器人的進口量已經從2000年的10萬臺左右增長到了2015年的25萬臺左右。數據來源是每年進口到北美以及國際整體的工業機器人的數量。工業機器人由ISO 8373：2012標準定義。國際數據公司（IDC）預測對機器人的消費將在五年內加快，到2021年達到2307億美元，復合年增長率（CAGR）為22.8%。

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新研究讓液態金屬機器能“跑”能“跳”

據中科院微信公眾號，近期，中國科學院理化技術研究所聯合清華大學研究組，首次報道了由液態金屬驅動的金屬絲振蕩效應、金屬顆粒觸發型液態金屬跳躍現象等，并研發出鍍有磁層的自驅動液態金屬機器乃至以液態金屬為車輪的微型車輛，其中兩項研究以封面文章形式發表。

此前，液態金屬機器均以純液態方式出現，固液組合機器效應的發現和技術突破，使得液態金屬機器自此有了功能性內外骨骼，將提速柔性機器的研制進程。

記者注意到，這個科研團隊的帶頭人是中科院理化所雙聘研究員、清華大學教授劉靜。

2013年6月，把液態金屬做成打印“墨水”，劉靜團隊首次研發出紙上直接生成電子電路的技術。一年后，團隊又研發出世界首臺室溫液態金屬打印機，借助該設備，只需在計算機上設定程序，就可以“打”出個性化的電路系統。2015年初，劉靜帶領的團隊造出世界首臺液態金屬機器的相關論文引起《科學》等權威網站的關注，被形容為制造出“終結者”。

劉靜團隊近期在發表于《先進科學》上的題為Liquid Metal Machine Triggered Violin-like Wire Oscillator（10.1002/advs.201600212，2016；封面文章）的論文中，報道了一種異常獨特的液態金屬固液組合機器的自激振蕩效應：將處理過的銅絲觸及含鋁的液態金屬時，銅絲會被液態金屬迅速吞入，并隨后在液態金屬機體上做長時間往復穿梭運動，如同演奏音樂中的小提琴琴弦一般（如圖1）。

此外，用不銹鋼絲觸碰液態金屬，還可對銅絲的振蕩行為加以調頻調幅操控。造成上述現象的機制主要在于，鋁與堿溶液反應引發液態金屬與銅絲兩端出現浸潤力差異所致，這里，~絲、液態金屬、電解液及氫氣之間多相界面的動態耦合產生了節律性牽引力。這一突破性發現革新了傳統的界面科學認識，也為柔性智能機器的研制打開了新思路，還可發展出流體、電學、機械、光學等系統的控制開關。

在發表于《應用物理學快報》上的題為Jumping Liquid Metal Droplet in Electrolyte Triggered by Solid Metal Particles（108，223901，2016）的論文中，作者們發現了一類有趣的液態金屬跳躍行為（如圖2）：向放有金屬液滴的溶液體系中加入固體金屬顆粒（鎳、鐵等）后，原本靜止的金屬液滴開始跳動起來，并在容器底部留下一串餅狀“腳印”。

研究揭示，金屬顆粒與液態金屬表面發生點接觸時，交界面處電場強度顯著增強，以至會在溶液內電解產氫，氫氣泡在基底不斷吸附長大形成“氣體彈簧”，這就為液滴跳躍提供了推力。導致電場極化的因素之一是來自液態金屬與固體金屬顆粒之間的電勢差即原電池效應（如圖3）；另一原因則在于，固-液材料界面間微觀形貌差異會導致電荷累積，繼而引發尖端放電效應。

在《材料化學學報B》上的論文Self-Propelled Liquid Metal Motors Steered by Magnetic or Electrical Field for Drug Delivery（4，5349，2016，封面文章）中，研究小組通過電鍍方法在液態金屬表面鑲嵌鐵磁性鎳層，由此實現了機器在外部磁場或電場作用下的靈活控制（如圖4），并驗證了其在藥物遞送方面的潛在價值。超越于無規則運動型液態金屬機器的是，該磁性固液組合機器可實現運動起停、轉向和加速等復雜行為。

進一步地，研究小組還發展出一種以柔性可變形“車輪”驅動的微型車輛，其由金屬液滴及經3D打印的塑料本體組合而成。在電場作用下，液態金屬“車輪”可發生旋轉變形，繼而驅動車輛行進、加速乃至實現更多復雜運動（如圖5）。采用類似于四驅車的結構，研究小組證實其可在攜帶重物0.4g的情況下以25mm/s速度運動。這種固液組裝型柔性機器的設計概念可衍生出更多復雜的可控機器結構。相應研究發表在RSC Advances（Liquid Metal Wheeled Small Vehicle for Cargo Delivery，6，56482-56488，2016）上。

十多年來，由中科院理化所研究員劉靜帶領的團隊圍繞液態金屬開展了大量原創性探索，在芯片冷卻、先進制造、電子技術、生物醫療及柔性機器等領域取得全面突破。團隊迄今已發現30類以上具有重要科學意義的液態金屬基礎現象或效應，研發出數十種實用技術，在包括北京、云南、廣東等地在內的全國范圍內推動產業化，先后促成了領先性液態金屬產品生產線、研發中心及科技館的建設落成，多種產品進入市場，提出的創建液態金屬谷乃至發展液態金屬全新工業體系的構想也正從理想變成現實，成果在海內外學術界和工業界產生重大影響。

近些年，劉靜團隊一直在致力于聯合工業界推動液態金屬產業化應用。“我們有幸在液態金屬研究上走在世界前頭，但在產業方面不能落后，我們要把握歷史機遇，幫助我國建成世界級的液態金屬谷。”劉靜說。

離造出“變形機器人”還有很長路要走

隨著科技的不斷進步，液態金屬已經走進了我們的視野，但擁有液態金屬就意味著能制造出“變形機器人”嗎？

澳大利亞皇家墨爾本理工大學的科學家在今年8月也表示，他們使用一種液態金屬合金制造出能自主操作的開關和泵。最新技術可用于制造能像活組織一樣行動的電子設備，甚至類似“T-1000終結者”那樣的3D液態金屬機器人。盡管目前“T-1000”離完全實現還有不少技術障礙，但澳大利亞的科學家稱他們已朝這一方向“邁出了堅實的一步”。

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蔡則蘇，副教授，2006年獲得哈爾濱工業大學計算機應用技術工學博士學位，機器人技術與系統國家重點實驗室（哈爾濱工業大學）博士后。現為中國人工智能學會智能機器人專業委員會委員、中國人工智能學會機器人足球工作委員會委員、中國計算機學會會員、中國宇航學會會員、黑龍江省機器人學會常務理事。曾擔任貴州億豐升華科技機器人有限公司技術總監、江蘇久祥汽車電器集團公司技術總監。

獲得黑龍江省自然科學獎二等獎1項（排名第一）、黑龍江省高等學校自然科學獎一等獎1項（排名第一）、中國人工智能學會2012～2013年度最佳青年科技成果獎1項、徐州市科技進步獎三等獎1項，發表學術論文70余篇，其中SCI/EI/ISTP檢索60多篇，出版專著1部，獲得多項世界杯機器人冠軍。獲得國家發明專利授權2項，申報國家發明專利9項（已公示3項，已受理6項），獲得軟件著作權3項。

計算機不僅應該去做人類指定它做的事，還應該可以獨自以最佳方式去解決許多事情。為了研究這個問題，許多科學家都曾耗盡了自己一生的心血。

第二次世界大戰期間，英國數學家圖靈發明了一種機器，一種破譯敵方通訊的系統，這種機器成了現代機器人的鼻祖。后來，圖靈用一生去幻想制造出一種會學習、又智能的機器。

技術革新，同步改寫著人類文明的表情，也將智能服務機器人的研究者――哈爾濱工業大學副教授蔡則蘇，推向了時代的最前沿。

創新驅動 奠定基礎

機器人的誕生和機器人學的建立及發展，是自動控制領域最具說服力的成就，也是20世紀人類科學技術進步的重大成果。機器人技術是現代科學與技術交叉和綜合的體現，先進機器人的發展代表著國家綜合科技實力和水平，因此目前許多國家都已經把機器人技術列入本國21世紀高科技發展計劃。

我國從20世紀80年代開始涉足機器人領域的研究和應用。1986年，我國開展了“七五”機器人攻關計劃，1987年，我國的“863計劃”將機器人方面的研究開發列入其中。

近年來，多機器人協作越來越受到人們的關注，分布式系統之所以能引起這么大的興趣，主要原因是多機器人系統能完成單個機器人很難完成的任務，而且更加靈活，容錯力強。另外，多機器人系統可以借鑒社會科學中的一些基本問題的解決方法以及生命科學中的基本理論，因此，多機器人系統的研究具有廣泛的應用領域，但這其中還有很多問題亟待解決。

2006年，蔡則蘇剛剛博士畢業，就投入到智能服務機器人領域的研究之中，主持了國家“863計劃”項目“分布式多機器人合作與競爭機制及其應用技術”。項目從硬件角度提出一種基于多智能體系統理論的多機器人系統結構，從軟件角度提出一種基于BDI框架的多機器人合作與競爭體系結構。

為了提高合作效率及避免沖突，他們首先提出基于合同網協議的任務分配算法，其次研究基于免疫遺傳算法的合作進化策略及基于勢函數和競爭優先級的共享資源沖突消解算法。

為了解決環境探索及運動目標的識別與跟蹤問題，蔡則蘇課題組研究了基于概率掃描匹配的多機器人SLAM技術。最后將這些技術集成后開發出多機器人追捕逃跑目標的演示系統，該系統既是一個多機器人系統的技術性能測試平臺，又是一個應用領域的演示系統。既開辟了多機器人系統的新的應用領域，又作為試驗平臺驗證了項目提出的各種關鍵技術的可行性與正確性，為蔡則蘇后來在智能機器人領域的研究奠定了堅實的理論基礎。

2011年，蔡則蘇又承擔了國家自然科學基金項目“基于量子隨機博弈論的三維未知環境下多機器人合作與競爭問題研究”。

幾年來，項目組首先對移動機器人的運動學、動力學等關鍵技術進行研究，并集成建立三維虛擬仿真平臺。其次，項目組利用隱式馬爾科夫拓撲地圖實現不同度量地圖之間的拼接，研究多機器人系統中三維同時定位與地圖創建和協作同時定位與地圖創建技術，對未知環境進行探索，創建混合環境地圖，搜索獵物。在發現獵物后，采用量子拍賣和量子協作強化學習方法分配追捕任務，建立動態聯盟并分配角色，將復雜的多局中人量子隨機博弈問題分解成一系列易于解決的二局中人量子博弈問題。最后，根據追捕者角色，建立追捕者的策略集和獵物的策略集，根據各自的收益函數，選擇最優均衡解。最后通過三維仿真平臺和實際多機器人系統考察方法的實用性和有效性。

多機器人追捕問題是研究多智能體機器人系統中多機器人協調與協作問題的理想平臺。該項目主要通過將三維未知環境下多機器人追捕多獵物問題看成是有限理性的多局中人的隨機博弈問題。

智慧凝聚 光芒綻放

隨著機器人應用領域的不斷擴大，機器人已從傳統的制造業進入人類的工作和生活領域，另外，隨著需求范圍的擴大，機器人結構和形態的發展呈現多樣化。高端系統具有明顯的仿生和智能特征，其性能不斷提高，功能不斷擴展和完善;各種機器人系統便逐步向具有更高智能和更密切與人類社會融洽的方向發展。

蔡則蘇承擔的江蘇省科技支撐計劃項目“基于環境認知的家庭服務機器人產業化關鍵技術研究”旨在通過研究家庭服務機器人環境認知、同時定位與地圖創建、情感識別等關鍵技術，建立適合中國未來家庭生活的家庭服務機器人產品樣機，提高服務機器人對變化環境和多種任務的適應性，以及自主服務能力等關鍵技術，進一步研制和開發助老/助殘服務機器人系列產品，對于提升老年人和殘疾人的生活質量，緩解中國老齡化社會的危機，保證社會的和諧發展具有重要的意義。

項目主要是結合服務機器人科研機構與企業的關鍵平臺，也是發展我國家庭服務機器人新工業戰略目標的關鍵環節。同時將推動智能機器人生產應用中的環境感知、智能控制、人機交互、仿生研究等核心技術的發展，培育和推動服務機器人這一新興產業的大力發展，使我國處于領先地位。同時服務機器人的相關核心技術還可以輻射到智能家電、智能玩具、智能安防、智能餐飲等眾多行業，提升相關產品的高科技附加值，對我國優化產業結構，提高自主創新能力和國家綜合競爭力具有積極而深遠的意義。

多年來，蔡則蘇不僅作為項目負責人主持并完成國家“863計劃”項目“分布式多機器人合作與競爭機制及其應用技術”1項和國家重點實驗室項目“基于三維崎嶇地形的多機器人追逃問題研究”1項、國家自然科學基金項目“基于量子隨機博弈論的三維未知環境下多機器人合作與競爭問題研究”、江蘇省科技支撐計劃項目“基于環境認知的家庭服務機器人產業化關鍵技術研究”等項目，還多次為《機器人》《哈爾濱工業大學學報》《哈爾濱工程大學學報》《電子學報》和《中國郵電高校學報》（英文）評審論文，成為《機器人》、國際雜志《Applied Technology》的特邀遠程評審專家。

篇8

東芝在本周舉辦的Cutting-EdgeIT&ElectronicsComprehensiveExhibition(CEATEC)展會上了一款全新人形交互機器人，而其最大特色就是可以通過手語與人交流。

據悉，多虧了關節中內置的43個電動機，這個名叫AikoChihira的女性角色機器人的肢體運動相當自然流暢，這也讓手語表達成為了可能。不過，機器人動作模擬技術目前還存在諸多限制，東芝計劃在2020年以前推出更為全面智能的手語交互機器人，而實現這個目標就必須將語言表達、語音識別、動作控制等多個系統完美結合在一起。值得一提的是，AikoChihira計劃的最終目標是為老人以及老年癡呆癥患者提供服務，在陪伴他們的同時還能幫助醫護人員或者其親人進行實時監護。

除了東芝以外，很多科研機構也參與了AikoChihira計劃。東芝已經和大阪大學展開了深入合作，而后者則一直致力于人形機器人的設計和開發工作，所以AikoChihira才會看起來如此真實。另外，芝浦科技學院和湘南工科大學在運動傳感器技術和機器人驅動技術方面也給予該項目很大幫助，而東芝則創建了AikoChihira的運動控制與協調算法。

軟體機器人控制技術

機器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一樣的鋼筋鐵骨，不過事實并不總是這個樣子的。最近，來自美國普渡大學的研究人員就發明了一種由輕質惰性泡沫材料制成的軟體機器人，為了讓它像機器手臂一樣可以自由彎曲，研究人員還在在泡沫材料的表面覆蓋了一層特殊的“衣服”，而這層聚合物纖維在受熱的情況下可以自由改變形狀和堅硬度，作用就如同附著在骨骼上的肌肉一般。

該項目的負責人稱，這種能夠變形收縮的機械纖維將被廣泛用于機器人領域，而他們也有計劃以此為基礎研制新型飛行機器人。另外，由于成本低重量輕，機械纖維機器人十分適合用于太空探索，要知道每多將一克物質送上太空，整個發射成本都會顯著增加，而美國航空航天局也已經開始著手研究這類軟體機器人。不僅如此，對于醫療領域來說機械纖維也是一種極好的材料，比如可以制成骨折病人的外固定支架，在提高固定效果的基礎上又減輕了患者的負擔。

液態金屬控制技術

據英國《每日郵報》9月23日報道，美國北卡羅來納州一個科研團隊日前研發出一種可進行自我修復的變形液態金屬，距離打造“終結者”變形機器人的目標更進一步。

科學家們使用鎵和銦合金合成液態金屬，形成一種固溶合金，在室溫下就可以成為液態，表面張力為每米500毫牛頓。這意味著，在不受外力情況下，當這種合金被放在平坦桌面上時會保持一個幾乎完美的圓球不變。當通過少量電流刺激后，球體表面張力會降低，金屬會在桌面上伸展。這一過程是可逆的：如果電荷從負轉正，液態金屬就會重新成為球狀。更改電壓大小還可以調整金屬表面張力和金屬塊粘度，從而令其變為不同結構。

北卡羅來納州立大學副教授邁克爾·迪基(MichaelDickey)說：“只需要不到一伏特的電壓就可改變金屬表面張力，這種改變是相當了不起的。我們可以利用這種技術控制液態金屬的活動，從而改變天線形狀、連接或斷開電路等。”

此外，這項研究還可以用于幫助修復人類切斷的神經，以避免長期殘疾。研究人員宣稱，該突破有助于建造更好的電路、自我修復式結構，甚至有一天可用來制造《終結者》中的T-1000機器人。

機器人生物行走技術

新一代微型生物機器人能收縮肌肉。美國伊利諾斯大學厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機器人”(bio-bots)，由肌肉細胞推動、電脈沖控制，研究人員能對其發號施令。相關論文在線發表于最近的美國《國家科學院學報》上。

“不管你想制造任何種類的生物機器人，由細胞驅動的生物刺激都是一項基本要求。”負責這項研究的伊利諾斯大學厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾說，“我們正在把工程原理與生物學整合在一起，設計開發生物機器人和用于環境、醫療方面的系統。生物學非常強大，如果我們能學習利用其優勢，將帶來許多好東西。”

巴什爾小組用3D打印技術造出一種柔韌的水凝膠和活細胞組成的生物機器人。以前，他們也曾用跳動的小鼠心臟細胞造出一種能自己“行走”的生物機器人，但心臟細胞不停地收縮，讓他們無法控制機器人的運動。因此要用心臟細胞來設計生物機器人是很困難的，它不能隨意開關、加快或減慢速度。

新設計的生物機器人受自然的肌腱骨骼啟發。據物理學家組織網近日報道，他們用3D打印水凝膠制成主骨，既能支持生物結構，又能像關節一樣彎曲。再把一條肌肉錨在主骨上，就像肌腱把肌肉附著在骨骼上。生物機器人的速度由電脈沖頻率來控制，頻率越高，肌肉收縮越快，生物機器人也就走得越快。

“骨骼肌細胞很有吸引力，你可以用外部信號來調整它的步調。”巴什爾說，“比如設計一種設備，讓它能在感覺到某種化學物質或接到某個信號時開始工作，可以使用骨骼肌。我們把它作為設計工具之一，工程師在設計時，還有不同的方案。”

“這完全是自然的，我們的研究基于仿生設計原則，如肌肉骨骼系統的自組織。”論文第一作者、研究生卡洛琳·茨威特科維奇說，“本成果代表了生物機器開發與控制方面的重要一步，能夠刺激、訓練或培養它們來工作。這種系統最終可能發展成一代生物器，用于藥物遞送、手術機器人、‘智能’移植、移動環境分析器等。”

下一步，研究人員將加強對生物器運動的控制，像集成神經元那樣，用光或化學物質控制生物器向不同方向運動。“我們的目標是把這些設備用作‘自主傳感器’。”巴什爾說，“比如，讓它能感覺到某種化學物質，朝它運動并釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標邁進的一大步。

機器人透視技術

據國外媒體報道，目前，美國加州大學最新研制一款具有“透視眼”能力的機器人，在兩個機器人之間釋放無線信號，通過測量信號強度的變化，將觀察發現墻壁內部的物體。該技術可用于尋找困陷在建筑物中的傷員，或者監控家中的老年人。

該系統是由美國加州大學科學家YasaminMostofi博士最新研制的，這兩個機器人裝配著輪子，一個釋放無線信號，另一個探測接收信號強度。

當機器人環繞正方形混凝土建筑物時，彼此離開視線范圍之內，它們能夠計算出建筑物內部的事物，甚至可以識別出人類。其工作原理是當途經墻壁和其它物體時，測量信號強度的衰減程度。

通過測量無線信號的衰減情況，機器人可以繪制一張視覺地圖，呈現觀測大約100秒的透視景象。研究人員指出，這項研究結果非常令人滿意，誤差不超過5厘米。

研究小組表示，我們的目標僅是使用無線信號透視厚墻壁觀察完全未知區域。這項技術可由任何無線激活裝置實現，目前我們賦予機器人“透視眼”功能。

雖然一些現代無人操控機器人使用激光掃描器觀察前方的物體，但卻不能透視鄰近的物體或者墻壁。研究人員指出，這項最新技術將是機器人運動設計的革命性創新，賦予無人操控機器人一些新的功能。

他們認為這項技術潛在廣泛應用，其中包括：地震災難之后的搜尋和營救工作。“透視眼機器人”無需挖掘便能檢測探索考古遺址。

敏感觸控技術

不要以為機器人的敏感度很差。美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology， MIT)視覺科學學科聯合波士頓東北大學研究團隊近日成功研制了一種觸覺傳感器GelSight，比人類的手指更加靈活敏感。

此次麻省理工學院及東北大學聯合研究團隊開發的“機器人手指傳感器”突破了此前機器人手部關節不靈敏等限制，甚至比人類手指更加靈活敏感，因此受到了各界矚目。該傳感器不是以機器來辨識觸覺，而是以3D視覺實時定位物體的方位，以實現對物體的識別和傳感。

據悉這種技術比人類的手部觸覺靈敏約100倍。GelSight內置有紅色、黃色、白色、藍色等照明設備，GelSight可根據指示的信號迅速做出反應，根據麻省理工學院方面公開的演示視頻更可直觀的感受到GelSight的強大功能。裝置了GelSight傳感器的機器人可輕松拔出裝置在電腦上的USB，但未裝置GelSight的機器人則無法完成該動作。

據悉，GelSight最大的特征在于，最快的辨識物體的視覺信號，并馬上將其轉化為觸覺信號。

機器人用可伸縮電線

日本綜合型化學企業旭化成將于9月1日發售可以像橡皮筋那樣伸縮的電線。《日本經濟新聞》8月26日報道說，通過在具有彈性的聚氨酯纖維(中國稱：氨綸)中以螺旋狀嵌入可通電的導線，使得電線可以伸縮，且不易出現松弛。與容易松弛的以往電線相比，自由自在的變形將成為可能。旭化成力爭將這種電線應用于實現復雜動作的擬人機器人和穿戴型輔助機器人。

該電線由旭化成其旗下子公司、從事紡織業務的旭化成紡織公司開發。在拉伸時可以伸長至1.4倍，同時在反復彎曲直至斷線的耐久性方面也是以往產品的10-100倍。

以樹脂材料作為保護的一般電線在用于機器人時，在手腕做彎曲動作等的情形下，容易形成松弛或纏繞。而旭化成開發的這種伸縮性電線將可以依照其實施的擬人動作合理布線。

首先，面向彎曲部分使用電線的工業機器人，旭化成將開拓以往產品的替代性需求。該公司將以“ROBODEN”(意為機器人電線)的產品名，通過米思米集團總部的電子商務網站銷售。在價格方面，1米以內長度為3萬日元(約合人民幣1772元)左右。旭化成計劃向電子企業和精密機械企業等銷售，力爭3年內實現3億日元左右的銷售額。

機器人可自行組隊技術

相信對于有密集恐懼癥的人來說，看到1000只排得密密麻麻的小機器人在桌面上一起移動絕對不會感到好受。不過這仍無法阻礙哈佛大學的工程師們打造這樣的系統。據悉，研究團隊使用了1000只組裝簡易的小型機器人，每個造價20美元。據介紹，每組裝一個這樣的機器人需要5分鐘的時間，也就是，他們花費了83多個小時完成了這項艱巨的任務。

之后，他們為這些小小的機器人提供了多套算法，這樣它們就能移動形成多種形狀。

團隊負責人、哈佛大學電子工程師Michael Rubestein介紹道：“我們打造了一群機器人版的蜂群，它專門以大部隊的形式工作。不過(這套系統)也存有一個缺陷，那就是機器人的功能性并不強大，并且還有諸如噪音距離傳感及移動困難等多個可變因素。”Rubenstein表示，他們希望打造一套可以完成復雜全局任務的機器人“蜂群”。

篇9

本書內容包含如下章節：1.簡介；2.離子聚合物-金屬復合材料的物理原理；3.新型離子聚合物―金屬復合材料和機制；4.離子聚合物-金屬復合材料建模的系統觀點；5.共軛聚合物制動器：建模與控制；6.合成介電彈性體材料；7.介電彈性體制動器；8.電活性聚合物制動器的集成傳感反饋；9.電活性聚合物設備和機器人的應用。本書從系統的角度向讀者介紹了最新的發展，包含材料處理，傳動裝置設計，控制建模，以及設備和機器人應用，重點介紹這些方向的新發展，致力于為讀者提供通用的、基本的基于仿生機器人人工肌肉的材料相關知識，為下一階段更深入的了解做準備。

本書作者Kwang Jin Kim是位于拉斯維加斯的內華達大學的機械工程系教授，系主任（2007-2012）。他于1987年畢業于韓國延世大學，1989年和1992年在亞利桑那州立大學分別獲得碩士和博士學位（ASU），并在馬里蘭大學完成了博士后研究。他具有豐富的行業經驗，是熱電氣設備公司的高級研究工程師（1995-1997）和環境機器人公司的首席科學家（1997-2001）。他的研究方向是能源系統和活性材料/傳感器。他撰寫了超過320篇的技術出版物，包括143篇期刊論文和3部著作，并榮獲2項美國專利。他目前是智能材料與結構雜志（SMS，Smart Materials and Structurd）、智能納米材料國際期刊（TSNM，Smart Nano Material）、先進的機器人系統國際期刊（ARS，Advanced Robotic System）和制動器（Brake）雜志的編委。

本書適合于研究生，學者和材料工程和機器人學領域的專業人士閱讀，也適合于沒有電活性聚合物相關知識背景的讀者進行入門閱讀。

篇10

論文摘要:智能機器人教育在學校教育中的地位也越來越重要。無論國內還是國外，開展智能機器人教育活動已經非常普遍。由于沒有專門的機器人教育專業，使得我國基礎教育領域機器人方面的師資處于接近真空狀態。在師范類院校開展智能機器人教育，為基拙教育提供更好的師資力量，也為師范類院校在人才培養模式上帶來了新的思考。師范院校開展智能機器人要形成一種師范模式，重點在對學生進行機器人教育指導能力的訓練。

一、引言

20世紀90年代以來，隨著科技的進步，人工智能技術的發展，智能機器人在全世界范圍內掀起獷一股熱潮。隨著機器人技術理念的逐步完善和相關設備更新，人們也筍越來越重視智能機器人的教學和竟賽活動。正是因為看到了這一點，我國的高等教育以及中小學教育在這方面也都投人了巨大的熱情和精力，智能機器人教育在學校教育中的地位也越來越重要。筆者通過文獻檢索發現，智能機器人教育在國內外已不是少數學校的事。

1.國內外高校智能機器人教育開展現狀

無論國內還是國外，在高校開設智能機器人教育課程的現象已經非常普遍。但主要是一些綜合性大學。比如日本是世界上機器人教育和機器人文化普及最高的國家之一，在日本不僅每所大學具有高水平的機器人研究和教學內容，且每年舉行多種不同檔次的機器人設計和制作大賽，通過大賽培養了大批機器人技術研究和應用人才，使日本的機器人技術走到了世界前列。其他再比如一些歐美國家，亞太地區等都有該類項目的開設。

在國內，據不完全統計也有為數相當的高校有開設這項課程。其中有包括清華大學、北京大學、北京理工大學、西安理工大學等綜合型大學，也有北京師范大學、浙江師范大學等師范類大學，其他還有一些職業技術學院等等。可以說我們的教育界還是注意到了這門新興的學科，也在這塊領域投人了相當的支持和關注。

2.國內外中小學智能機器人教育開展現狀

國外青少年熱中于機器人基于他們的歷史文化環境:一是高新科技(尤其是IT的超速發展);二是漫畫、電影、電視、體育競賽、電子游戲以及互聯網的影響。也正是由于這些文化因素的影響，智能機器人教育在國外開展地如火如茶，發展也比較迅速。目前，各國都有舉辦不同級別、科目、門類的比賽:比如日本的ROBO-ONE比賽至今已經舉辦了7屆，還有“青少年機器人大賽”等，其主要參賽者都是年輕人。與此同時韓國的青少年也在掀起一股機器人熱潮，韓國政府和企業也正在投人大量資金開發機器人產業，并使之商品化。而在美、德、法等國家，機器人產業也正在受到重視，一般采取“官產學”形式。“官”即政府的支持和調節，“產”即產業界的自我分類的研究和開發，“學”即學校專門設置的課程，進行學校教育。在如此龐大的體系下，機器人產業在國外已占非常重要的地位，尤其在當今的信息技術時代。

我國的智能機器人教育現狀又如何呢?據不完全統計，在 2005年全國已有2. 5萬余所中小學、320余萬學生參與到智能機器人教育當中來。隨著這幾年經濟的快速發展，目前我國中小學參與到機器人教育這個項目當中的人遠遠超過了上述數據，而且還在不斷上升。特別是沿海發達地區，比如上海、廣東、浙江、江蘇等地區。目前的主要開設形式是校本課程或者興趣小組等，參與的學生也大多是出于個人興趣愛好。

3.中小學智能機器人教育的師資現狀

由于智能技術是信息技術的核心領域，智能機器人也成為了培養學生動手能力、創新能力、協作能力和邏輯思維能力，提高學 生綜合素質，開拓智力的平臺;同時，也是進行程序設計形象化、成果化教育的平臺。

目前就已開展智能機器人教育的學校來看，其主要的指導老師就是信息技術老師。智能機器人教育主要多個學科的知識，由于沒有專門的機器人教育專業，使得我國基礎教育領域機器人方面的師資處于接近真空狀態。可以看到中小學信息技術教育在師資方面還存在著諸多欠缺的地方。而計算機科學與技術、教育技術這兩類專業在培養目標和培養模式上都帶有局限性。比如計算機科學與技術專業，他們培養的人才往往有雙重性:一是培養具有教書育人的良好素質，能勝任中小學計算機教育的教師;二是可從事計算機行業的相關人才。而教育技術專業雖然把培養目標調整為“具有良好的信息素質，勝任中小學信息技術課程的教學工作”，但是，目前多數教育技術專業、計算機科學與技術專業的培養模式培養大批“勝任”智能機器人教育課程的教師顯然不切實際。

4.關于師范院校開展智能機器人教育的情況

在我們國家而言，智能機器人還屬于比較新興的項目，作為科研重要基地的大學起步也較晚，大家的水平差距相對較小。如果師范院校現在開設該項目，以時機來看，比較恰當。正因為大家處于同一起點，相互之間的差距不是很大，更加有競爭。師范類院校作為為社會培養人才的基地，更應該看到這一事實。目前師范類院校較綜合大學來實力上看處于劣勢狀態，但師范院校由于和基礎教育結合緊密，在發展機器人教育方面事實上具有先天優勢。為提高師范類院校的競爭地位，增強培養人才的實際能力，創造出師范特色的新的人才培養模式，都值得我們思考并加以實施。

二、師范院校開展智能機器人教育的價值

1師范類院校提高本身競爭力的需要

在師范類院校開設智能機器人教育正是順應了師范教育改革的潮流。不僅可以為基礎教育提供更好的師資力量，也為師范類院校在人才培養模式上帶來了新的思考。拓寬了師范生的就業渠道，增強了社會競爭力。

2.中小學智能機器人教育的需要

智能機器人教育引人中小學，不僅有利于信息技術的發展;有利于我們探索教育改革和人才培養的新途徑、新方法;有利于高素質人才的培養;同時，也將推動我國智能機器人知識和技術的普及;促進我國智能機器人事業的發展和專業人才的培養;促使新興的智能機器人產業的形成。因此智能機器人進人中小學已成為一種必然趨勢。我們可以通過智能機器人教育這個平臺挖掘學生的創造潛能培養造就創新人才。不久的將來，智能機器人教學必將進人我們的周圍，越來越多的人員便會參與到其中。如果師范類院校開設智能機器人教學，那么等到這些人員從事到中小學教育以后，他們發揮出來的作用將不可限量。

3.培養學生的諸多能力需要

智能機器人技術是世界強國重點發展的高技術，也是世界公認的打開21世紀大門的鑰匙。智能機器人融合了機械、電子、人工智能等技術。如果把它引人教育，不僅有利于信息技術教育的發展;有利于我們探索人才改革和人才培養的新途徑、新方法;有利于高素質人才的培養;同時將推動我國智能機器人知識和技術的普及;促進我國智能機器人事業的發展和專業人才的培養;促進新興產業的形成。實踐證明它不僅可以激發學生的想象力，培養學生的設計能力、創造能力、動手能力和跨專業的綜合應用能力而且還培養了學生的協作精神。把智能機器人引人師范教育，不僅培養了學生的諸多能力，同時又為師范類院校學生在就業競爭中提供了一項優勢，何樂不為?

4.師范性和專業性結合，培養更全面人才的需要

師范教育的根本目的不在于培養文學家、科學家，而是培養能培育文學家、科學家的教育家。在師范類院校開設智能機器人課程便是培養模式上的一種嘗試和創新。由于師范類院校其本身的特殊性，它主要為基礎教育培養師資力量，側重點在于培養教師而不是培養研究性人才。師范類院校要培養智能機器人教育的人才，勢必要調整培養目標和培養模式，把專業性和師范性更好到結合在一起，只有這樣才能優化人才，增加競爭力。師范類院校要看到自己的缺點的同時也注意發揮自己的優勢。目前中小學存在的問題就是專業教師的缺乏。為中小學智能機器人教育提供更優的師資，也為師范類院校學生提供更多的就業機會而言，在師范類院校開設智能機器人教育也就非常必要而且也很有利。

三、要研究智能機器人教育發展的師范模式

1.要總結開設智能機器人教育的做法和經驗

湖州師范學院于2004年開始智能機器人教育，目前擁有機器人儀器80臺，實驗室兩個。主要以學科競賽、興趣小組形式開展設，目前正在課程開設試驗。舉辦過六次機器人院級比賽，五次機器人校級比賽，舉辦過兩期暑期培訓，并代表學校參加過7次全國性的比賽，參與到這項教育活動的學生數大約有600人，獲得了全國一等獎多項，引起社會、其它學校的關注。

作為師范院校，開展智能機器人教育的主要目的是為突出專業特色，增強社會競爭力。雖然我們開展的時間并不是很長，但無論是自己舉辦活動還是參加大規模的比賽，我們的師生都認真努力，收獲頗多。在教學實踐和理論方面都有了很大的提高，積累了一定的經驗。

從筆者的走訪來看，無論是參與到其中的教師還是學生，都得到了一定的鍛煉。一些同學甚至還受到了一些中小學的邀請，去擔任他們的興趣小組指導教練，參加省級比賽，也取得了不錯的成績。智能機器人教育開闊了學生的視野，培養了學生的能力，同時打造了學校品牌，為學生就業提供了多一條的途徑。

但同時在教育對象、課程設置、實驗室管理等方面也都還存在著一定的問題。比如智能機器人是融合了多種技術的綜合性課程，開設培訓課程以前，需要學生有一定理論基礎。所以需要開設一定的前序課程。由于受到實驗室、師資等問題的限制，目前我們學院開設的項目還比較少，學生參與面還不夠寬等等。

2.要明確培養目標，更好地開展機器人教育，形成師范模式

就師范類院校開展智能機器人教育而言，筆者認為我們要按師范專業的特點開展一系列智能機器人教育課程、活動，形成一種師范模式，更好地普及機器人教育，為基礎教育培養優秀人才。

(1)在師范專業開設一些信息技術課，培養學生信息素養

當今時代，對學生的信息技術素養要求越來越高。根據我院實際經驗，學生在參與到機器人活動中時需要一定的信息技術基礎，比如C語言編程，而我們師范生缺少的就是這方面的知識。如果師范院校在這方面能開設一些系列課程，使學生的理論知識水平有所積累，對于我們開展機器人教育必將有極大的幫助。我們在從小學教育專業、教育技術專業本科生中開展智能機器人教育，就十分重視學生信息技術課程知識的補充，因此師范生在智能機器人教育的一系列活動、選修課程中理解能力、動手能力就迅速提升。

(2)建立配套完備的機器人教育實驗室

智能機器人是技術的前沿之一，集成了數學、物理、化學、生物、機械、電子、材料、能源、計算機硬件、軟件等眾多領域的科學和技術知識，沒有一種技術平臺比智能機器人更綜合。所以為了使現在的師范生能夠更適應未來信息時代的要求，在教學實驗環節中及時地增加教學實驗內容是非常有必要和可行的。況且，機器人教學需要有實際的場地設備等要求，機器人教育實驗室的創辦非常需要。加強機器人教育實驗室建設，重點在對學生進行機器人教育指導能力的訓練，同時要注意實驗室的專業完備程度，規范管理等，并提高機器人實驗室的軟件建設、社會服務能力。

(3)成立大學生機器人教育協會，組織機器人學科競賽

機器人比賽是一項很好的科技創新活動，不僅易于激發興趣，而且還可以培養學生的多種能力。學生們在研討爭論中，逐漸提高了語言表達能力;在策略方案分析中，鍛煉了思考、分析問題和解決的能力;在具體設計和安裝調試中，綜合運用各門課程知識，提高了工程設計和工程實施的安裝能力。我們目前建立大學生機器人教育協會，吸引學生參加這方面的活動，學習機器人原理，掌握機器人制作、編程、操作技能，活動形式主要是開展機器人學科競賽。這樣既可以檢驗我們學生學到的實際的知識以及獲得的能力，也能贏得更多的榮譽，得到學校領導的重視，擴大師范院校在機器人競賽的影響，更重要的是從親身實踐中學會和發展智能機器人教育活動的組織能力。