机器人技术论文范文

导语：如何才能写好一篇机器人技术论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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本文作者：工作单位：安徽埃夫特智能装备有限公司

从控制系统设计角度来说，可以采用辩证法内外因基本原理来分析影响重载机器人控制品质的因素，首先，如果系统存在动力学耦合、柔性等非线性因素，仅仅采用传统的线性控制很难获得良好的控制品质，底层伺服回路的控制缺陷是影响机器人控制品质的内因。第二，如果运动规划环节处理不当，传输给底层运动控制回路的运动指令不合理，即存在位置不连续，速度不连续，加速度跃变等情况，对系统会产生严重的冲击，即便底层伺服控制设计再优秀，同样也会严重影响系统控制品质，这就是所谓的外因。下面就从内外因角度对目前在机器人运动规划和底层伺服控制方面的相关进展进行综述。机器人运动规划方法运动规划与轨迹规划是指根据一定规则和边界条件产生一些离散的运动指令作为机器人伺服回路的输入指令。运动规划的输入是工作空间中若干预设点或其他运动学和动力学的约束条件；运动规划的输出为一组离散的位置、速度和加速度序列。运动规划算法设计过程中主要需要考虑以下三个问题：（1）规划空间的选取：通常情况下，机器人轨迹规划是在全局操作空间内进行的，因为在全局操作空间内，对运动过程的轨迹规划、避障及几何约束描述更为直观。然而在一些情况下，通过运动学逆解，运动规划会转换到关节空间内完成。在关节空间内进行运动规划优点如下：a.关节空间内规划可以避免机构运动奇异点及自由度冗余所带来种种问题[1-4]；b.机器人系统控制量是各轴电机驱动力矩，用于调节各轴驱动力矩的轴伺服算法设计通常情况也是在关节空间内的，因此更容易将两者结合起来进行统一考虑[5,6]；c.关节空间运动规划可以避免全局操作空间运动规划带来的每一个指令更新周期内进行运动规划和运动学正逆计算带来的计算量，因为如果指令更新周期较短，将会对CPU产生较大的计算负荷。（2）基础函数光滑性保证：至少需要位置指令C2和速度指令C1连续，从而保证加速度信号连续。不充分光滑的运动指令会由于机械系统柔性激起谐振，这点对高速重载工业机器人更为明显。在产生谐振的同时，轨迹跟踪误差会大幅度增加，谐振和冲击也会加速机器人驱动部件的磨损甚至损坏[7]。针对这一问题，相关学者引入高次多项式或以高次多项式为基础的样条函数进行轨迹规划，其中Boryga利用多项式多根的特性，分别采用5次、7次和9次多项式对加速度进行规划，表达式中仅含有一个独立参数，通过运动约束条件，最终确定参数值，并比较了各自性能[8]。Gasparetto采用五次B样条作为规划基础函数，并将整个运动过程中加速度平方的积分作为目标函数进行优化，以确保运动指令足够光滑[9]。刘松国基于B样条曲线，在关节空间内提出了一种考虑运动约束的运动规划算法，将运动学约束转化为样条曲线控制顶点约束，可保证角度、角速度和角加速度连续，起始点和终止点角速度和角加速度可以任意配置[10]。陈伟华则在Cartesian空间内分别采用三次均匀B样条，三次非均匀B样条，三次非均匀有理B样条进行运动规划[11]。（3）运动规划中最优化问题：目前常用的目标函数主要为运行时间、运行能耗和加速度。其中关于运行时间最优的问题，较为经典是Kang和Mckay提出的考虑系统动力学模型以及电机驱动力矩上限的时间最优运动规划算法，然而该算法加速度不连续，因此对于机器人来说力矩指令也是不连续的，即加速度为无穷大，对于真实的电驱伺服系统来说，这是无法实现的，会对系统产生较大冲击，大幅度降低系统的跟踪精度，对机械本体使用寿命也会产生影响[12]。针对上述问题Constantinescu提出了解决方法，在考虑动力学特性的基础上，增加对力矩和加速度的约束，并采用可变容差法对优化问题进行求解[13]。除了以时间为优化目标外，其他指标同样被引入最优运动规划模型中。Martin采用B函数，以能耗最少为优化目标，并将该问题转化为离散参数的优化问题，针对数值病态问题，提出了具有递推格式的计算表达式[14]。Saramago则在考虑能耗最优的同时，将执行时间作为优化目标之一，构成多目标优化函数，最终的优化结果取决于两个目标的权重系数，且优化结果对于权重系数选择较为敏感[15]。Korayem则在考虑机器人负载能力，关节驱动力矩上限和弹性变形基础上，同时以在整个运行过程中的位置波动，速度波动和能耗为目标，给出了一种最优运动规划方法[6]，然而该方法在求解时，收敛域较小，收敛性较差，计算量较大。

考虑部件柔性的机器人控制算法机器人系统刚度是影响动态性能指标重要因素。一般情况下，电气部分的系统刚度要远远大于机械部分。虽然重载工业机器人相对于轻型臂来说，其部件刚度已显著增大，但对整体质量的要求不会像轻型臂那么高，而柔性环节仍然不可忽略，原因有以下两点：（1）在重载情况下，如果要确保机器人具有足够的刚度，必然会增加机器人部件质量。同时要达到高速高加速度要求，对驱动元件功率就会有很高的要求，实际中往往是不可实现（受电机的功率和成本限制）。（2）即使驱动元件功率能够达到要求，机械本体质量加大会导致等效负载与电机惯量比很大，这样就对关节刚度有较高的要求，而机器人关节刚度是有上限的（主要由减速器刚度决定）。因此这种情况下不管是开链串联机构还是闭链机构都会体现出明显的关节柔性[16,17]，在重载搬运机器人中十分明显。针对柔性部件带来的系统控制复杂性问题，传统的线性控制将难以满足控制要求[17-19]，目前主要采用非线性控制方法，可以分成以下几大类：（1）基于奇异摄动理论的模型降阶与复合控制首先针对于柔性关节控制问题，美国伊利诺伊大学香槟分校著名控制论学者MarkW.Spong教授于1987年正式提出和建立柔性关节的模型和奇异摄动降阶方法。对于柔性关节的控制策略绝大多数都是在Spong模型基础上发展起来的。由于模型的阶数高，无法直接用于控制系统设计，针对这个问题，相关学者对系统模型进行了降阶。Spong首先将奇异摄动理论引入了柔性关节控制，将系统分成了慢速系统和边界层系统[20]，该方法为后续的研究奠定了基础。Wilson等人对柔性关节降阶后所得的慢速系统采用了PD控制律，将快速边界层系统近似为二阶系统，对其阻尼进行控制，使其快速稳定[21]。针对慢速系统中的未建模非线性误差，Amjadi采用模糊控制完成了对非线性环节的学习[22]。彭济华在对边界层系统提供足够阻尼的同时，将神经网络引入慢速系统控制，有效的克服了参数未知和不确定性问题。连杆柔性会导致系统动力学方程阶数较高，Siciliano和Book将奇异摄动方法引入柔性连杆动力学方程的降阶，其基本思想与将奇异摄动引入柔性关节系统动力学方程一致，都将柔性变形产生的振动视为暂态的快速系统，将名义刚体运动视为准静态的慢速系统，然后分别对两个系统进行复合控制，并应用于单柔性连杆的控制中[23]。英国Sheffield大学A.S.Morris教授领导的课题组在柔性关节奇异摄动和复合控制方面开展了持续的研究。在2002年利用Lagrange方程和假设模态以及Spong关节模型建立柔性关节和柔性连杆的耦合模型，并对奇异摄动理论降阶后的慢速和快速子系统分别采用计算力矩控制和二次型最优控制[24]。2003年在解决柔性关节机器人轨迹跟踪控制时，针对慢速系统参数不确定问题引入RBF神经网络代替原有的计算力矩控制[25].随后2006年在文献[24]所得算法和子系统模型的基础上，针对整个系统稳定性和鲁棒性要求，在边界层采用Hinf控制，在慢速系统采用神经网络算法，并给出了系统的稳定性分析[26]。随着相关研究的开展，有些学者开始在奇异摄动理论与复合控制的基础上作出相应改进。由于奇异摄动的数学复杂性和计算量问题，Spong和Ghorbel提出用积分流形代替奇异摄动[27]。针对奇异摄动模型需要关节高刚度假设，在关节柔度较大的情况下，刘业超等人提出一种刚度补偿算法，拓展了奇异摄动理论的适用范围[28]。（2）状态反馈和自适应控制在采用奇异摄动理论进行分析时，常常要同时引入自适应控制律来完成对未知或不精确参数的处理，而采用积分流形的方式最大的缺点也在于参数的不确定性，同样需要结合自适应控制律[29,30]。因此在考虑柔性环节的机器人高动态性能控制要求下，自适应控制律的引入具有一定的必要性。目前对于柔性关节机器人自适应控制主要思路如下：首先根据Spong模型，机器人系统阶数为4，然后通过相应的降阶方法获得一个二阶的刚体模型子系统，而目前的大多数柔性关节自适应控制律主要针对的便是二阶的刚体子系统中参数不确定性。Spong等人提出了将自适应控制律引入柔性关节控制，其基于柔性关节动力学奇异摄动方程，对降阶刚体模型采用了自适应控制律，主要采用的是经典的Slotine-Li自适应控制律[31]，并通过与Cambridge大学Daniel之间互相纠正和修改，确立一套较为完善的基于奇异摄动模型的柔性关节自适应控制方法[32-34]。（3）输入整形控制输入整形最原始的思想来自于利用PosicastControl提出的时滞滤波器，其基本思想可以概括为在原有控制系统中引入一个前馈单元,包含一系列不同幅值和时滞的脉冲序列。将期望的系统输入和脉冲序列进行卷积,产生一个整形的输入来驱动系统。最原始的输入整形方法要求系统是线性的，并且方法鲁棒性较差，因此其使用受到限制。直到二十世纪九十年初由MIT的Signer博士大幅度提高该方法鲁棒性，并正式将该方法命名为输入整形法后[35]，才逐渐为人们重视，并在柔性机器人和柔性结构控制方面取得了一系列不错的控制效果[36-39]。输入整形技术在处理柔性机器人控制时，可以统一考虑关节柔性和连杆柔性。对于柔性机器人的点对点控制问题，要求快速消除残余振荡，使机器人快速精确定位。

这类问题对于输入整形控制来说是较容易实现的，但由于机器人柔性环节较多，呈现出多个系统模态，因此必须解决多模态输入整形问题。相关学者对多模态系统的输入整形进行了深入研究。多模态系统的输入整形设计方法一般有:a)级联法：为每个模态设计相应的滤波器，然后将所有模态的时滞滤波器进行级联,组合成一个完整的滤波器，以抑制所有模态的振荡；b)联立方程法:直接根据系统的灵敏度曲线建立一系列的约束方程，通过求解方程组来得到滤波器。这两种方法对系统的两种模态误差均有很好的鲁棒性。级联法设计简单，且对高模态的不敏感性比联立方程法要好；联立方程法比较直接，滤波器包含的脉冲个数少,减少了运行时间。对于多模态输入整形控制Singer博士提出了一种高效的输入整形方法，其基本思想为：首先在灵敏度曲线上选择一些满足残留振荡最大幅值的频段，在这些特定的频带中分别选择一些采样频率，计算其残留振荡；然后将各频率段的残留振荡与期望振荡值的差平方后累加求和，构成目标函数，求取保证目标函数最小的输入整形序列。将频率选择转化为优化问题，对于多模态系统，则在每个模态处分别选择频率采样点和不同的阻尼系数，再按上述方法求解[40]。SungsooRhim和WayneBook在2004年针对多模态振动问题提出了一种新的时延整形滤波器，并以控制对象柔性模态为变量的函数形式给出了要消除残余振动所需最基本条件。同时指出当滤波器项数满足基本条件时，滤波器的时延可以任意设定，消除任何给定范围内的任意多个柔性振动模态产生的残余振动，为输入整形控制器实现自适应提供了理论基础[41]，同时针对原有输入整形所通常处理的点对点控制问题进行了有益补充，M.C.Reynolds和P.H.Meckl等人将输入整形应用于关节空间的轨迹控制，提出了一种时间和输入能量最优的轨迹控制方法[42]。（4）不基于模型的软计算智能控制针对含有柔性关节机器人动力学系统的复杂性和无法精确建模，神经网络等智能计算方法更多地被引入用于对机器人动力学模型进行近似。Ge等人利用高斯径向函数神经网络完成柔性关节机器人系统的反馈线性化，仿真结果表明相比于传统的基于模型的反馈线性化控制，采用该方法系统动态跟踪性能较好，对于参数不确定性和动力学模型的变化鲁棒性较强，但是整个算法所用的神经网络由于所需节点较多，计算量较大，并且需要全状态反馈，状态反馈量获取存在一定困难[43]。孙富春等人对于只具有关节传感器的机器人系统在输出反馈控制的基础上引入神经网络，用于逼近机器人模型，克服无法精确建模的非线性环节带来的影响，从而提高机器人系统的动态跟踪性能[44]。A.S.Morris针对整个柔性机器人动力学模型提出了相应的模糊控制器，并用GA算法对控制器参数进行了优化，之后在模糊控制器的基础上，综合了神经网络的逼近功能对刚柔耦合运动进行了补偿[45]。除采用神经网络外，模糊控制也在柔性机器人控制中得以应用。具有代表性的研究成果有V.G.Moudgal设计了一种具有参数自学习能力的柔性连杆模糊控制器，对系统进行了稳定性分析，并与常规的模糊控制策略进行了实验比较[46]。Lin和F.L.Lewis等人在利用奇异摄动方法基础上引入模糊控制器，对所得的快速子系统和慢速子系统分别进行模糊控制[4748]。快速子系统的模糊控制器采用最优控制方法使柔性系统的振动快速消退，慢速子系统的模糊控制器完成名义轨迹的追踪，并对单柔性梁进行了实验研究。Trabia和Shi提出将关节转角和末端振动变形分别设计模糊控制器进行控制，由于对每个子系统只有一个控制目标，所以模糊规则相对简单，最后将两个控制器的输出进行合成，完成复合控制，其思想与奇异摄动方法下进行复合控制类似[49]。随后又对该算法进行改进，同样采用分布式结构，通过对输出变量重要性进行评估，得出关节和末端点的速度量要比位置量更为重要，因此将模糊控制器分成两部分，分别对速度和位置进行控制，并利用NelderandMeadSimplex搜索方法对隶属度函数进行更新[50]。采用基于软计算的智能控制方法相对于基于模型的控制方法具有很多优势，特别是可以与传统控制方法相结合，完成对传统方法无法精确建模的非线性环节进行逼近，但是目前这些方法的研究绝大部分还处于仿真阶段，或在较简单的机器人（如单自由度或两自由度机器人）进行相关实验研究。其应用和工程实现受限的主要原因在于计算量大，但随着处理器计算能力的提高，这些方法还有广泛的应用前景。

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摘要：信任问题一直是学术界研究的热点问题之一，在企业中尤其是下属对上级信任问题的研究方兴未艾，在全球金融风暴的打击下，对处于寒冬的企业而言，信任将在企业发展中发挥着不可替代的独特作用。本文以此为出发点，对企业内部下属对上级信任度的相关问题进行了探讨，在前人研究的基础上，对信任概念进行了界定，探讨了影响下属对上级信任度的因素及信任产生机制，最后，对提高下属对上级的信任度对企业发展的意义进行了阐述。

关键词：信任影响因素产生机制意义

一、下属对上级信任度的概念界定

信任问题从19世纪进入学术研究领域之后，一直是各个领域学术研究的热点问题，产生了丰富的研究成果，建立起来系统的理论框架，对社会各个领域的发展产生了深远的影响，日益受到人们的重视。在这些研究中，其中在心理学、社会学、组织行为学、经济学等领域成果更为突出，研究者从不同的视角出发来探讨信任问题。下面，笔者在梳理前人研究的基础上，对本文中在企业中下属对上级的信任，进行概念的界定。

从不同的角度出发，前人对信任的研究主要有四种取向，即人格特质理论、情境反应理论、人际关系理论和社会功能理论等，在不同研究背景下，每一种取向都具有其合理性，具有积极的作用。

1、人格特质理论

把信任作为人格特质的研究者认为，信任是个人所具有的一种心理的品质，这种心理品质是个体所特有的，经过后天的学习和生活过程中所产生形成的，主要表现为一个人对其他人的一种期望、信心和信念。主要代表人物有Rotter，Wrightsman等。Rotter认为信任是个体对另一个人的言词、承诺、口头或书面陈述的可靠性的概括性期望；wrightsman(1992)则认为信任是构成个体特质的一种信念，认为一般人都是有诚意、善良并相信他人的；Sabel(1993)认为信任是交往双方共同具有的认为对方不会利用自己弱点的一种信心。个人的生活经历、他对人性的看法会影响其对他人的可信赖程度的一般期望或信念，有的人倾向于信任他人，有的人则倾向于怀疑他人。

2、情境反应理论

持情景反应理论的研究者认为，信任是对情境的反应，是由情境刺激决定的个体心理和行为。人们面对不同的情境时，所具有的心理状态和所采取的行为会随着情境的不同而发生改变，其中最典型的案例是多伊奇(Deutsch,958)所做的囚徒困境的试验，随着试验条件的变化，双方的心理和行为产生了巨大的变化。情境反应理论的代表人物有Deutsch、Boon、Holmes等。Deulsch(1958)把信任定义为在发生于人与人间的事件中所拥有的一种期待，指出信任是在以下三个情势参数的环境中做出的：一是存在一系列不确定性的行为；二是结果的发生基于其他人的行为；三是行为的有害性的影响力大干行为有益性；Boon和HoImes(1991)把信任定义为“在有风险的情势下，对他人的动机抱有一种积极地、自信的期待状态”。

3、人际关系理论

持人际关系理论的研究者把信任放在一定的人际关系中进行研究，而不仅仅把信任作为一种个人的人格特质，一定程度上是对人格特质理论的修正。如彭泗清认为人际关系理论将信任理解为人际关系的产物，是由人际关系中的理性计算和情感关联决定的一种人际态度，比如，人们对一次性人际交往对象的信任建立过程与对长期性人际交往对象的信任建立过程是不同的。代表人物有Lewis、Weigert等。列维斯(Lewis)和维吉尔特(Weigert，1985)认为信任是“人际关系中的理性计算和情感关联所决定的人际态度。”理性和情感是人际信任的两个重要维度，这两个不同的组合可以形成不同类型的信任。其中认知性信任(cognitivetrust)和情感性信任(emotionaltrust)是两种最重要的类型。他们认为认知性信任是指由于对他人的可信任程度的理性考察而产生的信任，而情感性信任是基于情感联系而产生的信任。

4、社会功能理论

持社会功能理论的研究者将信任理解为社会制度和文化规范的产物，是建立在法理(法规制度)或伦理(社会文化规范)基础上的一种社会现象，如社会信任和制度信任等。其主要代表人物有Luhmann、Fukuyama，Barber、Zucker等。卢曼(1979)认为，信任是简化复杂性的机制之一，因为它能超越现存的人与人之间的信息而达成一些行为预期，帮助在人际间建立某种保障性的安全感，从而减少社会交往的复杂性。卢曼还区分了人际信任和制度信任，认为人际信任是以熟悉度及情感联系为基础，制度信任则是靠法律、规章之类的惩戒机制或预防机制来降低社会交往的复杂性；福山从文化的视角对社会信任进行了研究，他认为信任是由文化来决定的，而文化是继承而来的伦理习惯，包括宗教、传统、历史习惯等机制，由于文化的差异，使得不同社会的信任程度差异很大。茹克尔(Zucker,1986)根据经济结构中“信任产生”的三种重要模式，把信任划分为来源于过程的信任、来源于特征的信任和来源于制度的信任。来源于特征的信任是指料想对方是否值得信任，往往顾及他的家庭背景、年龄、社会地位、经济地位、种族等等。来源于制度的信任还要从非人格化的规则、社会规范和社会制度等的基础上产生，而不仅仅从人际间的交往和熟悉度中产生。茹克尔还比较系统的阐明了信任的三种形成机制，其中包括基于社会相似性的信任产生机制和基于法制的信任产生机制：前者主要是依据双方间的家庭背景、种族、价值观念等方面的相似程度来决定是否给予信任，后者主要是依据社会规章制度，如专业资格、科层组织、中介机构及各种法规的保证状况来决定是否给予信任。

通过对前人信任研究成果的梳理，我们发现对信任研究的四种不同的取向，都具有其合理性和理论价值，对完善信任理论系统发挥着独特的作用，对指导实践也具有重要意义。但在企业尤其是针对下属对上级的信任度研究情境中，笔者认为把信任纳入到人际关系理论和社会功能理论的双重研究取向之中，是一个更为合理的、切合情境的选择，从这种思路出发，在本文中笔者把企业中下属对上级的信任界定为：在一定的企业文化和制度下，下属与上级交往过程中，下属在理性计算和情感关联基础上对上级所产生的一种心理反应和行为体现。

二、下属对上级的信任的影响因素及其产生机制

在当代企业制度下，信任在实现企业健康平稳发展中发挥着越来越重要的作用，下属与上级之间良好的信任关系，有利于增强下属对企业文化和企业发展愿景的认同感，有利于构建和谐、高效的雇佣关系，有利于员工提高工作的满意度和职业倦怠的克服，从而不断地提升企业的绩效。既然下属对上级的信任度对企业发展具有如此重要的意义，那么上级如何才能获得下属的信任，影响下属对上级信任度高低的影响因素有哪些呢?下属对上级的信任的产生机制是怎样的呢?

1、下属对上级的信任的影响因素

前人对影响信任的因素，从不同的视角出发作了大量的研究，取得了丰富的成果。国内外学者针对影响上级与下属之间信任的因素的探讨，都提出了影响信任的因素，如迈耶尔、戴维斯和舒奥尔曼(Mayer,Davis&Schoorman,1995)以及彭泗清等都做出了系统的整理。另外，比较典型的研究还有克拉莫尔(Kramer,1996)，他从上下级权力大小的角度，来探讨上下级之间信任，并认为上级对下属的信任和下属对上级的信任在本质上有不同之处，因此，要想充分了解组织中上下属间的信任关系，必须将上级对下属的信任和下属对上级的信任区分开来，并得出结论，认为除了关系之外，忠诚与才能是影响上级对下属信任的重要因素，而仁厚与正直则是影响下属对上级信任的重要因素：Buller(1991)认为决定信任他人的影响因素包括十个因素，即有效性、胜任力、一致性、言行谨慎、公平、正直、忠诚、开放性、履行承诺、接受能力；Gabarro发现品质(正直、动机、一致性、开放性、谨慎)、胜任(功能上的，人际上的，一般化的)和判断力是组织信任的重要基石；向上信任的维度(下属对上司的信任)与向下信任(上司对下属的信任)是不同的，向上信任的维度是正直、动机和开放性，而向下信任的维度却是正直、胜任、一致性；Maver&Davis认为能力、善意、公平是人际信任的基石。

我们发现，在所取得的研究成果中，下属对上级的信任和上级对下属信任的影响因素是不同的，下属对上级的信任更重要的是考虑上级的胜任力、公平性等因素，而上级对下属的信任更着重考虑的是下属的忠诚度的因素；同时发现，虽然不同的学者对影响因素的研究的结果不同，但是我们也可以发现有一些因素是这些学者所共同认可的，如胜任力、公平、开放性等。

同时，企业制度和文化对下属是否信任上级具有重要的影响，来源于制度的信任往往更能够使下属更加容易产生积极的心理反应和行为表现，而对刚性的企业制度和文化的坚定的信任，往往能够加强下属对上级所具有的胜任力、公平、开放性等柔性因素的认同，刚性的企业制度与柔性的领导者品质，两者相互贯通，从而不断提高下属对上级的信任度。

因此，在企业中尤其是下属对上级的信任的影响因素中，既要考虑企业制度和文化的构建和塑造，更对上级领导者提出了严格的要求，只有那些具有高胜任力、坚持公平和开放性等优秀品质的领导者，才能够得到下属的信任和支持。

2、下属对上级信任的产生机制

下属对上级的信任的建立需要经历一个阶段性的过程，在信任建立的过程中，下属对上级的信任经历了三个过程，即威慑型信任、了解型信任和认向型信任，这三种类型的信任是一个不断提升的过程，认同型信任是最高层次的信任，是上级获取下属对其信任所追求的目标。

所谓威慑型信任是基于行为的一贯性，如果行为的一贯性无法维持时，就会受到惩罚。这种类型的信任是建立在下属和上级的交往的前期阶段，下属对企业制度、企业氛围、上级领导的领导风格等都是陌生的，在这种情况下，下属所采取的行为更多的是建立在对制度的遵从上，因为如果不遵守制度，自己就会受到惩罚，因此威慑性信任更多的是一种制度的约束和威慑，下属没有对企业和上级投入情感。

所谓了解型信任是基于对对方行为的可预测性，能够准确的预测对方所采取的行为而产生的信任。该类型的信任是较威慑型信任更高层次的信任，在这一阶段中，员工通过与上级的交流和沟通，开始对上级有了初步的了解，能够对上级所要采取的行动进行较为准确的预测，并希望得到上级情感上的支持和认同。

所谓认同型信任是基于对对方的愿望和意图的接纳，相互间形成情感、价值观上的认同。该类型的信任是信任发展的最高层次，下属对上级的价值观、企业发展的愿景高度的认同，并积极主动地为实现该愿景而努力，企业上下高度和谐，员工拥有高度的工作满意度和成就感，组织绩效得以大力提升。

高层次的认同型信任的建立是一个长期复杂的过程，在这个过程中上级领导者发挥着主导性的作用，要求领导者不断提升优秀的领导品质，完善企业制度的基础上，遵循下属对上级信任产生的过程和规律，努力实现在企业内部形成高层次的认同型信任，不断提高组织绩效。

三、提高下属对上级信任度对企业发展的重要意义

下属对上级信任对企业发展所产生的重要作用，尤其是高层次的认同型信任的功能受到了越来越多国内外研究者的重视，他们从不同的视角，如信任与组织绩效的关系、信任与员工工作满意度的关系、信任与员工忠诚心的关系以及信任与员工的组织公民行为的关系等，进行了大量的理论探讨和实证研究。笔者认为，提高下属对上级信任度对企业发展意义重大，下属对上级的信任度与组织绩效、员工的工作满意度、员工的忠诚心以及员工的组织公民行为成高度的正相关关系。

1、下属对上级的高层次信任有利于提高组织绩效

关于企业内部信任与企业绩效关系，已有大量的理论探讨和实证研究，如赵西平等人对团队能力、组织信任与团队绩效的关系进行了研究，研究结果表明一个团队的写作能力、团队资源的掌控能力分别于团队绩效、组织信任正相关。组织信任与团队绩效正相关。团队协作能力、团队资源掌控能力分别通过组织信任影响团队绩效；也有研究者对管理者个人绩效与信任关系进行了研究，分析管理者在组织中所面临的三种信任关系——上级的信任、下属的信任以及同事间的信任，并分别说明三种信任关系是如何影响管理者的个人绩效，最后提出了360度信任——绩效提升模型。

下属对上级的高层次的信任，会反应在员工的心理契约和行为表现之上，下属对上级信任，会主动地追随上级，认同上级的价值观，接受并积极主动地为实现企业发展愿景而努力，而这些行为会直接影响到上级领导者的管理绩效和任务绩效，所谓的管理绩效主要表现在计划、组织、领导和控制下属等的管理职能方面的绩效，而下属对上级的高度信任，有利于加强下属与上级的沟通，帮助领导者制定出正确的可行性的计划，有利于下属对上级工作安排的认同和接受，便于上级的组织管理；所谓的任务绩效与管理绩效往往是正相关的，较高的管理绩效带来较高的任务绩效。

2、下属对上级的高层次信任有利于提高员工的工作满意度

工作满意度是员工根据自己的参考框架对工作的特性加以解释后所得到的结果，是员工对其工作参考纬度的情感反应。在这里工作参考纬度不仅仅是工作的状况，还包括员工工作的整体环境，公司的制度和文化，领导者的领导风格以及领导者对待下属的态度等等，员工是否对工作满意更多的是一种主观感受和解释，是一种情感的体验。而梳理国内外学者对影响企业员工工作满意度的研究结果表明，人际关系和领导风格是影响企业员工工作满意度的重要因素，人际关系包括与上级的关系、与同事的关系，而民主公平的领导风格也更能让员工得到情感的满足。

高层次的认同型信任，是建立在下属和上级良好的沟通基础上形成的，是下属对上级的价值观、情感上的高度认同，是对企业制度和文化的接纳，是对上级领导者胜任力、公平性、开放性以及对员工职业规划和发展的支持的态度等的认同。这种情感上的付出所建构起的高层次的认同型的信任，无疑会加强员工对企业以及领导者的情感投入，获得美好的情感体验，不断地提高在企业中的工作满意度。

3、下属对上级的高层次信任有利于提高员工的组织公民行为

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一、企业改革发展新阶段、新战略

我国企业改革已进行了20多年。改革是必要的，也取得了显著成绩_但是，这些改革始终围绕着国家与企业之间的关系这个中心，调整国家与企业之间的产权关系.仍然没有把调动企业经营者主体的积极性和创造性放在应有的战略位置上:由于经营者主体的问题始终没有着力解决，改革滞后，所以目前成了人们关注的热点、难点和焦点问题。据作者参加的有关的课题在北京进行的问卷调查显示、对国有企业急需解决的13个问题排序时，有40%的被调查企业将“对公司经理人员激励、约束机制的建立”列为最急需解决的前三个间题之一;有l50Ic的企业更认为是第一位急需解决的同题。另据中国企业联合会.中国企业家协会在全国范围内组织的千家国有企业经营者问卷调查中。在问及影响我国企业经营者队伍建设的主要因素时.82%的被调查企业认为是“激励与约束机制不足”;在同及影响经营者发挥作用的主要原因时，的被调查企业认为是卜激励不足，积极性没有真正发挥，资料来源:中国企业联合会，中国企业家协会课题组问卷调查《企业管理》1999.10期。事实证明，企业改革必须与时俱进，再上新台阶。迈向新阶段，这就是企业经营者主体的激励与约束机制创新为主要内、主要标志和主要特征的阶段;企业经营者主体的优劣、水平高低‘能力大小.事业心强弱，确是企业兴衰成败的关键。

创新经营者激励与约束机制。培育和造就优秀的企业经营者群体，也是世界经济走向知识经济时代企业发展面临的新课题:所谓知识经济时代，可说这个时代比起工业经济时代的发展更加依靠知识的投人‘生产和利用.知识经济时代现代公司制企业中的投资主体、所有权与经营权的关系以及产权形成要素等都发生了根本性的变化。如投资主体更加多元化、社会化及投资的高风险化;所有权与经营权的分离更加普遍化与高度化，企业需要专门的经营人才;经营权‘劳动权可以转化为所有权、经营者持股、职工持股成为一种潮流;知识与资本一样.参与产权的形成与分配，而且非人力资本越来越依附于能为自己带来最大价值增值的人力资本;企业中知识的投人表现为技术投人与管理投人，这种投人具有持续性特.点，这种投人可以在公司组建时人股。更多的是在经营过程中增股，这是企业持续发展的动力源泉。

由于经营者对企业的重要性和控制力越来越大，所近年来企业经营者间题，引起了世界不少国家经济学界的注意和潜心研究、形成了’‘企业激励理论’“或称“委托一’‘理论。这一理论成为企业理论的重要组成部分和经济理论的前沿。

当前，我国国有企业对经营者的激励不足，约束松弛，并由此而引发的企业经营者主体动力不足和内部人控制问题，与国际上对这一问题的特别关注.形成了鲜明对比:这也充分说明了创新对经营者激励和约束机制的间题，并不是一个一般的管理问题，而是一个带根本性的战略问题。所以在企业改革中必须在考虑企业资产保值、增值的同时.充分考虑企业经营者和高级专业人才的长期预期，使他们的合理预期长期化、合法化、制度化，把企业的改革与发展纳人到一个统一的发展战略之中，使我国企业改革进人一个新的阶段。正是由于我们的企业改革，没有在适当的时机及时提出这一战略任务，致使我国企业改革出现了一些带普遍性的问题。

二、建立对经理人以产权为目标的长期激励机制

1,激励机制的内涵

所谓激励机制，实际上就是有效的解决企业中由于“委托一，.关系而产生的经营者的“道德风险”和.“逆向选择’.行为，调动经营者的积极性，促使其努力工作的一种制度安排:激励机制是现代企业治理结构中的一个最基本的问题，也是投资者(资本所有者)最关的问题之一经营者激励包括精神满足和获得物质利益两个方面。经营者作为职业经理，除声誉、职务和社会地位等精神方面的需求外，物质利益是不可或缺的:

2传统的经理人薪酬结构势在必改

我国经理人传统薪酬结构大体由合同薪水、奖金、利润分成等部分构成。传统的薪酬制度的主要缺陷是容易导致经营者的短期行为。在现代企业制度条件下，企业经理层越来越多地享有企业资源控制权和企业发展的决策权，企业命运与经营者的行为关系重大。而经营者的决策行为受自身利益的限制，有可能不从资本所有者的利益出发，特别在涉及企业发展战略的长期重大决策时，经营者有可能着眼于与自身收人挂钩的当期业绩而损害所有者的根本利益。解决这类问题就需要一种特定的制度安排，鼓励经营者更多地关注公司的长期持续发展、而不是仅仅将注意力集中在短期财务指标上:股票期权的激励机制就是对经理人实行长期激励的主要方法

3,合理的经营者薪酬结构

一般来讲‘经营者的有效的薪酬构成应包括以下的部分:（l)基本工资。这是薪酬中的固定部分，一般由个人资历或职位决定。其缺点是激励作用弱，使经营者的行为可能会趋干短期化。(2)少业绩奖金。业绩奖金是业绩薪酬的一种形式，根据公司的业绩或特定目标的完成情况给予的一定金额奖励，一般一年发放一次。(3)股票予根据业绩评估情况，对经营者赠予公司股票(4)股票期权赠子经营者在规定时间以规定价格购人一定数量公司股票的权利:

上述的薪酬各个部分之间需要有一个合理的比例。对美国前150家大公司沪急裁的薪酬构成的分析表明，在总裁的总薪酬中，48%为股票期权，其他股票薪酬形式占:.业绩奖金占230k，基本工资占189''''0。而且，对于美国38个大型公司中建立以业绩为基础的薪酬机制的分析表明，在建立以业绩为基础的薪酬机制后，公司的业绩大幅提升，表现为资本回报率3年平均增长率由上升至60k，资产回报率3年平均增长率由一4%上升至2%，每股收益3年平均增长率由9%上升至14%，人均创造利润3年平均增长率由6%上升至10%。合理的激励机制设计应该使对经营者短期激励和长期激励相结合，综合运用各种激励方法。

4.股票期权是一种有效的激励约束机制

股票期权是一种特殊的金融证券，是一份合约:期权是一项选择权，是权利，而非义务:期权斌予持有人咬如经理人在规定的时期内以一定的价格购买或售卖本企业一定数量股权的一种权利，而不负有必须买进和卖出的义务。自从美国辉瑞制药公司在1952年推出第一个股票期权计划后，期权激励在美国和很多发达国家企业中逐渐盛行，如在美国上市公司中，有90%实行了“股票期权计划”:这种股票期权实际上是基于公司股票的看涨期权，是对传统酬金制度的改革，它有强大的激励作用:只有企业处于一个稳定的上升通道中，经理人才能逐渐获得期权收益。为了保证股票市值不断提高，经理人就会自觉地全身心地投人工作，有效地将资本所有者的利益和经营者的利益紧密地联系在一起，使经理人在追求自身利益最大化中也实现了股东的利益最大化，从而有效矫正经营者的短期行为。同时期权的巨大收益和不断的期待具有极大的示范作用，可以为企业不断吸引和留住人才。股票期权又有很强的约束作用，要考虑经营者在一定时期内的业绩，如果经营不好，公司股票市值下降，经理人不仅达不到预期收人，还可能被解除合同，丧失全部期权。因此，股票期权像一只金手铐，把经理人的利益和企业的利益紧紧拴在一起。我国企业改革引人股票期权激励机制对于解决我国国有企业主要经营者长期激励不足的问题将会产生巨大作用。并且对于我国企业低成本吸引高级管理人才也是一个行之有效的途径。当前许多跨国公司在我国设立了机构，利用高薪、出国机会、优异的工作环境及良好的发展前景挖走了国有企业大批高级管理人才，随着中国加人GTO的临近，中国企业特别是国有企业如何留住人才将面临严峻的考验:推行‘.股票期权计划’无疑是一个好对策，它既能有效地吸引和留住经营者人才，也不会增加企业的负担。国家当前应尽快研究和着手制订“股票期权计划”的具体运作规定并组织试点，同时完善相应的法规制度，让“股票期权’制度为企业改革和企业家队伍建设发挥其应有作用。

三、股票期权激励计划

1.股票期权激励的要素

一般来说股票期权计划主要包括以下5方面要素:（1)确定股票期权的执行价格_股票期权一般有折价(行权价低于当前股价)，等值!行权价等于当前市价)或溢价3种发行方式（2)确定股票期权的行使期限和有效期限。美国期权的有效期一般为10年，强制持有期为3至5年不等一期权执行日期的确定也有两种方法:在获得日可执行和获得并递延执行。（3)确定股票薪酬的参与者。股票期权发展初期、其受益人主要是公司的高级管理人员。近年来的发展趋势是受益人范围扩大到本公司，本公司的母公司或者子公司的所有全职雇员。（4)股票权授予期的安排_通常情况下，股票期权不能在赠予后立即执行，需要在授予期结束后才能行权。行权权的授予时间表可以是均速的，如在赠予日后5年中每年授予20%的行权权，也可以是加速的。（5)如何确定股票期权的数量。决定赠予期权数量，有三种方法:一种是利用计量模型进行求解，其实施较为复杂。其二是与企业发展公司股票股价目际挂钩确定对应股票数量。其三是利用经验公式通过计算期权价值倒推出期权数量。期权份数二期权薪酬的价值/(期权行使价格、5年平均利润增长预测)。

1.票期权计划的执行

股票期权计划的实施一般有两种类型:

（1）票转让即当高级管理人员实施股票期权时，股票从股东手中转到高级管理人员手中，实现实物转让_此时股票期权有3种执行方法即①现金行权。个人向公司指定的证券商支付行权费用和相应的税金与费用，证券商以行权价格为个人买进股票，个人持有股票，作为对公司的长期投资，并选择适当的时机出售股票以获利.2:无现金行权。个人不需以现金或支票来支付行权费用，证券商以出售该公司部分股票获得的收益来支讨行权费用、人选择出售股票的方式、可以是市场交易委托指令，即以当时市价出售股票、也可以是日限价交易指令，即在当前交易日内，股价达到或超过指定价格就执行交易指令、出售股票，否则指令自动撤销。还可以采取撤销前有效交易委托指令，即如果在规定时间段内（一般为30下、日历日)，股价达到或超过指定价格执行交易.出售股票，否则指令自动撤销:③无现金行权并出售即个人决定对部分或全部可行权的股票期权行权并立即出售，以获取行权价与市场价的差价带来收益。在具体执行时，个人同样可以选择市场交易委托指令、限价委托指令、撤销前有效委托交易指令等出售股票的方式。股票转让容易造成股东之间财富的重新分配，同时还可能受到法律及监管方面的限制:

（2）虚拟股权。具体作法是:在年初或财政年度之初、以公司的资金从市场上回购公司股票或增发新股，为本年度可能的高级管理人员行使期权做准备;当高级管理人员行权时，公司卖出所持有的股票、并根据期权条款规定将盈余以现金形式支付给经营者。这种作法的优势是:避免了股票转让的困难，同时避免了股东间财富的重新分配.:

四、建立健全对我国企业经理人股票期权长期激励和约束机制

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>> 机器人领域的“愚公” 日本机器人产业的发展及对中国的反思 机器人替代对中国制造的意义 对中国机器人发展走向的认识 中国工业机器人市场的分析 机器人对企业人力资源管理的影响及对策分析 对跳跃机器人研发的分析 对矿难救援机器人的研究及应用现状 对工业机器人抓取技术的研究 对机器人教学导入策略的研究 机器人避障的原理及分析 救灾机器人的研究现状、应用及发展 工业机器人的研究状况及趋势 城轨站内导盲机器人的研究分析 并联机器人研究领域的先行者 人工智能在智能机器人领域中的研究与应用 中国工业机器人的飞跃 中国机器人产业的“博弈” 机器人投顾在金融领域的应用 智能控制及其在机器人领域的应用 常见问题解答 当前所在位置：. 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在新旧年份交替之际公布了团队成立以来第一份报告，其中具有代表性的八张图可以帮助我们快速、全面了解AI这一行业高速发展的启发和见解。

1、AI学术研究论文激增9倍以上

自1996年以来，每年发表的计算机科学的学术论文和研究的数量猛增了9倍以上。学术论文和研究通常能产生新的知识产权和专利。整个Scopus数据库中，含有“Artificial Intelligence”这个关键词的计算机科学领域的论文有超过200，000（200237）篇。Scopus数据库中“计算机科学”领域的论文总共有近500万（4868421）篇。

2、AI风险投资激增6倍

自2000年以来，在美国，风险投资者（VC）每年投入AI创业公司的投资额增加了6倍。Crunchbase，VentureSource和Sand Hill Econometrics被用于确定VC每年投给初创公司的资金额，这些初创公司在某些关键领域起着重要作用。上图显示了VC在美国所有融资阶段对AI创业公司年度投资总额。

3、AI创业公司激增14倍

自2000年以来，在美国，有资本支持的AI创业公司数量增加了14倍。Crunchbase，VentureSource和Sand Hill Econometrics也用于这一分析。这个数字包括VentureSource数据库中Crunchbase列表中的任何有VC支持的公司。

4、要求AI技能岗位激增4.5倍

自2013年以来，要求有AI技能的工作岗位增长了4.5倍。在Indeed.com平台上，需要AI技能的工作岗位所占份额的计算方法是通过职业描述中的标题和关键字来确定是否与人工智能相关。AI Index研究还计算了在Indeed.com平台上，要求人工智能技术的工作岗位份额在不同国家的增长情况。尽管加拿大和英国增长迅速，但对于人才招聘市场，Indeed.com的报告显示加拿大和英国分别只占美国AI招聘市场绝对规模的5%和27%。

5、机器学习、深度学习以及NLP成为核心技能

在线求职平台Monster.com上数据显示，机器学习，深度学习和自然语言处理（NLP）是最重要的三项技能。两年前NLP已经被预测会成为应用程序开发人员创建新的AI应用程序最需要的技能。除了创建AI应用程序，最受欢迎的技能还包括机器学习技术，Python，Java，C++，开源开发环境的经验，Spark，MATLAB和Hadoop。根据对Monster.com的分析，在美国，数据科学家，高级数据科学家，人工智能顾问和机器学习主管的薪水中位数为$127000。

6、图像标注错误率巨幅下滑至2.5%以下

自2010年以来，图像标注的错误率从28.5%下降到2.5%以下。大规模视觉识别挑战赛（LSVRC）的对象检测任务的AI拐点发生在2014年。在这项特定任务中，AI已经表现得比人类更准确。这些发现来自于ImageNet网站上LSVRC竞赛排行榜的竞赛数据。

7、机器人进口量激增至25万

从国际上看，机器人的进口量已经从2000年的10万台左右增长到了2015年的25万台左右。数据来源是每年进口到北美以及国际整体的工业机器人的数量。工业机器人由ISO 8373：2012标准定义。国际数据公司（IDC）预测对机器人的消费将在五年内加快，到2021年达到2307亿美元，复合年增长率（CAGR）为22.8%。

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新研究让液态金属机器能“跑”能“跳”

据中科院微信公众号，近期，中国科学院理化技术研究所联合清华大学研究组，首次报道了由液态金属驱动的金属丝振荡效应、金属颗粒触发型液态金属跳跃现象等，并研发出镀有磁层的自驱动液态金属机器乃至以液态金属为车轮的微型车辆，其中两项研究以封面文章形式发表。

此前，液态金属机器均以纯液态方式出现，固液组合机器效应的发现和技术突破，使得液态金属机器自此有了功能性内外骨骼，将提速柔性机器的研制进程。

记者注意到，这个科研团队的带头人是中科院理化所双聘研究员、清华大学教授刘静。

2013年6月，把液态金属做成打印“墨水”，刘静团队首次研发出纸上直接生成电子电路的技术。一年后，团队又研发出世界首台室温液态金属打印机，借助该设备，只需在计算机上设定程序，就可以“打”出个性化的电路系统。2015年初，刘静带领的团队造出世界首台液态金属机器的相关论文引起《科学》等权威网站的关注，被形容为制造出“终结者”。

刘静团队近期在发表于《先进科学》上的题为Liquid Metal Machine Triggered Violin-like Wire Oscillator（10.1002/advs.201600212，2016；封面文章）的论文中，报道了一种异常独特的液态金属固液组合机器的自激振荡效应：将处理过的铜丝触及含铝的液态金属时，铜丝会被液态金属迅速吞入，并随后在液态金属机体上做长时间往复穿梭运动，如同演奏音乐中的小提琴琴弦一般（如图1）。

此外，用不锈钢丝触碰液态金属，还可对铜丝的振荡行为加以调频调幅操控。造成上述现象的机制主要在于，铝与碱溶液反应引发液态金属与铜丝两端出现浸润力差异所致，这里，~丝、液态金属、电解液及氢气之间多相界面的动态耦合产生了节律性牵引力。这一突破性发现革新了传统的界面科学认识，也为柔性智能机器的研制打开了新思路，还可发展出流体、电学、机械、光学等系统的控制开关。

在发表于《应用物理学快报》上的题为Jumping Liquid Metal Droplet in Electrolyte Triggered by Solid Metal Particles（108，223901，2016）的论文中，作者们发现了一类有趣的液态金属跳跃行为（如图2）：向放有金属液滴的溶液体系中加入固体金属颗粒（镍、铁等）后，原本静止的金属液滴开始跳动起来，并在容器底部留下一串饼状“脚印”。

研究揭示，金属颗粒与液态金属表面发生点接触时，交界面处电场强度显著增强，以至会在溶液内电解产氢，氢气泡在基底不断吸附长大形成“气体弹簧”，这就为液滴跳跃提供了推力。导致电场极化的因素之一是来自液态金属与固体金属颗粒之间的电势差即原电池效应（如图3）；另一原因则在于，固-液材料界面间微观形貌差异会导致电荷累积，继而引发尖端放电效应。

在《材料化学学报B》上的论文Self-Propelled Liquid Metal Motors Steered by Magnetic or Electrical Field for Drug Delivery（4，5349，2016，封面文章）中，研究小组通过电镀方法在液态金属表面镶嵌铁磁性镍层，由此实现了机器在外部磁场或电场作用下的灵活控制（如图4），并验证了其在药物递送方面的潜在价值。超越于无规则运动型液态金属机器的是，该磁性固液组合机器可实现运动起停、转向和加速等复杂行为。

进一步地，研究小组还发展出一种以柔性可变形“车轮”驱动的微型车辆，其由金属液滴及经3D打印的塑料本体组合而成。在电场作用下，液态金属“车轮”可发生旋转变形，继而驱动车辆行进、加速乃至实现更多复杂运动（如图5）。采用类似于四驱车的结构，研究小组证实其可在携带重物0.4g的情况下以25mm/s速度运动。这种固液组装型柔性机器的设计概念可衍生出更多复杂的可控机器结构。相应研究发表在RSC Advances（Liquid Metal Wheeled Small Vehicle for Cargo Delivery，6，56482-56488，2016）上。

十多年来，由中科院理化所研究员刘静带领的团队围绕液态金属开展了大量原创性探索，在芯片冷却、先进制造、电子技术、生物医疗及柔性机器等领域取得全面突破。团队迄今已发现30类以上具有重要科学意义的液态金属基础现象或效应，研发出数十种实用技术，在包括北京、云南、广东等地在内的全国范围内推动产业化，先后促成了领先性液态金属产品生产线、研发中心及科技馆的建设落成，多种产品进入市场，提出的创建液态金属谷乃至发展液态金属全新工业体系的构想也正从理想变成现实，成果在海内外学术界和工业界产生重大影响。

近些年，刘静团队一直在致力于联合工业界推动液态金属产业化应用。“我们有幸在液态金属研究上走在世界前头，但在产业方面不能落后，我们要把握历史机遇，帮助我国建成世界级的液态金属谷。”刘静说。

离造出“变形机器人”还有很长路要走

随着科技的不断进步，液态金属已经走进了我们的视野，但拥有液态金属就意味着能制造出“变形机器人”吗？

澳大利亚皇家墨尔本理工大学的科学家在今年8月也表示，他们使用一种液态金属合金制造出能自主操作的开关和泵。最新技术可用于制造能像活组织一样行动的电子设备，甚至类似“T-1000终结者”那样的3D液态金属机器人。尽管目前“T-1000”离完全实现还有不少技术障碍，但澳大利亚的科学家称他们已朝这一方向“迈出了坚实的一步”。

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蔡则苏，副教授，2006年获得哈尔滨工业大学计算机应用技术工学博士学位，机器人技术与系统国家重点实验室（哈尔滨工业大学）博士后。现为中国人工智能学会智能机器人专业委员会委员、中国人工智能学会机器人足球工作委员会委员、中国计算机学会会员、中国宇航学会会员、黑龙江省机器人学会常务理事。曾担任贵州亿丰升华科技机器人有限公司技术总监、江苏久祥汽车电器集团公司技术总监。

获得黑龙江省自然科学奖二等奖1项（排名第一）、黑龙江省高等学校自然科学奖一等奖1项（排名第一）、中国人工智能学会2012～2013年度最佳青年科技成果奖1项、徐州市科技进步奖三等奖1项，发表学术论文70余篇，其中SCI/EI/ISTP检索60多篇，出版专著1部，获得多项世界杯机器人冠军。获得国家发明专利授权2项，申报国家发明专利9项（已公示3项，已受理6项），获得软件著作权3项。

计算机不仅应该去做人类指定它做的事，还应该可以独自以最佳方式去解决许多事情。为了研究这个问题，许多科学家都曾耗尽了自己一生的心血。

第二次世界大战期间，英国数学家图灵发明了一种机器，一种破译敌方通讯的系统，这种机器成了现代机器人的鼻祖。后来，图灵用一生去幻想制造出一种会学习、又智能的机器。

技术革新，同步改写着人类文明的表情，也将智能服务机器人的研究者――哈尔滨工业大学副教授蔡则苏，推向了时代的最前沿。

创新驱动 奠定基础

机器人的诞生和机器人学的建立及发展，是自动控制领域最具说服力的成就，也是20世纪人类科学技术进步的重大成果。机器人技术是现代科学与技术交叉和综合的体现，先进机器人的发展代表着国家综合科技实力和水平，因此目前许多国家都已经把机器人技术列入本国21世纪高科技发展计划。

我国从20世纪80年代开始涉足机器人领域的研究和应用。1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划，1987年，我国的“863计划”将机器人方面的研究开发列入其中。

近年来，多机器人协作越来越受到人们的关注，分布式系统之所以能引起这么大的兴趣，主要原因是多机器人系统能完成单个机器人很难完成的任务，而且更加灵活，容错力强。另外，多机器人系统可以借鉴社会科学中的一些基本问题的解决方法以及生命科学中的基本理论，因此，多机器人系统的研究具有广泛的应用领域，但这其中还有很多问题亟待解决。

2006年，蔡则苏刚刚博士毕业，就投入到智能服务机器人领域的研究之中，主持了国家“863计划”项目“分布式多机器人合作与竞争机制及其应用技术”。项目从硬件角度提出一种基于多智能体系统理论的多机器人系统结构，从软件角度提出一种基于BDI框架的多机器人合作与竞争体系结构。

为了提高合作效率及避免冲突，他们首先提出基于合同网协议的任务分配算法，其次研究基于免疫遗传算法的合作进化策略及基于势函数和竞争优先级的共享资源冲突消解算法。

为了解决环境探索及运动目标的识别与跟踪问题，蔡则苏课题组研究了基于概率扫描匹配的多机器人SLAM技术。最后将这些技术集成后开发出多机器人追捕逃跑目标的演示系统，该系统既是一个多机器人系统的技术性能测试平台，又是一个应用领域的演示系统。既开辟了多机器人系统的新的应用领域，又作为试验平台验证了项目提出的各种关键技术的可行性与正确性，为蔡则苏后来在智能机器人领域的研究奠定了坚实的理论基础。

2011年，蔡则苏又承担了国家自然科学基金项目“基于量子随机博弈论的三维未知环境下多机器人合作与竞争问题研究”。

几年来，项目组首先对移动机器人的运动学、动力学等关键技术进行研究，并集成建立三维虚拟仿真平台。其次，项目组利用隐式马尔科夫拓扑地图实现不同度量地图之间的拼接，研究多机器人系统中三维同时定位与地图创建和协作同时定位与地图创建技术，对未知环境进行探索，创建混合环境地图，搜索猎物。在发现猎物后，采用量子拍卖和量子协作强化学习方法分配追捕任务，建立动态联盟并分配角色，将复杂的多局中人量子随机博弈问题分解成一系列易于解决的二局中人量子博弈问题。最后，根据追捕者角色，建立追捕者的策略集和猎物的策略集，根据各自的收益函数，选择最优均衡解。最后通过三维仿真平台和实际多机器人系统考察方法的实用性和有效性。

多机器人追捕问题是研究多智能体机器人系统中多机器人协调与协作问题的理想平台。该项目主要通过将三维未知环境下多机器人追捕多猎物问题看成是有限理性的多局中人的随机博弈问题。

智慧凝聚 光芒绽放

随着机器人应用领域的不断扩大，机器人已从传统的制造业进入人类的工作和生活领域，另外，随着需求范围的扩大，机器人结构和形态的发展呈现多样化。高端系统具有明显的仿生和智能特征，其性能不断提高，功能不断扩展和完善;各种机器人系统便逐步向具有更高智能和更密切与人类社会融洽的方向发展。

蔡则苏承担的江苏省科技支撑计划项目“基于环境认知的家庭服务机器人产业化关键技术研究”旨在通过研究家庭服务机器人环境认知、同时定位与地图创建、情感识别等关键技术，建立适合中国未来家庭生活的家庭服务机器人产品样机，提高服务机器人对变化环境和多种任务的适应性，以及自主服务能力等关键技术，进一步研制和开发助老/助残服务机器人系列产品，对于提升老年人和残疾人的生活质量，缓解中国老龄化社会的危机，保证社会的和谐发展具有重要的意义。

项目主要是结合服务机器人科研机构与企业的关键平台，也是发展我国家庭服务机器人新工业战略目标的关键环节。同时将推动智能机器人生产应用中的环境感知、智能控制、人机交互、仿生研究等核心技术的发展，培育和推动服务机器人这一新兴产业的大力发展，使我国处于领先地位。同时服务机器人的相关核心技术还可以辐射到智能家电、智能玩具、智能安防、智能餐饮等众多行业，提升相关产品的高科技附加值，对我国优化产业结构，提高自主创新能力和国家综合竞争力具有积极而深远的意义。

多年来，蔡则苏不仅作为项目负责人主持并完成国家“863计划”项目“分布式多机器人合作与竞争机制及其应用技术”1项和国家重点实验室项目“基于三维崎岖地形的多机器人追逃问题研究”1项、国家自然科学基金项目“基于量子随机博弈论的三维未知环境下多机器人合作与竞争问题研究”、江苏省科技支撑计划项目“基于环境认知的家庭服务机器人产业化关键技术研究”等项目，还多次为《机器人》《哈尔滨工业大学学报》《哈尔滨工程大学学报》《电子学报》和《中国邮电高校学报》（英文）评审论文，成为《机器人》、国际杂志《Applied Technology》的特邀远程评审专家。

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东芝在本周举办的Cutting-EdgeIT&ElectronicsComprehensiveExhibition(CEATEC)展会上了一款全新人形交互机器人，而其最大特色就是可以通过手语与人交流。

据悉，多亏了关节中内置的43个电动机，这个名叫AikoChihira的女性角色机器人的肢体运动相当自然流畅，这也让手语表达成为了可能。不过，机器人动作模拟技术目前还存在诸多限制，东芝计划在2020年以前推出更为全面智能的手语交互机器人，而实现这个目标就必须将语言表达、语音识别、动作控制等多个系统完美结合在一起。值得一提的是，AikoChihira计划的最终目标是为老人以及老年痴呆症患者提供服务，在陪伴他们的同时还能帮助医护人员或者其亲人进行实时监护。

除了东芝以外，很多科研机构也参与了AikoChihira计划。东芝已经和大阪大学展开了深入合作，而后者则一直致力于人形机器人的设计和开发工作，所以AikoChihira才会看起来如此真实。另外，芝浦科技学院和湘南工科大学在运动传感器技术和机器人驱动技术方面也给予该项目很大帮助，而东芝则创建了AikoChihira的运动控制与协调算法。

软体机器人控制技术

机器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一样的钢筋铁骨，不过事实并不总是这个样子的。最近，来自美国普渡大学的研究人员就发明了一种由轻质惰性泡沫材料制成的软体机器人，为了让它像机器手臂一样可以自由弯曲，研究人员还在在泡沫材料的表面覆盖了一层特殊的“衣服”，而这层聚合物纤维在受热的情况下可以自由改变形状和坚硬度，作用就如同附着在骨骼上的肌肉一般。

该项目的负责人称，这种能够变形收缩的机械纤维将被广泛用于机器人领域，而他们也有计划以此为基础研制新型飞行机器人。另外，由于成本低重量轻，机械纤维机器人十分适合用于太空探索，要知道每多将一克物质送上太空，整个发射成本都会显著增加，而美国航空航天局也已经开始着手研究这类软体机器人。不仅如此，对于医疗领域来说机械纤维也是一种极好的材料，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础上又减轻了患者的负担。

液态金属控制技术

据英国《每日邮报》9月23日报道，美国北卡罗来纳州一个科研团队日前研发出一种可进行自我修复的变形液态金属，距离打造“终结者”变形机器人的目标更进一步。

科学家们使用镓和铟合金合成液态金属，形成一种固溶合金，在室温下就可以成为液态，表面张力为每米500毫牛顿。这意味着，在不受外力情况下，当这种合金被放在平坦桌面上时会保持一个几乎完美的圆球不变。当通过少量电流刺激后，球体表面张力会降低，金属会在桌面上伸展。这一过程是可逆的：如果电荷从负转正，液态金属就会重新成为球状。更改电压大小还可以调整金属表面张力和金属块粘度，从而令其变为不同结构。

北卡罗来纳州立大学副教授迈克尔·迪基(MichaelDickey)说：“只需要不到一伏特的电压就可改变金属表面张力，这种改变是相当了不起的。我们可以利用这种技术控制液态金属的活动，从而改变天线形状、连接或断开电路等。”

此外，这项研究还可以用于帮助修复人类切断的神经，以避免长期残疾。研究人员宣称，该突破有助于建造更好的电路、自我修复式结构，甚至有一天可用来制造《终结者》中的T-1000机器人。

机器人生物行走技术

新一代微型生物机器人能收缩肌肉。美国伊利诺斯大学厄本那香槟分校工程师展示了一类行走“生物机器人”(bio-bots)，由肌肉细胞推动、电脉冲控制，研究人员能对其发号施令。相关论文在线发表于最近的美国《国家科学院学报》上。

“不管你想制造任何种类的生物机器人，由细胞驱动的生物刺激都是一项基本要求。”负责这项研究的伊利诺斯大学厄本那香槟分校生物工程主管拉什德·巴什尔说，“我们正在把工程原理与生物学整合在一起，设计开发生物机器人和用于环境、医疗方面的系统。生物学非常强大，如果我们能学习利用其优势，将带来许多好东西。”

巴什尔小组用3D打印技术造出一种柔韧的水凝胶和活细胞组成的生物机器人。以前，他们也曾用跳动的小鼠心脏细胞造出一种能自己“行走”的生物机器人，但心脏细胞不停地收缩，让他们无法控制机器人的运动。因此要用心脏细胞来设计生物机器人是很困难的，它不能随意开关、加快或减慢速度。

新设计的生物机器人受自然的肌腱骨骼启发。据物理学家组织网近日报道，他们用3D打印水凝胶制成主骨，既能支持生物结构，又能像关节一样弯曲。再把一条肌肉锚在主骨上，就像肌腱把肌肉附着在骨骼上。生物机器人的速度由电脉冲频率来控制，频率越高，肌肉收缩越快，生物机器人也就走得越快。

“骨骼肌细胞很有吸引力，你可以用外部信号来调整它的步调。”巴什尔说，“比如设计一种设备，让它能在感觉到某种化学物质或接到某个信号时开始工作，可以使用骨骼肌。我们把它作为设计工具之一，工程师在设计时，还有不同的方案。”

“这完全是自然的，我们的研究基于仿生设计原则，如肌肉骨骼系统的自组织。”论文第一作者、研究生卡洛琳·茨威特科维奇说，“本成果代表了生物机器开发与控制方面的重要一步，能够刺激、训练或培养它们来工作。这种系统最终可能发展成一代生物器，用于药物递送、手术机器人、‘智能’移植、移动环境分析器等。”

下一步，研究人员将加强对生物器运动的控制，像集成神经元那样，用光或化学物质控制生物器向不同方向运动。“我们的目标是把这些设备用作‘自主传感器’。”巴什尔说，“比如，让它能感觉到某种化学物质，朝它运动并释放中和剂。刺激控制生物器是向此目标迈进的一大步。

机器人透视技术

据国外媒体报道，目前，美国加州大学最新研制一款具有“透视眼”能力的机器人，在两个机器人之间释放无线信号，通过测量信号强度的变化，将观察发现墙壁内部的物体。该技术可用于寻找困陷在建筑物中的伤员，或者监控家中的老年人。

该系统是由美国加州大学科学家YasaminMostofi博士最新研制的，这两个机器人装配着轮子，一个释放无线信号，另一个探测接收信号强度。

当机器人环绕正方形混凝土建筑物时，彼此离开视线范围之内，它们能够计算出建筑物内部的事物，甚至可以识别出人类。其工作原理是当途经墙壁和其它物体时，测量信号强度的衰减程度。

通过测量无线信号的衰减情况，机器人可以绘制一张视觉地图，呈现观测大约100秒的透视景象。研究人员指出，这项研究结果非常令人满意，误差不超过5厘米。

研究小组表示，我们的目标仅是使用无线信号透视厚墙壁观察完全未知区域。这项技术可由任何无线激活装置实现，目前我们赋予机器人“透视眼”功能。

虽然一些现代无人操控机器人使用激光扫描器观察前方的物体，但却不能透视邻近的物体或者墙壁。研究人员指出，这项最新技术将是机器人运动设计的革命性创新，赋予无人操控机器人一些新的功能。

他们认为这项技术潜在广泛应用，其中包括：地震灾难之后的搜寻和营救工作。“透视眼机器人”无需挖掘便能检测探索考古遗址。

敏感触控技术

不要以为机器人的敏感度很差。美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology， MIT)视觉科学学科联合波士顿东北大学研究团队近日成功研制了一种触觉传感器GelSight，比人类的手指更加灵活敏感。

此次麻省理工学院及东北大学联合研究团队开发的“机器人手指传感器”突破了此前机器人手部关节不灵敏等限制，甚至比人类手指更加灵活敏感，因此受到了各界瞩目。该传感器不是以机器来辨识触觉，而是以3D视觉实时定位物体的方位，以实现对物体的识别和传感。

据悉这种技术比人类的手部触觉灵敏约100倍。GelSight内置有红色、黄色、白色、蓝色等照明设备，GelSight可根据指示的信号迅速做出反应，根据麻省理工学院方面公开的演示视频更可直观的感受到GelSight的强大功能。装置了GelSight传感器的机器人可轻松拔出装置在电脑上的USB，但未装置GelSight的机器人则无法完成该动作。

据悉，GelSight最大的特征在于，最快的辨识物体的视觉信号，并马上将其转化为触觉信号。

机器人用可伸缩电线

日本综合型化学企业旭化成将于9月1日发售可以像橡皮筋那样伸缩的电线。《日本经济新闻》8月26日报道说，通过在具有弹性的聚氨酯纤维(中国称：氨纶)中以螺旋状嵌入可通电的导线，使得电线可以伸缩，且不易出现松弛。与容易松弛的以往电线相比，自由自在的变形将成为可能。旭化成力争将这种电线应用于实现复杂动作的拟人机器人和穿戴型辅助机器人。

该电线由旭化成其旗下子公司、从事纺织业务的旭化成纺织公司开发。在拉伸时可以伸长至1.4倍，同时在反复弯曲直至断线的耐久性方面也是以往产品的10-100倍。

以树脂材料作为保护的一般电线在用于机器人时，在手腕做弯曲动作等的情形下，容易形成松弛或缠绕。而旭化成开发的这种伸缩性电线将可以依照其实施的拟人动作合理布线。

首先，面向弯曲部分使用电线的工业机器人，旭化成将开拓以往产品的替代性需求。该公司将以“ROBODEN”(意为机器人电线)的产品名，通过米思米集团总部的电子商务网站销售。在价格方面，1米以内长度为3万日元(约合人民币1772元)左右。旭化成计划向电子企业和精密机械企业等销售，力争3年内实现3亿日元左右的销售额。

机器人可自行组队技术

相信对于有密集恐惧症的人来说，看到1000只排得密密麻麻的小机器人在桌面上一起移动绝对不会感到好受。不过这仍无法阻碍哈佛大学的工程师们打造这样的系统。据悉，研究团队使用了1000只组装简易的小型机器人，每个造价20美元。据介绍，每组装一个这样的机器人需要5分钟的时间，也就是，他们花费了83多个小时完成了这项艰巨的任务。

之后，他们为这些小小的机器人提供了多套算法，这样它们就能移动形成多种形状。

团队负责人、哈佛大学电子工程师Michael Rubestein介绍道：“我们打造了一群机器人版的蜂群，它专门以大部队的形式工作。不过(这套系统)也存有一个缺陷，那就是机器人的功能性并不强大，并且还有诸如噪音距离传感及移动困难等多个可变因素。”Rubenstein表示，他们希望打造一套可以完成复杂全局任务的机器人“蜂群”。

篇9

本书内容包含如下章节：1.简介；2.离子聚合物-金属复合材料的物理原理；3.新型离子聚合物―金属复合材料和机制；4.离子聚合物-金属复合材料建模的系统观点；5.共轭聚合物制动器：建模与控制；6.合成介电弹性体材料；7.介电弹性体制动器；8.电活性聚合物制动器的集成传感反馈；9.电活性聚合物设备和机器人的应用。本书从系统的角度向读者介绍了最新的发展，包含材料处理，传动装置设计，控制建模，以及设备和机器人应用，重点介绍这些方向的新发展，致力于为读者提供通用的、基本的基于仿生机器人人工肌肉的材料相关知识，为下一阶段更深入的了解做准备。

本书作者Kwang Jin Kim是位于拉斯维加斯的内华达大学的机械工程系教授，系主任（2007-2012）。他于1987年毕业于韩国延世大学，1989年和1992年在亚利桑那州立大学分别获得硕士和博士学位（ASU），并在马里兰大学完成了博士后研究。他具有丰富的行业经验，是热电气设备公司的高级研究工程师（1995-1997）和环境机器人公司的首席科学家（1997-2001）。他的研究方向是能源系统和活性材料/传感器。他撰写了超过320篇的技术出版物，包括143篇期刊论文和3部著作，并荣获2项美国专利。他目前是智能材料与结构杂志（SMS，Smart Materials and Structurd）、智能纳米材料国际期刊（TSNM，Smart Nano Material）、先进的机器人系统国际期刊（ARS，Advanced Robotic System）和制动器（Brake）杂志的编委。

本书适合于研究生，学者和材料工程和机器人学领域的专业人士阅读，也适合于没有电活性聚合物相关知识背景的读者进行入门阅读。

篇10

论文摘要:智能机器人教育在学校教育中的地位也越来越重要。无论国内还是国外，开展智能机器人教育活动已经非常普遍。由于没有专门的机器人教育专业，使得我国基础教育领域机器人方面的师资处于接近真空状态。在师范类院校开展智能机器人教育，为基拙教育提供更好的师资力量，也为师范类院校在人才培养模式上带来了新的思考。师范院校开展智能机器人要形成一种师范模式，重点在对学生进行机器人教育指导能力的训练。

一、引言

20世纪90年代以来，随着科技的进步，人工智能技术的发展，智能机器人在全世界范围内掀起犷一股热潮。随着机器人技术理念的逐步完善和相关设备更新，人们也笋越来越重视智能机器人的教学和竟赛活动。正是因为看到了这一点，我国的高等教育以及中小学教育在这方面也都投人了巨大的热情和精力，智能机器人教育在学校教育中的地位也越来越重要。笔者通过文献检索发现，智能机器人教育在国内外已不是少数学校的事。

1.国内外高校智能机器人教育开展现状

无论国内还是国外，在高校开设智能机器人教育课程的现象已经非常普遍。但主要是一些综合性大学。比如日本是世界上机器人教育和机器人文化普及最高的国家之一，在日本不仅每所大学具有高水平的机器人研究和教学内容，且每年举行多种不同档次的机器人设计和制作大赛，通过大赛培养了大批机器人技术研究和应用人才，使日本的机器人技术走到了世界前列。其他再比如一些欧美国家，亚太地区等都有该类项目的开设。

在国内，据不完全统计也有为数相当的高校有开设这项课程。其中有包括清华大学、北京大学、北京理工大学、西安理工大学等综合型大学，也有北京师范大学、浙江师范大学等师范类大学，其他还有一些职业技术学院等等。可以说我们的教育界还是注意到了这门新兴的学科，也在这块领域投人了相当的支持和关注。

2.国内外中小学智能机器人教育开展现状

国外青少年热中于机器人基于他们的历史文化环境:一是高新科技(尤其是IT的超速发展);二是漫画、电影、电视、体育竞赛、电子游戏以及互联网的影响。也正是由于这些文化因素的影响，智能机器人教育在国外开展地如火如茶，发展也比较迅速。目前，各国都有举办不同级别、科目、门类的比赛:比如日本的ROBO-ONE比赛至今已经举办了7届，还有“青少年机器人大赛”等，其主要参赛者都是年轻人。与此同时韩国的青少年也在掀起一股机器人热潮，韩国政府和企业也正在投人大量资金开发机器人产业，并使之商品化。而在美、德、法等国家，机器人产业也正在受到重视，一般采取“官产学”形式。“官”即政府的支持和调节，“产”即产业界的自我分类的研究和开发，“学”即学校专门设置的课程，进行学校教育。在如此庞大的体系下，机器人产业在国外已占非常重要的地位，尤其在当今的信息技术时代。

我国的智能机器人教育现状又如何呢?据不完全统计，在 2005年全国已有2. 5万余所中小学、320余万学生参与到智能机器人教育当中来。随着这几年经济的快速发展，目前我国中小学参与到机器人教育这个项目当中的人远远超过了上述数据，而且还在不断上升。特别是沿海发达地区，比如上海、广东、浙江、江苏等地区。目前的主要开设形式是校本课程或者兴趣小组等，参与的学生也大多是出于个人兴趣爱好。

3.中小学智能机器人教育的师资现状

由于智能技术是信息技术的核心领域，智能机器人也成为了培养学生动手能力、创新能力、协作能力和逻辑思维能力，提高学 生综合素质，开拓智力的平台;同时，也是进行程序设计形象化、成果化教育的平台。

目前就已开展智能机器人教育的学校来看，其主要的指导老师就是信息技术老师。智能机器人教育主要多个学科的知识，由于没有专门的机器人教育专业，使得我国基础教育领域机器人方面的师资处于接近真空状态。可以看到中小学信息技术教育在师资方面还存在着诸多欠缺的地方。而计算机科学与技术、教育技术这两类专业在培养目标和培养模式上都带有局限性。比如计算机科学与技术专业，他们培养的人才往往有双重性:一是培养具有教书育人的良好素质，能胜任中小学计算机教育的教师;二是可从事计算机行业的相关人才。而教育技术专业虽然把培养目标调整为“具有良好的信息素质，胜任中小学信息技术课程的教学工作”，但是，目前多数教育技术专业、计算机科学与技术专业的培养模式培养大批“胜任”智能机器人教育课程的教师显然不切实际。

4.关于师范院校开展智能机器人教育的情况

在我们国家而言，智能机器人还属于比较新兴的项目，作为科研重要基地的大学起步也较晚，大家的水平差距相对较小。如果师范院校现在开设该项目，以时机来看，比较恰当。正因为大家处于同一起点，相互之间的差距不是很大，更加有竞争。师范类院校作为为社会培养人才的基地，更应该看到这一事实。目前师范类院校较综合大学来实力上看处于劣势状态，但师范院校由于和基础教育结合紧密，在发展机器人教育方面事实上具有先天优势。为提高师范类院校的竞争地位，增强培养人才的实际能力，创造出师范特色的新的人才培养模式，都值得我们思考并加以实施。

二、师范院校开展智能机器人教育的价值

1师范类院校提高本身竞争力的需要

在师范类院校开设智能机器人教育正是顺应了师范教育改革的潮流。不仅可以为基础教育提供更好的师资力量，也为师范类院校在人才培养模式上带来了新的思考。拓宽了师范生的就业渠道，增强了社会竞争力。

2.中小学智能机器人教育的需要

智能机器人教育引人中小学，不仅有利于信息技术的发展;有利于我们探索教育改革和人才培养的新途径、新方法;有利于高素质人才的培养;同时，也将推动我国智能机器人知识和技术的普及;促进我国智能机器人事业的发展和专业人才的培养;促使新兴的智能机器人产业的形成。因此智能机器人进人中小学已成为一种必然趋势。我们可以通过智能机器人教育这个平台挖掘学生的创造潜能培养造就创新人才。不久的将来，智能机器人教学必将进人我们的周围，越来越多的人员便会参与到其中。如果师范类院校开设智能机器人教学，那么等到这些人员从事到中小学教育以后，他们发挥出来的作用将不可限量。

3.培养学生的诸多能力需要

智能机器人技术是世界强国重点发展的高技术，也是世界公认的打开21世纪大门的钥匙。智能机器人融合了机械、电子、人工智能等技术。如果把它引人教育，不仅有利于信息技术教育的发展;有利于我们探索人才改革和人才培养的新途径、新方法;有利于高素质人才的培养;同时将推动我国智能机器人知识和技术的普及;促进我国智能机器人事业的发展和专业人才的培养;促进新兴产业的形成。实践证明它不仅可以激发学生的想象力，培养学生的设计能力、创造能力、动手能力和跨专业的综合应用能力而且还培养了学生的协作精神。把智能机器人引人师范教育，不仅培养了学生的诸多能力，同时又为师范类院校学生在就业竞争中提供了一项优势，何乐不为?

4.师范性和专业性结合，培养更全面人才的需要

师范教育的根本目的不在于培养文学家、科学家，而是培养能培育文学家、科学家的教育家。在师范类院校开设智能机器人课程便是培养模式上的一种尝试和创新。由于师范类院校其本身的特殊性，它主要为基础教育培养师资力量，侧重点在于培养教师而不是培养研究性人才。师范类院校要培养智能机器人教育的人才，势必要调整培养目标和培养模式，把专业性和师范性更好到结合在一起，只有这样才能优化人才，增加竞争力。师范类院校要看到自己的缺点的同时也注意发挥自己的优势。目前中小学存在的问题就是专业教师的缺乏。为中小学智能机器人教育提供更优的师资，也为师范类院校学生提供更多的就业机会而言，在师范类院校开设智能机器人教育也就非常必要而且也很有利。

三、要研究智能机器人教育发展的师范模式

1.要总结开设智能机器人教育的做法和经验

湖州师范学院于2004年开始智能机器人教育，目前拥有机器人仪器80台，实验室两个。主要以学科竞赛、兴趣小组形式开展设，目前正在课程开设试验。举办过六次机器人院级比赛，五次机器人校级比赛，举办过两期暑期培训，并代表学校参加过7次全国性的比赛，参与到这项教育活动的学生数大约有600人，获得了全国一等奖多项，引起社会、其它学校的关注。

作为师范院校，开展智能机器人教育的主要目的是为突出专业特色，增强社会竞争力。虽然我们开展的时间并不是很长，但无论是自己举办活动还是参加大规模的比赛，我们的师生都认真努力，收获颇多。在教学实践和理论方面都有了很大的提高，积累了一定的经验。

从笔者的走访来看，无论是参与到其中的教师还是学生，都得到了一定的锻炼。一些同学甚至还受到了一些中小学的邀请，去担任他们的兴趣小组指导教练，参加省级比赛，也取得了不错的成绩。智能机器人教育开阔了学生的视野，培养了学生的能力，同时打造了学校品牌，为学生就业提供了多一条的途径。

但同时在教育对象、课程设置、实验室管理等方面也都还存在着一定的问题。比如智能机器人是融合了多种技术的综合性课程，开设培训课程以前，需要学生有一定理论基础。所以需要开设一定的前序课程。由于受到实验室、师资等问题的限制，目前我们学院开设的项目还比较少，学生参与面还不够宽等等。

2.要明确培养目标，更好地开展机器人教育，形成师范模式

就师范类院校开展智能机器人教育而言，笔者认为我们要按师范专业的特点开展一系列智能机器人教育课程、活动，形成一种师范模式，更好地普及机器人教育，为基础教育培养优秀人才。

(1)在师范专业开设一些信息技术课，培养学生信息素养

当今时代，对学生的信息技术素养要求越来越高。根据我院实际经验，学生在参与到机器人活动中时需要一定的信息技术基础，比如C语言编程，而我们师范生缺少的就是这方面的知识。如果师范院校在这方面能开设一些系列课程，使学生的理论知识水平有所积累，对于我们开展机器人教育必将有极大的帮助。我们在从小学教育专业、教育技术专业本科生中开展智能机器人教育，就十分重视学生信息技术课程知识的补充，因此师范生在智能机器人教育的一系列活动、选修课程中理解能力、动手能力就迅速提升。

(2)建立配套完备的机器人教育实验室

智能机器人是技术的前沿之一，集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件等众多领域的科学和技术知识，没有一种技术平台比智能机器人更综合。所以为了使现在的师范生能够更适应未来信息时代的要求，在教学实验环节中及时地增加教学实验内容是非常有必要和可行的。况且，机器人教学需要有实际的场地设备等要求，机器人教育实验室的创办非常需要。加强机器人教育实验室建设，重点在对学生进行机器人教育指导能力的训练，同时要注意实验室的专业完备程度，规范管理等，并提高机器人实验室的软件建设、社会服务能力。

(3)成立大学生机器人教育协会，组织机器人学科竞赛

机器人比赛是一项很好的科技创新活动，不仅易于激发兴趣，而且还可以培养学生的多种能力。学生们在研讨争论中，逐渐提高了语言表达能力;在策略方案分析中，锻炼了思考、分析问题和解决的能力;在具体设计和安装调试中，综合运用各门课程知识，提高了工程设计和工程实施的安装能力。我们目前建立大学生机器人教育协会，吸引学生参加这方面的活动，学习机器人原理，掌握机器人制作、编程、操作技能，活动形式主要是开展机器人学科竞赛。这样既可以检验我们学生学到的实际的知识以及获得的能力，也能赢得更多的荣誉，得到学校领导的重视，扩大师范院校在机器人竞赛的影响，更重要的是从亲身实践中学会和发展智能机器人教育活动的组织能力。