西工大新聞網4月22日電（記者 吳秀青）2013年1月16日，世界首臺30噸級大型救援機器人在江蘇新沂成功下線，消息不脛而走，令中國高校同行和企業界人士驚詫：「原來西北工業大學也在搞機器人研究？！」2013年3月8日，《雙臂機甲救援機器人》在中央電視臺科教頻道首播亮相，讓西北工業大學又一次走進公眾的視野，該機器人主要參研者之一、西北工業大學機電學院青年教師馮華山也因此聲名鵲起，成為公眾關注的焦點。
馮華山，主要從事仿生機器人及機器人特種製造裝備研製。2011年以來，結合國家缺乏搶險救援重型機械的實際，積極參與並完成國家科技支撐計劃項目《雙動力智能型雙臂手系列化搶險救援工程機械產品研製》，在先進位造技術工程化方面取得顯著成績。參與國家863計劃項目《高性能四足仿生機器人研製》，首創四足機器人雙層CPG控制方法，自主創新研製出國內第一臺具有翻滾能力的四足機器人，使機器人同時具備行走和翻滾兩種運動模式。
馮華山，從零開始機器人創新設計和研製，說他是西工大新世紀勇闖機器人世界第一人，一點也不為過。由無數奇思妙想建構的機器人世界究竟是一種怎樣的世界？日前，記者專程走進馮華山的實驗室，傾聽馮華山講述他和機器人的故事——
首次參賽一舉奪冠，打開西工大的機器人世界
時隔10年，當年參賽極富戲劇性的一幕，馮華山至今記憶猶新。2003年，中國開始舉行第一屆全國大學生機器人大賽，馮華山當時正在西工大機電學院機械電子工程專業攻讀碩士學位。「西工大以前是有教師做機器人研究的，後來學院建設把機器人逐漸淡化了，到我上研究生時幾乎沒有導師在搞機器人了。實驗室裡只有一臺工業機器人，就像展示品一樣，實際上機器人技術方面的研究早已擱淺。」馮華山說。
西工大是一定要參賽的，沒有條件創造條件也要參賽！於是西工大機電學院幾位教師組織學生積極備賽，馮華山有幸成為參賽學生之一。剛開始做的是舞蹈機器人，最早做這個連概念都沒有，學生沒有基礎，老師也沒有經驗，難度很大。當時舞蹈機器人參賽的要求是重量不能超過3公斤，體積不能超過0.5立方米，要在一平米的平臺上去表演，還要表演舞蹈。舞蹈機器人應該做成什麼樣子，誰也沒有譜。
然而，西工大學子從零開始機器人設計，首次參賽竟一舉奪冠！當年西工大學子參賽的兩個項目，一舉獲得2003年第一屆全國大學生機器人大賽舞蹈機器人組冠軍和季軍。何以成就這個奇蹟？馮華山說，是「初生牛犢不怕虎」的勇氣和西工大學子創新精神的相得益彰。
「西工大第一次參賽便實現了結構設計和控制設計的兩大突破，西工大是第一個將舵機應用於舞蹈機器人的設計，從而奪得冠軍。」馮華山有點自豪地說，當年同時參加舞蹈機器人組大賽的其他高校作品，基本上都還沒有突破玩具的概念。西工大的參賽作品剛一亮相，便一下子拉開了與兄弟院校的距離，一看就不是一個等級的，大家不得不對西工大刮目相看。如今公司也開始投入舵機的玩具生產了。
「真是太懸了！」2003年的參賽過程，經歷了山重水複、峰迴路轉和柳暗花明，令馮華山刻骨銘心。「如果沒有一股韌勁兒，如果不堅持到最後一刻，那年根本就不可能拿獎。」馮華山回憶說，事實上最後奪得冠軍的舞蹈機器人，在我們參賽出發前還動不起來。一抵達參賽地賓館，床墊子一揭，大家就在平板床上輪番調試起來，一會兒是機械組的，一會兒是電控組的，不停地修改數據，直至參賽當天凌晨三點多才將舞蹈機器人的動作全部完成。參賽學生一宿未眠，參賽日八點趕到現場，九點開始比賽，竟拿了冠軍，真是驚喜莫名！
當年參賽的學生中出了好幾位博士，有的出國深造，都是非常優秀的學生。「那一屆參賽的學生都有一股韌勁兒。」 馮華山深有感觸地說，「科研上需要敢想敢幹，勇於嘗試，不怕失敗，還必須要有一股韌勁兒，韌勁兒有時就是決定勝負的關鍵。」
一舉奪冠，信心大增。馮華山在西工大機電學院提前攻博，博士選題是「研究四足機器人和仿生中樞模式發生器控制方法」，從此馮華山正式開始了機器人的創新設計和研製生涯，並進而打開西工大的機器人世界——
完成四足機器人國防項目研製，奠定基礎並揭開冰山一角
機器人研究主要有兩大類：工業機器人和服務機器人。馮華山闡釋道，工業機器人是指應用於生產過程與環境的機器人。與工業機器人相比，服務機器人技術主要應用於非結構化環境，結構比較複雜，能夠根據自身的傳感器，獲得外部環境的信息，從而進行決策，完成相應的作業任務。多年來，馮華山重在服務機器人的研製。
發展服務機器人意義何在？馮華山指出，服務機器人是當今前沿高技術研究最活躍的領域之一，它不僅著眼於感知、決策與執行高技術完成有益於人類的服務工作，有望培育新的戰略性新興產業，而且它具有很強的技術輻射性與帶動性，對促進智能製造裝備發展、提高應急處理突發事件能力、發展醫療康復設備、增強軍事國防實力等都具有十分重要的現實意義。
服務機器人有很多種類，當初為何要瞄準四足機器人研製？「當時調研國內外服務類機器人的研究，發現仿四足動物的研究在國內已沉寂很長時間，出現一個斷層，當時想找空白去研究可能更容易一些，事實卻不盡然，這是後話。」馮華山說，2004年博士開題時就選了四足機器人研究方向，重點研究四足機器人硬體平臺設計和CPG（中樞神經發生器）控制方法，當時仿中樞神經運動控制系統在國際上還是比較前沿的。
在攻讀博士學位期間，馮華山申請到了國防基礎科研項目《×××機器人運動控制研究》，有了經費的保證，很快便擁有了第一個四足仿生機器人的實驗平臺。隨著研究的深入，馮華山發現四足機器人控制起來遠比人形機器人難得多，因為它要兼顧不平地面的行走和多種步態的協調。馮華山說，「做中樞神經發生器，有一個自主的調控行為，這是一個很大的技術難題。國外當時這方面的研究也處在初級階段，大家發現這個地方有很大的空間可以開發。」
「搞機器人的過程很痛苦，成功之後很喜悅，大喜大悲都嘗過。」回溯2006—2008年國防基礎科研項目的研製過程，馮華山感慨萬千，「我的少白頭就是那個時候熬成的。」
距離結題時間已不到兩個月，馮華山做好的機器人還根本動不了。「怎麼辦？這是個國家國防項目，做不出來是什麼概念？」馮華山頂著巨大的壓力，咬緊牙關，天天夜以繼日地做實驗，機器人跌倒了再扶起，修正數據再接著調試，如此不斷循環往復，誰也記不清實驗了多少次……「那個過程真痛苦、真煎熬啊！」至今，馮華山依然十分感念當年陪著他一起熬夜做實驗的研究生。
兩張照片見證了馮華山當年的悲喜交加。馮華山快速地從電腦中調出了這兩張寶貝照片，照片清晰地記錄了兩個重要的時刻：一張是2008年 1月19日凌晨兩點多所拍，定格的是四足機器人「行走成功」的時刻；另一張是2008年3月19日凌晨三點多所拍，定格的則是四足機器人「首次轉彎成功」的時刻。「當時那個狂喜啊，只可意會難以言傳！我和幾個參與實驗的研究生那兩夜都沒有合眼，是激動興奮得無法睡覺。」再回首，馮華山還是禁不住嘿嘿地笑了起來，笑得十分開心。
完成四足機器人國防項目研製，為馮華山奠定基礎並揭開高性能四足仿生機器人研究的冰山一角。
隨後，馮華山在美國BIG DOG機器人的推動下，繼續開展四足機器人研究，並申報了陝西省自然科學基礎基金項目。2009—2012年，在研究生創業種子基金項目的支持下，協助指導研究生（碩士生和博士生）進行了仿生四足機器人複合控制體系結構研究、四足機器人非結構化環境下三維重建、仿熊貓四足機器人的研究、足式機器人剛柔混合腿結構設計與優化、面向奔跑運動的四足機器人腿設計研究等。先後協助指導碩士研究生畢業5人，博士研究生畢業1人；協助指導在讀碩士研究生5人，博士研究生5人。
四足翻滾機器人研製成功，實現西工大自主創新的跨越
「做了四足機器人，你要幹什麼？能幹什麼？能解決什麼問題？」博士生導師的三個追問猶如醍醐灌頂，讓馮華山一下子明白了許多。「是啊，四足機器人能幹什麼呢？的確不能為研究而研究啊！」馮華山為此十分苦惱。
勇敢地走出去，前面就有一片天。「2008年，我到北京參加全國機器人的一個高峰論壇，當時國內同行專家大多都參加了，就在這個交流會上，江蘇八達重工機械股份有限公司總經理陳利明在會上發言，當時正值汶川地震，他想研製搶險救援機器人，企業本身又沒有科研實力，他在發言中徵求大家的合作意向，一下子就抓住了我的心。」馮華山激動地說，西工大的四足機器人就是用來解決在不平地面上的運動問題，用在工程機械上不正是它最好的出路麼？
馮華山與江蘇八達老總一拍即合，翌年就開始申報國家863計劃項目，因專家有不同的聲音，最後改到國家科技支撐計劃項目裡了。西工大重點負責「搶險救援機器人」輪履底盤的研製。——這就是不久前在中央電視臺科教頻道首播亮相的大型救援機器人「雙臂戰神」的誕生由來。
近三年來，馮華山積極參與並完成國家863計劃項目《高性能四足仿生機器人研製》，國家科技支撐計劃項目《雙動力智能型雙臂手系列化救援工程機械產品研製》，高校博士點基金項目《基於哺乳動物雙層CPG和力反射動作響應機理的四足機器人行走控制研究》，陝西省科技統籌創新工程計劃項目《民用飛機的雙臂手移動式數位化裝配機器人系統研製》等。實現四足機器人技術研究上的兩大創新：一是國內首創四足機器人雙層CPG控制方法（目前國際上亦未見報導），二是自主創新研製出國內第一臺「行走與滾動複合運動四足機器人」，並於2012年7月申請了國家發明專利。
展望未來，馮華山有兩大目標期待——
一是加強產學研合作，堅定不移地走協同創新之路。推廣應用已取得的科研成果，深化拓展服務類機器人的研究。馮華山說，目前西工大正與中國人民解放軍總醫院合作，共同進行《無創遙感體內記錄胃腸運動對胃腸動力障礙性疾病診斷關鍵技術的實驗研究》（2013—2016年國家自然科學基金項目），西工大負責研製人體介入型微型仿生機器人。這項合作研究已經有了一個良好的開端。
二是想把四足仿生機器人的研究向更高水平推進，以四足機器人奔跑運動結合雙層CPG控制，從形態上來完善此項研究。馮華山透露，目前已在籌劃第三代「奔跑機器人」的研製，主要涉及結構的優化設計技術、運動控制技術和形態計算技術。這三大關鍵技術也是國際前沿技術，其中形態計算概念國外剛剛發端，國內尚未見端倪。「西工大能不能把這面旗幟率先樹起來，實現形態計算的理念，做中國形態計算的代表？」馮華山像是在自問，又像是在審視自我。
機器人研究涉及的專業知識很多，比如機電、自動化、電子信息、計算機、物理、數學等。馮華山迫切希望西工大校內形成廣泛的交流機制，同時渴望西工大青年教師之間有更多的交流與合作。馮華山說他會張開雙臂歡迎對機器人感興趣的教師和學生隨時參與到他的研究中來。「倘若全校師生能夠跨院聯動開展機器人研究，西工大就一定會更快地出標誌性成果。」
憧憬機器人的未來，馮華山充滿了信心和期待。
（編輯：田慶青）