作者:彭科峰 张孟枭 来源:中国科学报 发布时间:2014/12/22 9:41:13
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记中科院自动化所的精密感知与控制研究中心

 

■本报记者 彭科峰 实习生 张孟枭

承担多项国家任务,与企业生产建立多方联系,面向生产一线科研攻关,培养精密感知领域优秀人才——这就是中科院自动化所的精密感知与控制研究中心。

充满“战斗力”的团队

精密感知与控制研究中心成立于2012年2月,以国家重大任务中需要攻克的感知与控制难题为切入点,重点突破精密测量与协同感知、复杂系统精密建模与控制、精密机构设计与驱动等方面的新理论、新方法,全面提升满足极端条件约束和苛刻性能指标要求的精密感知与有效控制能力,为国家重大任务的核心系统和重要部组件提供关键装备与解决方案。

经过两年多的发展,现在的精密感知与控制研究中心分为五个业务部——精密装配、数字样机、智能装备、精密感知、生产线和精密感知。中心有30多个职工,博士比例95%以上,专业方向齐全,有强大的科研力量和良好的科研氛围。

精密感知与控制研究中心主任徐德非常重视团队建设:“科研工作也非常需要团队合作,尤其是针对精密感知研究中心的研究任务,我们更需要加强团队的协作能力和集体作战的能力。”

在智能装配、微装配、精密感知、数字化装校方面全线开花,精密感知与控制研究中心硕果累累。2012年就实现10 mm微管与12 mm微孔的精密装配。2013年又完成了柱状为零件组件6自由度装配,2014年复合材料铺丝机的研发也取得了飞速发展。而最令整个中心振奋的,无疑是智能机器人应用领域的突飞猛进。

可以说没有精密感知,就没有机器人工业应用的春天。

让机器人走向一线

“机器人不是一条产业链的终端,而是中间环节,我们做机器人,就是要让机器人成为工业生产的主力。”精密感知与控制研究中心副主任邹伟表示,精密感知与控制研究中心的工作就是面向工业应用,面向生产一线,不能与实践脱节。焊缝跟踪检测,就是一个紧握工业脉搏的技术,目前国内相关工作者很多,但是局面却是“三多一少——报道很多,研究很多,论文很多,实际应用很少”。

因为实际应用不同于实验室的科研,除了对视觉算法的准确性和时效性要求很高,对稳定性和成功率也有十分苛刻的要求,而这也恰恰是难点所在。

徐德给记者举了一个例子,比如集装箱板材的焊接,对于本来利润率就不是很高的厂家,如果焊缝跟踪检测的成功率不够高,“哪怕是有90%的准确率,都会导致利润的大幅下降”。

焊缝跟踪检测与以往的视觉控制不同,难点不在于速度快,而在于干扰多,弧光对视觉的影响给定位增加了难度,焊接飞溅也使得原本的算法准确率有所降低,除了常规视觉控制的问题,排除干扰成了棘手而又必须解决的问题。

为此,精密感知与控制研究中心的研究人员决定把薄板焊接作为工作重心,通过现场调试,反复推敲,更新算法,利用统计学规律排除干扰,经历了很多困难。许多博士生也投入了大量的精力,最终在2012年形成正式产品,把成功率提高到了99%以上。

从“跟着跑”到“领头羊”

“国外是领头羊,我们一直在跟着跑。”徐德说。我国现在的机器人应用研发领域还存在很多不足,虽然一些技术和领域已经在国际上取得了前沿地位,但是机器人身上有一些十分重要的精密部件的生产工艺,国内还没能掌握。很多很好的理论研究成果还没能及时与生产一线相结合,很多企业还在“闭门造车”,对新的技术既不敢尝试,也不感兴趣。而正是这种“差不多就行”的心理,往往导致了“差很多”的结果。

邹伟也告诉记者:“在视觉控制方面,技术我们没问题,我们关键技术的突破不输国外,而在实际应用、大规模工业化投产方面,还是存在一定的差距的。”

今年初,徐德曾寄语:“我们研制的智能装备,不仅需要提高性能,还需要按照市场或用户的需求去降低成本,提高使用和维护的方便性。只有在我们的智能装备具备了低成本、高性能、使用维护方便的特点后,我们在智能装备领域才能有立足之地,实现由‘关键技术与理论方法’到‘整机与系统’的飞跃。”

他相信,我国已经迎来了科技的飞速发展。近些年,人才数量也在急剧增加。也许再经过10年或者20年,中国的精密感知与控制一定会打破国外技术控制的瓶颈,后来居上。

《中国科学报》 (2014-12-22 第8版 平台)
 
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