【“长江学者”20年】机械学院丁汉教授：以人文关怀为源动力推动共融机器人研发

内容来源：华中科技大学新闻网

“未来，在各种动态环境中，机器人将发挥机器人的优势，人发挥人的优势，从而实现机器人与环境之间、机器人与人之间、机器人与机器人之间的共融，机器人、环境与人将组成命运共同体，互助互补。”

在机器人技术发展及应用上，每每面对“机器将取代人”的担忧时，做了30多年机器人研发的中国科学院院士、“长江学者”特聘教授、机械学院院长丁汉都会兴致勃勃地讲述他给机器人发展定的“调”：机器人取代的，是危险、恶劣、枯燥的工作；高端、智慧的工作需要更多的人和机器人一起协作完成。“因为人的浪漫、创造力和想象力，是机器人永远无法取代的。”

1986年以优异成绩考取原华中理工大学，师从杨叔子院士和熊有伦院士攻读博士以来，丁汉就坚持追求科学研究既要顶天又要立地，开始了既面向国家重大需求又服务民生福祉的机器人研究之路。回忆起当年起步时的情景，他还清楚地记得“那时候‘863’计划刚刚开始，机器人主要做一些笨重的搬运工作”。

随着人工智能和传感技术的发展，丁汉的机器人研究理念不断成熟。“我们要把老师傅的经验变成机器人的技能，使操作型机器人转变为‘能工巧匠’。”

为此，丁汉将机器人学和制造技术相结合，建立了复杂曲面宽行加工理论，揭示了刀具“空间运动-包络成形-加工误差”间的微分传递规律，突破了多轴联动高效加工的关键技术；提出了高速加工稳定性分析的全离散法，保证了复杂工况下无颤振高效加工；提出了机器人操作规划的空间几何推理方法，研制了大叶片机器人“测量-操作-加工”一体化（3M）磨抛系统。

应用基础研究的目的，根本上是为了更好地解决实际工程问题。叶轮、叶片等复杂曲面零件的制造水平代表着国家制造业的核心竞争力，误差控制和加工稳定性分析是这类零件高效精密制造的理论难题。在两期国家“973”项目的支持下，丁汉带领团队通过近十年的研究，提出了“复杂曲面扫掠包络误差控制原理和宽行加工理论”，为这一难题开出了良方，获得了国际专家的引用与赞誉。

技术研究的创新也引领着企业生产的革新。国内企业在叶片制造过程中普遍采用人工打磨，存在高污染、招工难等现象。丁汉团队研发的机器人磨抛系统正好解决了这一难题。该系统不仅能替代人工磨抛，还使加工效率和表面质量获得提高。丁汉团队带着这一技术与中车株洲所联合，开发出一条国际先进的大型风电叶片机器人打磨生产线。

“这项技术投入应用以后，用户反馈非常好。因为它不仅把人从非常恶劣的工作环境中解放出来，还有效提升了产品质量和一致性，实现了测量、操作、加工一体化的基础研究-技术开发-产业化应用的贯通链。”丁汉团队的陶波教授说道。

良好的合作基础促进了彼此更高层面的信任。2016年，中车株洲所联合丁汉团队创立无锡中车时代智能装备有限公司，致力于为大型复杂构件智能制造提供综合解决方案的知名企业。

这次成功的尝试，使丁汉更加坚定了他的机器人发展理想——“共融机器人”。他说：“我们创造和发明机器人的目的，是为了代替人、服务人、拓展人。‘共融机器人’就是能与作业环境、人和其它机器人自然交互、自主适应复杂动态环境并协同作业的机器人。”

为此，2014年，丁汉牵头论证国家自然科学基金委员会“共融机器人基础理论与关键技术研究”重大研究计划。经过20余次的讨论、论证、汇报、咨询，该项目于2016年7月获得批准，主要面向智能制造、医疗康复、国防安全等领域对共融机器人的需求，开展共融机器人结构、感知与控制的基础理论与关键技术研究，为我国机器人技术和产业提供源头创新思路与科学支撑。丁汉担任该重大研究计划指导专家组组长。

“这是我国机器人领域的第一个重大基础研究计划。我希望能通过我们的研究和实践，形成中国人原创的概念和理论，同时也面向国家需求将成果落地。”丁汉已经准备好了以“攻碉堡”的态度，带领团队和更多的中国机器人专家，通过共融机器人重大研究计划，促进我国机器人领域涌现一批“能工巧匠”型机器人装备、“聪明体贴”型康复机器人和“分工合作”型特种机器人集群。到那时，很多类型的大型复杂曲面构件就可以由机器人来制造完成，残疾人士佩戴的义肢也会像其身体的一部分那样“所思即所达”。