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林天麟教授,科研中探险,不确定是有趣的源泉

  • 2021.05.25
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林天麟教授是AIRS智能机器人研究中心主任、香港中文大学(深圳)助理教授。

        林天麟教授是AIRS智能机器人研究中心主任、香港中文大学(深圳)助理教授。去年,林天麟教授的研究论文“FreeBOT:能任意连接、自由组合的模块化自重构机器人——设计与实现”获得了 IROS 2020 的机器人机构设计最佳论文奖。最近,林教授及其团队在ICRA 2021发表了七篇论文。我们对林教授进行了专访,邀其分享FreeBOT的设计理念、他的科研心路历程,并介绍AIRS智能机器人研究中心。

Q:恭喜您的研究论文“FreeBOT:能任意连接、自由组合的模块化自重构机器人——设计与实现”获得了 IROS 2020 的机器人机构设计最佳论文奖,这是中国内地近十年来第二次获得 IROS 最佳论文奖项,对此您有想要分享的感言吗?

林天麟:首先要感谢 IROS 评委们对我们工作的认可,也要感谢 AIRS 对我们科研团队的支持,更重要的是感谢科研团队每一位成员的付出,很高兴能看到团队的努力获得专家们的肯定。除了这个奖项外,我们也有多篇相关文章发表在这次 IROS 会议中。这些成果对我们这个刚组建不久的科研团队来说是一个很大的鼓舞,印证了我们选择的研究方向以及研究成果是具国际影响力的。在未来,我们团队会继续聚焦在自重构机器人及多机器人系统的研究,希望能持续为社会贡献更多更先进的技术及人才。

IEEE Spectrum 报道该研究成果

Q:您的 FreeBOT 机器人,被誉为现实版“超能陆战队”,能够自主自由地组合成多种形状以满足不同的任务需求,具有实现自由组合机器人的巨大潜力。能否请您介绍一下 FreeBOT 的设计理念和技术特点?

林天麟:FreeBOT 是一种模块化自重构机器人,模块化自重构机器人是由多台相同的小机器人构成,而小机器人之间更是可以自行通过物理上的连接去形成不同形状及功能的更大个体。理论上能成为一个任意变形的通用机器人。这种机器人有着极高的适应能力、自恢复能力及扩充能力等,特别适合应用在环境及任务不确定的工作上,如星际探索、灾区搜救等工作。

        然而,要实现任意变形的通用机器人还有很多难关需要克服,需要长时间坚持投入才能一步一步攻克。其中一个难题是现有模块化自重构机器人的设计对连接条件非常苛刻,每一次连接的难度犹如进行太空站对接一样困难。使改变构形的任务变得寸步为艰。而 FreeBOT 的设计就针对这个问题进行了突破,利用了磁场及磁导球面任意点连接的方法,实现模块之间能瞬间任意连接,使机器人能实现更迅速、更灵活的变形。这种任意连接的设计主要是受到一种黏菌的启发。该黏菌是原生生物,其表面并没有固定的连接构造,但当有需要时,它们能聚集起来并依附在一起形成不同的形状及功能去应对环境的变化。因此,也启发了我们思考能否做出自由连接的设计应用在模块化自重构机器人上。

FreeBOT

Q:我们留意到从您在博士生期间做的仿生机器人爬树机器人 TreeBot,到现在的模块化自重构机器人 FreeBOT,一直都专注于在机器人设计上不断创新,请问您当初为什么会进入到这个领域,并一直坚持做机器人设计的?

林天麟:做喜欢的事情不能说是坚持,我只是到现在仍保持着研发机器人的兴趣。

        我从小就对大自然中会到处走动的生物很感兴趣,喜欢观察不同生物的生活习性、如何应对大自然的各种挑战等,赞叹生物的各种神奇。因此,我当时最喜欢和成绩最好的是生物课。另一方面,我也很喜欢动手创造东西,经常动手制作一些有趣的玩意,很自然地就会去想我是否可按自己的想法去创造一些新的生物?但往深层想,我认为进行生物的创造周期可能会很漫长才见效,而且要创造生物可能也涉及些伦理道德的问题。再想想,其实创造有智慧会动的东西不一定只有生物方法,机器人也算是一种通过非生物手段的人造生命。而且机器人的开发周期更短,更快见成果。

        因此,年少性急的我就立志要往机器人的方向发展。高中选科时毅然放弃选读成绩一直最好的生物科而选择攻读数理科。到报读大学时也是专门挑选有机器人专业的大学。经过了一番努力,有幸顺利地入读心仪的大学及专业,更有幸的是遇到机器人领域的名师徐扬生院士,从此正式开始了我的机器人研究的生涯,实现了年少时创造机器人的梦想。

林天麟教授

Q:您从事机器人研究这么多年来,觉得其中最有趣的是什么?

林天麟:科研就如同探险一样,你知道想要什么,但你不会知道最终会得到什么。

        科研存在各种不确定性,而不确定性才是有趣的源泉。在研究的过程中,心情可能长时间都像坐过山车一样起起伏伏。面对一个科研问题,你思前想后,好不容易突然灵光一闪,想出了一个方法,当下觉得自己真是个天才!兴奋得睡不着觉。当验证方法的时候才发现原来行不通,心情又会瞬间跌落谷底,感觉自己原来是个大笨蛋……接下来,要不承认自己就是个大笨蛋,从此放弃;要不说服自己成功地排除了一个不可行的方法,离成功又近了一步,然后再重新上路思考新的方法,周而复始,直至成功。

        当年做会爬树的机器人的时候,就是我研究生涯中经历了这种起起伏伏时间最长最深刻的过程。最初的设计想法与现在大家看到的版本可以说是大相径庭。研发过程中出现了超过十个结构及方法完全不一样的失败版本。回看这些“坐过山车”的过程可以说是有笑有泪,百感交集。未到最后一刻都不会知道成功的会是什么东西。

林天麟教授介绍爬树机器人

Q:您在 AIRS 所领导的智能机器人研究中心在过去一年里可谓硕果累累,不仅获批一项国家自然科学基金项目,还在多个顶刊和顶会发表多篇论文,可否分享您作为中心主任对中心发展的一些想法?

林天麟:智能机器人研究中心的目标是联合国际顶尖专家共同研发机器人前沿技术,推动新型机器人技术在全新领域的应用,面向社会普及机器人技术和人工智能知识,致力于打造以深圳市为核心的国际一流机器人技术研发及应用推广枢纽。中心自成立以来,持续引进顶尖人才并联同国际顶尖专家展开机器人前沿技术的研发工作,目前已渐见成果。希望随着持间的推移,我们的工作能续步落地,惠及社会,秉承 AIRS "for Society"的精神。