今年71歲的曹祥康雖已退休多年,但他仍想為我國(guó)機(jī)器人發(fā)展發(fā)揮點(diǎn)“余熱”,參與編寫(xiě)《機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》是他目前的主要工作之一,偶爾也會(huì)輔導(dǎo)一下孫子功課?!艾F(xiàn)在的孩子可了不得,中學(xué)就參加機(jī)器人設(shè)計(jì)大賽,想當(dāng)年我30多歲才知道robot(機(jī)器人)?!?
在這位我國(guó)機(jī)器人事業(yè)的開(kāi)創(chuàng)者之一,原北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所機(jī)器人研究室主任看來(lái),更“了不得”的是過(guò)去30多年來(lái)我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展。
從最初的機(jī)械手,到現(xiàn)在的服務(wù)機(jī)器人,機(jī)器人在提高產(chǎn)品質(zhì)量、發(fā)展綠色制造、服務(wù)人民生活等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用?!安痪玫膶?lái),一切人‘不能干,干不好,不想干’的事,都可以由機(jī)器人代勞。”他微笑著說(shuō)。
機(jī)械手:我國(guó)最早的一批工業(yè)機(jī)器人
提起機(jī)器人,或許你會(huì)首先聯(lián)想起美國(guó)大片《變形金剛》。然而,曹祥康告訴記者,現(xiàn)實(shí)生活中的機(jī)器人并不一定具有人的外形特征,美國(guó)1958年研制出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,外形有點(diǎn)像坦克,我國(guó)早期的機(jī)器人也與人形相去甚遠(yuǎn)。
上世紀(jì)70年代初期,我國(guó)科技人員從外文雜志上敏銳地捕捉到國(guó)外機(jī)器人研究的信息,開(kāi)始自發(fā)地研究機(jī)器人。“那時(shí)進(jìn)口雜志很貴,研究單位不舍得買,每次都要騎車到機(jī)械工業(yè)情報(bào)所查資料,俄文還可以,英語(yǔ)不太在行,只好一邊學(xué)英語(yǔ)一邊找資料?!逼鸩降钠D辛遠(yuǎn)不止這些。“中國(guó)的人都用不了還搞機(jī)器人?”上海出版的某刊物更是把機(jī)器人視為批判對(duì)象,扣上一頂“唯心主義的偽科學(xué)”的帽子。
對(duì)此,曹祥康說(shuō),中國(guó)人口眾多,但并非任何惡劣環(huán)境都適合人去作業(yè),諸如粉塵、毒氣、噪聲、振動(dòng)、高低溫、放射性、高壓帶電、水下作業(yè)等惡劣工作環(huán)境下,用機(jī)器人作業(yè),可以把人解放出來(lái)。不過(guò),“為了保險(xiǎn)起見(jiàn),大家決定將robot翻譯成‘機(jī)械手’?!?/p>
在科研院所和高?!皭貉a(bǔ)”機(jī)器人理論的同時(shí),工廠技術(shù)人員也開(kāi)始在實(shí)踐中尋求突破。當(dāng)時(shí),在我國(guó)工廠沖壓作業(yè)上下料時(shí),由于生產(chǎn)節(jié)拍過(guò)快,又缺乏相應(yīng)的安全保護(hù)設(shè)置,工人稍有不慎,手指就可能被切斷?!俺鲇趯?duì)工人階級(jí)的感情”,加上技術(shù)革新的需要,上海、東北等地工廠的技術(shù)人員自發(fā)地研發(fā)機(jī)械手,如上海汽車配件二廠研制的汽車燈殼沖壓機(jī)械手、天津鍛壓機(jī)械廠研制的鍛件上下料機(jī)械手,這就是我國(guó)最早的一批工業(yè)機(jī)器人。
“早期機(jī)械手的控制原理很簡(jiǎn)單,基本上就是‘擋塊’定位,換做沖壓別的零件,就擰擰螺絲調(diào)整一下‘擋塊’的位置。曹老話鋒一轉(zhuǎn),“就是這些簡(jiǎn)單的技術(shù),卻解決了很多實(shí)際問(wèn)題,工廠斷指事故明顯減少,工作效率也大大提高?!?/p>
工業(yè)機(jī)器人:駛?cè)雵?guó)家規(guī)劃發(fā)展的快車道
80年代中期,我國(guó)機(jī)器人的研發(fā)單位大大小小已有200多家,然而,由于多半從事的是低水平、重復(fù)性的研究,全國(guó)尚無(wú)一臺(tái)機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)世,直至1985年,我國(guó)機(jī)器人才迎來(lái)了“春天”。
1983年12月,新華社內(nèi)參上一篇建議我國(guó)發(fā)展機(jī)器人技術(shù)的文章直抵中央,時(shí)任國(guó)家計(jì)委主任宋平做了“給與重視、適當(dāng)支持”的批示?!皣?guó)家計(jì)委科技司司長(zhǎng)傳達(dá)給我,讓我們盡快組織專家論證,提交工業(yè)機(jī)器人‘七五’發(fā)展規(guī)劃的初步框架。”曹祥康當(dāng)晚激動(dòng)地睡不著覺(jué),平時(shí)舍不得打電話的他破例給一些外地同行掛了長(zhǎng)途。
1985年,工業(yè)機(jī)器人被列入了國(guó)家“七五”科技攻關(guān)計(jì)劃研究重點(diǎn),目標(biāo)鎖定在工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)器件開(kāi)發(fā)、搬運(yùn)、噴涂和焊接機(jī)器人的開(kāi)發(fā)研究等五個(gè)方面。
“按照規(guī)劃要求,不僅要做出樣機(jī),還要將樣機(jī)用于生產(chǎn)。”曹祥康研究室負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)噴漆機(jī)器人。留給他們的時(shí)間不足4年,當(dāng)時(shí)面臨的困難可想而知,但誰(shuí)也沒(méi)想過(guò)退縮?!皣?guó)家拿出錢讓我們做,拼了命也要做成?!辈芟榭档脑挃S地有聲。
正是憑著這股兒拼勁,1990年,工業(yè)噴漆機(jī)器人PJ-1如期完成。這是我國(guó)第一臺(tái)噴漆機(jī)器人,專家鑒定結(jié)果認(rèn)為:“其主要技術(shù)性能達(dá)到80年代中期國(guó)外同類產(chǎn)品水平?!边@臺(tái)機(jī)器人也成了明星,“戴著大紅花到各地展覽,甚是風(fēng)光”。
與此同時(shí),其他幾種機(jī)器人的商品樣機(jī)也已完成,還分別在第一汽車廠、第二汽車廠和南京汽車廠建立了自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線,駕駛室焊接線、弧焊工作站等應(yīng)用示范點(diǎn)?!肮?jié)省了從外國(guó)技術(shù)引進(jìn)的費(fèi)用近數(shù)百萬(wàn)美元?!备鼮橹饕氖牵覈?guó)形成了一支從事機(jī)器人研發(fā)的技術(shù)隊(duì)伍。說(shuō)到這里,曹祥康開(kāi)心地笑了。
從90年代初期起,在國(guó)家“863”計(jì)劃支持下,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等7種工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品相繼問(wèn)世,還實(shí)施了100多項(xiàng)機(jī)器人應(yīng)用工程、建立了20余個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地。
國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)也日益凸顯。清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授,第四屆、五屆國(guó)家“863”智能機(jī)器人主題專家組組長(zhǎng)賈培發(fā)舉例說(shuō),1995年,京城摩托車廠計(jì)劃建立9個(gè)機(jī)器人工作站,雖然世界著名機(jī)器人廠商ABB公司再三承諾比我國(guó)新松公司報(bào)價(jià)都要低很多,京城最終還是選擇了新松。
水下機(jī)器人:機(jī)器人技術(shù)躋身世界前列
1997年6月18日,我國(guó)機(jī)器人領(lǐng)域值得自豪的日子。煙波浩淼的大海作證:我國(guó)6000米無(wú)纜水下機(jī)器人試驗(yàn)應(yīng)用成功,標(biāo)志著我國(guó)水下機(jī)器人技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平,我國(guó)成為世界上少數(shù)具有深海探測(cè)能力的國(guó)家之一,為我國(guó)新世紀(jì)開(kāi)發(fā)海洋資源贏得了主動(dòng)權(quán)。
“人們將其視為成功發(fā)射了一顆返回式的‘海洋衛(wèi)星’?!辟Z培發(fā)說(shuō)。
這樣的評(píng)價(jià)并不為過(guò)。在約6000米的深海中,大拇指指甲蓋大的面積要承受將近1噸的壓力;受海水和海流的影響,水下機(jī)器人要比空中更難指揮和定位;由于電磁波在水中信號(hào)衰減嚴(yán)重,只能用聲納聯(lián)絡(luò);為了對(duì)抗海水對(duì)材料的腐蝕,必須采用抗腐的特殊材料;空中衛(wèi)星能采用太陽(yáng)能電池供電,而水下機(jī)器人只能自帶“干糧”……
上世紀(jì)七八十年代,中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所蔣新松提出“結(jié)合中國(guó)國(guó)情,把特殊環(huán)境下工作的機(jī)器人作為中國(guó)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的突破口”的設(shè)想。有一次,他在南海艦隊(duì)調(diào)研時(shí)了解到,因海上救撈或開(kāi)采石油的需要,潛水員在水下工作時(shí),20米以下很難看清目標(biāo),50米以下深水作業(yè)時(shí)只能靠手摸,對(duì)人體傷害極大,潛水員有時(shí)水下呼吸所需費(fèi)用一分鐘相當(dāng)于一克黃金。
這更堅(jiān)定了蔣新松研究水下機(jī)器人的決心。在幾位德高望重的科學(xué)家鼎力支持下,蔣新松得到中國(guó)科學(xué)院100多萬(wàn)元的科研經(jīng)費(fèi),開(kāi)始了“海人一號(hào)”100米水下機(jī)器人的研制,該機(jī)器人于1985年、1986年先后首航和深潛試驗(yàn)成功?!捌呶濉逼陂g,國(guó)家將“海洋和水下機(jī)器人技術(shù)開(kāi)發(fā)”列為科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。
然而,“在國(guó)家863計(jì)劃實(shí)施之前,我國(guó)研制的都是有纜遙控水下機(jī)器人,工作深度僅為300米。”賈培發(fā)說(shuō)。
1986年底,中共中央24號(hào)文件把智能機(jī)器人列為國(guó)家863計(jì)劃自動(dòng)化領(lǐng)域兩大主題之一,代號(hào)為512,其主要目標(biāo)是“跟蹤世界先進(jìn)水平,研發(fā)水下機(jī)器人等極限環(huán)境下作業(yè)的特種機(jī)器人”。
在國(guó)家863計(jì)劃精心組織下,1994年“探索者”號(hào)研制成功,它工作深度達(dá)到1000米,甩掉了與母船間聯(lián)系的電纜,實(shí)現(xiàn)了從有纜向無(wú)纜的飛躍。從1992年6月起,又與俄羅斯科學(xué)院海洋技術(shù)研究所合作,以我方為主,先后研制開(kāi)發(fā)出了“CR-01、CR-02”6000米無(wú)纜自治水下機(jī)器人,為我國(guó)深海資源的調(diào)查開(kāi)發(fā)提供了先進(jìn)裝備。
2008年,水下機(jī)器人首次用于我國(guó)第三次北極科考冰下試驗(yàn),獲取了海冰厚度、冰底形態(tài)等大量第一手科研資料。
“過(guò)去我們?cè)趪?guó)外考察時(shí),深水作業(yè)機(jī)器人連參觀都不讓,90年代他們出費(fèi)用請(qǐng)我們過(guò)去,我們想看啥看啥,他們是想跟我們合作。”今非昔比的變化讓賈培發(fā)無(wú)比自豪。