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(shì)，提出“智能機(jī)器時(shí)代將成為IT史上最具顛覆性的時(shí)代”，智能機(jī)器將加速消費(fèi)化。

　　“智能機(jī)器聽(tīng)起來(lái)比較遙遠(yuǎn)，實(shí)際已在身邊逐步應(yīng)用。”中科院寧波材料所精密運(yùn)動(dòng)與先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱“機(jī)器人團(tuán)隊(duì)”）學(xué)術(shù)帶頭人張馳研究員在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)，無(wú)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(lái)越智能化的時(shí)代。

　　機(jī)器人團(tuán)隊(duì)組建不足兩年，這是一個(gè)十足國(guó)際化的團(tuán)隊(duì)，5個(gè)研究員均由海外引進(jìn)。就在近期，這支國(guó)際化的團(tuán)隊(duì)取得了兩項(xiàng)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(yàn)，機(jī)器人團(tuán)隊(duì)正在醞釀精密運(yùn)動(dòng)與機(jī)器人技術(shù)的新突破。

　　機(jī)器人進(jìn)行時(shí)

　　小Y慢慢走到金屬工件旁，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)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(guò)力傳感器反饋，小Y根據(jù)表面變化控制力度大小，實(shí)現(xiàn)精確拋光。

　　小Y是存在于機(jī)器人團(tuán)隊(duì)構(gòu)想中的拋光機(jī)器人。它代表了國(guó)際研究的熱點(diǎn)，即如何把熟練技工操作的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)各種傳感器、機(jī)器視覺(jué)等采集并存儲(chǔ)起來(lái)，形成專家系統(tǒng)教授給機(jī)器人，讓機(jī)器人模擬人的動(dòng)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(shí)現(xiàn)起來(lái)難度很大。”張馳說(shuō)，這是國(guó)際機(jī)器人研究熱點(diǎn)。

　　長(zhǎng)久以來(lái)，拋光工序大多通過(guò)手工處理來(lái)完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率低，而且產(chǎn)品一致性差。因此，自動(dòng)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(dòng)剃須刀。

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

　　在此背景下，機(jī)器人團(tuán)隊(duì)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(guò)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(shí)現(xiàn)工件拋光的自動(dòng)化。

　　“工業(yè)機(jī)器人與視覺(jué)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(shuō)，在國(guó)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(lái)樣本。

　　挑戰(zhàn)自主核心技術(shù)

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

　　“總體來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在可靠性和穩(wěn)定性方面與國(guó)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(duì)5個(gè)研究員都是從國(guó)外大公司或研究所回來(lái)，有技術(shù)積累，一心想在國(guó)內(nèi)如何迅速實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)。

　　精密運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的研發(fā)方向之一，包括直驅(qū)電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(duì)重點(diǎn)研究高速、高精度、高可靠性的控制理論和方法，開(kāi)發(fā)適用于工業(yè)實(shí)時(shí)工況的高性能數(shù)控系統(tǒng)。

　　團(tuán)隊(duì)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(dòng)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(guò)多項(xiàng)測(cè)試，即將在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試，并計(jì)劃使用于搬運(yùn)機(jī)器人的直接驅(qū)動(dòng)。張馳說(shuō)：“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(duì)在機(jī)器人研究方面剛剛起步，我們希望將國(guó)外研究熱點(diǎn)在國(guó)內(nèi)開(kāi)展。”盡管如此，拋光機(jī)器人研究已取得進(jìn)展，并且沒(méi)有采用傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)械臂，而是使用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軸式直線電機(jī)作為進(jìn)給系統(tǒng)的自動(dòng)化裝備。

　　與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)和導(dǎo)航運(yùn)動(dòng)控制算法，開(kāi)發(fā)出一款能夠全向移動(dòng)的無(wú)人搬運(yùn)小車(chē)（AGV），其活動(dòng)區(qū)域無(wú)需鋪設(shè)用于導(dǎo)引AGV系統(tǒng)的磁條等設(shè)施，不受場(chǎng)地、道路和空間的限制。

　　張弛表示，研究工作把握“瞄準(zhǔn)國(guó)際、自主研發(fā)”的原則，是團(tuán)隊(duì)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(duì)，有一半是工程師，他們主要集中開(kāi)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(kāi)展居于國(guó)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(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)作出貢獻(xiàn)。”張馳說(shuō)。

　　目前，團(tuán)隊(duì)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(bào)的國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)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(xiàng)目已經(jīng)通過(guò)了項(xiàng)目可行性專家論證。

　　人才“磁鐵效應(yīng)”

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

　　2012年1月，張馳加入寧波材料所。他說(shuō)，平臺(tái)的吸引力關(guān)鍵在于能否讓引進(jìn)人才實(shí)現(xiàn)夢(mèng)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(gè)月，來(lái)自新加坡的一位高級(jí)研究科學(xué)家將加入機(jī)器人團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)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(lái)越多優(yōu)秀的海外人才聚集在這個(gè)平臺(tái)。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(guó)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(duì)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(duì)核心成員都來(lái)自國(guó)外，有將海外前沿技術(shù)通過(guò)自身力量在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)并進(jìn)一步升級(jí)的愿望，因此合作良好。“一個(gè)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(duì)融合。”

　　在接受記者采訪前，機(jī)器人團(tuán)隊(duì)面試了美國(guó)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(shì)，正好與團(tuán)隊(duì)加強(qiáng)服務(wù)機(jī)器人研究的愿望吻合。未來(lái)，不斷壯大的團(tuán)隊(duì)，將會(huì)為精密運(yùn)動(dòng)與機(jī)器人技術(shù)研究帶來(lái)更多驚喜。