机器人新时代进行时:触摸高度智能

　　日前，全球信息技术研究和分析机构Gartner总结了2014年十大战略技术趋势，提出“智能机器时代将成为IT史上最具颠覆性的时代”，智能机器将加速消费化。

　　“智能机器听起来比较遥远，实际已在身边逐步应用。”中科院宁波材料所精密运动与先进机器人技术团队（以下简称“机器人团队”）学术带头人张驰研究员在接受《中国科学报》记者采访时说，无论是家居产品、制造装备，还是机器人技术，都将我们带入越来越智能化的时代。

　　机器人团队组建不足两年，这是一个十足国际化的团队，5个研究员均由海外引进。就在近期，这支国际化的团队取得了两项重要成果，分别是基于力控制的抛光机器人和自主导航机器人。依托技术研究和产业化经验，机器人团队正在酝酿精密运动与机器人技术的新突破。

　　机器人进行时

　　小Y慢慢走到金属工件旁，通过机器视觉得到物体形状和位移的三维云点信息，并传达给控制系统；此后，通过力传感器反馈，小Y根据表面变化控制力度大小，实现精确抛光。

　　小Y是存在于机器人团队构想中的抛光机器人。它代表了国际研究的热点，即如何把熟练技工操作的知识和经验，通过各种传感器、机器视觉等采集并存储起来，形成专家系统教授给机器人，让机器人模拟人的动作，达到熟练技术工人的操作效果。

　　“高度智能化机器人，涉及多学科交叉，实现起来难度很大。”张驰说，这是国际机器人研究热点。

　　长久以来，抛光工序大多通过手工处理来完成，费时费力效率低，而且产品一致性差。因此，自动抛光设备的需求日渐强烈。

　　而这种需求存在于很多行业和领域。比如在荷兰飞利浦公司工厂内，使用128具机械手臂组装电动剃须刀。

　　用“机器人”打败“人”，是美国“再工业化”战略的方法之一。在中国，以现代化、自动化的装备提升传统产业，也是推动产业升级的客观需求。“十二五”期间，我国工业机器人产业市场需求将以每年15%～20%的速度增长。国际机器人联合会预计，到2014年中国将成为全球最大的机器人市场。

　　在此背景下，机器人团队专注研发。日前，由研究员夏庆华牵头的基于力控制的抛光机器人取得重要进展，二代样机已完成初步调试。其能模仿工人抛光工件的操作，通过控制接触力，使抛光工具与加工工件之间保持恒力接触，有效保障抛光质量，实现工件抛光的自动化。

　　“工业机器人与视觉等传感新技术以及多源传感器信息融合技术的集成，正在使其向更加智能化的方向迈进。”张驰说，在国际上该技术也处于应用研究阶段，小Y就是抛光机器人的未来样本。

　　挑战自主核心技术

　　前段时间，张驰在上海机器人展上感受到了我国机器人技术的快速发展，但是他同时也发现，“核心部件如电机、驱动器甚至控制部件大多是国外的”。

　　“总体来说，国产机器人在可靠性和稳定性方面与国外差距较大，高端机器人的技术差距就更大。”机器人团队5个研究员都是从国外大公司或研究所回来，有技术积累，一心想在国内如何迅速实现相关技术。

　　精密运动系统是这个团队的研发方向之一，包括直驱电机、伺服驱动器、运动控制器等技术，这些将为智能制造装备的精密化、智能化、自动化发展提供技术支撑。

　　在精密数控技术方向，团队重点研究高速、高精度、高可靠性的控制理论和方法，开发适用于工业实时工况的高性能数控系统。

　　团队在自主研发多种高速高精度直线电机的基础上，还突破直线电机的运动形式，研发了最大力矩可达3000Nm的外转子大力矩电机。大力矩电机目前已通过多项测试，即将在数控机床上进行应用测试，并计划使用于搬运机器人的直接驱动。张驰说：“我们和企业合作很多，不想闷头科研，希望迅速将技术产业化。”

　　“团队在机器人研究方面刚刚起步，我们希望将国外研究热点在国内开展。”尽管如此，抛光机器人研究已取得进展，并且没有采用传统串联机械臂，而是使用具有自主知识产权轴式直线电机作为进给系统的自动化装备。

　　与此同时，团队应用先进的导航技术和导航运动控制算法，开发出一款能够全向移动的无人搬运小车（AGV），其活动区域无需铺设用于导引AGV系统的磁条等设施，不受场地、道路和空间的限制。

　　张弛表示，研究工作把握“瞄准国际、自主研发”的原则，是团队发展的一条腿；产业化工作是另一条腿，目前近50人的团队，有一半是工程师，他们主要集中开发产业化技术。

　　“我们的研究工作要‘顶天立地’，‘顶天’是我们要开展居于国际前沿的前瞻性技术的研究；‘立地’是指我们的研发工作要接地气，要能够产业化，为我国制造业转型升级作出贡献。”张驰说。

　　目前，团队联合宁波海天塑机集团有限公司、宁波慈星股份有限公司等企业申报的国家科技支撑计划项目“宁波市数控一代机械产品创新应用示范工程”项目已经通过了项目可行性专家论证。

　　人才“磁铁效应”

　　张驰回国前，在希捷科技国际公司新加坡研发中心从事超大容量笔记本硬盘磁头驱动臂高精度运动控制研发工作。此前其职业经历一直在大型跨国企业，参与和领导了多项精密运动控制相关项目的研发。

　　2012年1月，张驰加入宁波材料所。他说，平台的吸引力关键在于能否让引进人才实现梦想和施展才华，能否让他们有事业的成就感和满足感。

　　下个月，来自新加坡的一位高级研究科学家将加入机器人团队，团队研究员将增加至6人，且均为海外高层次人才。

　　宁波市引进的高端海外人才，大部分集中在材料所。人才“磁铁效应”，使得越来越多优秀的海外人才聚集在这个平台。张驰认为，最难能可贵的是，材料所不拘一格用人才的理念，摒弃了单纯偏重文章考量的传统人才引进思维。

　　国内很多研究机构作不出大成果，张驰认为与团队作战能力有关，目前的科研大多是多学科交叉，协同创新至关重要。而团队核心成员都来自国外，有将海外前沿技术通过自身力量在国内实现并进一步升级的愿望，因此合作良好。“一个人单打独斗做不出东西。尤其机器人技术，更需要大团队融合。”

　　在接受记者采访前，机器人团队面试了美国一家康复研究机构的一位研究员，其在生机电与机器人技术相结合方面具有优势，正好与团队加强服务机器人研究的愿望吻合。未来，不断壮大的团队，将会为精密运动与机器人技术研究带来更多惊喜。