揭秘我国机器人发展历程：从机械手到服务机器人

　编者语：或许就在不久的将来，在你出门的时候，再也不用担心忘了锁门或是梁上君子的光顾，因为家庭保安机器人会帮你看家；在你即将下班的时候，也只需一个电话，便能让家里的机器人帮你准备好可口的晚餐……机器人正逐步成为未来社会和家庭不可或缺的帮手。

　　今年71岁的曹祥康虽已退休多年，但他仍想为我国机器人发展发挥点“余热”，参与编写《机器人发展战略研究报告》是他目前的主要工作之一，偶尔也会辅导一下孙子功课。“现在的孩子可了不得，中学就参加机器人设计大赛，想当年我30多岁才知道robot（机器人）。”

　　在这位我国机器人事业的开创者之一，原北京机械工业自动化研究所机器人研究室主任看来，更“了不得”的是过去30多年来我国机器人技术的飞速发展。

　　从最初的机械手，到现在的服务机器人，机器人在提高产品质量、发展绿色制造、服务人民生活等方面发挥着越来越重要的作用。“不久的将来，一切人‘不能干，干不好，不想干’的事，都可以由机器人代劳。”他微笑着说。

　　机械手：我国最早的一批工业机器人

　　提起机器人，或许你会首先联想起美国大片《变形金刚》。然而，曹祥康告诉记者，现实生活中的机器人并不一定具有人的外形特征，美国1958年研制出第一台工业机器人，外形有点像坦克，我国早期的机器人也与人形相去甚远。

　　上世纪70年代初期，我国科技人员从外文杂志上敏锐地捕捉到国外机器人研究的信息，开始自发地研究机器人。“那时进口杂志很贵，研究单位不舍得买，每次都要骑车到机械工业情报所查资料，俄文还可以，英语不太在行，只好一边学英语一边找资料。”起步的艰辛远不止这些。“中国的人都用不了还搞机器人？”上海出版的某刊物更是把机器人视为批判对象，扣上一顶“唯心主义的伪科学”的帽子。

　　对此，曹祥康说，中国人口众多，但并非任何恶劣环境都适合人去作业，诸如粉尘、毒气、噪声、振动、高低温、放射性、高压带电、水下作业等恶劣工作环境下，用机器人作业，可以把人解放出来。不过，“为了保险起见，大家决定将robot翻译成‘机械手’。”

　　在科研院所和高校“恶补”机器人理论的同时，工厂技术人员也开始在实践中寻求突破。当时，在我国工厂冲压作业上下料时，由于生产节拍过快，又缺乏相应的安全保护设置，工人稍有不慎，手指就可能被切断。“出于对工人阶级的感情”，加上技术革新的需要，上海、东北等地工厂的技术人员自发地研发机械手，如上海汽车配件二厂研制的汽车灯壳冲压机械手、天津锻压机械厂研制的锻件上下料机械手，这就是我国最早的一批工业机器人。

　　“早期机械手的控制原理很简单，基本上就是‘挡块’定位，换做冲压别的零件，就拧拧螺丝调整一下‘挡块’的位置。曹老话锋一转，“就是这些简单的技术，却解决了很多实际问题，工厂断指事故明显减少，工作效率也大大提高。”

　　工业机器人：驶入国家规划发展的快车道

　　80年代中期，我国机器人的研发单位大大小小已有200多家，然而，由于多半从事的是低水平、重复性的研究，全国尚无一台机器人产品问世，直至1985年，我国机器人才迎来了“春天”。

　　1983年12月，新华社内参上一篇建议我国发展机器人技术的文章直抵中央，时任国家计委主任宋平做了“给与重视、适当支持”的批示。“国家计委科技司司长传达给我，让我们尽快组织专家论证，提交工业机器人‘七五’发展规划的初步框架。”曹祥康当晚激动地睡不着觉，平时舍不得打电话的他破例给一些外地同行挂了长途。

　　1985年，工业机器人被列入了国家“七五”科技攻关计划研究重点，目标锁定在工业机器人基础技术、基础器件开发、搬运、喷涂和焊接机器人的开发研究等五个方面。

　　“按照规划要求，不仅要做出样机，还要将样机用于生产。”曹祥康研究室负责开发喷漆机器人。留给他们的时间不足4年，当时面临的困难可想而知，但谁也没想过退缩。“国家拿出钱让我们做，拼了命也要做成。”曹祥康的话掷地有声。

　　正是凭着这股儿拼劲，1990年，工业喷漆机器人PJ-1如期完成。这是我国第一台喷漆机器人，专家鉴定结果认为：“其主要技术性能达到80年代中期国外同类产品水平。”这台机器人也成了明星，“戴着大红花到各地展览，甚是风光”。

　　与此同时，其他几种机器人的商品样机也已完成，还分别在第一汽车厂、第二汽车厂和南京汽车厂建立了自动喷漆生产线，驾驶室焊接线、弧焊工作站等应用示范点。“节省了从外国技术引进的费用近数百万美元。”更为主要的是，我国形成了一支从事机器人研发的技术队伍。说到这里，曹祥康开心地笑了。

　　从90年代初期起，在国家“863”计划支持下，我国工业机器人又在实践中迈进一大步，具有自主知识产权的点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等7种工业机器人产品相继问世，还实施了100多项机器人应用工程、建立了20余个机器人产业化基地。

　　国际竞争中，我国工业机器人的优势也日益凸显。清华大学计算机科学与技术系教授，第四届、五届国家“863”智能机器人主题专家组组长贾培发举例说，1995年，京城摩托车厂计划建立9个机器人工作站，虽然世界著名机器人厂商ABB公司再三承诺比我国新松公司报价都要低很多，京城最终还是选择了新松。

　　水下机器人：机器人技术跻身世界前列

　　1997年6月18日，我国机器人领域值得自豪的日子。烟波浩淼的大海作证：我国6000米无缆水下机器人试验应用成功，标志着我国水下机器人技术已达到世界先进水平，我国成为世界上少数具有深海探测能力的国家之一，为我国新世纪开发海洋资源赢得了主动权。

　　“人们将其视为成功发射了一颗返回式的‘海洋卫星’。”贾培发说。

　　这样的评价并不为过。在约6000米的深海中，大拇指指甲盖大的面积要承受将近1吨的压力；受海水和海流的影响，水下机器人要比空中更难指挥和定位；由于电磁波在水中信号衰减严重，只能用声纳联络；为了对抗海水对材料的腐蚀，必须采用抗腐的特殊材料；空中卫星能采用太阳能电池供电，而水下机器人只能自带“干粮”……

　　上世纪七八十年代，中国科学院沈阳自动化所蒋新松提出“结合中国国情，把特殊环境下工作的机器人作为中国机器人技术发展的突破口”的设想。有一次，他在南海舰队调研时了解到，因海上救捞或开采石油的需要，潜水员在水下工作时，20米以下很难看清目标，50米以下深水作业时只能靠手摸，对人体伤害极大，潜水员有时水下呼吸所需费用一分钟相当于一克黄金。

　　这更坚定了蒋新松研究水下机器人的决心。在几位德高望重的科学家鼎力支持下，蒋新松得到中国科学院100多万元的科研经费，开始了“海人一号”100米水下机器人的研制，该机器人于1985年、1986年先后首航和深潜试验成功。“七五”期间，国家将“海洋和水下机器人技术开发”列为科技攻关重点项目之一。

　　然而，“在国家863计划实施之前，我国研制的都是有缆遥控水下机器人，工作深度仅为300米。”贾培发说。

　　1986年底，中共中央24号文件把智能机器人列为国家863计划自动化领域两大主题之一，代号为512，其主要目标是“跟踪世界先进水平，研发水下机器人等极限环境下作业的特种机器人”。

　　在国家863计划精心组织下，1994年“探索者”号研制成功，它工作深度达到1000米，甩掉了与母船间联系的电缆，实现了从有缆向无缆的飞跃。从1992年6月起，又与俄罗斯科学院海洋技术研究所合作，以我方为主，先后研制开发出了“CR-01、CR-02”6000米无缆自治水下机器人，为我国深海资源的调查开发提供了先进装备。

　　2008年，水下机器人首次用于我国第三次北极科考冰下试验，获取了海冰厚度、冰底形态等大量第一手科研资料。

　　“过去我们在国外考察时，深水作业机器人连参观都不让，90年代他们出费用请我们过去，我们想看啥看啥，他们是想跟我们合作。”今非昔比的变化让贾培发无比自豪。