付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

他是華東理工大學的高材生,畢業後曾前往大阪大學攻讀博士,完成博士學習後,他又被大阪大學特聘為研究員。優秀的他在做特聘研究員期間,曾為大阪大學的機器人研發事業做出巨大貢獻,於是他也被日本本田公司邀請,加入了阿西莫仿人機器人的研究工作。他的主要研究方向是新型雙足運動控制研究,他也成為了阿西莫機器人研究小組中招聘的第一位中國人。那麼他是誰呢?

他就是專注於機器人研發領域的付春江博士

。在事業發展的高峰時期,他果斷決定從日本返會中國,之後就加入了浙江之江實驗室成為PI研究員。他也開始投入到祖國的機器人研發事業當中。

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

付春江和同事

那麼他有怎樣的勵志故事呢?他又是如何研發出雙足機器人的呢?

今天,就跟小編一起來了解一下付春江的故事。喜歡文章的朋友可以

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從小喜歡機器人動畫片和玩具

付春江1985年出生於遼寧省鞍山市,他從小就調皮愛玩,喜歡和小朋友待在一起玩各種玩具。他的父母也很珍視小孩子愛玩的天性,因此也總是給他買各種新奇的玩具。

在所有的玩具中,付春江最喜歡的是各種電動機器人玩具。

他也很喜歡看這些變形金剛機器人相關的動畫片,每次看這些動畫片,他都看得十分入迷。

他也常常對片中能任意變換造型的各種機器人很感興趣,付春江覺得它們簡直是無所不能。一會可以變換成卡車,一會又能變成戰鬥力強大的超級英雄。

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鞍山市

這些機器人也成為了付春江的偶像

,因此他強烈地要求父母為他購買這些造型多變的機器人。父母愛子心切,總會滿足他的要求。他在拿到玩具後,就會馬上去找其他小朋友一起,模仿動畫片中的各種場景,開始他們的娛樂時光。

他們總是跟著動畫片一起,擺弄著手中的機器人,但是手中的玩具很明顯沒有動畫片中那麼靈動,也沒有動畫片中的人物那麼多的變化,這也讓付春江感到掃興。

於是他也夢想著,自己有朝一日能造出一個更真實、也更新奇的機器人玩具。

對理科學習產生濃厚的興趣

但是,這也只是他的一個夢想,當下的他並沒有實現這一夢想的能力和條件。他還是跟其他小朋友一樣,每天都在日復一日的上學中度過。

他在學校中的數學成績非常優秀,而且也喜歡鑽研難題,等上了初中之後,他也逐漸開始展現出一些理科天賦。

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變形金剛

理化生成績總是遙遙領先,而且在實驗課中也總是能又好又快地完成。

除了自己學習出色以外,他也總是幫助其他同學一起完成實驗

,因此,同學們也都很喜歡他。

之後,他憑藉著優異的成績開始了高中學習,

進入高中後,他越發地對理科感興趣了,他也被博大精深的物理世界深深地吸引

。在老師的帶領下,他進行了很多專業的物理實驗,在這些實驗中,他也更深刻地理解了電力相關的理論。這些專業知識也為他以後的機器人研究奠定了堅實的基礎。

高中畢業後,他以優異的成績成功考入華東理工大學資訊學院及認知神經動力學研究所

。在這裡開始了自己的大學時光。在大學中,他見到了更多高水平的專業同學,他非常佩服這些同學們的專業能力,但是他並沒有退縮,而是勇敢地迎難而上。

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

華東理工大學

他開始將更多的精力投入到學習中,他在課上總是常坐第一排,並且跟著老師的節奏認真思考,還總是積極回答老師的問題。

老師們逐漸也注意到了這個表現積極的同學,紛紛讓其他同學以他為榜樣,在課上要積極表現

付春江不僅在課上表現積極,在課後也時常泡在圖書館中,去查詢一些專業的書籍,以解決自己在課堂上不懂的問題。

當然,他也總是在課餘時間和同學們一起組團進行實驗,在實驗的過程中,他也加深了對理論知識的理解,並且還提高了自己的實踐能力。

經過幾年的學習,他掌握了很多專業的機器動力學知識和神經動力學知識

,這也讓他離小時候的夢想越來越近。動畫片中的機器人給他留下了非常深刻的印象,他也一直夢想著有一天能造出一個這麼厲害的機器人。

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華東理工大學圖書館

但是學習的時光總是很短暫,

他的大學時光也走到了尾聲。但是他仍然感覺自己的專業知識還有很大的欠缺

,雖然已經掌握了不少的知識,但是距離自己的機器人夢想卻還有一定的距離。

因此,

他也在華東理工大學展開了自己的研究生學習

,在研究生期間,他幾乎天天都泡在實驗室中,對各種線路和裝置進行著研究,還設計出眾多簡易的小玩意。付春江始終為自己的機器人夢想積蓄著力量。

決定出國留學

很快他就順利拿到了研究生學位,研究生學習結束後,他決定出國深造,

去機器人產業發達的日本大阪大學讀博士,這一次,他選擇了機器人雙足行走控制專業,

他想繼續在機器人制造方面進行進一步的學習。當然,想要獲得好的成就,離不開名師的指導。他在博士期間,選擇了日本著名的生體工學專家野村泰伸教授作為導師。

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大阪市

那麼,你支援他去日本留學嗎?如果支援,可以在評論區留言 “我支援”。

在老師的幫助下,付春江的專業能力得到了大幅度提升,他已然變成了一個機器製造領域的專業人才。優秀的人才總是非常搶手的。

因此,他在畢業後,也接受了學校的邀請,留在學校內擔任特聘研究員。

在做了一段時間研究員之後,他覺得自己的理論水平和實踐能力都已經得到很好的提高,於是他也想跳出象牙塔去學校之外的世界看一看。正在他猶豫之時,

他看到日本本田公司阿西莫仿人機器人組正在招聘研究員,於是他果斷投了簡歷。

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本田公司大樓

加入本田公司阿西莫專案組

很快,本田公司就向他傳送了入職邀請。要知道,

阿西莫雙足控制崗,從來沒有招聘過中國人,但是付春江還是憑藉著自身優秀的專業能力,贏得了專案組的青睞

,成功走進了阿西莫專案組的研究中。在這裡,付春江開始了對阿西莫機器人的雙足運動控制研究。

一直以來,

機器人在雙足行走領域的發展都不是太好,機器人的行走水平也遠遠沒有達到人類的步行水平

。機器人在行走時,不僅速度很低,而且它的能耗還很大。

此外,機器人沒有腳掌,因此在與地面接觸時也非常不穩定

。機器人不僅不能穩定站立,更是不能流暢地行走。

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阿西莫機器人

付春江也非常瞭解當前機器人的這些特點,

因此他在研究中重點關注了,機器人與地面接觸時所產生的一系列問題

,還從實際角度考慮了雙足機器人行走動力學的特性模型,這其中包括機器人足地間的接觸關係,和反映人類自然行走的膝關節特性。

同時,他還注重以“仿人”“仿生”為指導,深入地分析了人類行走過程中的運動機理,

運用仿人智慧控制的研究方法提出了機器人雙足行走的控制方案

。付春江還對雙足動態步行這一複雜任務進行了分解,以讓機器人能更加適應雙足站立行走。

當然,這些都只是他工作策略的一小部分,

他和團隊一起進行了無數次的研究和討論,他們翻閱了大量的,中外機器人雙足行走領域的相關資料,

並從中找到了很多靈感,他們也基於此展開了無數次地頭腦風暴和相關試驗。

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

阿西莫倒水中

付春江一有時間就會泡在實驗室中,

但是,有時候他回到家之後也還是對工作“念念不忘”

。有一天晚上,付春江翻來覆去總是睡不著覺。因此,他乾脆起身打開了電腦開始工作。

在安靜的時刻人總是更容易聚精會神地思考,

付春江在看了一些資料以後,獲得了寶貴的靈感

。於是他趕緊將自己的想法記錄了下來,第二天一早,便去公司和其他同事一起討論。

提出高維不穩定動力學流形並進行最佳化

同學們也都被付春江的想法驚到了,大家也都覺得付春江的想法是很有參考價值的。因此,他馬上將自己的靈感整理出來,

這也就是後來被人熟知的高維不穩定動力學流形理論

,這一理論後來也變成了他的代表性貢獻之一。

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

阿西莫現場踢球

經過對此理論的深入研究,他發現了大量的不完善之處,因此也對這一理論模型進行了補充修改。

他從全身高維動力學模型出發,推匯出了全身高維動力學的非穩定流形

。還針對這一模型發展了不穩定流形的計算方法。付春江也成為了首個提出高維不穩定動力學流形的學者。

提出這一理論模型後,他展開了對機器人雙足支撐和單足支撐的考察,慢慢地,他發現,

如果在雙足支撐期間對機器人施加非穩定流形控制,那麼機器人就能很好地實現雙足支撐時的穩定性

,也能更穩定地向前行走。

經過團隊的討論和試驗,大家也發現這一模型完全能幫助機器人實現穩定行走。因此,付春江也快速地將它整理成了論文。除此之外,

付春江還指出,可以從全身動力學出發,基於人物空間而非關節空間,可以實現輕鬆規劃腳步經過的弧線,身體倒立擺經過的長度,以及支撐腿部到身體重心的長度。

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

阿西莫現場跳舞

過程中,

他利用了微分幾何的相關公式,還把全身動力學公式應用到了機器人身上

,這也讓機器人實現了多種行走方式:既能在平坦的路上行走,也能在上下坡和臺階上行走。

這一理論也完全可以進行線上計算,只需要把微分幾何中的各階李導數全部計算好,那麼實時計算速度就會很快,因此也非常適合機器人。另外,

這個全身動力學規劃也大大減少了機器人的能耗。

但是,這樣的方式不能很好地解決機器人的初值和干擾問題。為了能順利地解決這一問題,

付春江特地找到了斯坦福大學相關的研究團隊

,他決定和斯坦福大學的相關專業人員一起研究,以進一步最佳化這一方法。

首先,

付春江向斯坦福團隊詳細地介紹了,自己的模型和設計理念,還有自己這一想法的初衷以及具體應用的過程

。在瞭解了這些以後,斯坦福團隊針對付春江的講解提出了很多疑問,付春江也耐心地向對方解釋了。

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機器狗

在斯坦福團隊對此有了較深的瞭解之後,他們也展開了對這一模型的最佳化過程

。他們再次展開了實驗過程,過程中,斯坦福團隊提出,建議在某一個狀態點周圍進行取樣,再借鑑無色卡爾曼濾波器的思想,來對取樣點進行地推。

這種方式也實現了既能保留當前的研究成果,又不會對系統的動力學特性有所改變

,那麼最終也能讓當前的機器人系統實現進一步地最佳化。除此之外,他們在過程中還遇到了很多困難。但是,經過兩個高水平專業團隊的研究,他們也將這些難題一一克服。

此前,波士頓動力公司以及很多著名的機器人研究公司,使用的都是基於先行互補條件的方法,但是,

付春江卻和斯坦福團隊對此方法進行了進一步地改良

,他們改良之後的研究方法,很好地解決了相應的問題,並且也可以進行實時計算。

開發新型驅動器

雙足機器人的控制是很難的,因為它非常地不穩定,

但是在與環境和人接觸時,必須要對它實現很好地控制,這就需要對機器人進行阻抗控制

。阻抗控制對機器人來說是非常重要的。

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波士頓動力機器人

付春江也很明白這一點,

因此他和團隊下定決心一定要研發出可以改變阻抗的驅動器

。他們將驅動器改變了原來的力臂長度,也對變阻抗驅動器進行了重新建模,同時還對此進行了大量的研究和測試工作。

以前的變阻抗驅動器主要應用於機器人的上肢,這也十分機器人的輸出力矩很小。

但是經過付春江團隊的研究,他們加大了這款驅動器的輸出力矩,實現了在0.1秒內改變阻抗,這也進一步實現了對機器人更好地控制。

此外,

改良後的雙足機器人還可以利用全身的動作,讓雙手集中全身力量,這樣也使得它的輸出力量遠遠大於單手機械手臂。

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戰場上出現的機器狗

阿西莫雙足機器人退役

經過付春江團隊的改良,阿西莫也逐漸可以實現穩定地雙足行走,

那麼它究竟能為人類做些什麼呢?

本田公司將改良後的機器人投入到了如IBM等眾多公司的租賃服務中,阿西莫在IBM中是作為接待員角色出現的。

但阿西莫可不是一般的接待員,

它作為一個高科技機器人接待員,成功拿到了IBM公司每月一萬美金的薪水。

但是雖然他的工資如此之高,他卻在實際場景中進行著一些非常簡單的操作,並且在這些操作中還時常卡殼。

在送餐時就更尷尬了,本田曾嘗試將它投放到餐廳中去,讓它做個服務員,為員工們減輕一些負擔。

但是,事與願違,阿西莫不僅沒能幫助員工們減輕負擔,還給他們帶來了新的麻煩

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

機器人送餐

它常常在送餐時走錯座位,有時候還會突然停頓。送餐效率就更不用說了

,客人總是著急地催促,可它卻始終保持著不緊不慢的速度,這麼低的送餐效率也引起了很多客人的不滿。因此,在使用了一段時間後,餐廳老闆就讓它光榮退休了。

不久後,

阿西莫機器人也宣佈退役,它結束了22年的職業生涯

。儘管在它的職業生涯中經常出現上述場景那樣的尷尬,但它的出現,還是為人形機器人的發展,提供了很多值得借鑑的地方。

在研發阿西莫的過程中,

像付春江這樣的專業人員已經掌握了大量的先進實用技術

,尤其是其中的高平衡性和控制運動技術方面,將會應用到更多的生活場景中;

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阿西莫宣佈退役

另外,

本田也在阿西莫的研發製造過程中吸納了全世界眾多的頂尖人才

。雖然阿西莫退役了,但是更實用的、盈利能力更強的新型機器人依然在研發的路上,這些人才也將成為後續研發工作中的重要骨幹成員,推動新型機器人的研究。

毅然歸國

或許是早就預想到了阿西莫專案組的決策,

付春江早在阿西莫退役一年前就返回了祖國

。經過本田公司阿西莫專案組的多年鍛鍊,付春江早已成為機器人研究領域的頂尖人才。

在掌握了大量先進技術後,他沒有留戀日本給他的高薪和優厚的福利待遇,更沒有嫌棄我國落後於日本很多的機器人制造事業

,而是拒絕了日本的高薪挽留,毅然返回了祖國。

回國後,

他加入了浙江杭州之江實驗室,開始籌建雙足機器人本體專案組

。他親自展開對專業人才的面試和選拔,他希望能招到更多高水平的人才,一起展開專業的研究。

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之江實驗室

經過一段時間的努力,

他成功組建了一支高水平的專業團隊,並迅速展開了雙足機器人新型結構控制的相關的研究。

有了之前阿西莫的失敗經驗,這一次,

付春江希望和團隊一起打造一個實用的、適合眾多生活場景的新型機器人

。他也向團隊的每一位成員表達了自己的願景,團隊成員也都非常認可他的想法,於是,他們開始了常駐實驗室的日子。

不得不說,退役的阿西莫給付春江團隊的研究帶來了很多的借鑑。由於付春江親自參與了阿西莫的雙足動力研究,還發展了眾多創新的模型。因此,

在團隊的研發中,他為團隊提供了很多建設性的意見和建議

,在他的幫助下,團隊的研發步伐也加快了很多。

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

團隊討論

除了帶領團隊研究之外,很多國內的高校也很看好付春江的能力,因此特地邀請他到學校為相關專業的同學們開展演講。

南方科技大學曾在付春江回國不久後,邀請他到學校開展雙足仿人機器人的研究分享會

在會上,付春江耐心地為同學們講解了,自己在阿西莫專案組這麼多年來的眾多研究成果和方法。

他也將自己擅長的手臂阻抗控制、行走穩定性與複雜性方面的心得都告訴了同學們

聽完付春江的報告後,

很多同學都表示,付春江博士的演講開闊了自己的眼界,也進一步加深了自己對雙足機器人研究的興趣

。相信經過他們的勤奮學習,他們一定能成為祖國雙足仿人機器人領域的頂尖人才!

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

研究分享會海報

近年來,很多國家越來越注重雙足機器人的研究,因為雙足機器人對人們的日常生活有著重要的意義。

特斯拉創始人馬斯克,也帶領團隊研發出了一款人形機器人。

對此,付春江和團隊也展開了對這款機器人的研究,

他們發現,特斯拉機器人在AI和晶片上又做出了新的突破

,我們也必須加快腳步,盡力追趕他們的步伐,他也相信,在自己和眾多專業人才的努力下,我國一定能早日研發出國際先進的雙足機器人!

如今,

他已成為國內雙足機器人研究領域的領軍人物,他也多次表示自己將為祖國機器人事業的發展拼盡全力

,我們也祝福付春江能早日帶領團隊,成功研發出具有中國特色的雙足機器人!

付春江:攜十年經驗離日返華,親自帶隊研發中國特色的雙足機器人

付春江和阿西莫機器人

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