他是华东理工大学的高材生,毕业后曾前往大阪大学攻读博士,完成博士学习后,他又被大阪大学特聘为研究员。优秀的他在做特聘研究员期间,曾为大阪大学的机器人研发事业做出巨大贡献,于是他也被日本本田公司邀请,加入了阿西莫仿人机器人的研究工作。他的主要研究方向是新型双足运动控制研究,他也成为了阿西莫机器人研究小组中招聘的第一位中国人。那么他是谁呢?
他就是专注于机器人研发领域的付春江博士。在事业发展的高峰时期,他果断决定从日本返会中国,之后就加入了浙江之江实验室成为PI研究员。他也开始投入到祖国的机器人研发事业当中。
那么他有怎样的励志故事呢?他又是如何研发出双足机器人的呢?今天,就跟小编一起来了解一下付春江的故事。喜欢文章的朋友可以点赞支持一下,感兴趣的朋友可以点个关注,就能查看之前的文章了,还不会错过最新发布的内容哦。
从小喜欢机器人动画片和玩具
付春江1985年出生于辽宁省鞍山市,他从小就调皮爱玩,喜欢和小朋友待在一起玩各种玩具。他的父母也很珍视小孩子爱玩的天性,因此也总是给他买各种新奇的玩具。在所有的玩具中,付春江最喜欢的是各种电动机器人玩具。
他也很喜欢看这些变形金刚机器人相关的动画片,每次看这些动画片,他都看得十分入迷。他也常常对片中能任意变换造型的各种机器人很感兴趣,付春江觉得它们简直是无所不能。一会可以变换成卡车,一会又能变成战斗力强大的超级英雄。
这些机器人也成为了付春江的偶像,因此他强烈地要求父母为他购买这些造型多变的机器人。父母爱子心切,总会满足他的要求。他在拿到玩具后,就会马上去找其他小朋友一起,模仿动画片中的各种场景,开始他们的娱乐时光。
他们总是跟着动画片一起,摆弄着手中的机器人,但是手中的玩具很明显没有动画片中那么灵动,也没有动画片中的人物那么多的变化,这也让付春江感到扫兴。于是他也梦想着,自己有朝一日能造出一个更真实、也更新奇的机器人玩具。
对理科学习产生浓厚的兴趣
但是,这也只是他的一个梦想,当下的他并没有实现这一梦想的能力和条件。他还是跟其他小朋友一样,每天都在日复一日的上学中度过。他在学校中的数学成绩非常优秀,而且也喜欢钻研难题,等上了初中之后,他也逐渐开始展现出一些理科天赋。
理化生成绩总是遥遥领先,而且在实验课中也总是能又好又快地完成。除了自己学习出色以外,他也总是帮助其他同学一起完成实验,因此,同学们也都很喜欢他。
之后,他凭借着优异的成绩开始了高中学习,进入高中后,他越发地对理科感兴趣了,他也被博大精深的物理世界深深地吸引。在老师的带领下,他进行了很多专业的物理实验,在这些实验中,他也更深刻地理解了电力相关的理论。这些专业知识也为他以后的机器人研究奠定了坚实的基础。
高中毕业后,他以优异的成绩成功考入华东理工大学信息学院及认知神经动力学研究所。在这里开始了自己的大学时光。在大学中,他见到了更多高水平的专业同学,他非常佩服这些同学们的专业能力,但是他并没有退缩,而是勇敢地迎难而上。
他开始将更多的精力投入到学习中,他在课上总是常坐第一排,并且跟着老师的节奏认真思考,还总是积极回答老师的问题。老师们逐渐也注意到了这个表现积极的同学,纷纷让其他同学以他为榜样,在课上要积极表现。
付春江不仅在课上表现积极,在课后也时常泡在图书馆中,去查找一些专业的书籍,以解决自己在课堂上不懂的问题。当然,他也总是在课余时间和同学们一起组团进行实验,在实验的过程中,他也加深了对理论知识的理解,并且还提高了自己的实践能力。
经过几年的学习,他掌握了很多专业的机器动力学知识和神经动力学知识,这也让他离小时候的梦想越来越近。动画片中的机器人给他留下了非常深刻的印象,他也一直梦想着有一天能造出一个这么厉害的机器人。
但是学习的时光总是很短暂,他的大学时光也走到了尾声。但是他仍然感觉自己的专业知识还有很大的欠缺,虽然已经掌握了不少的知识,但是距离自己的机器人梦想却还有一定的距离。
因此,他也在华东理工大学展开了自己的研究生学习,在研究生期间,他几乎天天都泡在实验室中,对各种线路和设备进行着研究,还设计出众多简易的小玩意。付春江始终为自己的机器人梦想积蓄着力量。
决定出国留学
很快他就顺利拿到了研究生学位,研究生学习结束后,他决定出国深造,去机器人产业发达的日本大阪大学读博士,这一次,他选择了机器人双足行走控制专业,他想继续在机器人制造方面进行进一步的学习。当然,想要获得好的成就,离不开名师的指导。他在博士期间,选择了日本著名的生体工学专家野村泰伸教授作为导师。
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在老师的帮助下,付春江的专业能力得到了大幅度提升,他已然变成了一个机器制造领域的专业人才。优秀的人才总是非常抢手的。因此,他在毕业后,也接受了学校的邀请,留在学校内担任特聘研究员。
在做了一段时间研究员之后,他觉得自己的理论水平和实践能力都已经得到很好的提高,于是他也想跳出象牙塔去学校之外的世界看一看。正在他犹豫之时,他看到日本本田公司阿西莫仿人机器人组正在招聘研究员,于是他果断投了简历。
加入本田公司阿西莫项目组
很快,本田公司就向他发送了入职邀请。要知道,阿西莫双足控制岗,从来没有招聘过中国人,但是付春江还是凭借着自身优秀的专业能力,赢得了项目组的青睐,成功走进了阿西莫项目组的研究中。在这里,付春江开始了对阿西莫机器人的双足运动控制研究。
一直以来,机器人在双足行走领域的发展都不是太好,机器人的行走水平也远远没有达到人类的步行水平。机器人在行走时,不仅速度很低,而且它的能耗还很大。
此外,机器人没有脚掌,因此在与地面接触时也非常不稳定。机器人不仅不能稳定站立,更是不能流畅地行走。
付春江也非常了解当前机器人的这些特点,因此他在研究中重点关注了,机器人与地面接触时所产生的一系列问题,还从实际角度考虑了双足机器人行走动力学的特性模型,这其中包括机器人足地间的接触关系,和反映人类自然行走的膝关节特性。
同时,他还注重以“仿人”“仿生”为指导,深入地分析了人类行走过程中的运动机理,运用仿人智能控制的研究方法提出了机器人双足行走的控制方案。付春江还对双足动态步行这一复杂任务进行了分解,以让机器人能更加适应双足站立行走。
当然,这些都只是他工作策略的一小部分,他和团队一起进行了无数次的研究和讨论,他们翻阅了大量的,中外机器人双足行走领域的相关资料,并从中找到了很多灵感,他们也基于此展开了无数次地头脑风暴和相关试验。
付春江一有时间就会泡在实验室中,但是,有时候他回到家之后也还是对工作“念念不忘”。有一天晚上,付春江翻来覆去总是睡不着觉。因此,他干脆起身打开了电脑开始工作。
在安静的时刻人总是更容易聚精会神地思考,付春江在看了一些资料以后,获得了宝贵的灵感。于是他赶紧将自己的想法记录了下来,第二天一早,便去公司和其他同事一起讨论。
提出高维不稳定动力学流形并进行优化
同学们也都被付春江的想法惊到了,大家也都觉得付春江的想法是很有参考价值的。因此,他马上将自己的灵感整理出来,这也就是后来被人熟知的高维不稳定动力学流形理论,这一理论后来也变成了他的代表性贡献之一。
经过对此理论的深入研究,他发现了大量的不完善之处,因此也对这一理论模型进行了补充修改。他从全身高维动力学模型出发,推导出了全身高维动力学的非稳定流形。还针对这一模型发展了不稳定流形的计算方法。付春江也成为了首个提出高维不稳定动力学流形的学者。
提出这一理论模型后,他展开了对机器人双足支撑和单足支撑的考察,慢慢地,他发现,如果在双足支撑期间对机器人施加非稳定流形控制,那么机器人就能很好地实现双足支撑时的稳定性,也能更稳定地向前行走。
经过团队的讨论和试验,大家也发现这一模型完全能帮助机器人实现稳定行走。因此,付春江也快速地将它整理成了论文。除此之外,付春江还指出,可以从全身动力学出发,基于人物空间而非关节空间,可以实现轻松规划脚步经过的弧线,身体倒立摆经过的长度,以及支撑腿部到身体重心的长度。
过程中,他利用了微分几何的相关公式,还把全身动力学公式应用到了机器人身上,这也让机器人实现了多种行走方式:既能在平坦的路上行走,也能在上下坡和台阶上行走。
这一理论也完全可以进行线上计算,只需要把微分几何中的各阶李导数全部计算好,那么实时计算速度就会很快,因此也非常适合机器人。另外,这个全身动力学规划也大大减少了机器人的能耗。
但是,这样的方式不能很好地解决机器人的初值和干扰问题。为了能顺利地解决这一问题,付春江特地找到了斯坦福大学相关的研究团队,他决定和斯坦福大学的相关专业人员一起研究,以进一步优化这一方法。
首先,付春江向斯坦福团队详细地介绍了,自己的模型和设计理念,还有自己这一想法的初衷以及具体应用的过程。在了解了这些以后,斯坦福团队针对付春江的讲解提出了很多疑问,付春江也耐心地向对方解释了。
在斯坦福团队对此有了较深的了解之后,他们也展开了对这一模型的优化过程。他们再次展开了实验过程,过程中,斯坦福团队提出,建议在某一个状态点周围进行采样,再借鉴无色卡尔曼滤波器的思想,来对采样点进行地推。
这种方式也实现了既能保留当前的研究成果,又不会对系统的动力学特性有所改变,那么最终也能让当前的机器人系统实现进一步地优化。除此之外,他们在过程中还遇到了很多困难。但是,经过两个高水平专业团队的研究,他们也将这些难题一一克服。
此前,波士顿动力公司以及很多著名的机器人研究公司,使用的都是基于先行互补条件的方法,但是,付春江却和斯坦福团队对此方法进行了进一步地改良,他们改良之后的研究方法,很好地解决了相应的问题,并且也可以进行实时计算。
开发新型驱动器
双足机器人的控制是很难的,因为它非常地不稳定,但是在与环境和人接触时,必须要对它实现很好地控制,这就需要对机器人进行阻抗控制。阻抗控制对机器人来说是非常重要的。
付春江也很明白这一点,因此他和团队下定决心一定要研发出可以改变阻抗的驱动器。他们将驱动器改变了原来的力臂长度,也对变阻抗驱动器进行了重新建模,同时还对此进行了大量的研究和测试工作。
以前的变阻抗驱动器主要应用于机器人的上肢,这也十分机器人的输出力矩很小。但是经过付春江团队的研究,他们加大了这款驱动器的输出力矩,实现了在0.1秒内改变阻抗,这也进一步实现了对机器人更好地控制。
此外,改良后的双足机器人还可以利用全身的动作,让双手集中全身力量,这样也使得它的输出力量远远大于单手机械手臂。
阿西莫双足机器人退役
经过付春江团队的改良,阿西莫也逐渐可以实现稳定地双足行走,那么它究竟能为人类做些什么呢?本田公司将改良后的机器人投入到了如IBM等众多公司的租赁服务中,阿西莫在IBM中是作为接待员角色出现的。
但阿西莫可不是一般的接待员,它作为一个高科技机器人接待员,成功拿到了IBM公司每月一万美金的薪水。但是虽然他的工资如此之高,他却在实际场景中进行着一些非常简单的操作,并且在这些操作中还时常卡壳。
在送餐时就更尴尬了,本田曾尝试将它投放到餐厅中去,让它做个服务员,为员工们减轻一些负担。但是,事与愿违,阿西莫不仅没能帮助员工们减轻负担,还给他们带来了新的麻烦。
它常常在送餐时走错座位,有时候还会突然停顿。送餐效率就更不用说了,客人总是着急地催促,可它却始终保持着不紧不慢的速度,这么低的送餐效率也引起了很多客人的不满。因此,在使用了一段时间后,餐厅老板就让它光荣退休了。
不久后,阿西莫机器人也宣布退役,它结束了22年的职业生涯。尽管在它的职业生涯中经常出现上述场景那样的尴尬,但它的出现,还是为人形机器人的发展,提供了很多值得借鉴的地方。
在研发阿西莫的过程中,像付春江这样的专业人员已经掌握了大量的先进实用技术,尤其是其中的高平衡性和控制运动技术方面,将会应用到更多的生活场景中;
另外,本田也在阿西莫的研发制造过程中吸纳了全世界众多的顶尖人才。虽然阿西莫退役了,但是更实用的、盈利能力更强的新型机器人依然在研发的路上,这些人才也将成为后续研发工作中的重要骨干成员,推动新型机器人的研究。
毅然归国
或许是早就预想到了阿西莫项目组的决策,付春江早在阿西莫退役一年前就返回了祖国。经过本田公司阿西莫项目组的多年锻炼,付春江早已成为机器人研究领域的顶尖人才。
在掌握了大量先进技术后,他没有留恋日本给他的高薪和优厚的福利待遇,更没有嫌弃我国落后于日本很多的机器人制造事业,而是拒绝了日本的高薪挽留,毅然返回了祖国。
回国后,他加入了浙江杭州之江实验室,开始筹建双足机器人本体项目组。他亲自展开对专业人才的面试和选拔,他希望能招到更多高水平的人才,一起展开专业的研究。
经过一段时间的努力,他成功组建了一支高水平的专业团队,并迅速展开了双足机器人新型结构控制的相关的研究。
有了之前阿西莫的失败经验,这一次,付春江希望和团队一起打造一个实用的、适合众多生活场景的新型机器人。他也向团队的每一位成员表达了自己的愿景,团队成员也都非常认可他的想法,于是,他们开始了常驻实验室的日子。
不得不说,退役的阿西莫给付春江团队的研究带来了很多的借鉴。由于付春江亲自参与了阿西莫的双足动力研究,还发展了众多创新的模型。因此,在团队的研发中,他为团队提供了很多建设性的意见和建议,在他的帮助下,团队的研发步伐也加快了很多。
除了带领团队研究之外,很多国内的高校也很看好付春江的能力,因此特地邀请他到学校为相关专业的同学们开展演讲。南方科技大学曾在付春江回国不久后,邀请他到学校开展双足仿人机器人的研究分享会。
在会上,付春江耐心地为同学们讲解了,自己在阿西莫项目组这么多年来的众多研究成果和方法。他也将自己擅长的手臂阻抗控制、行走稳定性与复杂性方面的心得都告诉了同学们。
听完付春江的报告后,很多同学都表示,付春江博士的演讲开阔了自己的眼界,也进一步加深了自己对双足机器人研究的兴趣。相信经过他们的勤奋学习,他们一定能成为祖国双足仿人机器人领域的顶尖人才!
近年来,很多国家越来越注重双足机器人的研究,因为双足机器人对人们的日常生活有着重要的意义。特斯拉创始人马斯克,也带领团队研发出了一款人形机器人。
对此,付春江和团队也展开了对这款机器人的研究,他们发现,特斯拉机器人在AI和芯片上又做出了新的突破,我们也必须加快脚步,尽力追赶他们的步伐,他也相信,在自己和众多专业人才的努力下,我国一定能早日研发出国际先进的双足机器人!
如今,他已成为国内双足机器人研究领域的领军人物,他也多次表示自己将为祖国机器人事业的发展拼尽全力,我们也祝福付春江能早日带领团队,成功研发出具有中国特色的双足机器人!
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