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Q：宋院长，您好！机器人是在怎样的背景下诞生发展起来的？您能否给我们简单介绍一下机器人发展的历史？
提及机器人，大家首先会想到的肯定是像日本的铁臂阿童木那种智能机器人。不过现在机器人的概念和以前是不一样的。现在，只要有传感器、具有感知功能、能够自动化、有人工智能的机器，都可以被称为机器人。
最早的机器人是在1946年诞生于美国阿贡国家实验室。美国阿贡国家实验室主要生产原子能材料。20世纪40年代，美国主要研究原子弹，而原子弹里面含有核放射性材料，人工进行操作、安装都会有危险，于是便诞生了机器人。那时候的机器人，主要是主从遥控型操作机器人。
机器人涉及到四个关键技术：结构学、传感技术、控制技术、人工智能。这些是支撑机器人的核心技术，当然机器人还涉及到仿生学等其他技术。机器人是随着计算机技术的发展而发展起来的，主要可分为智能机器人、遥控机器人、工业机器人三大类。1954年，美国控制学家德沃尔提出了工业机器人的概念，并与物理学家英格伯格联手制造出第一台真正实用的工业机器人，并很快得到了应用。之后，他们还兴办了世界上第一家机器人制造工厂。工业机器人适用于工业上的流水线上重复劳动，动作非常精密。比如喷漆，只要编好程序，工业机器人就会不停地重复这个动作。
智能机器人是在20世纪60年代发展非常快，那时日本的铁臂阿童木也非常轰动，所以当时人们预言很快能够研制出能代替人的机器人。但到80年代末，人们发现，要想研制出能代替人的机器人很难很难。智能机器人要能够像人一样在未知的环境下，自己能够判断，自己去干活。但现实是根本不行的，一般的机器人只能和人握握手，进行语音、手势的交流。如果给钱让机器人去买瓶酱油，那它出去就回不来了。这本质原因是因为人的思考是一种并行模式，而机器人是按照计算机的串行模式（冯·诺依曼结构）。比如我们看一幅图像，马上就能够理解，但计算机处理需要很长时间。现在的计算机擅长记忆、计算，但是不善于逻辑性的推理、判断。所以80年代末，人们对人工智能技术进行反思，觉得智能机器发展已经到了瓶颈阶段，很难再有突破。但很多地方需要机器人，于是机器人的发展又返回到遥控机器人。但这时候的遥控机器人和之前的大不一样，不再是之前那样简单的遥控，而是带感觉的控制。人将信息传给机器人，人怎么动，它就怎么动；它再将所感知的信息传给人，机器人就像人的一个远程代理，从而能够给人产生一种远在机器人现场的“身临其境”的感觉，这是一种人机交互式的机器人，即临场感遥操作机器人，这种交互式机器人是现在发展的趋势。
日本的智能机器人是世界领先的。但各机器人公司研制机器人并不是拿来卖，一套机器人的造价至少是上千万人民币，买是买不起的。日本索尼、本田、三菱、重工等公司研制机器人，主要是为了展现自身的技术水平，锻炼并形成一支高技术水平的队伍，展示其企业机器人文化。但美国不是，美国重在创新与应用，军事、航天、航海、医疗等都会有机器人应用，所以很多新领域的机器人应用都是美国提出来的。
Q：宋院长，您读大学时，机器人发展可能才刚刚起步，并不是很热门的专业，前景怎么样，大家都不清楚。当初，您为什么会选择机器人这个研究专业呢？
其实，这个专业并不是我自己选择的，而是后来被调剂过来的。高中时，我化学很好，我最初的志愿是想去浙江大学读化学专业。但后来我报的是南京航天航空大学，因为中学时我参加了航模比赛，对航空航天很感兴趣。所以当南京航天航空大学到我们学校招生时，我就报考了南航的直升机专业，但后来由于招生情况的变化，直升机专业当年没有招生，于是我选择了飞行器制造，录取时调剂到自动控制系的仪器专业，后来到东南大学仪器科学与工程系攻读博士学位。
被调剂到自动控制系的仪器专业时，我的心都凉了半截。当时我想，仪器专业不就是修手表、水表、电表的吗？因为我印象中“仪器”这个概念指的就是手表、电表等。但后来我慢慢地发现，仪器专业并不是我最初认为的只是修修水表、电表什么的，而是研究测控技术、传感器这么一个专业。其实这个专业的名称有点误导，包括我们现在很多学生的家长对这个专业也有点疑惑。宋院长与其学生为小记者展示并讲解机械手的应用及原理
不过，这个仪器专业真的很特殊，专业知识面很宽广，涉及到传感器、控制、精密机械、信号处理等，因此这个专业比较适合开展机器人的研究。机器人涉及到的四个支撑技术——结构、传感、控制、人工智能，在这个专业上都得到了体现。这个专业能够学到的知识很多，但如果学得不好，就会成“万金油”。
小记者用心地倾听幂院长的讲解
其次，之所以说这个专业特殊，是因为它是由十几个老仪器专业合并起来的专业，包括光学仪器、电子测量仪器、自动化仪器仪表、检测仪器，等等。所以在本科阶段，这个专业叫测控技术与仪器。
从南京航天航空大学转到东南大学读博士时，我的专业没有变化，只是研究课题从电机测控转为机器人测控。我就是这样接触到机器人研究的，然后就留在东南大学继续从事机器人研究工作。可以说，从事机器人研究是阴差阳错，也可以说是命中注定。
Q：您在研究机器人的时候，遇到的困难有哪些？
在研究的过程中，遇到的问题还是比较多的。比如图像处理、环境感知等都存在很多困难，因为这牵涉到太多算法的问题。以机器人传感器为例，传感器要求精度高，但时间久了，精度就会降低，怎么办。再比如触觉反馈，如何把这种真实的感受反馈回来并重构，这种难度相当大，是国际公认的难题。如远程控制机械手抓取物体、摸到物体的时候，机械手有热觉、冷觉等触觉。当机械手将触摸物体时所感知的物体表面形状、纹理、冷热感传回来后，如何将这种感觉一模一样、真实地重现给人就非常困难。现在比较成熟的技术是力反馈再现，普通的触觉再现也很简单，但当冷、热感一起积存起来，就会比较困难。
再比如说脑电控制，现在我们只能通过脑电控制手的上下运动，但精细动作还无法控制，因为脑电控制太复杂了，涉及到信号处理、模式识别、还有很多未知的因素。比如说神经的走向，从脑神经到动作到底是怎样的一个过程，比如手做一个弯曲的动作，脑神经的电信号沿着这个通路是怎么传递的，现在还不完全清楚。我们现在正在研究脑神经的三维成像，试图发现神经信号的编码传递机制。总之，未知的问题很多，难题很多。
提及机器人，大家首先会想到的肯定是像日本的铁臂阿童木那种智能机器人。不过现在机器人的概念和以前是不一样的。现在，只要有传感器、具有感知功能、能够自动化、有人工智能的机器，都可以被称为机器人。
最早的机器人是在1946年诞生于美国阿贡国家实验室。美国阿贡国家实验室主要生产原子能材料。20世纪40年代，美国主要研究原子弹，而原子弹里面含有核放射性材料，人工进行操作、安装都会有危险，于是便诞生了机器人。那时候的机器人，主要是主从遥控型操作机器人。
机器人涉及到四个关键技术：结构学、传感技术、控制技术、人工智能。这些是支撑机器人的核心技术，当然机器人还涉及到仿生学等其他技术。机器人是随着计算机技术的发展而发展起来的，主要可分为智能机器人、遥控机器人、工业机器人三大类。1954年，美国控制学家德沃尔提出了工业机器人的概念，并与物理学家英格伯格联手制造出第一台真正实用的工业机器人，并很快得到了应用。之后，他们还兴办了世界上第一家机器人制造工厂。工业机器人适用于工业上的流水线上重复劳动，动作非常精密。比如喷漆，只要编好程序，工业机器人就会不停地重复这个动作。
智能机器人是在20世纪60年代发展非常快，那时日本的铁臂阿童木也非常轰动，所以当时人们预言很快能够研制出能代替人的机器人。但到80年代末，人们发现，要想研制出能代替人的机器人很难很难。智能机器人要能够像人一样在未知的环境下，自己能够判断，自己去干活。但现实是根本不行的，一般的机器人只能和人握握手，进行语音、手势的交流。如果给钱让机器人去买瓶酱油，那它出去就回不来了。这本质原因是因为人的思考是一种并行模式，而机器人是按照计算机的串行模式（冯·诺依曼结构）。比如我们看一幅图像，马上就能够理解，但计算机处理需要很长时间。现在的计算机擅长记忆、计算，但是不善于逻辑性的推理、判断。所以80年代末，人们对人工智能技术进行反思，觉得智能机器发展已经到了瓶颈阶段，很难再有突破。但很多地方需要机器人，于是机器人的发展又返回到遥控机器人。但这时候的遥控机器人和之前的大不一样，不再是之前那样简单的遥控，而是带感觉的控制。人将信息传给机器人，人怎么动，它就怎么动；它再将所感知的信息传给人，机器人就像人的一个远程代理，从而能够给人产生一种远在机器人现场的“身临其境”的感觉，这是一种人机交互式的机器人，即临场感遥操作机器人，这种交互式机器人是现在发展的趋势。
日本的智能机器人是世界领先的。但各机器人公司研制机器人并不是拿来卖，一套机器人的造价至少是上千万人民币，买是买不起的。日本索尼、本田、三菱、重工等公司研制机器人，主要是为了展现自身的技术水平，锻炼并形成一支高技术水平的队伍，展示其企业机器人文化。但美国不是，美国重在创新与应用，军事、航天、航海、医疗等都会有机器人应用，所以很多新领域的机器人应用都是美国提出来的。
Q：宋院长，您读大学时，机器人发展可能才刚刚起步，并不是很热门的专业，前景怎么样，大家都不清楚。当初，您为什么会选择机器人这个研究专业呢？
其实，这个专业并不是我自己选择的，而是后来被调剂过来的。高中时，我化学很好，我最初的志愿是想去浙江大学读化学专业。但后来我报的是南京航天航空大学，因为中学时我参加了航模比赛，对航空航天很感兴趣。所以当南京航天航空大学到我们学校招生时，我就报考了南航的直升机专业，但后来由于招生情况的变化，直升机专业当年没有招生，于是我选择了飞行器制造，录取时调剂到自动控制系的仪器专业，后来到东南大学仪器科学与工程系攻读博士学位。
被调剂到自动控制系的仪器专业时，我的心都凉了半截。当时我想，仪器专业不就是修手表、水表、电表的吗？因为我印象中“仪器”这个概念指的就是手表、电表等。但后来我慢慢地发现，仪器专业并不是我最初认为的只是修修水表、电表什么的，而是研究测控技术、传感器这么一个专业。其实这个专业的名称有点误导，包括我们现在很多学生的家长对这个专业也有点疑惑。宋院长与其学生为小记者展示并讲解机械手的应用及原理
不过，这个仪器专业真的很特殊，专业知识面很宽广，涉及到传感器、控制、精密机械、信号处理等，因此这个专业比较适合开展机器人的研究。机器人涉及到的四个支撑技术——结构、传感、控制、人工智能，在这个专业上都得到了体现。这个专业能够学到的知识很多，但如果学得不好，就会成“万金油”。
小记者用心地倾听幂院长的讲解
其次，之所以说这个专业特殊，是因为它是由十几个老仪器专业合并起来的专业，包括光学仪器、电子测量仪器、自动化仪器仪表、检测仪器，等等。所以在本科阶段，这个专业叫测控技术与仪器。
从南京航天航空大学转到东南大学读博士时，我的专业没有变化，只是研究课题从电机测控转为机器人测控。我就是这样接触到机器人研究的，然后就留在东南大学继续从事机器人研究工作。可以说，从事机器人研究是阴差阳错，也可以说是命中注定。
Q：您在研究机器人的时候，遇到的困难有哪些？
在研究的过程中，遇到的问题还是比较多的。比如图像处理、环境感知等都存在很多困难，因为这牵涉到太多算法的问题。以机器人传感器为例，传感器要求精度高，但时间久了，精度就会降低，怎么办。再比如触觉反馈，如何把这种真实的感受反馈回来并重构，这种难度相当大，是国际公认的难题。如远程控制机械手抓取物体、摸到物体的时候，机械手有热觉、冷觉等触觉。当机械手将触摸物体时所感知的物体表面形状、纹理、冷热感传回来后，如何将这种感觉一模一样、真实地重现给人就非常困难。现在比较成熟的技术是力反馈再现，普通的触觉再现也很简单，但当冷、热感一起积存起来，就会比较困难。
再比如说脑电控制，现在我们只能通过脑电控制手的上下运动，但精细动作还无法控制，因为脑电控制太复杂了，涉及到信号处理、模式识别、还有很多未知的因素。比如说神经的走向，从脑神经到动作到底是怎样的一个过程，比如手做一个弯曲的动作，脑神经的电信号沿着这个通路是怎么传递的，现在还不完全清楚。我们现在正在研究脑神经的三维成像，试图发现神经信号的编码传递机制。总之，未知的问题很多，难题很多。