西工大新闻网4月22日电（记者 吴秀青）2013年1月16日，世界首台30吨级大型救援机器人在江苏新沂成功下线，消息不胫而走，令中国高校同行和企业界人士惊诧：“原来西北工业大学也在搞机器人研究？！”2013年3月8日，《双臂机甲救援机器人》在中央电视台科教频道首播亮相，让西北工业大学又一次走进公众的视野，该机器人主要参研者之一、西北工业大学机电学院青年教师冯华山也因此声名鹊起，成为公众关注的焦点。

冯华山，主要从事仿生机器人及机器人特种制造装备研制。2011年以来，结合国家缺乏抢险救援重型机械的实际，积极参与并完成国家科技支撑计划项目《双动力智能型双臂手系列化抢险救援工程机械产品研制》，在先进制造技术工程化方面取得显著成绩。参与国家863计划项目《高性能四足仿生机器人研制》，首创四足机器人双层CPG控制方法，自主创新研制出国内第一台具有翻滚能力的四足机器人，使机器人同时具备行走和翻滚两种运动模式。

冯华山，从零开始机器人创新设计和研制，说他是西工大新世纪勇闯机器人世界第一人，一点也不为过。由无数奇思妙想建构的机器人世界究竟是一种怎样的世界？日前，记者专程走进冯华山的实验室，倾听冯华山讲述他和机器人的故事——

首次参赛一举夺冠，打开西工大的机器人世界

时隔10年，当年参赛极富戏剧性的一幕，冯华山至今记忆犹新。2003年，中国开始举行第一届全国大学生机器人大赛，冯华山当时正在西工大机电学院机械电子工程专业攻读硕士学位。“西工大以前是有教师做机器人研究的，后来学院建设把机器人逐渐淡化了，到我上研究生时几乎没有导师在搞机器人了。实验室里只有一台工业机器人，就像展示品一样，实际上机器人技术方面的研究早已搁浅。”冯华山说。

西工大是一定要参赛的，没有条件创造条件也要参赛！于是西工大机电学院几位教师组织学生积极备赛，冯华山有幸成为参赛学生之一。刚开始做的是舞蹈机器人，最早做这个连概念都没有，学生没有基础，老师也没有经验，难度很大。当时舞蹈机器人参赛的要求是重量不能超过3公斤，体积不能超过0.5立方米，要在一平米的平台上去表演，还要表演舞蹈。舞蹈机器人应该做成什么样子，谁也没有谱。

然而，西工大学子从零开始机器人设计，首次参赛竟一举夺冠！当年西工大学子参赛的两个项目，一举获得2003年第一届全国大学生机器人大赛舞蹈机器人组冠军和季军。何以成就这个奇迹？冯华山说，是“初生牛犊不怕虎”的勇气和西工大学子创新精神的相得益彰。

“西工大第一次参赛便实现了结构设计和控制设计的两大突破，西工大是第一个将舵机应用于舞蹈机器人的设计，从而夺得冠军。”冯华山有点自豪地说，当年同时参加舞蹈机器人组大赛的其他高校作品，基本上都还没有突破玩具的概念。西工大的参赛作品刚一亮相，便一下子拉开了与兄弟院校的距离，一看就不是一个等级的，大家不得不对西工大刮目相看。如今公司也开始投入舵机的玩具生产了。

“真是太悬了！”2003年的参赛过程，经历了山重水复、峰回路转和柳暗花明，令冯华山刻骨铭心。“如果没有一股韧劲儿，如果不坚持到最后一刻，那年根本就不可能拿奖。”冯华山回忆说，事实上最后夺得冠军的舞蹈机器人，在我们参赛出发前还动不起来。一抵达参赛地宾馆，床垫子一揭，大家就在平板床上轮番调试起来，一会儿是机械组的，一会儿是电控组的，不停地修改数据，直至参赛当天凌晨三点多才将舞蹈机器人的动作全部完成。参赛学生一宿未眠，参赛日八点赶到现场，九点开始比赛，竟拿了冠军，真是惊喜莫名！

当年参赛的学生中出了好几位博士，有的出国深造，都是非常优秀的学生。“那一届参赛的学生都有一股韧劲儿。” 冯华山深有感触地说，“科研上需要敢想敢干，勇于尝试，不怕失败，还必须要有一股韧劲儿，韧劲儿有时就是决定胜负的关键。”

一举夺冠，信心大增。冯华山在西工大机电学院提前攻博，博士选题是“研究四足机器人和仿生中枢模式发生器控制方法”，从此冯华山正式开始了机器人的创新设计和研制生涯，并进而打开西工大的机器人世界——

完成四足机器人国防项目研制，奠定基础并揭开冰山一角

机器人研究主要有两大类：工业机器人和服务机器人。冯华山阐释道，工业机器人是指应用于生产过程与环境的机器人。与工业机器人相比，服务机器人技术主要应用于非结构化环境，结构比较复杂，能够根据自身的传感器，获得外部环境的信息，从而进行决策，完成相应的作业任务。多年来，冯华山重在服务机器人的研制。

发展服务机器人意义何在？冯华山指出，服务机器人是当今前沿高技术研究最活跃的领域之一，它不仅着眼于感知、决策与执行高技术完成有益于人类的服务工作，有望培育新的战略性新兴产业，而且它具有很强的技术辐射性与带动性，对促进智能制造装备发展、提高应急处理突发事件能力、发展医疗康复设备、增强军事国防实力等都具有十分重要的现实意义。

服务机器人有很多种类，当初为何要瞄准四足机器人研制？“当时调研国内外服务类机器人的研究，发现仿四足动物的研究在国内已沉寂很长时间，出现一个断层，当时想找空白去研究可能更容易一些，事实却不尽然，这是后话。”冯华山说，2004年博士开题时就选了四足机器人研究方向，重点研究四足机器人硬件平台设计和CPG（中枢神经发生器）控制方法，当时仿中枢神经运动控制系统在国际上还是比较前沿的。

在攻读博士学位期间，冯华山申请到了国防基础科研项目《×××机器人运动控制研究》，有了经费的保证，很快便拥有了第一个四足仿生机器人的实验平台。随着研究的深入，冯华山发现四足机器人控制起来远比人形机器人难得多，因为它要兼顾不平地面的行走和多种步态的协调。冯华山说，“做中枢神经发生器，有一个自主的调控行为，这是一个很大的技术难题。国外当时这方面的研究也处在初级阶段，大家发现这个地方有很大的空间可以开发。”

“搞机器人的过程很痛苦，成功之后很喜悦，大喜大悲都尝过。”回溯2006—2008年国防基础科研项目的研制过程，冯华山感慨万千，“我的少白头就是那个时候熬成的。”

距离结题时间已不到两个月，冯华山做好的机器人还根本动不了。“怎么办？这是个国家国防项目，做不出来是什么概念？”冯华山顶着巨大的压力，咬紧牙关，天天夜以继日地做实验，机器人跌倒了再扶起，修正数据再接着调试，如此不断循环往复，谁也记不清实验了多少次……“那个过程真痛苦、真煎熬啊！”至今，冯华山依然十分感念当年陪着他一起熬夜做实验的研究生。

两张照片见证了冯华山当年的悲喜交加。冯华山快速地从电脑中调出了这两张宝贝照片，照片清晰地记录了两个重要的时刻：一张是2008年 1月19日凌晨两点多所拍，定格的是四足机器人“行走成功”的时刻；另一张是2008年3月19日凌晨三点多所拍，定格的则是四足机器人“首次转弯成功”的时刻。“当时那个狂喜啊，只可意会难以言传！我和几个参与实验的研究生那两夜都没有合眼，是激动兴奋得无法睡觉。”再回首，冯华山还是禁不住嘿嘿地笑了起来，笑得十分开心。

完成四足机器人国防项目研制，为冯华山奠定基础并揭开高性能四足仿生机器人研究的冰山一角。

随后，冯华山在美国BIG DOG机器人的推动下，继续开展四足机器人研究，并申报了陕西省自然科学基础基金项目。2009—2012年，在研究生创业种子基金项目的支持下，协助指导研究生（硕士生和博士生）进行了仿生四足机器人复合控制体系结构研究、四足机器人非结构化环境下三维重建、仿熊猫四足机器人的研究、足式机器人刚柔混合腿结构设计与优化、面向奔跑运动的四足机器人腿设计研究等。先后协助指导硕士研究生毕业5人，博士研究生毕业1人；协助指导在读硕士研究生5人，博士研究生5人。

四足翻滚机器人研制成功，实现西工大自主创新的跨越

“做了四足机器人，你要干什么？能干什么？能解决什么问题？”博士生导师的三个追问犹如醍醐灌顶，让冯华山一下子明白了许多。“是啊，四足机器人能干什么呢？的确不能为研究而研究啊！”冯华山为此十分苦恼。

勇敢地走出去，前面就有一片天。“2008年，我到北京参加全国机器人的一个高峰论坛，当时国内同行专家大多都参加了，就在这个交流会上，江苏八达重工机械股份有限公司总经理陈利明在会上发言，当时正值汶川地震，他想研制抢险救援机器人，企业本身又没有科研实力，他在发言中征求大家的合作意向，一下子就抓住了我的心。”冯华山激动地说，西工大的四足机器人就是用来解决在不平地面上的运动问题，用在工程机械上不正是它最好的出路么？

冯华山与江苏八达老总一拍即合，翌年就开始申报国家863计划项目，因专家有不同的声音，最后改到国家科技支撑计划项目里了。西工大重点负责“抢险救援机器人”轮履底盘的研制。——这就是不久前在中央电视台科教频道首播亮相的大型救援机器人“双臂战神”的诞生由来。

近三年来，冯华山积极参与并完成国家863计划项目《高性能四足仿生机器人研制》，国家科技支撑计划项目《双动力智能型双臂手系列化救援工程机械产品研制》，高校博士点基金项目《基于哺乳动物双层CPG和力反射动作响应机理的四足机器人行走控制研究》，陕西省科技统筹创新工程计划项目《民用飞机的双臂手移动式数字化装配机器人系统研制》等。实现四足机器人技术研究上的两大创新：一是国内首创四足机器人双层CPG控制方法（目前国际上亦未见报道），二是自主创新研制出国内第一台“行走与滚动复合运动四足机器人”，并于2012年7月申请了国家发明专利。

展望未来，冯华山有两大目标期待——

一是加强产学研合作，坚定不移地走协同创新之路。推广应用已取得的科研成果，深化拓展服务类机器人的研究。冯华山说，目前西工大正与中国人民解放军总医院合作，共同进行《无创遥感体内记录胃肠运动对胃肠动力障碍性疾病诊断关键技术的实验研究》（2013—2016年国家自然科学基金项目），西工大负责研制人体介入型微型仿生机器人。这项合作研究已经有了一个良好的开端。

二是想把四足仿生机器人的研究向更高水平推进，以四足机器人奔跑运动结合双层CPG控制，从形态上来完善此项研究。冯华山透露，目前已在筹划第三代“奔跑机器人”的研制，主要涉及结构的优化设计技术、运动控制技术和形态计算技术。这三大关键技术也是国际前沿技术，其中形态计算概念国外刚刚发端，国内尚未见端倪。“西工大能不能把这面旗帜率先树起来，实现形态计算的理念，做中国形态计算的代表？”冯华山像是在自问，又像是在审视自我。

机器人研究涉及的专业知识很多，比如机电、自动化、电子信息、计算机、物理、数学等。冯华山迫切希望西工大校内形成广泛的交流机制，同时渴望西工大青年教师之间有更多的交流与合作。冯华山说他会张开双臂欢迎对机器人感兴趣的教师和学生随时参与到他的研究中来。“倘若全校师生能够跨院联动开展机器人研究，西工大就一定会更快地出标志性成果。”

憧憬机器人的未来，冯华山充满了信心和期待。

（编辑：田庆青）