發布時間：2022-09-28 19:28:59
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的機器人實驗室樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
這個問題正是Cynthia Breazeal前進的動力。Breazeal是美國麻省理工學院（MIT）媒體實驗室的個人機器人小組創始人，也曾是該小組的主管，絕對稱得上是社交機器人領域里的領軍人物。最近，她從大學辭職，希望能專心開發出史上首個家用社交機器人――Jibo。Breazeal的發明有一個宏大的愿景，那就是讓人性化的高科技機器人走進千家萬戶。
Breazeal認為：“它（機器人）不僅要具有自然的溝通能力，還要能理解人類的思維方式。每當我們體驗這個世界，做決定并采取行動，我們當然會考慮相關信息，但我們也會考慮其他因素。機器人可以有社交功能，也能有真情實感，更是實實在在的物體。不僅如此，只要支持人類全面體驗的技術越多，人類自身的本領就會越強大。社交機器人可以算是歷史上首次在上述所有這些層面內對人類體驗的一種綜合體現。”
多年以來，Breazeal一直在研究人性化的機器人，希望賦予他們人際交往的技巧，探究它們如何推進兒童教育、醫治慢性病、高級護理等各種類型的工作。甚至，社交機器人還可以幫助家庭成員更好地相處、互動。例如利用相關技術，它們可以讓住在千里之外的祖父看到自己的孫女，并且和她玩實時游戲。
Breazeal介紹，除了增進交互，機器人技術也能有效地鼓勵人們改進言行。機器人可以扮演教練，指導用戶鍛煉身體。Breazeal發現，和人類相似的外形、溝通手段、動作和互動方式可以產生比其他技術形式更持久、更重要并且更符合人們期望的成果。
她說：“如果可以創造一種人性化的技術，讓人感到它對所有人一視同仁，那么人們就會更有能力，也會把事情做得更好。”
[關鍵詞]服務機器人； 人機交互；仿生材料；認知互；物理互；安全性
中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0247-01
1 引言
人形交互式服務機器人是具備人類外形特征和行動能力，并且能完成有益于人類服務工作的機器人。隨著當今運動學和動力學、系統結構、傳感技術、控制技術、行動規劃、應用工程和人工智能等學科的發展，機器人學和機器人技術也不斷發展創新。人類可以賦予機器人人類外形和人類的一些特征，使之可以更好的適應人類工作環境和更好的服務于人類，甚至成為人類親密的好朋友[1]。人形交互式服務機器人因此誕生 。近些年來對人形交互式服務機器人的研究取得了很大進展，但仍存在技術上的難點，面臨著巨大的挑戰。本文針對近些年國內國外機器人的研究現狀和發展做了總結和概括，通過分析當前關鍵技術研究，探討了人形交互式服務機器人研究思路和發展趨勢。
2 人形交互式服務機器人國內外研究現狀
2.1 國外研究現狀
20世紀60年代后期，人形機器人進入研究視野，最初目標是使機器人可以模仿人類進行雙足行走。1999年日本本田率先研究雙足仿人機器人的預測運動控制，并在 2000 年了首款 ASIMO 機器人[2]麻省理工研制的機器人Kismet，能通過眼、鼻、耳等處的傳感器識別外界感情信號，可以識別喜、怒、哀、樂等感情表達，并作出相應的表情動作[3]。國際上MIT 計算機科學和智能實驗室、日本本田公司機器人研究中心、德國宇航中心機器人研究室等研究機構都致力于人形交互式服務機器人的發展。
2.2 國內研究現狀
國內人形交互式服務機器人研究起步較晚，但機器人技術發展迅速。2000年國內第一臺人形雙足機器人“先行者”研制成功，可以實現前進后退，轉彎前行和手臂擺動等基本動作。西安超人雕塑研究院仿人機器人“索芙亞”具有聲音識別和眼部控制機構，實現眨眼、微笑、點頭等迎賓服務動作[4]。北京理工大學研制的“匯童”BHR機器人[5]和浙江大學研制的Wu&Kong實現與人乒乓球對打，對打回合次數高達200多回合。
3 人形交互式服務機器人關鍵技術
3.1 仿生學材料與結構
人形交互式服務機器人從仿生學角度出發，具有仿造人體生物結構、性狀、原理及其行為的特點。其中仿生學材料和結構是機器人重要的關鍵技術和組成部分，通過對生物體材料構造與形成過程進行研究和仿生，使組成機器人所用的材料具有與構成人體的生物材料強度、韌性及一些類似的生物特性，這將大大提高機器人對人工作環境的適應能力。當前仿生皮膚和人造肌肉成為機器人仿生材料領域的研究熱點。人體有諸多骨骼支撐，骨骼由關節和肌肉韌帶連接，這可以確保人體的靈活運動，對該結構的仿生是人形交互式服務機器人研究的最高目標。張永軍等根據人體上肢結構原理 ， 提出一種上肢仿生機構 ， 并針對所提出的機構進行了優化設計和運動學分析，為制造出靈巧方便的上肢仿生機構提供了理論依據[6]。
3.2 智能交互性
人與服務機器人之間的交互主要分為認知互和物理互。兩者相互作用才能完成人與機器人之間的互相配合。
3.2.1 認知互
認知互是指人與機器人通過力覺、觸覺、聽覺、視覺等感官性的接觸、肢體語言和語言交流，使機器人與人進行理解性的溝通。符合人類審美的外觀、對人類生存環境的高度適應性以及能與人類進行有效準確的信息交流、人性化的情感交互是人形交互式服務機器人最為關鍵的功能。
認知互的實現需要仿生結構、機械設計、電子傳感等技術相結合例如表情機器人，在結構設計的基礎上，建立和表情機器人結構相匹配的面部柔性體模型，利用有限元分析方法對面部皮膚柔性體模型進行分析和仿真，模擬仿人機器人的幸福、悲傷、驚奇、憤怒等基本面部表情，進而通過位移載荷，控制區域，實現人的表情動作[3]。
3.2.2 物理互
人與機器人的工作距離越來越近，兩者直接的相互接觸越來越多。當機器人本體工作時，會與人類相互接觸，這種情形稱之為物理互。為了使人形交互式服務機器人得到更廣泛的應用，機器人本體不僅需要具有友好的認知互能力，還需要具有良好的人機肢體接觸交互能力。物理互主要分為主動接觸交互和被動接觸交互。
在人機被動接觸交互的過程中，剛度控制的不合理、不準確可能會對機器人自身或者交互對象造成嚴重的損傷。鑒于此，機器人的柔順性控制值得重視。其關鍵在于被動柔順系統及柔順關節設計。如熊根良等利用關節力矩傳感器，阻抗控制策略和力反饋的軌跡規劃構成了人機交互的柔順系統，有效地降低了碰撞瞬間的沖擊力。因此，被動柔順系統及柔順關節設計值得進一步研究[7]。
3.3 安全性
人形交互式服務機器人要想長時間的存在于人們的日常生活中，就必須保證機器人使用的安全性。機器人與人發生碰撞是機器人應用過程中造成傷害的源頭。若交互時機器人不能滿足平衡性約束條件，就很容易導致機器人平衡穩定性差甚至摔倒；若人機交互時手臂采用完全的剛性控制容易導致手臂的彎曲甚至折斷。因此，為了保證人和機器人的安全，有必要對人機肢體接觸交互時的安全性問題和機器人平衡性問題進行深入研究[8]。
關于碰撞檢測與碰撞避免的研究說明百分之百的避免碰撞很難做到，因此必須有其他安全保證策略。通過設計輕型機械臂、被動柔順系統、設計柔順關節、設計被動機器人系統等方式，可以增加機器人的安全性。提高機器人認知性以及設計合理的交互控制參數也是提高機器人安全性的重要途徑。
4 人形交互式服務機器人發展趨勢
人形交互式服務機器人發展迅速，應用前景廣闊，并已取得一定的研究成果，但仍然存在著一些技術上的難題，比如，如何提高機器認本體交互功能準確性、智能性、靈活性，如何控制智能交互性和物理交互性的相互協調，以及如何保證機器人使用的安全性的問題等等。因此，人形交互式服務機器人的發展應以認知互為前提，物理互為目的，并使兩者相互配合、相互協調。例如在觸覺傳感器感知外界環境特性（軟和硬），語音識別判斷交互需求的基礎上，機器人可進行物理互時的柔順性控制。人形交互式服務機器人發展趨勢有以下幾點：
（1）將傳統材料、結構與仿生學材料、結構有機結合，提升機器人對環境的適應能力。
（2）深入研究開發傳感器技術，提升傳感器精度，為機器人的結構提供基本技術基礎。
（3）深入研究柔順性技術，并由剛性結構向剛性結構與柔性結構相結合的一體化結構發展。
（4）通過開發新型材料和控制技術來減小碰撞對安全性問題的不利影響。
相信隨著理論水平的不斷提高和關鍵技術的創新開發，上述問題會得到一一解決，人形交互式服務機器人的整體性能將更加全面，工作效率將進一步提高。
參考文獻
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【關鍵詞】AGV技術 巡檢機器人本體 導引方式
AGV是自動導引運輸車（Automated Guided Vehicle）的英文縮寫。在國內電力領域已經開始研制變電站自動巡檢機器人，這種機器人系統一般主要有移動機器人本體、自動控制系統、信息檢測系統等部分。其采用了GPS定位、光碼盤校正定位、激光雷達掃描、路徑跟蹤技術、本體控制技術、臨場感應遙控輔助、無線通信局域網和物聯網等技術劃分出相應的子系統模塊，實現了自控機器人在變電站現場自主巡檢的功能。機器人本體能夠攜帶多種儀器和傳感器，以自主或遙控的方式，代替人對室外高壓設備進行巡測，及時發現電力設備的內部熱缺陷、外部機械或電氣問題如：異物、損傷、發熱、漏油等，診斷電力設備運行中的事故隱患和故障先兆，對設備熱缺陷，聲音異常、移動目標、人與動物闖入，煙霧能自動判斷和報警，以便及時采取措施消除事故隱患。AGV 的導引技術是AGV 控制的核心技術，它決定了AGV 的導引方式。AGV 導引方式按導引線路的形式主要分固定路徑導引和自由路徑導引兩大類。固定路徑導引是在行駛的路徑上設置導引用的信息媒介物，AGV 通過車體上的傳感器檢測出它的信息而得到導引。具體的線路可以是電磁感應方式中的導引電纜、機械方式中的軌道、磁導引方式中的磁條及光導引方式中的反光帶等。自由路徑導引方式是指AGV 上存儲著布局上的尺寸坐標，通過識別車體當前方位，自主地決定行駛路徑。自由路徑導引方式主要有慣性導引、信標定位、位姿積算及計算機視覺等幾種。
一、導引方式
（一）電磁導引方式。利用電磁感應的原理，在沿運行線路的地面上設置一條寬約8mm、深約20mm 的淺溝，淺溝中敷設導線，饋以5-30kHz 的交變電流，以形成沿導線擴展的交變電磁場，車上的撿拾傳感器接收此信號，并根據信號場強度的判斷使車輛正確地沿埋線跟蹤導向運行。電磁導向有單頻制導向和多頻制導向兩種方式。單頻制方式是在整個線路上均提供單一頻率振蕩電磁信號，通過接通或斷開各線路段的饋送電流來規定運行線路，引導車輛運行。這種導向方式要求有集中的控制站，并在各線路交叉和分支處裝設傳感標志（如磁鐵等）和分支線段的通斷接口。多頻制方式是線路中每個環線或分支線都設置自己的線路頻率，分別由不同頻率的振蕩器來饋電。
（二）光學控制帶導引方式。光學導向系統有識別式和反射式兩種。它是在線路上敷設一種具有穩定反光率的專門漆帶。導向車上裝備有發射和接收功能的紅外光源，用以照射漆帶，同時還設有接收反射光的光電傳感器，均勻分布在漆帶及兩側位置上，通過對由傳感器檢測到的光信號進行比較計算，調整小車的運動方向，從而達到導向運行的目的。
（三）激光測距與測角導引方式。該方法的主要特點是在AGV 行走空間的特定位置處，布置一批激光光束的反射鏡模型計算AGV 的位置，實現引導。AGV 行駛過程中，車上的激光掃描頭不斷地掃描周圍環境，當掃描到行駛路徑周圍預先垂直設定好的反射板時，即“看見”了“路標”。只要掃描到三個或三個以上的反射板，即可根據它們的坐標值，以及各塊反光板相對于車體縱向軸的方位角，由定位計算機算出AGV 當前在全局坐標系中的X 、Y 坐標，距離和當前行駛方向與該坐標系X 軸的夾角，實現準確定位和定向。該導引方法的特點是，當提供了足夠多反射鏡面和寬闊的掃描空間后，AGV 導引與定位精度十分高，地面無需其他輔助定位，且路徑靈活，適合多種環境。
（四）超聲波制導方式。該方法類似于激光測量方法，不同之處在于不需要設置專門的反射鏡面，而是利用一般的墻面或類似物體就能進行引導，因而在特定環境下提供了更大的柔性和低成本的方案。
（五） 磁導引方式。這種方式和電磁導引比較類似，只是把導引線換成磁條。
（六） 視覺導引方式。視覺導引是通過CCD 攝像機生成AGV 周圍場景的圖象，與計算機系統中存儲的環境地圖進行特征匹配，從而可以確定出車體的當前位姿。
（七） GPS導引方式。GPS導引方式通過全球定位系統對非固定路面系統中的控制對象進行跟蹤和制導。
AGV有以上多種制導原理，其中，工廠AGV 大多采用電磁制導，而激光、視覺導航具有引導柔性好、工作可靠和智能化水平高的特點，已成為技術先進、性能優越AGV 的發展趨勢。實驗室一般采用光學制導，其運行范圍大，運行精度高，地面費用低，但要求工作環境清潔，不適于工作條件比較惡劣的環境。
二、系統構成和意義
AGV控制系統中的三個主要技術：導航、路徑規劃和導引控制。為了能夠解決好這些問題，控制系統分為地面（上位）控制系統、車載（單機）控制系統及導航/導引系統，其中，地面控制系統指AGV系統的固定設備，主要負責任務分配，車輛調度，路徑（線）管理，交通管理，自動充電等功能；車載控制系統在收到上位系統的指令后，負責AGV的導航計算，導引實現，車輛行走，裝卸操作等功能；導航/導引系統為AGV單機提供系統絕對或相對位置及航向等。該系統的研制將大大降低電廠變電站相關工作人員的勞動強度，能在第一時間監測和發現安全隱患，對突發事故能第一時間響應并處置，從而避免或降低事故風險。
參考文獻：
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關鍵詞：機器人競賽；創新實踐；項目教學法
作者簡介：毛麗民（1981-），男，江蘇常熟人，常熟理工學院電氣與自動化工程學院，講師；劉叔軍（1962-），男，黑龍江寶清人，常熟理工學院電氣與自動化工程學院，教授。（江蘇 常熟 215500）
基金項目：本文系國家自然科學基金（項目編號：61273312）、江蘇省自然科學基金（項目編號：BK2010261）的研究成果。
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0148-03
在國外院校，學生本科階段就開設了機器人啟蒙課程，使學生對機器人能夠有普遍地了解，研究生階段開設關于機器人的更深層次的課程，而國內高校本科階段開設機器人課程的相對較少。
機器人教學與其他學科教學的最大不同之處在于，機器人教學在學習上充分滲透了研究性學習的思想，而且機器人教學實踐性非常強。實踐教學是培養學生實踐能力，培養創新創業人才的重要教學環節。高校要把實踐教學和理論教學擺在同等重要的位置，要不斷改革實踐教學內容，改進實踐教學方法。以機器人競賽、創新實踐為導向的項目教學法研究，對大學生創新素質教育具有重要的現實意義。
一、項目教學方法
“給你55分鐘，你可以造一座橋嗎？”這是德國教育專家弗雷德·海因里希教授在“德國及歐美國家素質教育報告演示會”上介紹“項目教學法”的一個實例。首先由學生或教師在現實中選取一個“造一座橋”的項目，學生分組對項目進行討論，并寫出各自的計劃書；接著正式實施項目——利用一種被稱為“造就一代工程師偉業”的“慧魚”模型拼裝橋梁；然后演示項目結果，由學生闡述設計思想和構造機理；最后由教師對學生的作品進行評估。通過以上步驟，可以充分發掘學生的創造潛能，培養和提高他們的動手能力、實踐能力、分析能力和綜合能力。
以機器人競賽、創新實踐為導向的項目教學法研究，就是要將項目教學法應用到機器人的創新實踐中，把各項理論知識和實踐技能有機地結合，將機器人的項目分解成多個明確的目標任務，讓學生在規定的時間里獨立完成相應的任務，其目的在于充分發掘學生的創造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。通過實踐探索出一種能提高學生創新和實踐能力，全方位調動學生學習的積極性的機器人教學模式。在實施“機器人競賽、創新實踐為導向的項目教學法”時，重視機器人項目的選擇、機器人具體成果展示、教師的評估與總結、充分利用創新實驗室的現有資源并使之與現代化教學相結合，這是搞好“項目教學法”的關鍵。
二、機器人競賽
機器人競賽是一項很好的科技創新活動，形式繁多，內容豐富。設計方案的開放性，也為學生的創新奠定了基礎。參賽者可以用不同的方法實現同一個項目，通過比賽，激發其對機器人的學習興趣，引導他們積極探索機器人新科技，為其自主創新能力的培養提供良好的平臺。
中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽：1999年，在RoboCup 國際委員的支持和授權下，首屆中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽在中國重慶舉辦，目前是中國機器人最具影響力的賽事，比賽共設立12類65項賽事。機器人競賽種類多、規模大、水平高，為大學生進行創新實踐活動提供了很好的平臺。
“未來伙伴”杯中國智能機器人大賽（暨國際機器人滅火比賽中國賽區選拔賽），是中國人工智能機器人專業委員會等多個單位主辦的一項全國性賽事。大賽包含機器人救火大賽、機器人足球比賽、機器人創新大賽、機器人搜救大賽、機器人擂臺賽和機器人舞蹈戲劇大賽等6個主題項目。其中機器人救火大賽是國際賽制機器人滅火比賽（暨國際機器人滅火比賽中國賽區選拔賽）。
“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽，由教育部委托高等學校自動化專業教學指導分委員會主辦。競賽分競速賽與創意賽兩類比賽。自2006年首次舉辦以來，“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽已經成功舉辦了6屆。
三、機器人實踐教學的具體實施
機器人競賽、創新實踐是一項很好的科技創新活動，機器人的趣味性易于激發學生學習和研究的興趣，同時將創新實踐、競賽引入教學過程，使學生變被動學習為主動學習和研究。
“機器人項目教學法”的一般教學結構如圖1所示：
“項目教學法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。
本文以參加2012年中國機器人大賽暨RoboCup 公開賽的醫療與服務機器人組的項目為例，在比賽初期確定人員，將不同專業和不同年級的學生組成一個競賽小組，研究競賽規則、制定項目方案、機器人結構設計、電路設計、程序調試，學生分工合作，過程中集思廣益、取長補短、團結協作。這種在探索中學習的過程是其他教學環節無法實現的，對于培養學生的實踐創新能力非常重要。本文以一種醫療與服務機器人設計為導向的項目教學法，按照以下六個教學步驟進行：
1.項目的申請
根據學院參加機器人競賽的實際情況，中國機器人大賽暨RoboCup公開賽，作為全國最具影響力的機器人比賽。本學院主要參加了醫療服務機器人、機器人游中國、擂臺等機器人項目，學生可以針對感興趣的比賽項目，或者根據江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃，申報項目，填寫申請書。教師針對學生申報的項目，分析學生的實際情況，建議選擇項目規模和難度適中的項目。
中國已經進入了老齡化社會，而且在今后幾年內老齡人口數量將會呈上升趨勢，老齡化將更加嚴重。老齡化使社會的勞動力減少，一些老年人不僅不能參加勞動，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顧，這就增加了他們的子女以及社會的負擔。年輕人為了工作日益繁忙，在目前服務行業工作者稀缺的背景下，在醫院時不時會有行動不便的病人需要護士和家人的攙扶。而在沒有人幫助的情況下，行動不便的病人寸步難行，稍有不慎就有可能摔倒受傷。所以筆者建議學生選擇參加醫療與服務機器人創新設計與制作賽項，設計一種醫療服務機器人更好的服務病人。
2.項目團隊的建立
建立學生團隊，營造互相競爭、互相幫助的學習氛圍，學生在做項目過程中攜手合作，彌補相互間的不足，遇到問題大家一起討論解決，這讓學生體會到團隊的重要性，做到共同進步。同時，團隊的學生分工明確，每人負責項目的某一部分，使學生真正參與到項目中，整個項目的完成，離不開每一個學生，學生為使項目不會因為自己負責的部分沒有完成而主動學習，主動查資料，可以培養和提高學生的自主學習能力。學生團隊的建立，應考慮學生的專業，年紀，特長等因素。教師確定一名隊長，根據項目的特點，隊長可以自己招學生，實現學生管理學生。
參加醫療與服務機器人創新設計與制作賽項，筆者選擇了5名學生，隊長由09級的一名學生擔任，該生組織能力比較強，專業能力也比較脫出，由他負責整個項目的進展，匯報工作。其他學生分別是1名2009級的，2名2010級的，1名2011級的，專業分別是自動化、測控、電氣。
3.項目任務、計劃的制定
團隊負責人制定機器人項目工作計劃，確定工作步驟。機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的智能儀器。本次設計的醫療服務機器人由小組討論決定，醫療服務機器人外形像輪椅，病人能夠獨自駕駛去化驗室拿取報告，去門診找醫生復診，降低護士工作量及病人家屬的負擔。為使醫療服務機器人更好的服務病人，該團隊為機器人設置了兩種模式：座椅模式和病床模式，免去了病人就診、休息時需要被移動到病床上的麻煩。機器人將現場鍵盤控制和遠程控制相結合，實現護士對病人的遠程監護，機器人在前進過程中，檢測到前方有障礙物時就會立刻停下，減少不必要的事故。同時機器人配備了機械手，可以幫助病人取物品，最大程度幫助病人。
根據團隊中學生的專業、特長等分配任務，負責機器人機械結構設計的學生需要畫圖紙、電焊等來完成機器人結構的設計、機械手的設計；電路設計的學生制作包括單片機電路、電源穩壓電路、電機驅動電路、紅外避障電路、鍵盤輸入電路；測控專業的學生負責電路的測試、場地的制作等工作；程序編寫的學生，完成程序的設計、調試；控制界面的設計由另外一個學生負責，主要是VB編寫上位機、WIFI攝像頭的調試、藍牙通信的調試。
根據機器人項目的特點，學生在制作過程中可適當地作一些調整。根據項目完成的時間確定工作步驟，進行時間分配。最終得到教師的認可才能執行。
4.項目制作
學生自己確定各自在小組中的分工，然后按照已確立的工作步驟和程序工作。基于機器人項目的作品成果形式多種多樣，可以是調查報告、實物模型、演講稿、論文等。通過展示作品成果，可反映學生在項目完成過程中所掌握的技能。本次設計的醫療服務機器人成果包括機器人模型一個、機器人設計與使用說明書一份、演講稿一份。在本項目比賽結束后，指導學生按照他們設計的醫療服務機器人撰寫論文、申請專利。
5.項目檢查評估
整個項目檢查評估采用答辯的形式向教師匯報，首先由隊長對整個項目進行匯報總結，再由隊員對自己負責的工作進行匯報和自我評估，并且對設計的醫療服務機器人進行展示，教師根據團隊成員的表現、研究成果表述和作品的展示進行檢查，為到現場比賽作準備。
針對項目中出現的問題，師生共同討論，教師引導學生獨立思考問題，解決問題。學生通過對比師生評價結果，找出造成結果差異的原因
6.項目資料歸檔或應用
為使學生養成良好的習慣，項目結束后，教師監督學生將項目工作資料整理歸檔，材料包括項目申報書、進度表、機器人機械結構圖、程序設計流程、機器人控制程序、項目結項書、項目報告講義等。
四、機器人項目教學的成果
機器人創新實踐是一個綜合性、高難度的科技制作過程，有利于提高學生的動手能力和創新能力。在教師指導下，學生通過自己查閱資料、提出有創意的設計方案，選擇合適的元件，設計、焊接電路，編程、測試程序等，充分調動了學生的積極性，發揮學生的創造力，使學生在實踐中進一步提高自己的綜合能力。有助于將學生的興趣應用到教師的科研中，使學生們熱愛科技，投身科技，在學校形成良好的科技學術氣氛。
本校參加機器人競賽源于2010年，當時參賽的賽事為“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽、中國機器人大賽暨RoboCup公開賽、江蘇省機器人大賽、“未來伙伴”杯機器人競賽，并因此開設了機器人技術、機器人創新實踐與競賽等公共選修課；制定了《大學生創新實驗室項目負責制實施辦法》，針對項目采取一系列措施，保證學生能在項目的過程中鍛煉自己的能力，同時能保證創新實驗室項目的創新性。實踐教學效果顯著，本校代表隊在2012年第七屆“飛思卡爾”杯華東賽區比賽中，獲得攝像頭組第一名，晉級參加全國決賽的隊伍，獲得全國攝像頭組特等獎。2012年中國機器人大賽暨RoboCup公開賽獲得3項季軍，2010年“未來伙伴杯”獲得滅火比賽冠軍，受邀參加在美國舉辦的國際機器人滅火比賽。
五、結論
實踐教學的目標是培養學生通過實踐發現、分析和解決問題的能力，培養創新精神和初步的科學研究能力。機器人創新實踐活動以其高度的實踐性被越來越多的高校引入實踐教學。本校自動化學院機器人實踐教學的具體實施，促進了學院各學科綜合發展，提高了教師的理論、實踐教學水平和科研水平，使學生對機器人相關課程融會貫通，提高了學生自主學習、創新和團隊合作等綜合能力，推動了學院實踐教學體系的發展和完善。
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關鍵詞： 擬人機器人； 人臉檢測； 人臉跟蹤； 人臉識別
中圖分類號：TP319 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2012）12-14-02
Research on face recognition system of humanoid robot
Liu Renping， Han Xianfeng， Fang Yinglan， Hou Ruizhen
（North China of Technology， Beijing 100144， China）
Abstract： Face recognition system is studied in this paper. Based on the workflow of face recognition system of humanoid robot， the Adaboost algorithm for face detection， Camshift algorithm for face tracking and PCA algorithm used in this face recognition system are discussed in detail. After applying these classical algorithms， it produces a higher recognition rate and good system performance.
Key words： humanoid robot； face detection； face tracking； face recognition
0 引言
人臉識別是指根據人臉所特有的特征信息進行人物身份識別的一種技術，是近些年來生物特征識別領域最活躍的研究熱點之一。一個完整的人臉識別系統包括圖像采集、人臉檢測、人臉跟蹤、圖像預處理、特征提取以及身份識別等模塊，因此人臉識別是一門涉及計算機技術、圖像處理、機器視覺、模式識別、人工智能以及生物學的綜合性學科。
本文將要介紹的擬人機器人人臉識別系統的研究，正是致力于實現一個完整的適合擬人機器人的人臉識別系統，使其具有更好的交互能力和擬人效果。這對于擬人機器人的研究以及應用領域具有重要的現實意義。
1 擬人機器人人臉識別工作流程
擬人機器人人臉識別的工作流程如圖1所示，主要有訓練學習和人臉檢測跟蹤識別兩個階段組成。在人臉檢測跟蹤識別階段，位于機器人頭部的攝像頭不停地采集進入其視野范圍內的視頻幀，并實時地進行人臉檢測，如果其視野范圍內一旦出現了人臉目標則立刻對該人臉目標進行實時跟蹤，在跟蹤的過程中系統會自動獲取帶有人臉的視頻幀。接下來系統會對該視頻幀進行圖像預處理、特征提取等一系列操作，將待識別的圖像特征與“人臉庫”中的特征進行對比，觸發擬人機器人的語音模塊，將識別結果進行簡單的語音輸出。而這個階段使用的人臉庫是在訓練學習階段，對事先采集好的待識別的目標人物在不同環境下以及不同表情姿態（正面，微側）的圖片進行處理形成的人臉特征庫。
[機器人頭部][開始][攝像機][獲取視頻流][人臉檢測] [人臉跟蹤] [失敗][失敗][成功][人臉檢測][成功][預處理][人臉識別][目標人臉特征數據][特征提取][人臉訓練集][人臉檢測][預處理][特征提取][識別結果語音輸出][結束]
圖1 擬人機器人人臉識別系統框架
2 人臉檢測、跟蹤和識別的實現
人臉檢測、人臉跟蹤和人臉識別是人臉識別系統當中比較關鍵的步驟，所選擇算法的好壞直接影響著整個系統的性能。
2.1 人臉檢測
如何實時準確地從視頻流或者圖片中檢測出人臉，如何對存在的人臉進行定位并將其從背景圖像中分離出來是人臉檢測過程中最關鍵的問題。人臉檢測對整個人臉識別系統具有重要的意義。本文主要采用實時性好、檢測率高的Adaboost算法。該算法對近景遠景當中的、復雜背景中的各種表情和姿態（正面，微側）的單個人臉或者多個人臉具有比較準確的檢測效果[1]。
Adaboost算法的基本思想是對不同的訓練集訓練同一個弱分類器，然后將這些弱分類器按一定的權值累加起來，得到一個分類能力很強的強分類器[2]。Adaboost算法的具體步驟如下。
設給定的一個訓練集合S={（xi，yi）|i=1，2，…，n}，xi∈X，yi∈Y其中，X是樣本描述，Y是樣本表示，yi∈（0，1），1表示正例樣本，0表示負例樣本。在人臉檢測中，1表示人臉，0表示非人臉。
⑴ 將訓練樣本權重（訓練樣本的初始概率分布）初始化。Wt，i=1/2L，L為人臉樣本總數。Wt，i=1/2M，M為非人臉樣本總數。Wt，i為第t次循環第i個樣本的誤差權重。
⑵ For t=1 to T do（T為弱分類器的個數）
⑶ 對權重進行歸一化：
⑷ 對每個特征f，訓練一個弱分類器h（x，f，p，θ），計算弱分類器的加權錯誤率：
⑸ 按照錯誤率選擇最佳的弱分類器（最小錯誤率）：
⑹ 根據選擇的最佳的弱分類器更新樣本權重：
其中，，ei=0表示xi被正確分類，ei=1表示xi被錯誤分類。
⑺ 對經過T次循環得到的T個弱分類器按更新的權重疊加得到強分類器：
其中，。
本系統正是利用Adaboost算法較好的檢測能力以及較強的魯棒性，來提高系統的檢測性能，提高檢測準確率和實時性。
2.2 人臉跟蹤
當利用Adaboost算法從視頻流中檢測出人臉目標之后，系統會立刻對視頻流當中的人臉目標進行跟蹤。目前常用的人臉跟蹤方法有基于特征匹配的跟蹤，基于區域匹配的跟蹤以及基于模型匹配的跟蹤[3]。對于本系統而言，實時性是最基本的要求。多人臉跟蹤的實現是需要解決的一個關鍵問題。經過實驗分析對比，本系統選擇了時效性較好、魯棒性較強的Camshift算法，該算法能夠快速地對運動目標進行跟蹤，對于一些遮擋的場景也具有較好的跟蹤效果。
Camshift算法的基本思想是對視頻流當中的每一幀作MeanShift運算，將上一幀的運算結果，作為其后一幀進行MeanShift運算的搜索窗的初始值，如此迭代下去實現對目標的跟蹤。
MeanShift算法具體步驟如下。
⑴ 選擇搜索框，即初始化跟蹤窗口的位置和大小。
⑵ 計算搜索窗的質心：
xc=M10/M00；yc=M01/M00 ⑹
其中（搜索窗的零階矩），；（x，y的一階矩），I（x，y）為（x，y）的像素值，x，y的取值范圍決定搜索窗的大小。
⑶ 調整搜索窗的大小，移動其中心到質心。
寬度為：；長度為1.2s
⑷ 重復上述⑵⑶步驟，直至中心與質心的移動距離小于預定的閾值，或者超出循環次數，停止計算。
Camshift算法的實質是對MeanShift算法的改進，將MeanShift算法應用于連續的圖像序列當中。因此Camshift算法的流程如下：
⑴ 初始化搜索窗口；
⑵ 計算窗口區域的2D機率分布；
⑶ 用MeanShift算法來收斂跟蹤的區域，獲得搜索窗新的位置和大小；
⑷ 把第⑶步得到的結果作為下一幀的初始值，跳轉到第⑵步繼續執行。
使用以上介紹的Camshift算法可以較好地實現單人臉跟蹤。而為了實現多人臉的跟蹤，本系統采用的方法是為每一個人臉目標分配一個Camshift跟蹤器[4]。具體方法是為在人臉檢測階段檢測出來的每一個人臉目標區域初始化一個Camshift跟蹤器窗口；然后利用為每一個人臉目標分配的跟蹤器對相應的搜索窗口進行實時跟蹤，并將跟蹤的結果進行保存，用于后續繼續跟蹤。實驗表明，本系統采用的這種多人臉跟蹤策略能夠很好地實現多人臉的跟蹤，具有較好的跟蹤效果和時效性。
2.3 人臉識別
本系統在人臉識別階段采用了識別性能較好的PCA算法[5]，即主成分分析算法。該算法在特征提取以及降維方面有著明顯的優勢，是人臉識別領域當中最為經典的算法。PCA算法的基本思想是利用K-L變化獲取人臉的主成分信息，構成特征臉空間，在識別的時候將待識別的圖像在特征臉空間上進行投影，得到一組投影系數，通過與各個人臉圖片進行比較來進行識別。PCA算法在本人臉識別系統當中進行人臉識別主要是由訓練和識別階段組成。
在訓練階段，步驟如下。
⑴ 訓練樣本矩陣為x=（x1，x2，…，xn）T，n為訓練的樣本數。
⑵ 計算出所有訓練圖片的平均臉。
⑺
⑶ 計算出每一張人臉與第⑵步計算出來的平均臉之差。
⑻
⑷ 構建協方差矩陣。
⑼
⑸ 求協方差矩陣的特征值和特征向量，形成“特征臉”空間。
w=（u1，u2，…，up） （10）
其中，p為訓練樣本前p個特征向量集。
⑹ 將第⑶步計算出來的差值投影到第⑸步得到的“特征臉”空間上。
（11）
在識別階段步驟如下。
⑴ 將待識別的人臉圖像與上面計算的平均臉的差值投影都特征空間中。
⑵ 定義一個閾值。
⑶ 計算第⑴步得到ΩΓ與每個人臉的距離。
⑷ 計算原始圖像與重建的圖像之間的距離，用于區分是否為人臉。
其中，。
人臉分類的規則如下。
⑴ 若ε≥θ，結果不為人臉圖像。
⑵ 若ε
⑶ 若ε
PCA算法的識別率高，識別速度快的優點使得本系統達到了一個較高的人臉識別性能效果。
3 結束語
本文主要對擬人機器人人臉識別系統中所采用的經典的人臉檢測、人臉跟跟蹤以及人臉識別算法進行了研究和分析。實驗表明，本擬人機器人人臉識別系統可以對其視野范圍內的單個或者多個人臉進行實時檢測、跟蹤和識別，具有較強的魯棒性和較高的識別率，具有很好的應用前景。但是這些算法本身還存在著各自的不足和限制，如何改進它們以彌補這些不足，使系統能夠達到更好的性能，是需要我們進一步研究和探討的課題。
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[關鍵詞] 人工氣道；濕化處理；護理；進展
[中圖分類號] R473.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2013）01（b）-0016-02
呼吸道黏液-纖毛系統是呼吸道的第一道防線，對于維持呼吸道濕化及維持正常的防御功能起重要的作用。正常呼吸過程中，干燥、低溫的空氣流經上呼吸道后，逐步變得濕潤溫暖以利于在肺泡進行氣體交換。在正常情況下，呼吸道必須保持一定濕度，才能保證纖毛的正常運動和黏液分泌。人工氣道建立后，由于缺少上氣道對吸入氣體的加溫和加濕作用，易引起下呼吸道氣管黏膜干燥，分泌物黏稠，從而易于形成痰栓，阻塞氣道。由于呼吸道纖毛擺動受損，黏液移動受限甚至氣道黏膜上皮發生炎性反應改變，導致肺部感染發生；分泌物黏稠也可阻塞小氣道，出現肺不張。氣道濕化可以起到稀釋痰液、促進痰液及時排出、保持呼吸道通暢、保持氣道濕潤的作用。所以，合理的人工氣道濕化處理是預防肺部感染的一項重要措施[1]。
選擇最佳的氣道濕化方法是臨床護理學中一個值得探索的重要問題。一般護理方法是保持室內溫度在20～22℃，濕度在60%～70%。定時翻身拍背，及時吸痰，保持呼吸道通暢。同時護士要注意觀察痰液的顏色、形狀、量等，發現患者痰液呈Ⅲ度黏稠時，即采用適宜濕化方法稀釋痰液[2]。
1 人工氣道濕化的方法
人工氣道濕化應該遵循的原則是盡可能模擬或接近正常生理狀態，并且能夠保證充足的液體供應。目前應用的方法主要有：
1.1 氣道滴注濕化法
主要包括間斷氣道內滴入和持續氣道滴注濕化方法。
間斷氣道內滴入一般是于吸痰前用一次性注射器抽取濕化液直接快速注入。間斷推注濕化法易引起患者刺激性咳嗽、憋悶、心率增快、缺氧、血壓升高等并發癥。陳建芬等[3]報道將0.9%氯化鈉溶液直接泵入氣道會導致濕化液進入氣道后分布不均，使某些細小支氣管得不到充分濕化，同時患者咳嗽或吸痰操作時易脫出，不僅影響濕化效果，還增加感染機會。這提示護理工作者在以后使用氣道滴注濕化方法時應更注重于小支氣管的充分濕化。
持續氣道內滴注濕化法使氣道始終處于濕化狀態，減少咳嗽次數及其對氣道黏膜的損傷，因而對氣道刺激小，不易引起咳嗽，此法能夠有效克服濕化液大量快速注入引起患者嗆咳和憋氣等癥狀。因此近年來許多的先進設備應用都采用此項濕化方法。楊曉容[4]對90例人工氣道患者分別進行輸液泵控制持續氣道內滴注濕化、精密輸液器持續氣道滴注濕化和間斷氣道內滴注濕化的效果進行了對比研究，發現進行氣道內滴注濕化患者的各項指標如血氧飽和度、帶管時間和吸痰次數均優于對照組。賀照球[5]將精密輸液器用于氣管切開患者氣道濕化，持續氣道內滴注濕化液，發現可有效降低痰液黏稠度，利于痰液排出，他們認為此法操作簡單，安全可靠。
1.2 霧化加濕
霧化分為加溫霧化和不加溫霧化。從霧化器的類型分，霧化有超聲霧化、氧氣霧化器霧化、高頻振動霧化及噴射式霧化器霧化等。霧化時間長短可以分為持續霧化和間斷霧化。加溫霧化霧化氣流能夠避免在人工氣道口液滴形成、濕紗布覆蓋等引起的不安全因素，有助于保持患者呼吸道正常功能，能使氣管和支氣管充分擴張濕化，起到較好改善肺部通氣的作用[6-7]。持續霧化會導致患者發生缺氧，所以臨床上主張小劑量間斷霧化優于持續霧化。但是如果濕化液中加入抗生素盡量不要選用霧化加濕。
1.3 人工鼻（HME）
人工鼻（HME）是根據人體解剖濕化系統的機制所模擬制造的替代性裝置，可通過保留呼出氣體內的熱量、水分，對吸入的氣體起到加溫和濕化的作用，并且能夠過濾細菌和塵粒。具有避免濕化過度或濕化不足、無效死腔量少、減少肺部感染等優點。由于HME簡單，安全和輕便，因此可廣泛用于使用呼吸機、氣管切開和氣管插管患者。陳蓮芳等[8]的研究結果也表明應用人工鼻濕化效果明顯優于濕化灌組。人工鼻的缺點在于不提供額外熱量和水氣，因此對于痰多黏稠并且存在脫水、低溫或肺疾患引起的分泌物滯留患者，人工鼻并不是理想的濕化裝置[9]。
2 濕化液的選擇
臨床護理中根據痰液性狀，選擇合適的濕化液，可顯著改善痰液性狀，減少痰量及痰痂，減少肺部感染發生，提高人工氣道護理的質量。目前臨床上最常用的濕化液是蒸餾水、純凈水和0.9%氯化鈉溶液。無菌蒸餾水和0.45%鹽水濕化效果優于0.9%氯化鈉溶液，其原因在于0.9%氯化鈉溶液進入支氣管后水分可快速蒸發，導致鈉離子在肺泡支氣管沉積形成高滲，從而容易引起支氣管水腫，不利于氣體交換，而0.45%鹽水對氣道無刺激作用。蒸餾水稀釋黏液的作用強，但其刺激性也強，故只有在分泌物稠厚，量多，需積極排痰的情況下才使用蒸餾水；劉海燕等[10]分別用0.9%氯化鈉、0.45%氯化鈉、滅菌注射用水和1.25%碳酸氫鈉溶液進行氣道濕化，于每次吸痰前注入濕化液2～4 mL。研究結果表明0.45%氯化鈉溶液具有較好的濕化效果；對于分泌物多且黏稠的患者，滅菌注射用水效果較好；而對于痰痂、血痂形成的患者，建議用1.25%碳酸氫鈉溶液。李紅等[11]采用碳酸氫鈉聯合鹽酸氨溴索用于氣管切開患者術后進行氣道濕化，能使患者痰液得到有效地稀釋，改善了肺通氣功能，有效地清除氣道痰液，從而減輕患者的痛苦，降低護士護理工作風險系數。
3 濕化液的溫度
在采取濕化措施時，需要對氣體的溫度進行控制。由于正常人體內熱量的放散7%～8%由肺負擔，如果長時間吸入溫度過高氣體，會導致體溫升高，患者會出現喉痙攣、發熱、出汗、呼吸功能增加等癥狀，嚴重者甚至可發生氣道燒傷和高熱反應。如果濕化液溫度過低，纖毛運動會受到抑制，失去濕化效果，氣道過敏者易誘發哮喘發作甚至寒戰反應。所以濕化液應該保持在32～35℃，逐漸升至37℃水平。這種溫度下相對濕度可維持纖毛活動的生理要求，若需要加強濕化，應相應提高吸入氣體溫度，但應小于40℃。
4 濕化液的量及速度要求
痰液黏稠程度以及引流是否通暢是衡量濕化效果的可靠指標，通常情況下每日不少于250 mL，但確切的量仍需視臨床情況調整。濕化液的用量取決于體溫、室溫、通氣量大小、空氣濕度、患者吸入氣量的多少、痰液的量和性質等多種因素。姜超美等[12]將痰液黏稠度分級，根據痰液黏稠度確定濕化液用量。
總之，建立人工氣道患者要保持呼吸道的通暢和濕化，其中氣道濕化是氣道管理中最重要的，氣道濕化效果體現了護士對患者氣道管理的水平。人工氣道的濕化方法很多，臨床效果評價也不盡相同。但總體上來說，人們對氣道濕化的效果研究越來越重視，在濕化的原理和方法方面進行了大量的臨床試驗和研究，也取得了很多進步。隨著人工氣道技術的不斷應用和逐漸成熟，筆者對人工氣道濕化的方法將會有更深的了解和研究進展，從而為臨床護理工作提供更優化的氣道護理方法，從而進一步提高臨床療效，確保患者的舒適和安全。
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【關鍵詞】工業機器人;分揀;機器視覺;工件識別;定位
Abstract：Industrial robots have been widely used on industrial production line to complete a variety of operations such as workpiece handling，loading and unloading，etc.The machine vision can improve robotic flexibilities and Intelligence.This paper introduces researching machine vision for the workpiece Sorting technology of industrial robot. When workpiece enter the sorting operation area，machine vision system capture image information to extract the feature parameters of workpiece， recognize the workpiece types，colour，size，and to judge the position and posture of workpiece，and finally control the robot to implement the sorting action.Experiments prove the system work reliability，improve the efficiency and flexibility of the automatic production line.
Key words：industrial robot;sorting;machine vision;workpiece recognition;location
引言
工業機器人廣泛應用于搬運、上下料、焊接、噴涂、裝卸等生產領域。在對不同的物體進行分類拾取操作時，需要識別與定位，采用機器機器視覺系統可代替人眼做測量和判斷進行分揀。本文把機器視覺應用于工業機器人，搭建立了基于視覺的生產線工件分揀系統試驗平臺，采用模板匹配的方式識別，進行分類目標的定位，實現對不同顏色，高度或文字的工件準確、穩定的分揀，提高生產的柔性和自動化程度。
1.工業機器人分揀系統的構成
分揀作業是流水生產線上的一道重要的工序，將不同類型的工件或物料分類擺放到相應的位置，通過智能工業機器人系統可完成其操作。本文選用三菱六自由度工業機器人系統RV-3SD，歐姆龍智能機器視覺系統FZ4，三菱PLC FX3U組成工業機器人分揀控制系統為平臺，對機器視覺信息引導控制機器人的工作系統進行了研究。結構圖如圖1所示。
圖1 工業機器人分揀控制系統結構圖
1.1 工業機器人
三菱RV-3SD工業機器人系統是由六自由度垂直多關節型機器人本體，AC伺服控制器，輸入輸出信號轉換器和抓取機構組成。活動范圍半徑大于600mm，角度340°，可對工件進行抓取、吸取、搬運、裝配、測量、拆解等操作。
1.2 機器視覺
歐姆龍FZ4-350智能視覺系統，由視覺控制器、視覺相機及監視顯示器等組成。用于檢測工件的特性，如數字、顏色、形狀等，可以對裝配效果進行實時檢測操作。通過I/O電纜，串行總線或以太網總線連接到PLC或機器人控制器。
1.3 PLC可編程控制器單元
三菱FX3U FX3U-64MT可編程控制器用于控制機器人、電機等執行機構動作，處理各單元檢測信號，管理工作流程、數據傳輸等任務。
2.工業機器人分揀工作流程
生產線的分揀作業步驟主要分為定位、識別、抓取和放置四個階段。工業機器人分揀系統工作主要由相機標定、圖像處理、模式識別以及機器人控制部分構成。
相機標定為系統建立一個圖像坐標系與機器人坐標系，判定目標對象在機器人坐標系中所處的位置;圖像處理對相機拍攝到的圖像進行預處理，提取圖像中的某些特征，如顏色、長度、面積等，并根據這些特征來確定出中心坐標，圖像中目標工件的位置決定了它在空間的位置。
分揀工作過程如圖2所示，在工件進入視覺系統的采集區域后，將圖像數據送到計算機，計算機程序調用編寫好的圖像處理軟件包對圖像進行預處理，對處理后的圖像進行目標識別，提取圖像特征，采用模板匹配的方法識別出目標工件，對識別出的工件進行標定，將標定目標工件的位姿結果反饋給PLC，PLC控制機器人驅動關節運動執行拾取工件操作。
圖2 分揀工作流程
3.工件識別與定位
工件識別與定位的正確與否直接影響機器人分揀工件操作的結果。目標的識別定位大多依賴于圖像匹配技術，按匹配基元的不同主要分為區域匹配、相位匹配、特征匹配，其征匹配不直接依賴于灰度而得到廣泛應用。
3.1 圖像識別
圖像識別就是從圖像中找出與已知模式相似的目標圖像，即識別出物體并確定出它在整幅圖像中的位置和方向。圖像識別的一般流程，由模型庫、圖像信息獲取、圖像預處理、特征檢測和匹配組成。
從圖中找到所要的工件，將影像中的對象和背景分離出來，最常用的方法就是將影像二值化處理，再對二值化處理后的圖像進行判別與比對兩個待匹配形狀之間的相似性程度。
檢測彩色工件的文字編號是通過顏色灰度過濾先將彩色圖像轉換為黑白圖像，將特征圖像登錄為模型，然后對輸入的圖像搜索與模型最相似的部分，并檢測匹配程度和位置。檢測工件的顏色是通過計算測量區域內顏色的平均值與登錄過的基準顏色之差值以及測量區域內的色差進行比較。檢測工件高度是通過測量區域內的顏色變化對測量對象的邊緣位置進行測量對比。
以文字編號，顏色搜索為例，先將圖3（a）工件經過如圖（b）的特征圖像處理后登錄為模型，然后在輸入圖像中搜索與這些模型最相似的部分，并檢測位置，判斷判別相似度，如圖（c）相似度高，而圖（d）相似度低。。在分類識別時，針對模板庫的每個模板生成相識度。目標與哪一個模板的相似度度最高且大于某值，則目標被判斷為哪一類。利用平均色差來檢測工件顏色，比如圖（a）紅色，圖（c）中的工件為黃色。
圖3 圖像識別
通過與生產線實際需要登陸的模型進行匹配，判斷出需要分揀操作的工件，將結果數據通過串行接口方式，以利用指令的無序方式輸出至可編程控制器或PC等外部設備時使用。
3.2 定位
工件識別解決了搬運哪個工件，至于要搬的工件在哪，還需要對工件進行準確的定位。通過拍攝的圖像可計算定位目標工件的位置，先將工件在視頻圖像中的圖像坐標轉換為攝像機坐標，再結合攝像機標定轉換為世界坐標，得到相機器人位姿態坐標，根據機器人運動學得到機器人關節角度和電機驅動角度。
工件的定位是基于圖像計算出工件的中心坐標（x，y），本文的工件是圓柱型，垂直拍攝為圓面，所以僅計算出中心點位置。采用Thomas的最小面積誤差對圓心及半徑R作量測，其公式為：
利用最小平方誤差法將J最小化，分別對三個變量R，x， y各別進行偏微分且設定其微分值為0，可得R值為：
在計算出R值后即可知式中N為坐標點數，進而得知對象的所在坐標及其旋轉角度。找到工件中心后，從中心往左邊搜索找到目標物邊緣上的三個點，再通過比較這三個點的坐標，找到合適的兩點（x1，y1），（x2，y2），以求取該斜邊的斜率k，計算公式為k = tanθ=（y2-y1）/（x2-x1）再通過求反正切，計算公式為，便可求得夾角。
獲取了目標工件在圖像坐標系中的實時坐標后，機器人執行拾取時工件已在傳送帶上運動了一段距離，可根據傳送帶的速度對獲取的跟蹤目標位置進行預估補償來修正這一誤差。
4.實驗結果
經實驗結果表明該控制系統能夠準確、穩定地完成對工件形狀，顏色，文字等分揀工作，支持不規則形狀物體的匹配識別以及近似物體的區分。
5.結束語
本文利用視覺系統中攝像機的標定技術、圖像處理以及特征參數提取等，完成對工件識別定位，實現機器人分揀控制系統進行抓取，分類放置，為提高生產線的柔性打下基礎要求。
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關鍵詞：新加坡；國家認同；文化主導；內生動力
中圖分類號：D7339
文獻標志碼：A
文章編號：1002-7408（2017）03-0108-05
新加坡是一個以移民為主建立起來的國家，種族、語言、文化錯綜復雜，是一個標準的“多元性質國家”。[1]就是這樣一個“多元性質的國家”，秉承多民族一體的理念，實現了多民族混居、多民族共學、多民族共進，并成為全世界解決多民族國家認同問題的典范。新加坡國家認同培育實踐形成的從“制度”到“文化”、從“外生”到“內生”、從“共存”到“一體”的演變路徑為我國國家認同教育提供了有益的經驗。鑒于此，本文將著重對新加坡國家認同構建的范式轉型、動力轉換以及使命轉變展開思考和討論，以期為推進我國國家認同培育問題提供借鑒。
一、從“制度”到“文化”：新加坡國家認同構建中的范式轉型
就一般意義而言，國家認同源于三個方面，即“族群血緣關系”“歷史文化傳統”以及“政治社會經濟體制”，也就是我們通常所說的“族群認同”“文化認同”以及“制度認同”。新加坡獨立建國后首先采取的便是“制度認同”的構建策略，并通過這一策略相對成功地實現了國內種族的和諧、宗教的寬容、社會的穩定以及濟的騰飛。然而，“制度認同”強調通過現實利益的恰當分配來實現國家認同，但由此帶來的問題是當各方利益主體未能獲得利益滿足時，這種認同的基礎就會松動，甚至斷裂。事實也證實了這一認同模式的局限。伴隨著新加坡后發優勢的逐漸消失，利益增量日益難以滿足各方主體的需求，依賴“利益滿足”而構建起來的“制度認同”也就出現了危機。面對這一危機，新加坡政府采取了復興東方文化、打造新加坡價值觀的措施來進行應對。換句話說，傳統以“制度認同為主，文化認同為輔”的國家認同構建范式已經不合時宜，取而代之的則是以“文化認同為主，制度認同為輔”的新式的國家認同構建范式。
1.制度認同――新加坡國家認同構建初期的選擇。所謂制度認同模式，就是國民基于對現有的政治、經濟、文化和社會制度的認可，進而產生的對整個國家認可認同的建構模式。這種認同模式建基于利益導向的自然選擇。即它是一種主體基于制度依賴而獲得個體
利益滿足從而逐漸產生的對制度乃至制度背后的國家認可的認同模式。新加坡國家認同構建初期選擇“以制度認同為主，文化認同為輔”的模式具有著深刻的歷史原因。
作為一個典型的移民國家，新加坡在建國初期缺乏一種國民之間天然凝聚在一起的歷史傳統和自然偏好。廣大移民對于這塊陌生的土地難以快速建立相應的認同。每一個來到這里的人更多把它當作一個生活的暫居地，希望在這里可以成就一番事業，然后再回歸故里、光宗耀祖。“我們眼前困難重重，生存機會十分渺茫。新加坡不是一個自然形成的國家，而是人為的……我們把它繼承過來，沒有腹地，就像心臟少了軀體一樣。”[2]在新加坡，主要由四類人群構成了多元文化的社會結構。通常用CMIO（C=Chinese，M=Malay，I=Indian，O=Others）來表示。[3] 69這四類人群之間沒有很強的宗法血緣關系，由于“宗族血緣關系”“歷史文化傳統”的差異，新加坡國民內生共同體的產生非常困難，那種依靠族群認同來構建國家認同的模式也幾乎不可能。與此同時，由于歷史上英國殖民者長期實施“分而治之”的策略以及日本侵略者的從中挑撥，使得四大群體之間不僅難以形成歷史文化傳統的共同體，反而彼此之間矛盾重重，難以調和，這使得希冀通過文化認同來構建國家認同也變得十分困難。
在這種情況下，必然要求借助外生力量來推動國民共同體的構建。一方面，囿于新加坡建國初期國家生存危機的考量，新加坡政府采取了全盤西化的實用主義做法，以期獲得西方國家的支持，進而快速實現自立。另一方面，以李光耀為首的人民行動黨選擇通過“施惠”于民的舉動來凝聚民心，消弭沖突，進而鑄就新加坡共同體。這直接體現在以利益識別為基礎的“制度認同”。這一“制度認同”體系包括了混居組屋計劃、語言政策、節日安排、宗教政策、制度、社會群眾組織管理、基層管理等有利于共同體構建的各種政策措施。其核心問題仍然是通過制度的構建來實現主體利益的合理分配，即通過使個體獲得現實利益以使其認可當前的政治、經濟、社會體制，進而認同新加坡國家、新加坡共同體。
可以說，新加坡在構建國家認同的過程中采取“制度認同為主，文化認同為輔”的策略實為無奈之舉，這種模式在新加坡建國初期擔負起了國家認同構建的歷史重任。但值得注意的是，深植于全盤西化的實用主義背景下的制度認同模式也存在諸多隱患。
2.文化認同――新加坡國家認同構建發展的轉型。這種“制度認同”的國家認同構建模式在新加坡建國初期發揮了巨大的作用，伴隨著新加坡后發優勢的逐漸消失，新加坡的發展速度也在不斷下降，這種國家認同構建模式日益面臨能否持久的危機。因為這種模式的核心是不斷滿足公民持續增長的利益需求，經濟的健康持續增長構成了其生存的基礎。在經濟增長持續變緩的情況下，無疑需要尋求一種新的、更為穩定和持久的國家認同構建模式。“以文化認同為主，制度認同為輔”的新型國家認同構建模式應運而生。
“以文化認同為主導”的國家認同構建策略強調每個新加坡公民共享相同的價值觀、擁有相似的歷史回憶。無疑，這對于建國初期的新加坡來說是不可能實現的。但是，在經歷了一段時間的發展以及在“制度認同”的持續助力之下，不同種族之間日益寬容、理解，容易達致共識。更為重要的是，他們之間產生了共同的記憶――新加坡的騰飛。巨大的成就以及由此激發的強烈的國家自豪感和自信心，使得新加坡政府有機會、有條件提出適合新加坡全體國民的共同價值觀。1991年1月5日，新加坡國會通過了“國家至上，社會為先；家庭為根，社會為本；關懷扶持，同舟共濟；，協商共識；種族和諧，宗教寬容”的共同價值觀。[3]69
與此同時，新加坡社會不斷涌現的新問題，也迫使“制度認同”作出轉變。誠如前文所述，深受全盤西化實用主義思潮影響的新加坡社會，在經濟社會迅速發展的同時，也使得拜金主義、極端個人主義、享樂主義等腐朽思想日益滲入到了新加坡民眾的思想和生活之中，使得新加坡青年的勞動意識、工作意識出現了下滑，而享樂思想、思想不斷蔓延，導致新加坡在20世紀90年代出現了犯罪率上升、吸毒等社會問題。[3] 134這些“娛樂至上、消費至上、享樂至上的看電視長大的麥當勞少年”[4]成為了社會亟需解決的問題，原本的“西化發展”成為了“西化墮落”。新加坡政府在經過思考后認為，向傳統尋求經驗、向東方文明汲取營養是解決現實問題的關鍵。因此，新加坡政府開始向東方、向傳統尋求經驗，繼而希望通過傳統價值觀的恢復來改善國民意識，進而推動新加坡的再次繁榮。
總之，基于共同價值觀和共同記憶的“文化認同”作為一種更深層次的認同，使得新加坡的國家凝聚力獲得了更為持久和穩定的提高，也構成了新加坡在以后發展過程中繼續實施的國家認同構建模式。
二、從“外生”到“內生”：新加坡國家認同構建中的動力轉換
新加坡通過一系列的制度措施構造了全方位、立體式的國家認同構建網絡，其內容涵蓋了新加坡居民的生活、學習、休閑、宗教、政治參與等方方面面，這種通過制度安排來喚醒、鼓勵、引導甚至強制性植入的國家認同過程，在新加坡建國初期發揮了非常重要的作用。然而，伴隨著“制度認同”模式的衰落和“文化認同”的興起，新加坡國家認同構建中的動力機制發生了轉換，即由傳統主要依靠外力推動的認同轉變為主要依托個體內心意愿驅動的認同。
1.外力推動――新加坡國家認同構建中的傳統動力。誠如前文所述，新加坡并非一個自然形成的國家，其形成建立源于自身區位優勢所吸引的移民群體。這一現實情況使得新加坡公民內生國家認同感的自然偏好和原發動力幾乎沒有。新加坡政府必須通過整個社會經濟體制的構建來推動國家認同的生成。因此，建國初期的新加坡政府主要通過外部力量（主要表現為 “制度認同”）來實現國家認同的構建。具體而言，主要體現在以下方面。
第一，混合組屋計劃。新加坡獨立建國后存在著嚴重的“屋荒”問題，據有關學者統計，新加坡市區有84%的家庭住在店鋪和簡陋的木屋區，其中40%的人住在貧民窟和窩棚內，只有9%的居民有自己較為穩定的住房。[5]而且，由于英國殖者采取“分而治之”的統治策略，使得各種族之間存在著較大的隔閡，民族間關系緊張，沖突、矛盾時有發生。新加坡政府面對這一問題，果斷采取措施，利用行政手段將各種族居民的原住地進行拆分，并通過組屋計劃將各種族人群進行混合安置。正是這種強制安置以及“居者有其屋”的住房政策，才使得新加坡政府打破了世代以硪災腫濉⒀緣、宗教、語言為基礎的自然社區，也才得核心家庭成為社會的基本單位。[3]87很顯然，在這一過程中，新加坡政府運用的便是“當地居民很不愿意的方式”，[6]即通過外力來推動各族人民相互寬容，進而達到相互的認同、達到對國家的認同。
第二，多語與雙語并行的語言政策。在一個新國家成立時，政府的首要任務之一就是確定國語，并制定出一套適應本國需要的語言政策。[7]建國初期，出于地緣和政治的考量，新加坡將馬來語確定為國語。但是，由于掌握和使用馬來語的人在整個新加坡的比例非常低，使得新加坡政府不得不重新考慮構建一套更為有效的語言政策，以促成多種族之間的有效交流。考慮到新加坡在英國殖民統治時期英語得到了極大的推廣以及對外貿易中英語的重要意義，新加坡政府制定了以馬來語為國語，重視英語，平等對待各種族語言的語言政策。同時，新加坡政府有意提高英語在國內生活中的作用，例如在官方場合使用英語、高等教育采用英語授課等。[3]76這樣，新加坡通過英語的普及基本鑄就了國家認同的語言基礎，使各種族人民能夠運用非本民族語言進行交流，也使各種族能夠突破原有的語言隔閡，以實現更好的理解、交流與交融。
第三，民主政治制度。在建國之初新加坡人民行動黨就意識到了國內不同種族之間政治利益表達能力存在差距這一現實問題。為了平衡國內各種族之間的力量，盡可能滿足各方主體的利益要求，新加坡政府采取了多種措施保證各種族利益能夠得到充分表達和實現。一方面，新加坡通過立法保障各種族的基本利益，例如《新加坡共和國憲法》第89條第一款規定：“始終不渝地保護新加坡少數民族和少數宗教集團的利益應是政府的責任。”第二款更是明確表示“政府應承認新加坡本土人民馬來人的特殊地位……”另一方面，在政府雇員和國會議員結構中推動各種族成員數量平衡。特別是針對上世紀80年代出現的馬來人在國會議員中數量減少這一新情況，新加坡采用了三個候選人一組的“集選區”制度。該制度是1988年由新加坡選舉委員會在當年大選前推出的一項制度，它針對一些較大的選區，明確規定在這些選區參加競選的政黨必須同時推出由4-6名候選人組成的候選人團隊，其中至少分別包括一名印度裔和一名馬來裔候選人。這對于華人占主流的新加坡社會（華人、馬來人、印度裔約占總人口分別為76%、16%和 6%，其他各種族占2%）而言，客觀上有利于保證少數族裔的候選人更大可能地當選國會議員，避免候選人可能均為華裔所壟斷。
2.內力自生――新加坡國家認同構建中的新型動力。新加坡制度認同在20世紀90年代出現了問題，這就使得外力推動下的國家認同在“制度認同”這一中介環節出現了斷裂，由于外力推動模式缺乏其他路徑來推動實現國家認同，這使得原本的“制度認同破裂”極易導致“國家認同斷裂”。毋庸置疑，這對于一個國家的沖擊是十分巨大的。因此，新加坡政府開始轉向了構建“我是新加坡人”“新加坡價值觀”的內力自生的國家認同動力模式。作為行政首長的李光耀也多次強調“新加坡人”這一概念，并號召大家作為新加坡人團結起來。[8]
由上圖我們可以清晰的看出，外力推動下的國家認同必須經過制度認同這一中介環節，而內力自生則可直接實現國家的認同。當然，“內力自生”也并不是完全拋棄了“制度認同”的作用，而是著意使“文化認同”承擔起主要職責，避免出現在外力推動模式下可能出現的國家認同斷裂。
具體而言，所謂內力自生國家認同模式就是指個體經由內心的體認而產生的對國家的一種依歸、順從，這種認同不經中介而自然生成，是個體的一種主動心理活動。顯而易見，這種內力自生國家認同模式必須獲得個體主觀上的對于國家的認可、遵從，也就是說必須使個體將國家歸化為自己生存的家園序列，而不能是“浮萍般的暫住地”。這一過程需要國家獲取個體內心最深處的認同，其中，最關鍵的是讓個體能夠產生同國家命運一體的認知、情感、意志。這無疑需要新加坡國民能夠認同新加坡的歷史、文化、價值觀以及政治經濟體制等。
上述內力自生國家認同的基本要素在新加坡建國初期都是很難實現的。但是，經歷了近30年的發展，新加坡人民同政府一同創造了“新加坡奇跡”“亞洲四小龍”等一系列輝煌成就，使得國民在享受榮耀的同時獲得了與新加坡政府共同奮斗的寶貴記憶。正是這充滿奮斗汗水的歷史記憶使得新加坡國民可以內生國家認同感，這也就是我們所謂的“內力自生國家認同”的開始。之后，新加坡政府開始大力宣揚新加坡精神、新加坡價值觀等傳統文化，這使得新加坡這片土地上原有的東方元素再次復活，這一重生的文化力量同樣為內生性的國家認同構建提供了動力。
值得注意的是，內生性的動力已成為新加坡國家認同構建的主導力量，但如同認同范式的轉換一樣，這種主導并不能完全取代制度認同等外力推動，其同樣需要相應的制度支持，以此共同協力進行國家認同的構建。
三、從“共存”到“一體”：新加坡國家認同構建中的使命轉變
近半個世紀以來，新加坡的國家認同構建實現了巨大的突破，國內各種族間基本實現了和諧共處，各宗教也得以寬容共生，整個國家都處在相對和諧的狀態之中。然而，20世紀90年代以來，新加坡出現了對外移民大增的趨勢。[9]可以看出，新加坡在進行國家認同的構建中雖然通過制度性的強制力和有效的經濟政策使得國內各種族、宗教以及文化團體實現了互益共生，然而，這一過程卻沒能生成“一體”意識。這就使得“作為歷史上殖民化最完整的社會之一的新加坡”[10]沒能轉化為現代民族國家中最自主、最自信、最有認同感的國家。發展共同體意識，構建一體化的新加坡就成為了其國家認同構建發展的主要方向。
1.共存意識――新加坡國家認同構建初級階段。就國家認同的層次來講，其主要由兩部分構成：一是共存，二是一體。一個國家在進行國家認同構建的過程中，應首先生存于這個國家，而后才可能同這個國家相融，以至一體。新加坡國家認同構建的道路就遵循著這樣一種歷史軌跡。上文已經就新加坡在住房、語言、教育以及政治參與等各方面的制度進行了介紹和解讀，我們發現，新加坡初期國家認同構建的著眼點更傾向于使多種族的國民共生、共存于新加坡一國之中。例如，在新加坡的混合組屋計劃中，新加坡不同種族的人被強制安排在一起生活，無論其是否愿意，其必須努力m應這種共居的生活，但是在這一過程中，初期的新加坡政府并沒有采取使雙方進行融合的策略，而只是努力使雙方變得寬容，其目的僅僅是使各種族居民可以共同生存于同一空間之中；在語言政策方面，新加坡政府十分重視英語，并把英語塑造成了“第一語言”，其目的也只是為方便國民溝通，而不是使全體國民將其視為新加坡人的語言、視為他們自己最愛的語言；在政治上，新加坡政府努力將國民政治活動限制在政府的管控之內，而不愿意太多調動國民的政治參與性。
無疑，新加坡在國家認同構建的初期較好地完成了共存意識的搭建，這種共存意識保證了新加坡在獨立建國后能夠有效地應對國內和國際的風云變幻，并為新加坡帶來了經濟的騰飛。然而，伴隨著經濟的迅速發展，國民對于政治權利的訴求也越來越多，它們開始日益關注那些影響自身實際生活狀況的政策的制定及執行，并希冀在現有政治制度框架下尋求更廣闊的政治空間。但是由于缺乏共同的價值觀和文化基礎，多種族的國民雖然生活在一起，很難形成“新加坡人”的整體印象。不得不說，發生在20世紀90年代的新加坡國民移民潮同缺乏這種“新加坡人”的想象具有一定的關聯性。這就需要政府構建更為有效的國家認同策略。其中，最引人注目的便是由“共存”到“一體”的國家認同策略轉變，即如何真正讓每一個國民深切感受到自己是新加坡一份子的“新加坡人”教育。
2.一體意識――新加坡國家認同構建的進階轉型。一體意識是生存意識的進階，是國家認同發展的高級階段，相對于生存式的被動的國家認同，一體意識強調對個體主觀的認同情感、認同意志和認同行為的喚醒，即個體自覺將自己的生活、學習、工作以至于整個生命同國家命運聯系在一起，真正地將自己視為國家的一份子，將國家視為自己的國家。
在一體意識的構建過程中，新加坡在思想文化上有意復興東方文化，重點宣揚“新加坡人”“新加坡價值觀”；在政治上，新加坡逐漸放松了對社會團體、利益集團等民間機構的控制，賦予公民更多的政治自由和更為廣闊的政治參與空間；在民生問題上，新加坡政府通過強化居民委員會職能，進一步豐富了新加坡組屋居民的文化生活，促進租屋內的居民更好的交往、交流和交融。
第一，復興東方文化、儒家文化的活動。由于新加坡本身屬于亞洲儒家文化圈，因此，20世紀后半期，新加坡政府開始注重對東方文化和儒家文化的傳播和應用，希望以恢復傳統的方式來喚醒蘊藏在國民心中的對傳統文化的感知，并以此凝聚國民意識，構筑屬于新加坡自己的國民文化、國民精神，例如，新加坡政府在20世紀末在全社會進行的“禮貌月運動”“敬老周運動”“推廣華語運動”[3]139等活動。
第二，放松政治管控，暢通公民參與的渠道和途徑。在獨立建國初期，新加坡為應對嚴峻的國內外環境和挑戰，采取了威權主義治理模式，以期能夠集中精力應對困境、發展經濟。然而，面對中產階級的崛起以及國民普遍的政治意識的提高，新加坡政府原有的統治策略面臨著失效的威脅。基于此，新加坡政府主動適應民主化浪潮，放松了對政治的控制，進一步開放了國民參與政治的途徑。例如，在學校，新加坡政府就鼓勵學校開展政治辯論活動，讓學生能夠根據自己的意愿選擇不同的政黨、發表不同的政見，并展開討論；在社會領域，新加坡也出現了越來越多的NGO、NPO組織，這些組織開始成為市民社會十分重要的力量，它們也逐漸能夠為各自的利益對政黨施壓等等。[3] 163-165可以這么說，新加坡的政治民主化進程正在使越來越多的國民感受到自己是新加坡的國民、自己是新加坡的主人，由此萌生出愈來愈濃厚的國家認同感。
第一，就思想領域來講，要堅持打牢中華民族命運共同體意識，培育中華民族共有精神家園。即要在歷史維度充分認識中華民族是一個命運共同體。通過長期的交往交流交融業已形成了各民族交錯雜居分布、經濟上相互依存、文化上兼收并蓄、情感上彼此親近，你中有我、我中有你、誰也離不開誰的一體多元格局。在現實和發展維度，要始終牢固樹立中華民族共同體意識，通過自覺加強“五個認同”教育，加強民族團結教育，通過推動建立嵌入式社會結構和社區環境，通過文化嵌入、經濟嵌入、社會嵌入和情感嵌入，促進各民族交往交流交融，培育中華民族共有精神家園。
第二，就政治與社會領域而言，通過“放權社會”來實現“一體意識”的培養較為符合我國的國情。“放權社會”本質上是公共部門借助社會力量來解決日益龐雜的社會事務的一種治理方式，它是現代社會發展的必然產物。一般而言，它有兩種表現形式，一是讓個體直接參與到既有的權力運作中來，例如聽證會制度、公示制度等其他擴大公民政治與社會生活參與的活動；二是將權力下放，由其他治理主體進行運作，例如NPO、NGO組織的興起。“放權社會”有利于使公民更多地參與政治生活，它增加了公眾與政府之間的互動，也提供了社會成員之間的互聯互通平臺。無疑，它將有利于國家認同的構建。
第三，就教育領域而言，我們更多地應該考慮公平的問題，即通過公平地對待來讓整個國民群體感覺到“一體意識”。我們要進一步優化教育資源的配置，更多地考慮中西部地區、少數民族聚居地區的教育資源配置；要進一步完善高考制度，使身份、需求、能力相同的人能夠獲得相同的結果。具體而言，就是要對教育領域內的活動進行三維的考量：一是要考慮平等原則，即受教育基本權利和機會的分配要平等；二是要考慮差異原則，即要使具有不同需求、不同能力的人獲得不同的教育資源，實現他們不同的愿望；三是要考慮補償原則，即要使教育資源的配置能夠縮小受教育者的社會經濟地位的差距，并對處于不利地位的個體予以補償。[14]只有通過公平地對待受教育者，才能真正地讓它們感受到自己歸屬于同一個群體。也只有這樣，“一體意識”的構建才能真正實現。
結語
新加坡國家認同構建呈現出一種“文化、內生、一體化”的策略傾向，這使得新加坡的國民統合得到了有效的實現。當然，每個國家都有著自己的國情，這就決定了每一個國家在采取國家認同教育的過程中必然具有其特殊性。然而，這種特殊性絕非獨立于普遍性之外。也就是說，新加坡的“文化、內生、一體化”的國家認同構建策略為我們提供了可資借鑒的經驗。這就要求我們在堅持“五個認同”“三個自信”“三個離不開”的基礎上，學習借鑒新加坡“文化、內生、一體化”的國家認同教育經驗，以此推進具有中國特色的交往交流交融教育研究，進而優化中華民族多元一體的整合，實現中華民族的偉大復興，而這也正是我們今后需要研究的重點、難點和關鍵。
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