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　　日前，全球信息技術(shù)研究和分析機(jī)構(gòu)Gartner總結(jié)了2014年十大戰(zhàn)略技術(shù)趨勢，提出“智能機(jī)器時代將成為IT史上最具顛覆性的時代”，智能機(jī)器將加速消費(fèi)化。

　　“智能機(jī)器聽起來比較遙遠(yuǎn)，實際已在身邊逐步應(yīng)用。”中科院寧波材料所精密運(yùn)動與先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)團(tuán)隊（以下簡稱“機(jī)器人團(tuán)隊”）學(xué)術(shù)帶頭人張馳研究員在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時說，無論是家居產(chǎn)品、制造裝備，還是機(jī)器人技術(shù)，都將我們帶入越來越智能化的時代。

　　機(jī)器人團(tuán)隊組建不足兩年，這是一個十足國際化的團(tuán)隊，5個研究員均由海外引進(jìn)。就在近期，這支國際化的團(tuán)隊取得了兩項重要成果，分別是基于力控制的拋光機(jī)器人和自主導(dǎo)航機(jī)器人。依托技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，機(jī)器人團(tuán)隊正在醞釀精密運(yùn)動與機(jī)器人技術(shù)的新突破。

　　機(jī)器人進(jìn)行時

　　小Y慢慢走到金屬工件旁，通過機(jī)器視覺得到物體形狀和位移的三維云點(diǎn)信息，并傳達(dá)給控制系統(tǒng)；此后，通過力傳感器反饋，小Y根據(jù)表面變化控制力度大小，實現(xiàn)精確拋光。

　　小Y是存在于機(jī)器人團(tuán)隊構(gòu)想中的拋光機(jī)器人。它代表了國際研究的熱點(diǎn)，即如何把熟練技工操作的知識和經(jīng)驗，通過各種傳感器、機(jī)器視覺等采集并存儲起來，形成專家系統(tǒng)教授給機(jī)器人，讓機(jī)器人模擬人的動作，達(dá)到熟練技術(shù)工人的操作效果。

　　“高度智能化機(jī)器人，涉及多學(xué)科交叉，實現(xiàn)起來難度很大。”張馳說，這是國際機(jī)器人研究熱點(diǎn)。

　　長久以來，拋光工序大多通過手工處理來完成，費(fèi)時費(fèi)力效率低，而且產(chǎn)品一致性差。因此，自動拋光設(shè)備的需求日漸強(qiáng)烈。

　　而這種需求存在于很多行業(yè)和領(lǐng)域。比如在荷蘭飛利浦公司工廠內(nèi)，使用128具機(jī)械手臂組裝電動剃須刀。

　　用“機(jī)器人”打敗“人”，是美國“再工業(yè)化”戰(zhàn)略的方法之一。在中國，以現(xiàn)代化、自動化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，也是推動產(chǎn)業(yè)升級的客觀需求。“十二五”期間，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)市場需求將以每年15%～20%的速度增長。國際機(jī)器人聯(lián)合會預(yù)計，到2014年中國將成為全球最大的機(jī)器人市場。

　　在此背景下，機(jī)器人團(tuán)隊專注研發(fā)。日前，由研究員夏慶華牽頭的基于力控制的拋光機(jī)器人取得重要進(jìn)展，二代樣機(jī)已完成初步調(diào)試。其能模仿工人拋光工件的操作，通過控制接觸力，使拋光工具與加工工件之間保持恒力接觸，有效保障拋光質(zhì)量，實現(xiàn)工件拋光的自動化。

　　“工業(yè)機(jī)器人與視覺等傳感新技術(shù)以及多源傳感器信息融合技術(shù)的集成，正在使其向更加智能化的方向邁進(jìn)。”張馳說，在國際上該技術(shù)也處于應(yīng)用研究階段，小Y就是拋光機(jī)器人的未來樣本。

　　挑戰(zhàn)自主核心技術(shù)

　　前段時間，張馳在上海機(jī)器人展上感受到了我國機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，但是他同時也發(fā)現(xiàn)，“核心部件如電機(jī)、驅(qū)動器甚至控制部件大多是國外的”。

　　“總體來說，國產(chǎn)機(jī)器人在可靠性和穩(wěn)定性方面與國外差距較大，高端機(jī)器人的技術(shù)差距就更大。”機(jī)器人團(tuán)隊5個研究員都是從國外大公司或研究所回來，有技術(shù)積累，一心想在國內(nèi)如何迅速實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)。

　　精密運(yùn)動系統(tǒng)是這個團(tuán)隊的研發(fā)方向之一，包括直驅(qū)電機(jī)、伺服驅(qū)動器、運(yùn)動控制器等技術(shù)，這些將為智能制造裝備的精密化、智能化、自動化發(fā)展提供技術(shù)支撐。

　　在精密數(shù)控技術(shù)方向，團(tuán)隊重點(diǎn)研究高速、高精度、高可靠性的控制理論和方法，開發(fā)適用于工業(yè)實時工況的高性能數(shù)控系統(tǒng)。

　　團(tuán)隊在自主研發(fā)多種高速高精度直線電機(jī)的基礎(chǔ)上，還突破直線電機(jī)的運(yùn)動形式，研發(fā)了最大力矩可達(dá)3000Nm的外轉(zhuǎn)子大力矩電機(jī)。大力矩電機(jī)目前已通過多項測試，即將在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行應(yīng)用測試，并計劃使用于搬運(yùn)機(jī)器人的直接驅(qū)動。張馳說：“我們和企業(yè)合作很多，不想悶頭科研，希望迅速將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。”

　　“團(tuán)隊在機(jī)器人研究方面剛剛起步，我們希望將國外研究熱點(diǎn)在國內(nèi)開展。”盡管如此，拋光機(jī)器人研究已取得進(jìn)展，并且沒有采用傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)械臂，而是使用具有自主知識產(chǎn)權(quán)軸式直線電機(jī)作為進(jìn)給系統(tǒng)的自動化裝備。

　　與此同時，團(tuán)隊?wèi)?yīng)用先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)和導(dǎo)航運(yùn)動控制算法，開發(fā)出一款能夠全向移動的無人搬運(yùn)小車（AGV），其活動區(qū)域無需鋪設(shè)用于導(dǎo)引AGV系統(tǒng)的磁條等設(shè)施，不受場地、道路和空間的限制。

　　張弛表示，研究工作把握“瞄準(zhǔn)國際、自主研發(fā)”的原則，是團(tuán)隊發(fā)展的一條腿；產(chǎn)業(yè)化工作是另一條腿，目前近50人的團(tuán)隊，有一半是工程師，他們主要集中開發(fā)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。

　　“我們的研究工作要‘頂天立地’，‘頂天’是我們要開展居于國際前沿的前瞻性技術(shù)的研究；‘立地’是指我們的研發(fā)工作要接地氣，要能夠產(chǎn)業(yè)化，為我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級作出貢獻(xiàn)。”張馳說。

　　目前，團(tuán)隊聯(lián)合寧波海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司、寧波慈星股份有限公司等企業(yè)申報的國家科技支撐計劃項目“寧波市數(shù)控一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程”項目已經(jīng)通過了項目可行性專家論證。

　　人才“磁鐵效應(yīng)”

　　張馳回國前，在希捷科技國際公司新加坡研發(fā)中心從事超大容量筆記本硬盤磁頭驅(qū)動臂高精度運(yùn)動控制研發(fā)工作。此前其職業(yè)經(jīng)歷一直在大型跨國企業(yè)，參與和領(lǐng)導(dǎo)了多項精密運(yùn)動控制相關(guān)項目的研發(fā)。

　　2012年1月，張馳加入寧波材料所。他說，平臺的吸引力關(guān)鍵在于能否讓引進(jìn)人才實現(xiàn)夢想和施展才華，能否讓他們有事業(yè)的成就感和滿足感。

　　下個月，來自新加坡的一位高級研究科學(xué)家將加入機(jī)器人團(tuán)隊，團(tuán)隊研究員將增加至6人，且均為海外高層次人才。

　　寧波市引進(jìn)的高端海外人才，大部分集中在材料所。人才“磁鐵效應(yīng)”，使得越來越多優(yōu)秀的海外人才聚集在這個平臺。張馳認(rèn)為，最難能可貴的是，材料所不拘一格用人才的理念，摒棄了單純偏重文章考量的傳統(tǒng)人才引進(jìn)思維。

　　國內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)作不出大成果，張馳認(rèn)為與團(tuán)隊作戰(zhàn)能力有關(guān)，目前的科研大多是多學(xué)科交叉，協(xié)同創(chuàng)新至關(guān)重要。而團(tuán)隊核心成員都來自國外，有將海外前沿技術(shù)通過自身力量在國內(nèi)實現(xiàn)并進(jìn)一步升級的愿望，因此合作良好。“一個人單打獨(dú)斗做不出東西。尤其機(jī)器人技術(shù)，更需要大團(tuán)隊融合。”

　　在接受記者采訪前，機(jī)器人團(tuán)隊面試了美國一家康復(fù)研究機(jī)構(gòu)的一位研究員，其在生機(jī)電與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合方面具有優(yōu)勢，正好與團(tuán)隊加強(qiáng)服務(wù)機(jī)器人研究的愿望吻合。未來，不斷壯大的團(tuán)隊，將會為精密運(yùn)動與機(jī)器人技術(shù)研究帶來更多驚喜。