习近平总书记明确提出:机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志;“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点,将影响全球制造业格局。在当今时代,人工智能与机器人等科技创新浪潮正全方位重塑世界,从技术发展走向、产业竞争格局到社会组织结构均经历深刻变革,制造模式、生活方式及产业形态的革新进一步驱动着先进制造与机器人技术迅猛前行,使其成为面向未来的战略使能技术。在此背景下,以智能技术为支撑、强调学科交叉融合的新工科教育愈发受到瞩目,随着机器人技术的飞速发展,全球研究机构已纷纷布局设立以机器人为核心的教学与科研实体,国外众多顶尖高校更将机器人领域及其核心交叉研究列为优势学科重点推进,使其快速成长为大学科研领域的新增长引擎。
在中国制造向“中国智造”加速转型的大背景下,契合新工科建设的迫切需求,机器人与制造工程系紧密围绕工程科学前沿领域,积极探索机器人学科在多领域的应用,以此培育新的学科生长点与优势方向,持续增强学科国际影响力。与此同时,依托校内空间资源,系里重点建设机器人动力学与控制、嵌入式系统、机电一体化技术、感知认知与智能系统、机械设计等实践平台,并形成面向全校的金工实践平台,切实提高本科生动手实践能力和创新思维能力。这种跨学科融合的发展 模式,不仅为学科发展注入持久活力,更有力推动北京大学新工科建设迈向新高度,显著提升学校在国际工程教育与科研领域的影响力。目前已形成的重点研究方向包括:(1)智能系统与控制;(2)水下机器人与装备;(3)医用机器人;(4)先进制造与工业软件;(5)无人系统的自主决策与规划;(6)群体博弈与智能决策。
研究方向
1.智能系统与控制
聚焦智能系统与控制前沿科学问题,兼顾当前需求与长远发展,建立基础理论和关键共性技术体系,主要方向包括复杂系统智能控制、网络化系统分析与控制、时序网络控制、多机器人系统的协作与控制、机器学习和最优控制等。
2.群体博弈与智能决策
针对复杂群体系统交互对抗中博弈与决策问题,构建前沿交叉科学基础理论知识体系。主要研究方向包括群体行为与群体智能、群体博弈与策略演化、群体系统攻击与防御、演化博弈论、最优决策与控制、群体系统稳定性、群体系统设计等。
3.医用机器人
为实现医用机器人在人体复杂多变的操作环境中的精准化、智能化、实用化,需要从机器人机构学、动力学、控制方法以及医学各方面开展交叉性和创新性的研究,主要方向包括医用机器人动力学建模、医用机器人新型机构设计、医用机器人智能感控、医用机器人的人机交互等。
4.水下机器人与装备
在感知、控制、集群等机器人研究的基础领域,结合水下机器人特殊的应用背景,开展新型设计、核心算法、技术研发,大力推进科技成果落地转化,主要方向包括仿生设计、制造与驱动、复杂环境中的智能感知、水下机器人自主学习与控制、流、固耦合仿真运动分析、水下机器人集群等。
5.先进制造与工业软件
针对先进制造中的关键力学问题,开展机理研究,发展数值模拟方法、优化制造工艺,主要包括精密与微纳制造、激光与增材制造、复合材料制造、先进制造与工业软件等。
6.无人系统的自主决策与规划
聚焦自主无人系统的自主决策、行为规划、环境感知等前沿科学问题,服务于重大需求,发展基础理论和核心算法,推动科技成果转化,主要方向包括智能机器人的自主决策和感知,多机器人系统的协同,无人驾驶汽车的感知及运动规划,人机协同等。