利用科普场馆在青少年中开展机器人教育的思考

　　【摘要】目前，国外机器人的在研发与制造方面已蔚为壮观，形成了与文化产业、科学技术有紧密关系的科技产业，与此同时青少年中有关的竞赛活动也是如火如荼。通过对国内外现状的对比分析，以及对该领域发展趋势的前瞻预测，本文倡言应利用科普场馆在我国青少年中大力开展机器人科普及机器人制作教育，形成以政府为主导、学校研发、高新企业支持的全新格局，通过研发、竞赛等促进我国机器人产业的蓬勃发展。

　　【关键词】机器人;科普;制作;教育;竞赛

　　近些年来，在研究文化创造性产业时，我们发现国外机器人的研究、开发及制造已蔚为壮观，形成了一个与文化产业、科学技术有紧密关系的新科技产业。据英国半导体研究机构的预测，到2025年，全球服务机器人市场规模将达到517亿美元，该机构在报告中称“机器人产业是电子产业发展的尖端阶段，这个阶段的应用将瞄准节省人工以及延展人类的技能”，无论对哪一个国家来讲，这都是一个难得的产业拓展机遇。在机器人领域内，参与者除了科技工作者、大学研究梯队、企业产品的专门设计人员之外，更有一大批青少年积极加入这一新兴的科学技术潮流中，有关的竞赛活动势如破竹，方兴未艾。

　　一、机器人发展现状

　　日本对机器人技术的研发一直非常重视。在80年替投资180亿日元进行研究“极限作业机器人”研究以后，日本通产省与1998年启动了一个为期5年，总预算达50亿日元的“与人协调共存型机器人系统研究开发计划(HumanoidRoboticsProject,HRP)”。该计划的目的是通过关键技术的研究，促进服务机器人技术的实用化，并进一步激励机器人产业的发展。此外，本田、丰田、富士通、三菱重工、东芝、松下、三洋等知名的大公司也都在积极开发不同类型的服务机器人产品，其中部分产品已经开始投入市场。

　　韩国政府将智能机器人确定为21世纪推动国家经济增长的10大增长发动机产业之一，给予了充分的重视和较大强度的投入。韩国科技部(MOST)、商业、工业与能源部(MOCIE)和信息与通信部(MIC)都对服务机器人进行立项研究，其主要的目的就是预计到2012年能使韩国成为服务机器人世界三大生产国之一。

　　美国政府对服务机器人的支持主要集中在对空间机器人、作战机器人、反恐机器人、医疗机器人等专用机器人关键技术的研究，并已成为服务机器人技术开发的先导，而在服务机器人的产品研制开发方面美国起步也比较早，已经推出了部分有代表的机器人产品。例如：HelpMate自十几年前进入市场，在全世界已经有超过80家的医院在使用。

　　从1985年前后开始，在EU的“框架计划”和“尤里卡计划”中都包含有与服务机器人相关的内容。最近EU在机器人和智能系统研究上有许多新的部署，正在积极推动医疗机器人、服务机器人、纳米操作机器人等方面的研究。法国国家科学院在机器人领域中启动了一项称作Robea的国家计划，这个计划包含多种学科，在机器人领域主要偏重医疗机器人用于临床检查与外科手术。另外德国在2001年7月启动了机器人服务项目，目标是研制一种在日常环境中以多种方式与人协作的仿人机器人。

　　二、机器人发展方向

　　第一、以为人服务作为要素。

　　2O年后。家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健工作可能全部由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人开展为病人送药、配药的服务。美国的阿伊机器人公司的总裁接受媒体采访时表示，该公司生产的家用大扫除机器人产品，2002年只有一百二十万美元销售额，到2004年已猛增10倍以上，近几年销售额又翻了几倍。还有，家居的全自动化，无需驾驶的自动汽车，等等，实在无法一一计数或做出预计。我国针对目前的发展趋势也进行了相关的技术研发和投入，如通过国家863计划中机器人重点专项等方式，在国内高校和研究机构(哈尔滨工业大学机器人研究所)中进行家庭陪护、助老助残、人机交互机器人等专题的重点研发，使其相关技术水平紧随世界发达国家。应用多传感器融合路径规划技术、智能控制技术的导购讲解、服务、宣传、安保机器人也已实现产业化，正在不断地开拓市场，服务到千家万户。

　　第二、仿生性，生物性大趋向。

　　目前，有很多部门以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。如日本三菱重工附属公司RyomeiEngi—neering研制成功的金色机械鱼“金鲢”长1公尺，重25公斤，能自动畅游于水中，可协助监察桥梁的保安和搜集鱼汛，监视河水污染等。索尼公司研制的Aibo机器狗会对主人声音有情绪反应，已能够模仿喜怒哀乐和恐惧等情绪，将来可出现代替真正导盲犬的机器狗。另外，电影《侏罗纪公同》的恐龙机器人等也是例子，这类仿生性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送，甚至杀敌于无形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心，已具规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底被渔网所缠，困于190米下的深海，就是得助于英国的“天蝎”号救援艇而脱险的，“天蝎”号就是海底机器人。

　　第三、人性化趋向

　　日本爱知举行的万国博览会，被称为机器人的大集合之展览会，在展场中，接待工作、清扫工作、警备工作等，多以机器人替代。博览会期间还举办多项活动，其中最引人注目的是人工智能及人性化的机器人表演。大阪大学工学院石黑浩教授制作的“Ac—troidRepliee”，以“电视台新闻播音员”的外貌再现，其手、头和上身皆可自如活动，外形逼真.惟妙惟肖。还有造型奇特有趣的高尔夫球机器人“坎迪一5”，内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会员的资料，并设置有全球卫星定位系统，能作360度自如旋转。此外，还有具备“视觉”、“味蕾”的机器人，它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、含量马上作出判定。最引人注目的是机器人管乐队的演奏，以机器人演奏真正的乐器，而且队形不断变换，演奏技术臻于上乘。

　　三、机器人科普教育对策

　　第一，以政府为主导，制定政策予以扶持。

　　没有充足的资金投入，这项活动将成为无源之水，因此政府及教育行政主管部门要着眼未来，舍得投人、敢于投入，同时制定相关政策，主导机器人研发、教育、竞赛等活动的开展。可以在经济较为发达的地区中先行推广，但也不应排除在西部及一些贫困地区的中小学小规模或个别地进行试验，对他们的参与更应予以鼓励及支持。

　　第二，各级各类学校在机器人研发与普及教育中发挥主要作用。先从介绍国外的情况人手，引进专门的教材与相关书籍，可在大、中专院校中开设机器人专科，从中国海外留学生中引进一批专业人材在高校(尤其是师范大学)执教，为培养未来中小学生攻读此学科奠定基础。同时加大高校科研力度，深化机器人制作课题的研究，在中小学组织第二课堂活动，进行普及教育。

　　第三，争取媒体的配合，吸引大众关注并支持。

　　媒体可以制作专题节目介绍机器人制作技术及趋势，包装并转播国外的同类大赛，让中小学生及其家长开始注意到这一新生事物。各级各类比赛中，地方电视台可现场直播，全国大赛则应由中央电视台教育频道予以转播，以此造就舆论，使这种科技潮流深入人心。

　　第四，发挥科普场馆资源，

　　科普场馆作为主要的科普教育基地和重要的精神文明建设基地，有着不可估量的、广泛的社会影响。目前，我国大陆地区的31个省(自治区、直辖市)中已建或在建的自然科学类科技场馆共计1500座。利用场馆资源平台，建立组织机器人展示、培训、比赛的常设机构，对青少年进行兴趣培养、系统培训、动手实践、参与竞争系列学习环境。

　　第五，创造商机，带动相关企业发展，保障配件供应。

　　可以考虑把一些校办工厂转为生产机器人的零部件，同时，鼓励各地企业对此类大赛予以赞助。这其中具有相当大的商机。日本、韩国的此类机器人组装部品、零件专门店成行成市，与电脑市场一样吸引了许多年轻人。在青少年中举办机器人竞技大赛，激活动力，广泛参与，这一点尤为重要。在青少年中激发对机器人的兴趣.进行机器人制作教育，各级比赛将是一个极大的动力源。可参照我国体育界重视从青少年中层层选拔、训练选手的模式来开展各级各类比赛。政府、学校、媒体、配件商可以联合举办机器人大赛，最大程度地吸引学生参与其中，逐次参加更高一级的比赛。属于未来产业的机器人制造，涵盖的产业面十分广阔。是未来综合生产力的表现。它关系到人才培养的顶层设计，关系到科教兴国倡议和人才强国倡议的贯彻落实，关系到国防科技、工业发展以及国力提升的路向。我们倡言要在我国青少年中普遍地深入持久地开展这一科学活动，正是着眼于未来。抢抓机遇，时不我待!

　　【参考文献】

　　[1]ROBOCUP2005，OSAKA[EB/OI].http//www.robocup2005.org.

　　[2]ROBOCONMagazine[J].机器人专门杂志2005(6).日本.东京.

　　[3]韩国投巨资研制作战机器人[N].大连日报，2005—0922(A9).(责任编辑洪云)

　　[4]双足步行机器人制作技术.机械工业出版社，解仑王志良李俊华著