機器人新時代進行時:觸摸高度智能
http://www.debgrams.com 2013-11-13 13:47 來源：
日前，全球信息技術研究和分析機構Gartner總結了2014年十大戰略技術趨勢，提出“智能機器時代將成為IT史上最具顛覆性的時代”，智能機器將加速消費化。
“智能機器聽起來比較遙遠，實際已在身邊逐步應用。”中科院寧波材料所精密運動與先進機器人技術團隊（以下簡稱“機器人團隊”）學術帶頭人張馳研究員在接受《中國科學報》記者采訪時說，無論是家居產品、制造裝備，還是機器人技術，都將我們帶入越來越智能化的時代。
機器人團隊組建不足兩年，這是一個十足國際化的團隊，5個研究員均由海外引進。就在近期，這支國際化的團隊取得了兩項重要成果，分別是基于力控制的拋光機器人和自主導航機器人。依托技術研究和產業化經驗，機器人團隊正在醞釀精密運動與機器人技術的新突破。
機器人進行時
小Y慢慢走到金屬工件旁，通過機器視覺得到物體形狀和位移的三維云點信息，并傳達給控制系統；此后，通過力傳感器反饋，小Y根據表面變化控制力度大小，實現精確拋光。
小Y是存在于機器人團隊構想中的拋光機器人。它代表了國際研究的熱點，即如何把熟練技工操作的知識和經驗，通過各種傳感器、機器視覺等采集并存儲起來，形成專家系統教授給機器人，讓機器人模擬人的動作，達到熟練技術工人的操作效果。
“高度智能化機器人，涉及多學科交叉，實現起來難度很大。”張馳說，這是國際機器人研究熱點。
長久以來，拋光工序大多通過手工處理來完成，費時費力效率低，而且產品一致性差。因此，自動拋光設備的需求日漸強烈。
而這種需求存在于很多行業和領域。比如在荷蘭飛利浦公司工廠內，使用128具機械手臂組裝電動剃須刀。
用“機器人”打敗“人”，是美國“再工業化”戰略的方法之一。在中國，以現代化、自動化的裝備提升傳統產業，也是推動產業升級的客觀需求。“十二五”期間，我國工業機器人產業市場需求將以每年15%～20%的速度增長。國際機器人聯合會預計，到2014年中國將成為全球最大的機器人市場。
在此背景下，機器人團隊專注研發。日前，由研究員夏慶華牽頭的基于力控制的拋光機器人取得重要進展，二代樣機已完成初步調試。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，有效保障拋光質量，實現工件拋光的自動化。
“工業機器人與視覺等傳感新技術以及多源傳感器信息融合技術的集成，正在使其向更加智能化的方向邁進。”張馳說，在國際上該技術也處于應用研究階段，小Y就是拋光機器人的未來樣本。
挑戰自主核心技術
前段時間，張馳在上海機器人展上感受到了我國機器人技術的快速發展，但是他同時也發現，“核心部件如電機、驅動器甚至控制部件大多是國外的”。
“總體來說，國產機器人在可靠性和穩定性方面與國外差距較大，高端機器人的技術差距就更大。”機器人團隊5個研究員都是從國外大公司或研究所回來，有技術積累，一心想在國內如何迅速實現相關技術。
精密運動系統是這個團隊的研發方向之一，包括直驅電機、伺服驅動器、運動控制器等技術，這些將為智能制造裝備的精密化、智能化、自動化發展提供技術支撐。
在精密數控技術方向，團隊重點研究高速、高精度、高可靠性的控制理論和方法，開發適用于工業實時工況的高性能數控系統。
團隊在自主研發多種高速高精度直線電機的基礎上，還突破直線電機的運動形式，研發了最大力矩可達3000Nm的外轉子大力矩電機。大力矩電機目前已通過多項測試，即將在數控機床上進行應用測試，并計劃使用于搬運機器人的直接驅動。張馳說：“我們和企業合作很多，不想悶頭科研，希望迅速將技術產業化。”
“團隊在機器人研究方面剛剛起步，我們希望將國外研究熱點在國內開展。”盡管如此，拋光機器人研究已取得進展，并且沒有采用傳統串聯機械臂，而是使用具有自主知識產權軸式直線電機作為進給系統的自動化裝備。
與此同時，團隊應用先進的導航技術和導航運動控制算法，開發出一款能夠全向移動的無人搬運小車（AGV），其活動區域無需鋪設用于導引AGV系統的磁條等設施，不受場地、道路和空間的限制。
張弛表示，研究工作把握“瞄準國際、自主研發”的原則，是團隊發展的一條腿；產業化工作是另一條腿，目前近50人的團隊，有一半是工程師，他們主要集中開發產業化技術。
“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的研究；‘立地’是指我們的研發工作要接地氣，要能夠產業化，為我國制造業轉型升級作出貢獻。”張馳說。
目前，團隊聯合寧波海天塑機集團有限公司、寧波慈星股份有限公司等企業申報的國家科技支撐計劃項目“寧波市數控一代機械產品創新應用示范工程”項目已經通過了項目可行性專家論證。
人才“磁鐵效應”
張馳回國前，在希捷科技國際公司新加坡研發中心從事超大容量筆記本硬盤磁頭驅動臂高精度運動控制研發工作。此前其職業經歷一直在大型跨國企業，參與和領導了多項精密運動控制相關項目的研發。
2012年1月，張馳加入寧波材料所。他說，平臺的吸引力關鍵在于能否讓引進人才實現夢想和施展才華，能否讓他們有事業的成就感和滿足感。
下個月，來自新加坡的一位高級研究科學家將加入機器人團隊，團隊研究員將增加至6人，且均為海外高層次人才。
寧波市引進的高端海外人才，大部分集中在材料所。人才“磁鐵效應”，使得越來越多優秀的海外人才聚集在這個平臺。張馳認為，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人才引進思維。
國內很多研究機構作不出大成果，張馳認為與團隊作戰能力有關，目前的科研大多是多學科交叉，協同創新至關重要。而團隊核心成員都來自國外，有將海外前沿技術通過自身力量在國內實現并進一步升級的愿望，因此合作良好。“一個人單打獨斗做不出東西。尤其機器人技術，更需要大團隊融合。”
在接受記者采訪前，機器人團隊面試了美國一家康復研究機構的一位研究員，其在生機電與機器人技術相結合方面具有優勢，正好與團隊加強服務機器人研究的愿望吻合。未來，不斷壯大的團隊，將會為精密運動與機器人技術研究帶來更多驚喜。
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