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陳衛東——上海交通大學電子信息與電氣工程學院教授

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最后更新：	2016-04-25

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陳衛東，博士，現任上海交通大學電子信息與電氣工程學院自動化系教授，博士生導師，自動化系主任，機器人與智能信息處理研究所所長。

教育及工作經歷：

1990年于哈爾濱工業大學控制工程系獲得學士。

1993年于哈爾濱工業大學控制工程系獲得碩士學位。

1996年于哈爾濱工業大學機器人研究所獲得博士學位（師從蔡鶴皋院士從事機器人控制的研究）。

1996年進入上海交通大學自動控制博士后流動站。

1998年出站留校任教，1998年被聘為電子信息與電氣工程學院自動化系副教授，現任機器人與智能信息處理研究所所長。

2003年至2004年在美國俄亥俄州立大學電氣工程系訪問副教授。

2004年當選上海市曙光學者.

2007年當選教育部新世紀優秀人才。

學術兼職：

1、IEEE Member, RAS (Robotics and Automation Society)。

2、RoboCup China Committee委員。

3、中國人工智能學會青年工作委員會副主任，2008。

4、中國自動化學會機器人競賽工作委員會常委委員。

5、中國自動化學會智能自動化專業委員會委員。

6、中國機械工程焊接學會機器人與自動化專業委員會委員。

7、中國宇航學會機器人專業委員會委員。

8、Program Committee Member: IEEE/RSJ IROS2006, IEEE ICIC2006/2007/2008, IEEE WCICA2008/2009/2010, IEEE ICIA2008/2009/2010, IEEE ROBIO2009

9、Exhibits Chair: The 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2011), Shanghai, China, May 9-13, 2011.

研究方向：

主要研究方向包括：智能機器人、多機器人協調與合作、臨場感與遙操作、先進機電控制

1、智能機器人：主要研究移動機器人的控制與規劃技術

主要研究內容包括：自主機器人的混合控制、基于軟計算（強化學習、神經網絡和演化計算）的控制與規劃、基于視覺的導航與跟蹤、自定位與地圖創建（采用視覺、激光雷達與聲納傳感器）。

原型樣機（系統）包括：

“ Frontier-I ”自主移動機器人：在“交龍 1 號”的基礎上，全面改進了控制系統、傳感器系統、操作手等關鍵技術，研發了 OmniView 全方位視覺系統、 Frontier-API 機器人開放式開發環境、 SmartVision 通用視覺軟件等自主知識產權設備和軟件。采用該型號機器人的交龍機器人足球隊奪得了2003中國機器人競賽的2項冠軍。

交龍1號自主移動機器人：主持設計了具有自主知識產權的全自主移動機器人交龍1號，其主要子系統包括：多目標實時彩色視覺系統、USB視覺系統、多傳感器信息融合系統、實時決策與控制系?quot;和多機器人無線網絡通訊系統等。基于此平臺建立的機器人足球隊奪得了2002中國機器人競賽的2項冠軍。

精密1號精密裝配機器人：參加我國自行研制的第一臺直接驅動智能精密裝配機器人（863計劃型號樣機）的研制和產品化研究，改進精密1號的實時控制系統，提高了其實時性、穩定性和可靠性。

2、多機器人協調與合作：針對非結構環境下多移動機器人的團隊作業，研究內容包括：多移動機器人協作系統的體系結構、多移動機器人協作的策略、分布式規劃和控制中的智能技術與學習方法、基于綜合傳感信息的環境識別以及多移動機器人協作系統的通用軟件平臺實現，該平臺適用于不同類型的移動機器人系統在非結構環境下完成各種復雜任務。

原型樣機（系統）包括：

多機器人編隊：由3臺Pioneer2/DX組隊，進行了障礙物環境下的多機器人編隊控制實驗，實現了基于傳感器信息共享的運動協調，這是一種行為級的協調機制，實驗結果證明了控制策略的有效性。

機器人清潔隊：采用4臺Pioneer2/DX機器人組成的機器人清潔隊，在一個隨機放置垃圾的場地上，完成垃圾搜索、撿拾、裝車、運輸、卸車等一系列作業任務。所有過程中機器人完全自主，清潔工與清潔車機器人分工合作，體現出較高的團隊智能。在2000年7月召開的第三屆亞洲控制會議期間，為國內外代表進行了公開演示表演。

機器人足球隊：RoboCup和FIRA的全自主中型組項目是典型的多機器人合作與對抗任務，其環境具有強烈的動態特性和不確定性，是評價機器人和人工智能研究水平的公認平臺。上海交大機器人足球隊包括5臺自主研發的交龍機器人。在近兩年的國內外比賽中多次獲得冠軍。

3、臨場感與遙操作：主要研究內容包括：主從遙控機械臂的雙向控制、力覺臨場感、基于無線網絡的移動機器人共享控制（遙自主）和多移動機器人團隊的遙自主系統。

原型樣機（系統）包括：

空間機器人地面試驗平臺-主從遙控機器人系統

多移動機器人團隊的遙自主系統

4、先進機電控制：主要研究內容包括：機械臂的力控制、多軸運動控制、彩色寬幅噴繪機、無人化車間。

原型樣機（系統）包括：

無人化車間

彩色寬幅噴繪機

承擔科研項目情況：

1、科技部 ITER專項托卡馬克遙操作柔性內窺機械臂研究 陳衛東 2013年1月-2015年12月。

2、國家863計劃課題機器人模塊化單元技術 陳衛東 2012年1月-2014年12月。

3、國家自然科學基金重點項目基于遠程通信和傳感器網絡的多自主體系統的協調控制陳衛東 2010年1月-2013年12月。

4、國家自然科學基金項目：多機器人系統中適應性群體行為的學習(項目批準號：60105005)，2002年1月-2004年12月，負責人。

5、863計劃機器人技術主題項目：非結構環境下多移動機器人協作系統及關鍵技術研究（項目編號：2001AA422140）， 2001年10月-2003年10月，課題組副組長。

6、863計劃機器人技術主題項目：足球機器人關鍵技術研究（項目編號：2001AA422200）， 2001年10月-2003年10月，課題組副組長。

7、企業項目：經濟型機器人視覺系統，2003年，合作企業：固高科技（深圳）有限公司。

8、企業項目：機器人簡易編程環境開發，2003年，合作企業：日本安川電機株式會社已完成項目。

9、863計劃智能機器人主題項目：面向復雜任務的多機器人分布式協調系統（課題編號：863-512-9805-18），1998年10月-2000年9月，第2完成人。

10、863計劃智能機器人主題項目：多機器人協作系統的理論、方法與技術研究（課題編號：863-512-9935-02），2000年4月-2001年6月，第2完成人。

11、中科院機器人學開放實驗室課題：多移動機器人系統的編隊控制（課題編號：RL199909），2000年1月-2002年1月，負責人。

12、企業項目：機器人化無人車間集成演示系統設計，2002年6月-2002年9月，合作企業：固高科技（深圳）有限公司，負責人。

科研成果：

近年來，在國內外刊物和會議發表論文90余篇，已授權國家發明專利4項，軟件著作權4項。主持國家自然科學基金項目3項，承擔國家863計劃項目5項。

發明專利：

	專利名稱	發明人	申請人	來源數據	申請日	公開日
1	運用于帶鋼加工生產線的視覺處理方法	王賀升;陳衛東;朱航煒	上海交通大學	中國專利	2015-10-20	2016-02-17
2	一種AGV揀選車和自動導引分揀系統	王景川;周敏龍;楊明;高斌;陳衛東	上海諾力智能科技有限公司;上海交通大學	中國專利	2015-11-13	2016-02-24
3	基于顯著性檢測的水面目標跟蹤方法	王賀升;陳衛東;智緒浩	上海交通大學	中國專利	2015-11-10	2016-03-16
4	圖書自動化取放裝置	王賀升;陳衛東;宿鵬飛;陳之欽;張宇鋒	上海交通大學	中國專利	2015-09-07	2015-12-16
5	圖書自主取放機構	王賀升;陳衛東;陳之欽;張宇鋒;宿鵬飛	上海交通大學	中國專利	2015-09-07	2015-12-09
6	打結繩線撐開裝置及其使用方法	王賀升;陳衛東;張潤璽	上海交通大學	中國專利	2015-05-15	2015-10-14
7	智能圖書管理機器人	王賀升;陳衛東;張宇鋒;陳之欽;宿鵬飛	上海交通大學	中國專利	2015-05-19	2015-09-02
8	可分離多臂軟體機械臂裝置	陳衛東;王賀升;劉雨霆	上海交通大學	中國專利	2015-04-01	2015-08-05
9	水陸空三棲多旋翼飛行器	王賀升;陳衛東;桂博文	上海交通大學	中國專利	2015-04-20	2015-08-05
10	新型運輸小車	王賀升;陳衛東;桂博文	上海交通大學	中國專利	2015-04-20	2015-08-05
11	一種六足仿生爬行機器人	王賀升;陳衛東;桂博文	上海交通大學	中國專利	2015-04-15	2015-07-29
12	具有多導引車調度分配功能的倉庫管理系統	王景川;陳衛東;藍功文	上海交通大學	中國專利	2015-04-29	2015-07-29
13	用于感知醫用軟體機械臂形狀的系統及方法	陳衛東;王賀升;王超	上海交通大學	中國專利	2015-04-13	2015-07-22
14	一種沙漠四足機器人	王賀升;陳衛東;桂博文	上海交通大學	中國專利	2015-04-01	2015-07-22
15	內窺鏡手術機械臂系統及其視覺反饋裝置	陳衛東;王賀升;劉雨霆	上海交通大學	中國專利	2015-04-01	2015-07-22
16	一種電力線巡檢機器人的重心平衡機構及其平衡方法	何弢;陳衛東;王煒杰	上海交通大學	中國專利	2015-03-27	2015-07-08
17	一種電力線巡檢機器人的末端執行機構及其線上鎖緊方法	何弢;陳衛東;王煒杰	上海交通大學	中國專利	2015-03-27	2015-07-01
18	雙目異構視覺檢測裝置	陳衛東;王賀升;徐麗飛	上海交通大學	中國專利	2015-03-11	2015-06-24
19	一種機器人腿部結構	王賀升;陳衛東;桂博文	上海交通大學	中國專利	2015-03-13	2015-06-24
20	基于增強虛擬的場景復現檢測方法	陳衛東;王賀升;徐麗飛	上海交通大學	中國專利	2015-03-06	2015-06-17
21	柔性路徑與固定路徑相結合的自動導引車及其導引方法	王景川;陳衛東;高小斌	上海交通大學	中國專利	2015-02-09	2015-06-03
22	一種用于巡線的四旋翼無人機裝置	王賀升;陳衛東;丁硯然;張仙;李陽天;張銳;張一塵	上海交通大學	中國專利	2015-01-30	2015-05-27
23	電力線巡檢機器人及其越障方法	何弢;陳衛東;王煒杰	上海交通大學	中國專利	2014-12-03	2015-05-13
24	基于地圖匹配的自動導引車及其導引方法	王景川;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2015-01-07	2015-05-06
25	可自主開門的智能輪椅及其自主開門方法	王景川;陳衛東;郭維	上海交通大學	中國專利	2014-11-07	2015-03-11
26	車輛速度與里程輔助測量系統及其測量方法	王景川;高小斌;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2014-06-10	2014-09-24
27	C型機器人腿部機構	王賀升;陳衛東;李致淵;支博文	上海交通大學	中國專利	2014-07-08	2014-10-29
28	仿蜥蜴沙漠四足機器人	王賀升;陳衛東;李致淵;支博文	上海交通大學	中國專利	2014-07-08	2014-10-29
29	醫用術中照相系統	俞曉瑾;王賀升;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2012-11-26	2013-03-20
30	軌道式引導車自動充電裝置	王景川;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2012-11-27	2013-04-03
31	剛度可變的柔性內窺鏡機器人	陳衛東;鄧韜;王賀升;王曉舟	上海交通大學	中國專利	2012-12-14	2013-04-03
32	一種基于廣域網、應對帶寬受限的機器人遙在系統	王景川;陳衛東;倪智	上海交通大學	中國專利	2012-12-10	2013-04-03
33	力度可控的電磁彈射裝置及其電磁彈射方法	王景川;劉成志;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2013-02-01	2013-06-05
34	M序列離散式人工路標設置及相關移動機器人定位方法	陳衛東;唐恒博;王景川	上海交通大學	中國專利	2013-03-13	2013-07-10
35	基于3D真實人體模型及服裝模型的網絡虛擬試衣系統	王瀟;陳衛東;王賀升	上海交通大學	中國專利	2012-07-18	2012-12-26
36	單軌式自動引導車機構	王景川;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2011-11-09	2012-05-02
37	具有雙足步行與輪式移動互變功能的仿人機器人	陳衛東;劉海春;魏之暄	上海交通大學	中國專利	2011-11-09	2012-05-02
38	基于鏈傳動的單雙軌兩用式軌道車機構	王景川;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2011-11-15	2012-06-20
39	高魯棒儀表指針圖像識別方法	陳衛東;劉棟棟;王賀生	上海交通大學	中國專利	2011-11-14	2012-06-27
40	全天候運行的移動機器人定位系統	王景川;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2008-09-11	2009-01-28
41	一種雙足機器人步行機構控制系統	李慕君;陳衛東;楊軍;李建;葉一枝;王景川	上海電氣集團股份有限公司;上海交通大學	中國專利	2008-05-23	2009-03-18
42	單目攝像機實時視覺定位方法	王景川;胡仕煜;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2008-12-11	2009-05-27
43	一種用于雙足步行機器人的無線遙控系統	李慕君;陳衛東;楊軍;李建;葉一枝;王景川	上海電氣集團股份有限公司;上海交通大學	中國專利	2008-12-03	2009-09-09
44	一種雙足機器人步行機構	陳衛東;李慕君;高雪官;楊軍;王景川;葉一枝	上海電氣集團股份有限公司;上海交通大學	中國專利	2008-04-24	2009-10-28
45	步行機器人懸臂型髖關節機構	高雪官;方光榮;陳衛東;頓向明;李健;楊軍;李慕君	上海交通大學	中國專利	2007-09-27	2008-02-27
46	安全型機械手臂	高雪官;翟嘉心;陳衛東;楊軍;頓向明	上海交通大學	中國專利	2007-09-27	2008-02-27
47	具有雙層緩沖減震的步行機器人腳底支撐結構	高雪官;李健;陳衛東;頓向明;楊軍;李慕君	上海交通大學	中國專利	2007-09-27	2008-03-19
48	智能輪椅	陳衛東;楊軍;王景川;金炳章;袁亮;李慕君	上海電氣集團股份有限公司;上海交通大學	中國專利	2006-11-29	2008-06-04
49	智能輪椅	陳衛東;楊軍;王景川;葉一枝;房海濤;李慕君	上海電氣集團股份有限公司;上海交通大學	中國專利	2007-12-26	2008-07-16
50	一種用于助殘輪椅的機械臂	楊軍;陳衛東;葉一枝;高雪官;金炳章;王景川	上海電氣集團股份有限公司;上海交通大學	中國專利	2007-12-26	2008-10-22
51	一種智能輪椅控制系統	楊軍;陳衛東;葉一枝;王景川;金炳章;房海濤	上海電氣集團股份有限公司;上海交通大學	中國專利	2007-12-26	2008-12-24
52	安全型可變剛度機械關節	頓向明;陳衛東;袁建軍;張偉軍;頓向勇	上海交通大學	中國專利	2007-02-08	2007-08-08
53	模塊化及標準化組件構成的機器人	王景川;陳衛東;袁亮	上海交通大學	中國專利	2007-06-07	2007-10-24
54	基于雙曲面取景器的全景視覺系統	王景川;陳衛東	上海交通大學	中國專利	2006-12-14	2007-06-06
55	基于數字信號處理器的足球機器人光電定位裝置	徐化;曹其新;陳衛東;黃彥文	上海交通大學	中國專利	2004-05-13	2005-02-16
56	智能移動機器人	羅真;曹其新;陳衛東;繆壽洪;黃彥文;徐化	上海交通大學	中國專利	2004-07-22	2005-03-02
57	足球機器人踢球護球機構	繆壽洪;曹其新;陳衛東;徐化	上海交通大學	中國專利	2003-11-27	2004-11-10
58	基于通用串行總線的機器人全維視覺系統	陳衛東;王磊;曹其新;席裕庚	上海交通大學	中國專利	2003-04-29	2003-10-01
59	彩色噴繪機噴頭的垂直排列方法	付莊;曹其新;陳衛東;趙言正	上海交通大學	中國專利	2003-04-24	2003-10-29

榮譽獎勵：

1、2010年獲上海世博工作優秀個人稱號。

2、2009年，Award for Interactive Papers, IEEE CDC/CCC 2009, 論文題目: Modeling and control for a biped robot on uneven surfaces.

3、2008年，Cypress PSoC優秀教師獎。

4、2008年，上海市科技進步獎三等獎，項目名稱:面向世博會展示的服務機器人關鍵技術研究。

5、2008年，上海交通大學晨星青年學者獎勵計劃SMC優秀青年教師獎。

6、2007年當選教育部新世紀優秀人才。

7、2007年，羅克韋爾自動化優秀教師獎

8、2004年，上海交通大學優秀教學成果特等獎，項目名稱:把握世界先進教學理念，打造國家精品課程

9、2004年當選上海市曙光學者。

10、2004年，上海市教學成果一等獎，項目名稱:以學科基地建設推動自動化專業創新人才的培養。

11、2003年，優秀論文獎，中國人工智能學會第10屆學術年會，論文題目: Sensor based nonholonomic motion planning using generalized voronoi diagram

12、2003年8月，2003年中國機器人競賽，獲得 RoboCup 中型組1對1和2對2兩個項目的冠軍和亞軍。

13、2002年，上海交通大學優秀教學成果特等獎，項目名稱:結合專業特點，構建實驗平臺，在實踐中加強學生綜合素質的培養（排名第2）。

14、2002年6月，帶隊參加2002中國機器人競賽，獲得機器人足球全自主中型組1對1和2對2兩項冠軍。

15、2001年，863計劃智能機器人主題先進集體（排名第2）。

16、2001年8月，帶隊參加FIRA2001機器人足球世界杯，獲得中型組冠軍。

17、2001年7月，中國自動化學會第16屆青年學術年會優秀學術論文獎（董勝龍，陳衛東，席裕庚）。

18、2001年，羅克韋爾自動化優秀教師獎。

19、2001年，優秀學術論文獎，中國自動化學會第16屆青年學術年會，論文題目:群機器人的完全分布式協作運動。

20、1999年，上海交通大學優秀博士后。

大會報告與特邀報告：

[1] 服務機器人技術-機遇與挑戰. 特邀講座, 先進機器人與MEMS技術系列講座, 南開大學, 天津, 12月2日, 2009.

[2] Intelligent service robots for the elderly and disabled people, Invited talk at the First China-Australia Information and Communication Technology Summit, Shanghai, China, November 8th -9th, 2009.

[3] Service robots for the elderly and disabled people. Invited keynote speech at the 1st Symposium on Pioneering Rehabilitation Medical Engineering, Shanghai, China, September 20-23, 2009.

[4] A novel information matrix sparsification approach for practical implementation of SLAM. Invited talk at the Shanghai Jiao Tong University – University of Tokyo Joint Symposium on Electronics, Information Technology, and Electrical Engineering, Shanghai, china, October 30-31, 2008.

[5] 服務機器人技術: 機遇與挑戰. 大會報告, 第四屆全國先進制造裝備與機器人技術高峰論壇暨中國宇航學會機器人專業委員會年會, 哈爾濱, 7月26日, 2008.

[6] Service robotics: to meet the social and technological challenges. Invited talk at the Panel Discussion: challenges and opportunities of intelligent control and automation, WCICA2008, Chongqing, China, June 26, 2008.

[7] 服務機器人技術與應用. 特約報告, 青島大學, 青島, 12月19日, 2007.

[8] 服務機器人技術--現狀與未來. 特約報告, 蘇州科技學院, 蘇州, 12月4日, 2007.

[9] 教育機器人--高科技打造的創新教育平臺. 特約報告, 2007年中國國際玩具展覽會玩具業發展和素質教育論壇, 上海, 10月17日, 2007.

[10] 世博會上的服務機器人. 特約報告, 工博會科技論壇--2007第二屆上海國際先進機器人技術發展論壇, “2010上海世博會機器人”圓桌會議, 上海市科協, 上海, 11月6-7日, 2007.

[11] 服務機器人研究現狀與發展趨勢. 特約報告, 上海市自動化學會2006年學術年會, 上海, 11月1日, 2006.

[12] 服務機器人的現狀與展望. 特約報告, 上海市機器人學會2006年學術年會, 上海, 9月21日, 2006.

[13] 服務機器人技術發展及微特電機在其中的應用. 特約報告, 2005第十屆中國(國際)小電機技術研討會, 上海, 11月15-17日, 2005.

[14] 服務機器人與移動機器人平臺(席裕庚, 陳衛東) . 特約報告, 服務機器人發展戰略研討會, 國家863計劃先進制造與自動化技術領域, 國家自然科學基金委員會信息科學部主辦, 北京, 1月21-22日, 2005.

[15] 移動機器人智能技術(席裕庚, 陳衛東) . 特約報告, 2004年江蘇省自動化學會年會, 鎮江, 12月18日, 2004.

[16] Some research topics on autonomous robots in SJTU (Yugeng Xi, Weidong Chen). Bio-mimetic Control Research Center, RIKEN, Nagoya, Japan, July 29, 2004.

[17] Mobile robot with intelligence (Yugeng Xi, Weidong Chen). Invited talk at the International Symposium on Intelligent and Networked Systems (ISINS'2004), Beijing, Oct. 11-14, 2004.

[18] 機器人技術新進展. 特約報告, 2004年上海市自動化學會學術年會, 上海, 11月, 2004.

[19] 多移動機器人的協作與協調. 特約報告, 中國自動化學會第15屆青年學術年會, 上海, 2000.

[20] 協作自主機器人(席裕庚, 陳衛東). 特約報告, 中國機器人學大會, 大會報告, 長沙, 2000.

陳衛東:以科技競賽鍛造科技尖兵

■ 正如自動控制的核心精髓——反饋控制，高校教學的課程體系設置與教學方法需要適應教學內容與教學對象，教學手段必須不斷調整以適應學生和社會需求的不斷變化。

■ 好奇心是最好的老師，但是如何激發學生的好奇心，并使之成為探索真理的基石卻是個難題。因此，我們教師的任務就是要打破這種思維定勢，激發學生的好奇心。

■ 對于人才培養來說，競賽是手段，但絕不是目的。

■ 在人才培養體系上，逐步形成了課程培養-競賽提高-科研創新三個環節的互動促進和遞階提升模式。

胡錦濤總書記在清華百年校慶講話中強調“不斷提高質量，是高等教育的生命線，必須大力提升人才培養水平、大力增強科學研究能力、大力服務經濟社會發展、大力推進文化傳承創新”，這為高等教育在新的歷史起點上科學發展指明了方向。而上海處在我國經濟發展的最前沿，又正處在經濟結構轉型發展的關鍵時期，如何培養新型經濟結構下的中高端創新人才，既注重基礎研究、前沿高新技術研發和產學研用結合的平臺建設，又堅持復合型、創新人才的培養，是高校學者們義不容辭的責任。

以創新實踐推動教學改革

正如自動控制的核心精髓——反饋控制, 高校教學的課程體系設置與教學方法需要適應教學內容與教學對象，教學手段必須不斷調整以適應學生和社會需求的不斷變化。自動化學科本身具有鮮明的多學科交叉特點，它的基本理論提煉自不同領域的工程系統，再反過來指導這些系統的工程實踐，這種提煉和指導的過程就是再創造的過程。因此需要我們準確把握學科的特色，打造獨具特色的課程體系與教學方法。

通過不斷摸索積累，在運動控制課程群的教學改革中，形成了以實踐為手段、以創新能力培養為目的課程體系。該課程體系中有以上海市精品課程為代表的專業理論課程，也有以科技創新課程為代表的實踐課程，探索出一套理論教學和創新實踐相結合的教學方式，增強學生的學習興趣和主動性，變“要我學”為“我要學”，提高學生對于自動控制、人工智能、嵌入式系統、機器人學等多學科知識的綜合運用能力，培養復合型人才。

在以創新實踐為主體的課程體系建設過程中，結合自動化專業特點，將“反饋-權衡-優化”的思想應用于教學中，逐漸改進教學方式和方法，在理論性強的課程教學中，注重抽象概念和實際應用的物理意義的聯系，而在實踐性較強的課程中則結合理論的指導意義使之融會貫通。在長期的教學實踐中，逐漸摸索出以下規律:注重學生興趣和動手能力的培養;注重理論與實踐的結合。引導學生自覺地將習得的理論和實驗結果相聯系，從理論上分析實驗現象和實驗中出現的問題;注重鼓勵學生了解相關領域的最新發展動向;注重學生團隊協作能力的培養，讓他們及早開始接觸以項目為目標的工程概念。

以動手實踐培養開放思維

好奇心是最好的老師，但是如何激發學生的好奇心，并使之成為探索真理的基石卻是個難題。長期的應試教育使學生形成了“任何問題都有標準答案”的思維定勢，過度依賴老師和書本，而自己不愿也不敢去嘗試不同的解決途徑。因此，我們教師的任務就是要打破這種思維定勢，激發學生的好奇心。

那么，怎樣的工程系統能有助于完成這一使命呢?當看到同學們對機器人的巨大好奇與熱情，答案就有了。智能機器人是機械、電子、自動控制、計算機和其它多門工程學科的交叉學科，蘊含著無限的探索空間，其正是開展創新型、復合型人才培養的絕佳平臺。但在市場上卻很難找到適合我們教學理念的教育機器人產品。

沒有現成的，就自己開發。2006年，我與團隊成員一起自行研制了模塊化教育機器人系統，力圖突破傳統的灌輸式教育模式，利用機器人多學科交叉融合的特點，將機器人系統的軟硬件以模塊形式向學生開放。這套系統的組件包括:齒輪、連接件、車輪等機器人連接機構:攝像機、測距、光敏、接觸開關、編碼器等機器人傳感器:伺服電機等機器人執行器;電源組件;機器人控制器等硬件模塊與圖形化-C編程環境結合的機器人編程軟件。

開放式的模塊化教育機器人系統就像一堆積木塊，各系統組件間有標準化接口，通過這些標準的軟、硬件接口，學生可以根據自己的設想，在硬件上搭建機器人結構、在軟件上編制機器人控制算法。沒有一成不變的固定模式，沒有所謂的標準答案，有的只是無窮的組合空間，激發的是開發者無限的想象力。

近六年來，該系統應用于電院本科生的科技創新課程《智能機器人開發與實踐》中，深受學生喜愛。該課程圍繞國際標準的機器人競賽項目展開，通過授課、分組、討論、設計、開發與編程、調試、競賽、報告與答辯等一系列教學環節，分階段循序漸進地培養和鍛煉學生運用知識、實踐動手、解決問題與團隊合作等多重能力。特別注意引導學生善于發現問題，并把大問題分解為一系列小問題，再找出其中的核心問題，進而按照優先順序逐一解決。這種“分而治之”做法，讓同學們對待“問題”不再望而卻步，而是把發現問題當成解決問題的一個重要部分。每次課后，許多同學們會把機器人系統組件帶回宿舍，挑燈夜戰。討論問題、參閱文獻、提出方案、不斷實驗、不斷改進，投入的時間和精力遠遠超出了課堂范圍。

在考核環節上，放棄了筆試，而是采用“競賽+項目報告+答辯”的組合形式，競賽模仿體操比賽，設規定動作和自選動作兩類，即考核基本技能，又給每個小組充分的自由發揮空間。裁判員不僅包括教師還包括每一個小組代表，保證了公開公平，也通過評價別人的技術來重新認識自身技術的優缺點。答辯環節是考核的最后一環，鍛煉的是總結、提煉和表達能力。許多小組的答辯作品圖文并茂，并制作了精美的實驗錄像，同學間充分交流設計思想和開發經驗。每屆課程結束時，學生不僅能成功開發出課程規定的智能機器人作品，完成預定的實驗內容，部分學生還創造性地開發了更高性能的機器人(如趨光仿生機器人、視覺尋線機器人等)，表明了同學們踴躍的創造熱情和巨大的創造潛能。

教學反饋表明，通過以機器人為實例的學習和實驗，有助于同學們能更深入地理解基礎課所教授的抽象概念和理論，親身體驗理論與實踐結合應用的完整過程，打破了技術神秘感和創新思維障礙，使他們更加主動，更加自信，更加敢于創造，也更加善于創造。

在課程中表現優異的學生有機會進入實驗室，通過進一步的科研訓練，參與到更深層次的機器人競賽和科研活動，為他們今后的學習和工作打下堅實的基礎，同時也培養了他們從事工程學科研和實踐的興趣，啟發他們樹立更明確的事業目標。

以科技競賽鍛造科技尖兵

在課程建設的同時，2006年我們組建了競賽機器人實驗室，針對國內外公認的機器人和人工智能競賽平臺——“RoboCup機器人世界杯”，組織自動化專業的本科生和研究生，系統化、有組織地開展科學研究、技術開發和科技競賽活動。

對于人才培養來說，競賽是手段，但絕不是目的。更重要的是引導同學們關注我們國家乃至全球的重大民生問題，共同探索解決方案。老齡化問題無疑是這樣的熱點問題。目前，我國60歲以上的老年人口已達1.6億，老齡化問題日益加劇，越來越多的老年人需要照料;殘疾人口超過8000萬，迫切需要發展助老助殘機器人技術。2008年，實驗室正承擔一項國家863計劃助老助殘機器人重點項目課題，也為同學們提供了開拓研究領域的平臺，因此我們決定把助老助殘服務機器人項目選定為競賽機器人的主攻方向。

在競賽機器人實驗平臺的研發中，瞄準國際技術難題，將注意力集中在科學嚴謹的研發過程中，每周進行技術研討會和實戰訓練等常規活動，不定期組織國內外的專家學者來講學與指導，還鼓勵學生們及時總結研究成果，撰寫學術論文、申請專利，建立了濃厚的學術氛圍，鍛煉提高科研素養，培養他們逐步成為重要的科研力量。科研上孜孜以求，技術上精益求精，2007年以來，“交龍”機器人代表隊在機器人各項競賽中屢創佳績，蟬聯歷屆中國機器人大賽家庭組項目冠軍。

同學們通過競賽活動的鍛煉，樹立了關注民生的社會責任感，他們更有激情、更加主動地投入科研活動。2010年，實驗室研發的“交龍”智能輪椅和導游機器人入選上海世博會生命陽光館(殘疾人主題館)的展出，向世界展示了助老助殘機器人技術的新進展和交大學子的精神風貌，獲得了世博會組織部門的好評和嘉獎。

在人才培養體系上，逐步形成了課程培養-競賽提高-科研創新三個環節的互動促進和遞階提升模式。

以全球課程拓展全球視野

當今世界全球化的大趨勢，對具有全球視野的工程人才的培養提出了新挑戰。從2009年起，我們與瑞士蘇黎世大學的人工智能實驗室合作，聯合全球幾十所大學，創辦一個全球性的教育課程《上海人工智能系列講座(The ShanghAI Lectures)》。本課程具體鮮明的國際化特色和豐富新穎的教學內容，是我們在全球化背景下對國際化教育手段的新嘗試。

課程內容涉及自然和人工智能系統，涵蓋其基本概念、方法、技術和主要學術問題，具有高度的交叉學科特色，適合來自于工程學、機器人學、人工智能、計算機科學、生物學、神經科學、心理學等不同領域的學生。

在教育技術手段上，采用交互視頻會議技術，并充分利用中國至歐洲的國際學術網絡鏈路，進行網上同步全球直播，來自交大以及國內和海外的其他院校的學生能夠同時參加到全球課堂。2009年的第一屆課程就是以上海交通大學作為現場授課地點向全球直播的。

在授課教授的人選上也充分發揮了全球化的優勢，每堂課包括兩個部分，第一部分由國際人工智能知名學者Rolf Pfeifer教授主講，第二部分邀請來自世界各國的專家學者，就相關熱點專題進行講座。

全球課堂在線上課學生來自全世界4大洲的15所大學，包括中國、瑞士、英國、德國、西班牙、俄羅斯、日本、韓國、阿聯酋、澳大利亞、阿爾及利亞等國家的知名學府。課堂上，來自全球各地的教授和學生突破空間阻隔，密切互動。

除了課堂教學以外，來自全球的學生還組成國際化課題組，在11周的時間內，通過三維協作虛擬環境軟件，協作完成專題研究和作業練習。

這一國際化課程的教學實踐，一方面為解決國際化教學中成本高、受益面小等問題提供了新途徑;另一方面建立了一種國際化教育的新模式，有利于培養學生們的國際交流和合作能力，拓寬全球化視野。

身為高校學者，深感人才培養的責任之重，不敢有一絲懈怠。社會的發展為人才培養提出了新要求、科技的發展為人才培養提供了新手段，在探索培養德才兼備的高素質創新性人才的道路上，我樂在其中。

學者小傳

陳衛東，上海交通大學電子信息與電氣工程學院自動化系教授，博士生導師。哈爾濱工業大學控制工程系學士和碩士，哈工大機器人研究所博士。1998年上海交通大學自動控制博士后流動站出站并留校任教。2003年至2004年在美國俄亥俄州立大學電氣工程系擔任訪問副教授，2012年7月至9月在瑞士蘇黎世大學人工智能實驗室擔任訪問教授。

研究方向包括移動機器人、多機器人系統和服務機器人。在國內外刊物和會議發表論文100余篇，已授權國家發明專利11項。承擔了包括國家863計劃重點、國家自然科學基金等國家級科研項目10余項。2004年當選上海市曙光學者，2007年當選教育部新世紀優秀人才，2008年獲上海市科技進步獎三等獎，2010年被授予“上海世博工作優秀個人”榮譽。

多年來積極探索教學的新手段和新方法，創立電院科技創新課程“智能機器人開發與實踐”和“上海人工智能系列講座”。帶隊獲得國際和國內機器人比賽冠軍多項，多次獲得學校教學成果特等獎和一等獎，2004年獲上海市教學成果一等獎。

擔任中國人工智能學會青年工作委員會副主任、RoboCup China Committee委員、中國自動化學會機器人競賽工作委員會常委委員等。WCICA、IEEE ROBIO和IEEE ICIA等多個國際會議的程序委員，2011國際機器人與自動化大會(ICRA 2011)高級程序委員和展覽協主席。

來源：上海交通大學新聞網發表時間:2012-11-19

服務機器人距離產業化還有多遠?
——訪上海交通大學陳衛東教授
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陳衛東簡介：上海交通大學教授，機器人與智能信息處理研究所所長。長期從事智能機器人、多機器人學和微操作等領域的研究。其主持的智能輪椅和智能導游機器人等成果曾亮相于上海世博會并獲得好評。

世界科學：請您先展望一下，未來服務機器人的應用前景。

陳衛東：服務機器人是繼工業應用之后機器人技術的又一個發展機遇，有望進入到生活的方方面面，全面提高人類的生活質量。就目前而言，比較有希望實現并推廣的有這樣幾種用途。

首先是老年扶助機器人。現在我國面臨著很嚴峻的老齡化趨勢，全國60歲以上的老年人口已經超過兩億，比例是14.9%：上海更嚴重，達到了27%。老年人的身體機能會有所下降，行動、視力、認知、抓握等能力都可以通過機器人來彌補。比如我們現在在做的智能輪椅，就能夠實現自動定位和自主導航，實時獲取環境信息，規劃路徑，直接把老人送到目的地。將來還能配合機械手，實現吃飯、喝水、取物之類的操作性功能。

第二類是助殘機器人，尤其是彌補肢體功能缺失的智能假肢。傳統的假腿只是些簡單的機械結構，比如參加奧運會的“刀鋒戰士”，整體而言對用戶和環境的適應性很差。智能假腿能夠自動適應用戶，甚至自動操作。比如打滑了，能自動控制做出一些反應，而不僅僅是被動接受。傳統的假手很大程度上是裝飾性的，智能化的產品就能夠做出一些實際的操作。

第三類是居家、護理機器人。不是像前兩個那樣直接增強人體機能，而是像個保姆一樣，在家里做各種家務。做飯、取物、清潔、安全監控、遠程互動等等，還能跟遠程醫療掛鉤。這方面交大已經有了做飯的機器人，目前還是面向食堂、飯店等公共用途，將來可能走向家庭。還有就是最近比較火的清潔機器人。這種產品物美價廉，市場很大，我國發展的也非常快。更高級的產品也在不斷發展，比如加上定位功能實現路線規劃等。其他的產品，擦地的、擦窗的、清理管道的等等，也都已經出現了。

第四類是教育娛樂的機器人。現在很多中小學甚至大學都采用了機器人作為教具。上海中學就有機器人實驗室。機器人的交互性好，學起來不枯燥。學科內容也很綜合，材料、機械、電氣控制、電腦編程、能源，都有所涉及，教學效果很好。娛樂類的，最早就是索尼的AIBO，后來被裁掉了。近些年我國的相關產品也開始大量上市了，仿人機器人、無人機等等，都很受歡迎，出口量很大。

還有就是偏專業應用的醫療機器人。手術機器人現在已經應用的比較廣了，比人更精確、穩定，而且不知疲倦。而且人手的自由度和運動范圍有限，機械機構則可以做的又小又靈活，還能跟影像設備結合在一起，提高手術水平。此類產品中達芬奇是較成功的，中國也有不少進口。不過達芬奇一家的產品仍然無法完全適應各種不同的需求，價格也很昂貴。此外還有理療、康復功能的機器人，上海也有交大和上海大學等單位正在研究。

世界科學：服務機器人的應用前景非常廣闊。那目前的發展過程中還存在著那些問題阻礙著這個產業的全面爆發？

陳衛東：主要的問題有技術的也有經濟的。徹底解決這些問題、讓大眾完全接受服務機器人產品還是需要一個過程。

技術上來講，最難、也是最重要的問題就是安全。計算機不會動，出了故障不會威脅人身安全。機器人要互動，尤其是服務機器人跟工業機器人又不一樣，與人的距離非常近，甚至是物理上的直接接觸。機械上出了故障，比如電線斷了、電機失靈、不聽控制了，打到人怎么辦？控制系統也是一樣。Win-dows系統這么成熟了還是不斷要打補丁，機器人的控制系統也難免有Bug。服務機器人所處的環境又那么復雜，必須要考慮到各個環節故障出現了怎么辦。這一點上來說，清潔機器人現在發展的最成熟，也是有安全要求較低的因素——清潔機器人發瘋了頂多四處撞墻，沒什么危害。其他的大型機器人在安全方面的要求就高多了。安全問題在技術上也是個系統工程，軟硬件各個環節都要留心。比如硬件上，借鑒電動螺絲刀的機構設計，到達一定的力之后機械結構會主動脫開不再施力。軟件上的進步空間更大。我們的智能輪椅已經在食堂、地鐵等環境下測試過．能夠在復雜的動態遮擋中不斷計算路線，防止撞人。當然，整體上提高安全性仍然需要不斷的改進。

除了安全之外．第二個技術問題就是如何提高智能化水平。我們說了服務機器人的工作環境比工廠復雜得多。工廠里的工業機器人大部分都是固定的、環境可控的。服務機器人的工作場合可能在家里，也可能在公共場合，是非常多變的，要快速檢測、識別出環境的變化，并且不斷做出判斷、修改執行方案，最終實現目標。智能輪椅旁邊突然跑過一群人，輪椅就必須即時發現障礙物，同時計算出最短的又不會撞人的合理路線。這就是自主性、智能性的要求．需要不斷提高。

經濟方面的問題，主要還是成本。而成本問題在很大程度上是因為目前的銷售量還沒上去，缺乏制造的規模效應。服務機器人涉及的很多機械結構、電機、傳感器等零部件的采購成本，都與市場規模有關的。要解決這個問題，一個是直接的，盡快開拓市場。另外就是在技術上迂回解決．主要是學習之前計算機產業的標準化、模塊化的路子。現在不同廠家生產的計算機部件，都是能夠任意互換的，對維護也方便。機器人現在還做不到這一點，但相關研究已經受到了重視。863計劃也在支持一個機器人模塊化的專項，我們也參與了。整個項目的目標是在軟硬件上都實現模塊化、高度互用，從而節約成本，提高效率。

世界科學：在服務機器人科研成果的產業化方面，您有哪些體會？

陳衛東：從整個服務機器人產業來說，硬件比軟件成熟的多。從電機到傳感器在內的各種零件都已經是在其他領域中充分發展過的。所以軟件才是個更核心問題。現在已經有大公司開始在布局服務機器人的軟件系統了。微軟曾經搞了個RoboticsStudio的操作系統，后來又有Willow Garage公司推出的ROS (Robot Operating System)系統。這種對操作系統平臺的爭奪就像手機上的安卓系統同iOS系統的競爭，能夠在很大程度上左右未來服務機器人產業的發展。目前看來．微軟走的還是當年Win-dows的思路，系統相對封閉。而ROS是開源的，可以貢獻自己的模塊，互相調用集成，是個開放的平臺。現在很多機器人都支持ROS，效率高，全世界都在用，可以把工作分享，也是目前我們研究和試驗中所應用的主流。這是技術的成功也是商業機制的成功。機器人確實千奇百怪，不是一個模式能解決、能包攬的，一家公司包打天下確實比較困難。而ROS的策略就比較適合，能夠集思廣益。

除了操作系統本身，在這一平臺上對不同機器人進行的應用開發和深度優化也是一項重要工作。我們的輪椅的研發就借鑒了ROS系統，但是又做了很多針對性的改進。比如建立了完善的軟件測試環境，做了定位模塊。這些具體工作同樣是很重要的。

近期谷歌大規模收購機器人公司的舉動我也注意到了。他收購的這些公司，基本上覆蓋了跟機器人相關的各個方面的技術，控制、機械都有了，已經是一個完整的生產鏈條了。谷歌本身也做了很久的無人車研究，有很多相通之處。而且他在搜索領域的深厚積累也非常有意義。因為所謂的人工智能，在實際的工作過程中很多都是通過搜索來實現的。智能輪椅的路徑規劃本質上就是搜索，在大量選擇中搜索最佳路徑：當年下國際象棋的“深藍”，還有參加知識競賽的“沃森”，其智能度都是體現在優秀的搜索方案上。所以從這些方面來說，谷歌雖然剛剛進入機器人產業，但絕對不是個外行。轉入機器人行業的IT公司也不止谷歌一家。我國的聯想也成立了機器人部門，而且在很多年前就曾經來到交大考察過，說明并不是一時跟風的舉動。

以谷歌為首的IT公司的介入，直接帶來的一個技術預期是互聯網技術對服務機器人的滲透。為了保證充足的運算能力，目前機器人的信息處理單元在機體的成本、能耗、空間方面都占有重要比重。而且隨著智能度水平的提高，對運算能力的要求也會越來越高。如果應用互聯技術使機器人保持時刻在線，或許可以將許多復雜計算在遠端解決。互聯網也提供了龐大的知識量，能夠讓機器人深入挖掘、充分利用，應對不同的問題隨時產生解決方案。

世界科學：您對我國以及上海市的服務機器人產業的發展有何建議？

陳衛東：在我國，機器人產業和其他很多產業相類似，整體而言就是集成能力較強，但缺乏核心零部件的生產能力，、這一問題在我國工業機器人產業的發展中就非常明顯。電機、減速器、控制器等等重要部件都被國外壟斷，我們自己的發展就常常被“卡脖子”。服務機器人在這方面的障礙則相對較小。服務機器人對負荷、精度等性能的要求較低，因此對結構、動力方面的高端器件的依賴度較低。當然傳感器也仍然是個短板。我們的輪椅中，除了最貴的激光測距傳感器之外其他主要部件都能在國內采購。而在軟件、控制等方面，服務機器人產業也沒有產生工業機器人那樣的壟斷格局。不算ROS這類已經結合了商業推廣因素的成功產品，我國單純在在軟件編程的能力上并不弱。

就上海而言，既有充足的人才儲備，也有廣大的市場需求，本身很適合發展服務機器人產業。從我們實驗室先后走出去的人才分散到了工業、代理、工程、定制安裝等各個機器人領域。

上海也有未來伙伴這種非常有特色的機器人公司。展望未來的發展前景，首先是配套的軟件開發方面的能力建設。上海在該方面有比較扎實的人才儲備和培養基地，這也對應著機器人問題的核心。其次是傳感器，上海現在起步有點晚，但其意義并不僅僅在于機器人產業．是可以應用到其他很多領域的支撐性產品。在核心的技術方面，我們的智能定位和導航系統可以用在輪椅上．將來也可以做成通用的功能模塊移植到其他各種類型的產品上。建立好自身的技術基礎，才能為上海服務機器人的進一步發展提供可能。

來源：世界科學 2014年9期

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