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福祉機器人基礎研究與系統開發及展望

2024-01-01 00:00:00王碩玉楊俊友
沈陽工業大學學報 2024年5期
關鍵詞:護理

摘 要:以沈陽工業大學中日福祉機器人研究中心科技成果為主線,指出福祉機器人領域中某些觀念誤區、基礎研究的重要性及推廣應用中的技術瓶頸。提出福祉機器人的簡明定義,從系統構成角度闡明福祉機器人與工業機器人的本質區別,并以自主研發的機能康復機器人、部分失能者自立生活輔助機器人、完全失能者護理機器人等為例,通俗地論述了其社會背景、基本研究理念、具體研究內容及難點、取得的創新性成果及正在攻關的挑戰性課題。對福祉機器人新興領域的科研機遇、人才需求、市場規模及就業前景等進行了展望。

關 鍵 詞:福祉機器人;康復醫療機器人;生活輔助機器人;護理機器人;智能;系統開發

中圖分類號:TP242 文獻標志碼:A 文章編號:1000-1646(2024)05-0514-12

在世界規模的老齡化社會中,如果社會福祉(健康、醫療、輔助及護理等)得到普及提高,老年人就能后顧無憂地享受幸福生活。為了增進人民福祉、延長健康壽命、實現全民幸福型社會,很多國家實施了相應的戰略對策。其中,機器人研究者研發了多種福祉機器人,但由于福祉機器人的特殊性及開發難度大,其研發尚處在發展階段。針對老齡化社會問題,沈陽工業大學與日本高知工科大學、名古屋大學、電氣通信大學、名城大學共同成立中日福祉機器人研究中心,并研發了如圖1~6所示的系列福祉機器人。圖1為步行功能訓練機器人;圖2為立位筋力與平衡能力不足者的立位生活輔助機器人;圖3為輔助步行完全失能者的坐位生活輔助機器人;圖4為輔助臥床不起障礙者的人型護理機器人;圖5為輔助下肢障礙者的排泄輔助機器人;圖6為智能床型護理機器人。此外,中心還研發了物品搬送智能機器人及智能假肢等。

不同于以物體為操作對象的工業機器人,福祉機器人的服務對象是人,需要與人類交互,因此確保福祉機器人控制系統的安全性至關重要。福祉機器人還需要具有進化型智能性,以理解人的意圖并適應不斷變化的身體特征和心理特征。本文給出福祉機器人的定義,進而從系統構建角度說明福祉機器人與工業機器人的本質區別,針對所研發的系列福祉機器人(圖1~6),闡述沈陽工業大學中日福祉機器人研究中心的成果概要及展望。各福祉機器人的詳細機構、數理模型推導、理論證明等,可參閱相關論文。

1 工業機器人與福祉機器人

1.1 福祉機器人的定義

“機器人”在學術領域里沒有公認的定義。從狹義角度上可將機器人稱為具有信息感知、行為判斷和動作執行3種功能的智能機械系統。

國際標準化機構(ISO)對工業機器人有明確的標準定義,不作贅述,這里可以簡單地理解為:在工廠等生產現場作業的機器人。工業機器人的作業對象為物體,其目的是實現各種作業的自動化。

福祉機器人與機器人一樣在學術領域尚未有公認的定義,本文對福祉機器人給出通俗易懂的定義。福祉指幸福和安康的狀態,因此福祉機器人可以定義為:能夠直接為人們的幸福、安康而作出貢獻的機器人。福祉機器人工作于人類空間,與人類直接打交道,服務對象是人,其目的是實現人們的幸福、安康。按照這種思考方式,福祉機器人的范圍雖然很廣,但并不抽象,指具體的機器人。因此,針對健康促進、疾病預防、醫療、失能護理、體弱或殘疾人生活輔助等能作出貢獻的機器人,可以統稱為福祉機器人。系列機器人能對康復醫療、失能護理、障礙者(體弱者、殘疾人)生活輔助作出貢獻,都屬于福祉機器人的定義范圍,所以本機器人研究中心稱為福祉機器人研發中心,開發的系列機器人(圖1~6)統稱為SUT福祉機器人。

1.2 系統構成

圖7為工業機器人系統構成框圖,圖8為福祉機器人系統構成框圖。兩者的系統架構有著本質不同。

由圖7可知,在工業機器人系統中,控制對象是無生命物體,系統的位置、速度等目標值由外部給出,其目的是追求高速度及高作業效率。由圖8可知,福祉機器人的操作對象是腿部力量不足、平衡能力不足、步行完全失能、臥床障礙等有生命體征的人,其目的是機器人輔助使用者移動、輔助其日常生活活動行為等。因此,福祉機器人系統不追求高速度、高作業效率。如果將工業機器人系統的傳統控制方法直接應用于福祉機器人,不僅無法獲得滿意的控制結果,而且還存在危險性。構建福祉機器人系統需要機器人理解使用者意圖(方向意圖、行為意圖等),并且在控制過程中需考慮使用者舒適度、姿態、重心位置等,系統目標值并不是由上級系統給定,而是在滿足使用者意圖和舒適度等前提下由系統內部自動生成。因此,福祉機器人系統包括使用者意圖識別、重心位置、姿態信息、舒適度感受信息等反饋環節,以及系統目標值自動生成環節的人機整體控制系統。

無論是從操作對象還是研究課題方面,福祉機器人與工業機器人都有著本質區別。工業機器人的操作對象是無生命的物體,其研究最終目的是追求作業本身的高效率及高速度。然而,確保安全性對用于人類生活空間的福祉機器人至關重要。為避免或降低作用力造成的危險,研究人員通常會在福祉機器人上安裝硬件,如急停按鈕、雙保險電路和限速機構等。其實,從控制的角度實現安全保障亦非常重要,以分析人類駕駛汽車的過程為例,控制的重要性便容易理解。當司機駕駛汽車時,司機相當于控制器,大腦中的駕駛方法相當于控制算法。大多數交通事故并不是因為汽車本身出現故障,而是由司機大腦中的錯誤駕駛方法所造成。即使是在脫輪等意外機械故障突發情況下,優異駕駛方法(控制算法)也能將損失控制在最低程度。因此,確保安全性的控制器設計對福祉機器人系統至關重要。

2 SUT福祉機器人

2.1 步行功能訓練機器人

生命的本質在于運動,運動的主體是步行。老年人由于年齡、疾病、跌倒、交通事故等原因導致步行功能障礙時,如果不能及時得到康復治療、快速恢復步行功能,則會陷入步行功能障礙→身體運動系統功能衰減→臥床不起→死亡的惡性狀態。近年來,隨著少子老齡化加劇,需要步行訓練的老年人激增,物理治療師缺口巨大,因此,步行訓練機器人成為康復機器人的研發熱點之一。

至今已經開發了多種步行訓練機器人,其中也出現了下肢肌肉訓練與步態訓練相混淆的現象。看上去,走路似乎是非常簡單的運動,但實際上步行運動非常復雜。以下5點是在步態訓練方面的基本研究理念。

1)從運動學角度,步態訓練的最高層次和最終形式是:借助腳與地面間的真實摩擦而產生的反作用力來移動身體重心。這是因為行走的本質是借助摩擦力實現身體重心移動,只有當患者能夠自如地控制摩擦力時,步行功能才能被再現,即恢復了步行功能。

2)從認知科學角度,當視覺信息與腦內體性感覺不一致時,或地面環境與腦內體性感覺不相匹配時,不能實現主動步行。這是因為腦內通過物體大小變化識別走行速度,腳腿既是支撐身體的執行器,又是對地面環境的傳感器,只有在視覺觸覺都能夠正確反映真實環境時,才能實現主動步行運動。因此,應通過蹬踏實際地面進行步行訓練,同時感受環境的相對變化、自身與墻壁的距離及物體的大小變化。

3)從神經學角度,腦內的運動前野和運動后野命令信號經過腦干及脊髓有序地控制肌肉實現行走。因此,只有在病理學上正確診斷出發病的機制和部位,才有可能找到正確的訓練方法,實現精準訓練。

4)從步行功能角度,走路絕不是簡單的直立狀態使重心向前移動。然而目前許多步行訓練機器人只是把復雜的步行運動視為重心的向前移動。實際上,步行功能不只是向前方運動,還包括很多復雜的運動:后方向、左右方向、對角線方向、旋轉/轉彎、站立、爬樓梯及平衡等,支持每個動作的肌肉部位和力量各不相同。因此,只有對這些復雜動作進行全面而精準訓練,才可以實現快速康復。

5)從福祉機器人角度,首先在保證安全的前提下,還需要實現高精度的訓練。使用步行車(帶無動力輪)或助行器(僅支撐腿)的傳統步行訓練中,最典型的事故模式有兩種類型:一種是由于姿勢崩潰而跌落;另一種是由于步行速度跟不上訓練設備的速度而跌倒。因此,對于所有步行訓練機器人來說,都必須防止這兩類事故發生,進而還需要高精度地跟蹤來自醫生訓練處方的指定路徑和軌跡。訓練處方是醫生根據患者的恢復狀態給出的最佳治療方案。中日福祉機器人研究中心基于上述研究理念,研發了步行功能訓練機器人,其訓練情景如圖9所示。該步行訓練機器人能使患者通過腳部蹬地面,獲得與地面摩擦所形成的反作用力,使身體重心移動。由于在實際環境中實施步行訓練,患者通過視覺與周圍環境的聯動,能夠獲得真實的認知功能,腦內的感覺野以及運動野也能得到準確的活性化。由圖9可知,步行功能訓練機器人不僅可以訓練患者直立向前行走,還可以進行橫走、斜走、倒退、斜退、繞彎走、旋轉走等復雜步行動作群的綜合訓練。臨床試驗數據表明,通過全方向步行功能訓練,不僅使患者向前行走時的相關部位衰退肌力得到改善,還能精準訓練步行動作群中的各部位肌力,實現步行功能快速康復。從控制的角度,研究人員針對該步行訓練機器人的精準控制以及確保安全性兩個方面,開展了深入研究,取得了一系列創新性成果[1-32]。今后,還將在智能化方面開展研究,以達到物理治療師擁有的高度智能。

2.2 生活輔助機器人

人類有一種現象,如果在某個方面得到過度關照,則在該方面的能力就會降低。對體弱老年人或部分失能者的過度照顧,雖然體現了愛心或孝順,但有可能使體弱老人或部分失能者患上失用癥,最終導致他們完全失能。因此,在進行生活輔助機器人結構設計時,應該遵守的原則是:盡可能使用身體殘存功能,實現生活自理。

適用于立位筋力及平衡能力不足人群自理的生活輔助機器人應用場景如圖10所示,其可以輔助使用者從坐姿到站立、在狹窄室內自由行走、維持日常生活[33-39]。老齡化過程中明顯的生理衰退主要表現在四肢靈活性下降、骨質疏松、肌肉萎縮等方面,從而導致跌倒和骨折的危險性大幅增大。老年人因疾病、肌力衰弱、骨折、跌倒等原因所造成的站立功能衰弱導致行走困難,限制了活動范圍,身體的困頓導致精神萎靡,精神萎靡又進一步加快了身體機能的老化,形成惡性循環。立位自理生活輔助機器人可以發揮站立功能衰弱老年人的殘存行走功能,預防下肢行走功能完全喪失。

坐位自理生活輔助機器人用于輔助步行完全失能人群場景如圖11所示,其可以輔助步行完全失能者進行超市購物、擦玻璃、做飯、吃飯等日常活動。對于步行完全失能者,如果不積極使用殘存的上半身運動功能,則可能陷入長期臥床不起的狀態,不僅導致個人痛苦,還會給家庭和社會造成負擔。本坐位生活輔助機器人可以發揮人體上半身功能,輔助其移乘、移動等,實現步行完全失能者生活自理。

在生活自理輔助機器人的使用過程中,由于受房間內不同地面材質、濕度、溫度等因素影響,導致全向輪承受的摩擦系數不同,摩擦力本身又是機器人朝向與移動方向間夾角的非線性時變函數。對于立位生活輔助機器人的使用者前臂對機器人扶板施加力的作用位置和運行姿勢的變化、使用者坐的位置和坐姿的變化等原因,都容易導致機器人重心偏移。重心偏移不僅影響機器人路徑跟蹤精度,還可能導致機器人發生傾倒事故。因此,生活自理輔助機器人的控制需要實時適應多樣化路徑以及各種非線性摩擦,要考慮重心偏移問題。為使生活輔助機器人能夠進入家庭,還需要確保安全性,提高可操作性。如果立位自理生活輔助機器人能基于使用者的步行動作和姿勢理解其行走方向,能基于使用者的手臂動作、上半身姿勢理解其日常活動行為意圖,就可以不需要使用者操作操縱桿來控制機器人,這會進一步提高生活自理輔助機器人靈活性[40-46]。

2.3 護理輔助機器人

2.3.1 人型護理機器人

近年,隨著老齡化加劇,因疾病、衰老等因素而喪失獨立生活能力、臥床不起的失能老人數量快速增加,老年人護理老年人的“老老護理”家庭也在增加。針對嚴峻的老齡化社會,居家護理輔助機器人研究顯得極為重要。目前,研究人員與企業從不同角度積極研發多種護理輔助機器人。從學術角度看,臥床失能者護理輔助機器人面臨的挑戰,是擁有正確判斷“什么時候,應該做什么,如何做”的高度智能化。

本團隊的研究理念是,護理人員的知識及技能(人的護理智能)應該作為護理機器人智能化的追求目標,但護理機器人并不需要與護理人員的身體結構完全一致。比如,為了減輕人們洗衣服的體力勞動,并非需要制造出與人手解剖結構完全一致的機械手,而是創造出洗衣機,把如何判斷清潔、如何節水節電等人的智能,作為智能洗衣機追求的指標。同樣,護理機器人不需要與人一樣用兩條腿走路。基于這種研究理念,本機器人研究中心研發的護理輔助機器人(圖4),其下部結構由全向平臺組成。本護理機器人具有多種功能和特點,尤其具有高度智能化,可以根據失能者生理需求,比如渴、餓、冷等推理需要完成的護理任務[47-54],應用場景如圖12所示。目前,多數護理機器人處于這樣的智能水準:“把冰箱里的面包給我拿來”(教其去哪里、做什么)或“把面包給我拿來”(教其做什么,沒有指定位置)。而本機器人研究中心研發的護理機器人能夠理解生理欲求,比如,臥床不起障礙者表達“我餓了”(只表達生理欲求,既不指定食物也不指定位置)時,可以基于生理欲求推理出食物及所在位置。目前,雖然取得了一些研究成果,但是還有很多未解決的課題。期望在年輕學者的努力下,使其能夠實用化。

2.3.2 排泄輔助機器人

為了維持生命,人們需要從飲食中吸收營養,將廢物排出體外。廢物排出是營養吸收的前提,因此對于人類及其他動物來說,排泄功能必不可少。但是人與其他動物的最大區別在于:1)排泄行為高度隱私,不在大庭廣眾之下進行;2)廢物在人體內時沒有任何厭惡感,而廢物一旦排出體外,則被視為異己,產生一種強烈的厭惡感。長期以來這兩點已經形成了根深蒂固的文化。

由于上述的第1點是既有人權保護問題,又有人格尊嚴問題,第2點是既有心理問題,又有清潔處理的難點。因此,排泄行為的護理及排泄物的處理被認為是護理工作中的最大難題,會消耗護理人員的大量精力。近年,由于需要護理的失能老年人數量迅速增加,排泄輔助及排泄物處理得以重視,開發了多種排泄輔助器具,但各有利弊,未從本質上解決問題。

團隊深刻意識到排泄護理難題,為解決上述兩個問題,研發了排泄輔助機器人,如圖13所示。為了避免攙扶臥床不起的被護理者往返衛生間的繁重勞動,只在必要時排泄輔助機器人自動移至床前,被護理者可以自行如廁,然后該機器人自動返回待機場所。護理人員只需協助被護理者從床上移乘到排泄輔助機器人上,便可同時解決上述問題。

排泄輔助機器人不同于一般的移動機器人,有其需要解決的特殊難題。不僅具有識別環境自主移動能力,可在抑制水箱內水晃動的同時精準地移動[55-58],還具備理解被護理者和護理人員移乘行為能力,未來需要具備排泄后的部位清潔和健康檢查功能。

2.3.3 床型護理機器人

健康人每天約有三分之一時間用于睡眠,所以在擁有床文化的中國,床的重要性不言而喻。而臥床不起人群全天幾乎都生活在床上,因此床對他們的身體影響很大,是最重要的護理設備。現在,制造企業和相關研究機構研發床時,似乎不區分護理床和醫療床。然而,護理床與醫療床具有本質不同。

對于疾病、事故、老齡等原因所造成的臥床不起人群,幾乎所有時間將都在床上度過,所以其視野和活動范圍受到限制,精神生活枯燥,即使有殘存生活能力也無法發揮。經對護理床調查,發現存在的問題如下:視野狹窄、空間有限、發生壓瘡、難以保持體位、無力、很難適應身體變化、易發生跌倒或被夾住意外、移動困難等。為了解決這些問題,本機器人研究中心研發了臥床不起人群用床型護理機器人[59-60]。

臥床不起人群用床型護理機器人有兩種控制模式。圖14為臥床不起障礙者用床型護理機器人,該機器人具有超聲波傳感器和距離激光傳感器,臥床不起障礙者可以按照自己的意愿,以手動操作模式在房間內向各方向安全移動,任意設置床姿,還可以根據自己的身體狀況保持姿勢和翻身。因此,臥床不起人群不需要從床上移乘至輪椅,就能實現全方位移動,從而可以擴大活動范圍,開闊由于臥床不起而造成的狹窄視野,緩解枯燥的精神生活,在通風良好的地方或靠近供暖制冷系統好的地方睡眠,而無需向任何人尋求幫助,提高其生活質量。另外,在自動控制模式下,床型護理機器人可以讀取和解析障礙者人體的荷重信息,基于人體的荷重信息,理解臥床不起障礙者的身體姿勢,進行適當翻身,預防褥瘡,使臥床不起人群保持較好體態,睡姿識別如圖15所示。

床型護理機器人的未來研究課題是,基于床單內的軟體薄型荷重傳感器信息,研發防止跌倒和被夾住事故的智能算法,實現更精準的運動控制,實現與其他福祉機器人協同作業。

3 多福祉機器人協同

在護理現場,護理人員分工合作,護理器具也各有獨特功能。同理,在研發福祉機器人過程中,不應該沉湎于把動漫里鐵臂阿童木那樣無所不能超級機器人變成現實的“夢想”之中,應該勇于面對實際護理現場中的具體需求,創造出能完成具體護理任務的福祉機器人。

根據上述理念,團隊開發的福祉機器人具有非常明確的用途(圖4~6),并能協同完成護理任務。人型護理機器人與床型護理機器人合作,給臥床不起障礙者送水。當臥床不起障礙者說“我渴了”時,人型護理機器人就能推理出“水”及水的所在“位置”,取水并遞給臥床不起障礙者。為了使障礙者在喝水時不會誤咽,床型護理機器人可以慢慢地托起臥床不起障礙者上半身。物品搬送智能機器人與床型護理機器人合作,也可以給臥床不起障礙者送飯、送書[61-65],如圖16所示。本文將這種護理任務稱為RHR(robot-human-robot)型任務。再比如,排泄輔助機器人與護理人員合作,幫助臥床不起障礙者如廁,將這種護理工作稱為RHH(robot-human-human)型任務。另外,在日常生活輔助方面,既有RHR型任務也有RHH型任務。例如,坐位自立生活輔助機器人與物品搬送智能機器人相互配合,使下肢障礙者能夠獨立完成洗衣晾衣任務(RHR型任務),如圖17所示。因此,康復醫療領域里也需要合作。

以上內容是有趣且具有挑戰性的科學研究課題。無論RHR任務還是RHH任務,機器人必須既能理解人的意圖,又能理解其他機器人的行為,并且能夠快速正確推理出自己應執行的任務并執行該任務。換句話說,機器人必須具備相當于人類水準的運動智能,并能實現精確的運動控制。下一步,中日福祉機器人研究中心將繼續面對現實社會,持之以恒地去攻克具有科學意義及應用價值的挑戰性難題。

4 展 望

前文從康復訓練、自主生活輔助、完全失能者護理輔助3個方面介紹了中日福祉機器人研究中心的科研成果。今后,在增進健康方面[66-67]繼續針對新型福祉機器人深入開展研究工作。福祉機器人目標人群明確、易理解患者意圖、市場規模大,已有很多新興企業融入該行業。其中,也出現了一些以融資宣傳為目的的機器人,目前正面臨市場產品良莠不齊的形勢,因此精準把握行業痛點及技術瓶頸所在,突破關鍵技術是決定勝負的關鍵。比如,步行輔助機器人如果其自身都無法穩定移動,則不可能很好輔助步行困難者行走,因此在步行輔助機器人結構設計中,要盡可能擴大穩定區域,使重心向地面的投影點必須落在穩定區域內。簡要地講,以支撐體重為目的的椅子不采用兩腿結構,是因為兩腿組成的穩定區域面積幾乎為零。

人類在約700萬年的進化中,與自然共存,追求“生”和“樂”,創造了工具和語言,形成了高度的文明。未來,人類基于社會福祉理念,將使文化不斷進化,形成更高度的文明。因此,福祉機器人的市場規模巨大,要遠遠超出通常的想象。相信不久的將來,福祉機器人及使用福祉機器人的智能化住宅等市場規模將越來越大。近年,很多汽車公司已開始致力于福祉機器人基礎研究和技術開發,由此將會產生龐大的就業機會,亟須大量掌握福祉機器人及相關技術的人才。

為了真正創造出貢獻于人類“生”與“樂”的福祉機器人并普及于社會,必須突破3大難關:

1)福祉機器人用于人類生活空間,必須確保人類安全性,這是艾薩克·阿西莫夫(ISAACASIMOV)提出的機器人3原則中的第1條。對于以高速高效自動化為目的的工業機器人,通常在獨立空間執行規定任務,機器人3原則并非被認為最重要。而福祉機器人確保使用者的安全,是實際應用的先決條件。但是,目前福祉機器人安全性理論體系尚未確立,這為研究者提供了巨大的機遇。本文認為從控制角度研究安全性問題是突破口之一。在福祉機器人安全控制理論構筑方面,沈陽工業大學中日福祉機器人研究中心取得了系列成果[3]。

2)福祉機器人為了與人共存,需要具有理解人意圖的智能,并且該智能的表現形式能夠被人所理解。關于理解人意圖的智能化研究,近年已提出了一些方法,而有關福祉機器人的智能化表現形式的研究還不多見。中日福祉機器人研究中心在機器人理解人意圖的智能化研究領域中已經處于最前沿。例如,臥床不起失能者護理輔助機器人智能化中,機器人理解臥床不起失能者意圖(需求)的智能可以分4個層次:①把桌子上的水拿來(指定了物及所在位置);②拿水來(只指定物,無須指定位置);③口渴了(只表達生理欲求,既不指定物也不指定位置);④失能者雖沒有請求,但的確需要某些護理內容,換句話說,失能者即使沒有請求,機器人也能推理出需要護理的項目,并主動實施護理。世界上的研究基本都處在第1層次(需要指定物及所在位置)或第2層次(只指定物,無須指定位置)的水平。中日福祉機器人研究中心的研究已攻克第3層次難題,能夠基于生理欲求推理出物及所在位置[48-49]。關于第4層次,該中心正在挑戰一種智能算法:失能者即使沒有請求,機器人也能推理出需要護理的項目,主動實施護理。該算法近期將公布于世。這是機器人3原則第2條沒有涵蓋的情況,表明應按照新時代的需求重新定義機器人3原則。

3)大學的使命是精準把握社會真正需求,在科技攻關的過程中為社會培養優秀人才,實現人才培養與研究成果的雙豐收。福祉機器人要得到普及,需要其生產成本低廉、耐用性高、設計美觀,這是企業的使命,期待能涌現出更多有強烈社會責任感的企業。

5 結束語

經過約700萬年進化后,人類只用了約100年的時間就將平均壽命延長了50年。針對突如其來的老齡化社會中特有問題,中國及很多國家實施了相應的戰略對策。目前,研究人員開發了多種福祉機器人,大多研究都處于起步階段。期望中日福祉機器人研究中心科研成果能為解決人口老齡化問題提出相應的解決方案。

致謝:自2002年沈陽工業大學與高知工科大學建立校級合作,雙方進行了24次校長、院長級別互訪及60余次教師研修,培養博士27名;沈陽工業大學與IEEE共同創辦了IEEEInternationalConferenceonIntelligenceandSafetyforRobotics,創辦并連續11年舉行沈陽市大學生福田杯機器人科技創新大賽,促進了福祉機器人的發展。在此,對兩校領導及相關學術組織、青年教師及研究生給予的支持及貢獻深表謝意。

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(責任編輯:楊 樹 英文審校:尹淑英)

特邀專家 王碩玉,日本高知工科大學主監教授,日本工程院院士,日本機器人學會Fellow,日本機械學會Fellow。1983年沈陽機電學院電機系自動化本科畢業,同年任該校電機系助教,1988年沈陽工業大學自動化碩士畢業,1993年日本北海道大學電氣工程博士畢業。現任日本生命支援學會理事,日本智能信息模糊學會評議員。曾任日本工程院主席團執委、日本機器人學會關鍵技術審查委員會主席、日本機器人學會論文期刊主編、日本機器人學會會刊總編、日本機器人學會理事、日本機械學會評議員、日本生物醫學模糊系統學會會長等。

30年來一直致力于福祉機器人(增進健康機器人、康復醫療機器人、自立生活輔助機器人、護理輔助機器人等)的理論構建及核心關鍵技術研發。在福祉機器人運動控制、智能化、安全性、機構等方面作出了重要貢獻,為福祉機器人領域的健康發展起到了引領作用。在腦型推理構建方面,創建了距離型模糊推理的理論體系(多段推理、真理值推理、圖形推理、聯想記憶等),形成了一支學派。

特邀專家 楊俊友,博士生導師,二級教授,遼寧特聘教授,國務院政府特殊津貼專家,新型電力系統與電工裝備國家高等學校學科創新引智基地負責人,特種電機與高壓電器教育部重點實驗室主任,兼任遼寧省電工技術學會理事長。日本高知工科大學、國立電氣通信大學客座教授。主要從事新型電力系統穩定性分析、綜合能源系統運行控制、智能福祉機器人等領域研究。主持完成國家自然科學基金、國家電網公司總部等縱、橫向科研項目81項,發表學術論文410篇,獲授權國家發明專利59件,獲省級科技進步與教學成果一、二、三等獎分別是5項、8項、3項。作為大會主席創辦了IEEEISR、ICRRI等國際學術會議。

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