以需求引領機器人技術和產業發展服務機器人發展勢頭迅猛

　　——訪加拿大機器人與自動化領域研究主席張丹教授

加拿大工程院院士、機器人與自動化領域研究主席張丹教授。

　　機器人距離人類的生活越來越近，一場以機器人技術為核心的產業風暴正在席卷全球。習近平總書記在去年兩院院士大會上提到，機器人產業將是“第三次工業革命”的一個切入點和重要增長點。加拿大機器人與自動化領域研究主席、安大略省理工大學教授張丹近日在接受科技日報記者專訪時指出，中國的機器人技術和產業近年來獲得了長足進步，但在從“跟跑者”向“領跑者”的轉變過程中，應著重以需求為導向牽引機器人技術和產業的發展。

　　中國企業對機器人技術“如饑似渴”

　　張丹近年來與國內高校和企業開展了多層次的合作，僅去年一年就3次回國交流。張丹說，在去年的北京技術轉移大會上，前去跟他咨詢技術合作的企業絡繹不絕，明顯感覺到國內企業對機器人技術的需求可謂“如饑似渴”。尤其是南方經濟發達地區的中小企業，近年來因為勞動力和環境成本的壓力，迫切希望用機器人來取代人工，以降低生產成本或改善工人的工作條件。

　　張丹舉例說，作為國內知名的內衣罩杯生產商，深圳市香港天紆有限公司過去在生產過程中，需要將長方形的海綿在高溫條件下擠壓幾分鐘，工人們都是在幾百攝氏度高溫條件下干活，而且每個工人需要管理兩臺機器，勞動強度非常高，造成次品率居高不下。張教授根據該公司的需求，設計了胸杯熱成型自動化生產線，利用機械手在導軌間來回穿梭并自動操作，這樣可以極大地提高工作效率和產品質量，同時人力成本也大幅降低。在江蘇南通一家國內著名紡紗廠，過去都是女工高強度人工分揀棉紗并包裝，常常造成因欠重被客戶投訴或因超重而虧損，張教授目前正在協助該企業設計一款機器人自動包裝設備，可對棉紗精確稱重并自動包裝，從而有效地解決上述問題。像上述對機器人技術具有迫切需求的國內企業數不勝數。

　　并聯機器人可在宏觀和微觀多層次應用

　　張丹因在并聯機器人設計、制造及控制等領域取得的卓越成就，分別于2010年和2012年入選為加拿大機械工程院院士、加拿大工程院院士。與開環的串聯機器人相比，閉環的并聯機器人具有結構穩定、速度快、承載力大、精度高的特點，但也具有工作空間小的局限。張教授目前將科研攻關的重點放在了并聯機器人的串聯化和優化工作上，其形象地將之比喻為“將并聯機器人和串聯機器人作為父母，生育出遺傳父母優點的新一代機器人”。

　　在宏觀應用上，并聯機器人的主要應用包括工業零件的拋光去毛刺。目前，連美國波音飛機、通用汽車這樣的國際大公司基本都還是以手工方式進行曲面零件拋光去毛刺。張教授曾參訪過加拿大安省奧克維爾的古德里奇有限公司，該公司承接了波音、空客等各大飛機制造商的起落架生產，當時的工作條件非常惡劣，工人對零件的拋光去毛刺過程都是手工完成，一小時就得間歇一次。由于車間彌漫金屬粉塵，很多工人因此患上了皮膚癌和肺癌，年長的工人由于長時手工操作甚至得了肢體麻木。該公司聯系了張丹教授并準備采用并聯機器人技術進行改造，這樣工人的工作條件可以大為改觀。

　　在微觀應用層面，張丹設計的機器人柔性并聯結構，已經實現了無需裝配的一體化，其具有幅度小、精度高的特點，在生物醫學領域已開始得到應用。如微動探針可插到細胞內進行基因改造及染色體分類工作。在與中方的合作項目中，張丹的團隊設計的利用柔性并聯結構作為加速傳感器的一款數字鉛球，其上的傳感器可采集到鉛球推出時的加速度，將力的變形反饋給計算機進行分析后，教練可根據分析結果指導運動員改進動作，提高運動成績。此外，張丹還與中科院合肥智能機械研究所共同開發出仿土撥鼠的煤礦災難救援機器人技術及與中國礦業大學合作開發可充分利用煤礦資源的機器人薄層挖煤技術等，取得了良好的社會和經濟效益。

　　發展壯大要靠對核心關鍵部件的原創攻關

　　談及全球機器人技術的發展路徑，張丹認為，機器人技術的發展主要分為工業機器人和服務機器人兩大類。

　　工業機器人目前正在從汽車行業的焊接、噴漆等成熟應用向其他行業迅速擴展；而服務機器人因與人類生活密切相關，其需求旺盛，發展勢頭非常迅猛，且大有超過工業機器人的趨勢。如飛行機器人已大量應用于電線冬季除冰、電影拍攝、地理測繪甚至軍事偵察領域。服務機器人另一個具有廣闊市場的重要應用領域是醫療康復和養老，如外骨架機器人可助力中風老人恢復行走能力，減輕帕金森氏癥患者因手部抖動造成的生活不便，未來還可幫助重載荷的士兵在戰場上健步如飛。

　　張丹指出，目前機器人技術在中國的發展如火如荼，但還存在著層次較低、仿制多原創少的問題，與美日等國尚有不小的差距。像高精密減速器等極難仿制和逆向破解的機器人核心關鍵部件主要依賴進口，占到機器人總成本的一半以上。如果對核心關鍵部件的原創科研攻關無法實現突破，將嚴重制約中國的機器人產業的發展壯大。