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搞不定这“三大件”免谈机器人发展

2024-10-08 19:45:40

  来源:科学家在线年,国务院印发《中国制造2025》,高屋建瓴式地对机器人产业发展进行了总体部署。2016年工业和信息化部、国家发改委和财政部印发《机器人产业发展规划(2016-2020年)》。一时间,“机器人”与“人工智能”、“互联网+”、“大数据”一样,在各行各业成为中原逐鹿,全国的机器人企业如雨后春笋,发展势如破竹。截止到2017年7月,企业名称中明确标出是机器人企业的总数为6294家,东莞的松山湖也建起了机器人产业园区。

  贠超教授从事机器人研究和应用近25年,见证了我国机器人行业发展的大部分历程,也了解这场热潮背后到底有多少泡沫和发展瓶颈。

  三尺讲台,五尺书桌,种得桃李,落地成果,十六个字,概括了贠超教授的一生。

  北京航空航天大学机器人研究所教授、博士生导师,曾任副所长,教育部重点学科专业实验室主任。现为全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会(CSBTS/TC159)委员,机器人标准化技术委员会(CSBTS/TC159/SC2)副主任;《机械强度》、《哈尔滨工业大学学报》、《振动与冲击》和《工业机器人》杂志编委。

  作为课题负责人完成国家自然科学基金、高校访问学者基金、博士后基金、国家863项目、国家十二五支撑计划项目、国防型号项目、教育部重大项目等20余项,横向课题50余项。编译专著2部。在国内外核心期刊上发表论文100余篇,SCI收录10余篇,EI收录50余篇。申报发明专利70余项(已授权28项),实用新型专利30余项(已授权13项),已授权软件著作权1项。

  研制的药房自动化系统、码垛机器人、焊接机器人、机器人磨削抛光加工系统、飞机起落架性能试验台、火电厂输煤程控系统、水泥生产成套设备和污水处理DCS控制系统、智能化立体停车库、电动密集架等均已实现工程应用。其中码垛机器人已达到国内领先水平;药房自动化系统已达到国际领先水平,获2012年中国机械工业技术发明奖二等奖。

  贠超教授的办公室就在实验室旁,两张古朴的木桌,摞满了与机器人相关的书籍、图纸。从办公室的小窗望去,实验室里学生们正在忙碌地调试各种设备。

  “机器人技术是一门应用技术。目前,机器人理论和形式都已成熟,关键是理论在实际中如何应用?”目前尽管我国的机器人行业发展迅速,2015年自主品牌的工业机器人同比增长了31.3%,并且保持了比外资品牌更快的增长速度,但在这些自主品牌企业中,关键部件仍依靠国外进口,70%的机器人配套零部件由国外进口。

  贠超教授说,制约我国机器人技术发展的关键问题是机器人的三大核心部件——控制器、减速器和驱动器。“控制器,就相当于大脑,驱动器就相当于心脏,减速器就相当于传动机构,是我们搞机器人俗称的‘三大件’。试想人类如果没有了大脑和内脏,那就只剩下了驱壳。只有躯壳,怎么发展?” 然而,至今这三大部件的核心技术仍被国外掌握。

  以关节型机器人上的RV减速器为例,RV减速器又称为摆线针减速机,它的原理在许多专业教科书中都有,然而RV减速器的核心技术不是原理问题,而是材料和工艺问题。可以拿祖传的中药配方为例,“如何选材?如何调配?如何煎制?这都是长期的经验总结,不是理论问题。” 贠超教授说,“实际上经验也是科学,是未开发的科学,可能在若干年后人类才能解释其中的科学原理,但是现在已经摸索到了其中的规律,并将其付诸应用”。

  贠超教授在码垛机器人推广应用工作中,多次遇到将自行设计开发的传动机构返回到改用进口产品的情况,其原因就在于我们的材料和工艺过不了关。

  与许多科研人员不同,贠超教授经历了下乡、工厂、学校等不同环境的磨练。1968年,贠超教授成为下乡知青中的一员,在工厂一待就是14年,与各种机器打交道。后来,贠超教授调去学校工作,之后又考取了天津大学硕士生,攻读硕士学位和博士学位。

  “青春无悔”,回顾自己14年的工厂生涯,贠超教授最大的感受就是“机器人技术与汽车技术有很多相通之处,工厂积累的实践经验成为后来研究机器人技术的重要基础”。贠超教授的产业化经验已有近25年,翻看厚重的履历,贠超教授早年的每一次产业化几乎都与国家使命有关,他的每一项研究成果都源于国家科技发展计划的支持。1994年,贠超教授承接了第一个863项目——北航机器人所、清华大学与北京牡丹电子集团合作实现“码垛机器人研制与产业化的应用”。当时,国际上日本株式会社不二越(NACHI)公司垄断码垛机器人的市场,为了打破这一现象,国家决定自主研发码垛机器人。1999年,国家又一个863项目在中国长春一汽集团实施“汽车生产线焊接机器人产业化的项目”,贠超教授的团队负责机器人的性能测试和模态测试分析,在长春一汽的工厂里,日以继夜地进行机器人系统的调试。

  2005年,国家863项目“药房自动化智能化系统”通过了国家科技部项目验收,贠超教授的团队开始与苏州艾隆科技有限公司合作。合作期间里,贠超教授不断跑到现场为企业解决技术问题,“Z字头的火车,夕发朝至,有时早去晚归,苏州、北京两地跑。”历经5年时间,这家企业从最初的白手起家发展到国内最大的自动化药房生产制造企业,该项技术也在2012年获得了中国机械工业技术发明奖二等奖。

  “理论与实践相结合,科学与经验相结合,是应用科学研究的基本原则。”贠超教授说道,他经常用简明易懂的语言教育学生,“工艺是什么?就是做法。工艺性是什么意思?就是可做性。这是工厂的语言。”

  即使如今已到退休年龄,仍有不少企业给贠超教授打电话,希望他能到工厂帮他们解决问题。贠超教授的手机里,都是亲临工厂拍下的现场图和机器人作业图,广西的、长春的、苏州的、越南边境的龙州……每一个场景他都如数家珍。

  和企业沟通,需要另一套语言,不仅需要现场解决问题的能力,也需要清醒的头脑。无论是项目论证还是制定具体实施方案,贠超教授都亲自负责,凭借在工厂多年的经验,贠超教授非常清楚生产一线需要解决什么问题。

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  与企业沟通,贠超教授还有一个秘诀就是——算账。“不讲技术,讲成本。做这件事人工费多少,设备费多少,我用这个技术替代你的生产工序,只需要多少成本。”但贠超教授也发现,即使算好了帐,在研发时间上也极难与企业达成共识。“一年好谈,一年半勉强,两年免谈。”

  三十年的工作,在贠超教授的人生中早已烙下了“机器人”的烙印。在机器人遍地开花的今天,他守着北航那一方实验室,继续发挥着自己的价值。

  尽管年已花甲,贠超教授时刻关注国内机器人的流行市场。有一回,贠超教授听说有一款国产的新型扫地机器人在市场上颇受欢迎,便到商场把它买下,“真有这么好?”他带着疑问把扫地机器人带回家,结果发现性能非常简单,“跟普通的家用电器没什么区别。”便闲置了。(扫地机器人)

  如今,66岁的贠超教授被返聘回北航,继续带着学生们做机器人研发与产业化。在上课期间,他也有意培养学生的工程意识,他会将自己在产业化过程中遇到的一些问题拿到课上与学生讨论,也常会带团队亲自到工厂进行调研。

  三尺讲台,桃李天下。贠超教授的学生很多都已成为科研生产第一线年学校举行的模拟招聘会,10个国际和国内特大型企业唯一全部举牌同意录用的是贠超教授的学生。

  贠超教授说,“国家培养支持我成为一名科学工作者,我希望发挥余热,将一生的科研成果和积累的经验应用于社会和国民经济建设中,回馈于国家,每个科学工作者都应该有这个责任感。”

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