成就中国机器人梦想

田静

提起机器人，现在的人们并不陌生，在展览会上不时可以看到他健壮的身姿，引人注目。

自从20世纪60年代初人类制造了第一台工业机器人，之后被广泛应用在汽车等大型制造业领域，为提高生产力、促进经济发展发挥了特殊的作用。

那么，我国机器人的研究和开发应用的状况和前景如何？下面通过我国著名机器人与机械自动化专家、南京工业大学机器人科学与工程研究院黄庆九院长的学术经历及成果，我们可以从中找到答案。

放飞理想的翅膀

黄庆九，著名机器人与机械自动化专家，先后入选江苏省“双创人才计划”和国家“千人计划”，主要开展两足和多足移动机器人、工业机器人、汽车稳定性、精密机械等的教育、研发、实用化工作，发表学术论文100多篇，其中SCI、EI收录30多篇，英文专业书章节撰写3本，获发明专利7项，获财团法人Rotary米山国际纪念奖学金、日本机械学会研究奖励赏、中国留日同学会论文赏等多项奖学与学术奖赏。

他1992年毕业于华中科技大学自动控制专业，1997年赴日本留学，2003年获得日本千叶大学工学博士学位，后担任日本东京工业大学助理教授。在千叶大学的6年研究工作中，除开展对多足步行机器人的不平地步行、工业机器人的作业研究外，还作为共有15人参与的日本文部科学省“从人道主义观点出发的地雷探测、除去的研究开发”大型项目技术领头人，开发和研制了世界第一台地雷探测和处理6足步行机器人COMET的1号机、2号机和3号机。

此外他还先后获得日本文部科学省青年科学基金、基磐基金、日本学术振兴机构（JST）创新基金等多项日本国家级科研创新创业项目，并承接日本小松制作所、神户制钢等大型制造业的机器人与生产自动化工程。2004——2006年获日本科学省科研辅助金青年基金支持，开发和研制了普及型6足步行作业机器人，第一次提出了基于假想悬架力学模型的姿态和振动的鲁棒控制新概念，与日本神户制钢建筑株式会社开展多足步行机器人应用于新型挖土机的研发工作。

因其在多足步行机器人不整地步行控制研究领域的杰出成果，黄庆九博士2005年荣获日本机械学会研究奖励奖。

他提出了基于3D CAD力学模型的机器人设计法，已获得授权发明专利1项。针对多自由度产业机器人的研究，他于2005

2008年获得东京工业大学青年奖励基金支持，研制、开发了适合更广作业领域的RPY型6自由度工业机器人，其研究成果被实际应用在日本小松制作所的零部件加工生产线中。

他以日本某大型汽车公司的轿车为样本，开发出了三维立体空间的4轮轿车动力学整车仿真模型，并以此为基础研制出汽车底盘悬架与姿态同时实现的控制算法，提出了车体上方瞬间回转中心以及可以消除离心力的转向技术等新概念，在汽车驾驶稳定性运动控制方面，开辟了_一个全新的研究领域。

他开展了用于收割橘子、苹果等果树类的农作机器人的研制。这些机器人能适应山地等任意不平地，并能柔软地摘取水果。它们具备视觉，配有GPS、蓄电池，可以独立完成作业，是高性能的自立型作业机器人。

他还开展了两足步行机器人最小能量步行的独创性研究，并已掌握自励驱动动态步行、最优轨道动态步行、主被动融合性动态步行等，处于世界领先水平的两足步行机器人技术。这些高效率步行的研究成果，可以应用于假肢及步行支援器等福利产业中。

此外，他在工业机器人的运动学控制、动力学模型辨识与建模，以及用于高精度的点、线、面接触作业的工业机器人控制技术等领域均有深入的研究，并取得了一系列成果。

报效祖国大显身手

身处异乡，心怀祖国。黄庆九始终关心着祖国科学事业的发展。在日本工作期间，他于2006年创立了日中汽车交流协会并担任秘书长，目的是把日本的汽车技术带到国内，并推动中日汽车技术之间的交流。

十几年前，为了自己的理想，他远渡重洋到日本求学。现在，为了让机器人进入我国中小企业和人们的日常生活，并为中国企业自主研发提供一个模本，黄庆九博士回到国内工作。2008年他回到母校华中科技大学，担任数字制造装备与技术国家重点实验室客座教授。2009年10月，他又入选南京工业大学“海内外领军人才计划”。

2010年，他创建了南京工业大学机器人科学与工程研究院，并担任院长和教授，努力将该院建成江苏省机器人学术研究及产业化基地，形成基础理论研究、高新技术创新以及成果转化为一体的世界领先水平的机器人专业科学研究基地。

同年，他在江苏镇江创立了_一家高科技企业，主要开展工业机器人的研发及产业化项目，作为工业用焊接、磨削、抛光、码垛机器人的国产化技术开发与产业化的基地，自此形成了产学研相结合的创新、创业团队。该团队自组建以来，通过高效的合作攻关，目前已在一些科研领域取得突破性进展。

江苏省一家生产锚链系泊链的企业，虽然产品占有全球50%以上、国内80%以上的市场份额，却一直被锚链系泊链横档自动焊接的传动、定位、焊缝自动识别与焊接、焊缝抛光、探伤等一系列生产自动化研发过程中的关键技术所困扰，而这些技术难题最终被黄庆九的研发团队攻克。黄庆九团队已与该企业建立了长期合作关系。该项目的实施填补了我国锚链·系泊链横档焊接尚无自动焊接的技术与产品空白，并使我国锚链 系泊链的生产制造在科技含量上跻身世界领先的水平。

他率领的创新团队还攻克了目前大型工件的磨削、抛光加工机械的曲面适应度差且笨重，不能使磨头灵活地随着零件自由曲面的位置而变化，导致加工效率与精度低，质量难以保证的难题，成功研发出加工曲面自适应型高精度、高效率磨削抛光装置及其控制系统。该技术填补了世界范围内，将压力控制应用在复杂曲面加工成型领域的技术空白，促进了我国先进制造装备水平的提升，不仅可以用于大型罐体容器内外壁和焊缝的抛光、磨削，还可以解决目前尚无合适的装备用于船用螺旋桨的磨削、抛光的世界难题，因而具有广阔的市场应用前景。

此外，该创新团队对于适应于我国众多中小型制造企业加工误差大、非标准件的柔性自动化生产线，也有着自己独到的思维，具备该技术领域世界领先的技术和管理水平。

中国机器人发展机遇

近年来，机器人正在全球范围内点燃人们的热情。很多国外著名学者认为，以互联网、新材料和新能源为基础，数字化智能制造为核心的第三次工业革命即将到来，而数字化智能制造的主体就是工业机器人。

目前，中国机器人的研究水平，特别是能形成产业规模的机器人技术仍处于萌芽阶段。尤其是为了获得短平快的利益，照搬照抄，缺乏长期发展的创新计划，创新能力薄弱，核心技术和核心关键部件受制于人，缺乏市场竞争力。

不过，我国机器人研究和产业应用，已迎来了新的历史机遇。目前，我国正从劳动密集型向现代制造业转型，在工业生产向自动化生产转型的道路上，大力引进机器人变得不可或缺。在此大背景下，“十二五”期间，我国更是出台了工业转型升级、发展高端制造装备、智能制造装备等一系列有利于机器人产业发展的规划和政策。此外，我国逐渐步入老龄化社会，残疾人口数量庞大，客观上都将给医疗，服务以及教育等家用机器人带来巨大的市场机会。成为中国机器人产业发展的助推器。

黄庆九博士认为：“可以预见，我国随着企业自动化水平的不断提高，机器人自动化生产线的市场肯定会越来越大，并将逐渐成为自动化生产线的主要形式。在此机遇面前，如何开发出国产化核心技术与核心关键零部件，以及如何率先实现下一代机器人，也即智能型机器人及其关键技术的开发和产业化，将是决定我国机器人研究和产业应用能否得到真正发展，以及我国自主品牌能否获得机器人市场的关键所在。”

黄庆九博士表示，他将与研发团队从两个方面着手解决这些问题。一是立足自主研发，从核心零部件，到加工、组装全部在国内完成，保证90%以上的国产化率，以实现产品的价格优势；二是在技术方面，力求率先实现下一世代的自主适应加工环境的柔性智能型机器人的开发和产业化。

“为了解决国内加工制造业非标准件、误差带来的难以定位的难题，我们将机器人的位置、姿态、力、力矩和视觉5项指标综合研究，意在实现智能型混合控制。”据了解，他的这一研究已经走在了世界前沿，目前是世界上唯一能同时融合这5项控制操作量的控制方法。如果这一研究成果能得以实现并产业化，将大大推动工业机器人在中小企业的实际应用，其市场规模是远远大于汽车等大型制造业的，是机器人产业的一个划时代的革新。