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訾斌 | 叩响机器人时代的大门
来源：互联网
2024-11-12 00:17:28 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
“到2025年，我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地；到2035年，我国机器人产业综合实力达到国际领先水平，机器人成为经济发展、人民生活、社会治理的重要组成。”这是我国《“十四五”机器人产业发展规划》中明确提出的发展目标。合肥工业大学机械工程学院院长、机器人研究所所长訾斌教授从事刚柔耦合智能机器人理论、技术与装备研究多年，他认为机器人技术正在深刻改变着人类的生产和生活方式，而随着机器人应用场景的持续拓展，机器人时代进程将被大大推进。
▲訾斌在作学术报告
近年来，智能分拣、智能配送、智能搬运等大批“机器人快递员”问世；医疗机器人上岗范围从病房巡诊、康复训练、手术辅助拓展到智能消杀、核酸检测；水下仿生机器人正逐渐取代潜水员承担水文监测、目标搜救等任务；中国空间站机械臂惊艳全球……但机器人应用发展远不止如此，2023年1月，工信部等17部门印发的《“机器人 ”应用行动实施方案》中明确指出，要面向社会民生改善和经济发展需求，遴选有一定基础、应用覆盖面广、辐射带动作用强的重点领域，聚焦典型应用场景和用户使用需求，开展从机器人产品研制、技术创新、场景应用到模式推广的系统推进工作，并支持一些新兴领域探索开展机器人应用。
“人类对机器人网络化、极端化、智能化、绿色化、共融化的期望值越来越高。”訾斌说。在他看来，“机器人 ”应用前景广阔，要立足国家与经济社会的需求，抓住这个发展良机，方能不负时代。
从星河中走来
“我们做科研要仰望星空，又要脚踏实地，在追寻梦想的同时不忘服务于国家需求。”訾斌由衷地说。他的科研之路正是从“仰望星空”开始的。
早在1995年，第三届国际大射电望远镜工作组会议上，西安电子科技大学段宝岩院士所做的关于大射电望远镜馈源支撑的光机电一体化创新报告，就受到了国内外专家的高度关注。这个报告照进现实，扎扎实实地解决了中国天眼（FAST）项目中最大的难点——馈源舱及其支撑结构系统问题，将天眼馈源舱的重量由万吨降低到30吨，被誉为“变革式创新”。
“之前，美国阿雷西博射电望远镜是刚性支撑，但天眼采用的是柔性结构。”如訾斌所言，口径305米的阿雷西博射电望远镜已经有近千吨重量，如果500米口径的天眼还因循旧例，馈源舱的重量将向万吨级跃进，这在实际工程应用中难以实现。从2003年开始，訾斌就致力于从事中国天眼大射电望远镜馈源支撑刚柔耦合系统力学分析与控制技术方面研究。
“超大型天线舱索刚柔耦合结构，简单来说，就是通过6根柔索的协调变化使馈源舱做跟踪射电源的六自由度运动，工作特点类似柔索驱动并联构型机器人。”訾斌补充道。尽管求学时期的课题方向更侧重机电耦合系统，但机器人对訾斌的吸引力是巨大的。在充分调研国内外相关发展状况后，訾斌把精力聚焦在刚柔耦合机器人研究这一充满机遇与挑战的前沿方向。
“没有那段时间的学习、科研经历，就没有我后续的快速成长。”訾斌坦诚地说。导师段宝岩院士的言传身教，使訾斌深刻体会到科研要面向国家重大战略需求、瞄准国际学术前沿、重视基础理论和工程实际相结合。博士毕业后，訾斌先后在中国矿业大学、合肥工业大学任教，在独立科研的道路上不断开拓前行。
“刚柔耦合智能机器人系统采用刚柔耦合单元驱/传动及新一代信息技术，具有工作空间大、负载能力强、驱动形式多元、协作扩展性好、作业灵活度高、环境适应性强等特点，能够实现模块化可重构、小批量多品种产品的柔性智能制造需求。常见的刚柔耦合机器人包括移动式刚柔耦合吊装机器人系统、大型飞机刚柔耦合作业机器人系统、多机协作机器人柔性喷涂系统等。”訾斌介绍道。近年来，刚柔耦合智能机器人可以处理非结构化环境下的综合作业任务，加快特种高端装备制造领域数字化转型，促进智能化、绿色化高质量发展。
如今，天眼已经能够聆听到来自亿万光年之外脉冲星的声音，而訾斌也成为智能机器人行业的领军人才，他带领了一支主要从事智能机器人、移动机器人及智能控制、智能复合材料驱动、刚柔耦合仿生机器人装备、先进康复医疗机器人、高性能工业机器人及其集成应用等科研方向的研究团队，不论是在基础理论研究领域还是在应用技术开发领域，均已有良好的研究积累。在工业机器人智能制造、基于物联网的移动机器人控制、机器人智能传动、数据驱动的仿生与医疗康复机器人等领域拥有先进的技术，部分成果已实现产业化，在工业界获得了较好的声誉。回顾来时路，訾斌并没有浓墨重彩地讲述科研攻关之难，只给出了他的座右铭——仰望星空、脚踏实地、追求卓越。这也是他一路向上的力量源泉。
向“机器人 ”挺进
2013年，訾斌以“黄山学者”特聘教授身份加入合肥工业大学。彼时，响应合肥创建“大湖名城、创新高地”的发展战略，合肥工业大学正蓄势待发。訾斌所在的机械工程学院，坐拥学校传统重点优势学科，在产学研合作和科研成果转化上积累了丰富的经验。他看中了学院在装备制造领域的基础，希望能在这一平台上使刚柔耦合机器人装备研究更上一层楼。
▲訾斌（中）指导学生实验
瞄准复杂作业环境下大空间、高性能机器人装备的国家重大战略需求，作为合肥工业大学机器人研究所带头人，訾斌着力打造了一支由国内外优秀科研人员组成的团队。团队面向世界科技前沿和国家重大需求，以“平台、基地、团队、项目”为依托，以“政产学研用”协同创新机制为引领，研发了具有工作空间大、负载能力强、环境适应性好、多机智能协作等技术特点的智能刚柔耦合机器人与装备。
訾斌带领团队针对智能刚柔耦合机器人与装备的关键科学技术问题，提出了面向多任务并发驱动的耦合设计与集成优化理论；针对智能刚柔耦合机器人大范围、高精度空间定位这一极具挑战性的技术难题，提出了大工作空间中刚柔耦合驱动、高精度定位与运动跟踪控制方法；设计了复杂多变环境下智能路径规划与动态稳定性监控理论和方法，实现了智能刚柔耦合机器人在复杂工作环境下的安全、稳定、可靠运行；发明了性能功能一体化设计方法和高性能稳定控制技术，开发了柔性化智能喷涂机器人共享工厂，保障了实际工程应用中大空间刚柔耦合智能机器人系统的稳定、高效、绿色与智能化作业。
对訾斌来说，理论和技术研究只是科研工作的一部分，更大的成就感在于技术成果的落地转化应用。“做科研要顶天立地，‘顶天’代表着‘从0到1’开展原创性突破，‘立地’则是‘从1到N’进行应用拓展。”
以智能喷涂机器人为例，訾斌表示，随着智能喷涂机器人的应用场景日趋多元化，需要具有多元信息感知、识别、判断及智能决策功能。在国家重点研发计划“智能机器人”重点专项的支持下，訾斌带领团队在喷涂机器人结构设计、喷涂系统动态性能监控、喷涂轨迹自动规划、喷涂质量检测等方面取得了重要进展，为推动智能喷涂技术产业化应用贡献了力量。团队成果为柔性化喷涂生产线系统技术提供了重要支撑，并通过智能喷涂共享工厂开展了典型示范应用。
“平常生活中，说到喷涂，我们比较容易联想到家具行业，但它其实在交通运载、航空航天、国防安全、特种车辆等领域都有重要的应用前景。”如訾斌所言，家具行业只是一个起点，我国在飞机、船舶等大型装备复杂构型表面智能喷涂领域均存在重大需求，研究大空间、高效率、高质量作业的刚柔耦合机器人基础理论与关键技术，才是他们在智能喷涂机器人方向上的蓝图。
同样的多元化应用，也体现在訾斌团队基于刚柔耦合机器人的其他装备研制上。他们研究的电液复合驱动模块化柔索并联机器人装备关键技术，可在起重吊装/码垛搬运装备制造业上进行应用；混合驱动机器人系统，可为压力机、工程机械、联合作业机器人等装备系统的智能化设计、开发、综合性能提升奠定基础；人体康复训练机器人平台，则将柔索驱动与气动人工肌肉驱动相结合，设计出模块化程度高、安全性高及适应性强的人体腰部康复训练机器人等。
“企业是科技创新的主体，我国的发展现状决定了高校、企业和科研院所应该联合起来。仅靠高校，很难从国外垄断技术中突围。”訾斌说。他带领的科研团队也与美国马里兰大学、纽约州立大学、德国慕尼黑工业大学、香港中文大学、澳门大学，中航工业集团、埃夫特、江淮汽车等多所国内外知名高校和企业建立了稳定的合作关系。
就在这次采访前夕，訾斌迎来了一批新的访客，这次他们将就汽车装备产业化问题开展深入合作。对他而言，只要还在坚持“机器人 ”的应用拓展，这种合作就会源源不断地进行下去。
“为了共同的事业”
合肥工业大学机械工程学院的历史，最早可追溯到1945年建校时期成立的“机械科”。这令合肥工业大学成为新中国建立以来最早设置汽车专业的大学之一，曾被誉为“机械四小龙”，办学历史悠久、底蕴深厚，在我国机械工业领域，特别是在汽车工业中，具有较强的影响力。
▲訾斌（中）与毕业生合影
“学院经历了70余年的发展，形成了智能机器人、绿色设计与制造、高档数控机床、摩擦学、噪声与振动控制等一批具有鲜明特色的科研团队。”2023年1月22日，大年初一，合肥工业大学发布的全球引才宣传片中，訾斌郑重地介绍着机械工程学院。这是他担任院长的第7年，“一流人才培养、一流学科建设”的“双一流”中心任务，已被时光镌刻成烙印留在了他的身上。
依托高层次领军人才组建学科团队，訾斌着力打造一批以领军人才为首席专家、以中青年带头人为重要支撑、以青年骨干教师为基础、有国外知名学者加盟的科研团队。他支持青年人才与学院所属的相关科研团队进行对接合作，鼓励青年教师加入科研团队并依托团队开展教学与科研工作。他围绕重点学科平台、高水平创新团队、高层次人才、重大重点项目、高水平成果等一流学科建设关键指标，积极制订和落实一流学科建设的发展规划和目标任务。在他的带领下，机械工程作为合肥工业大学“工程管理与智能制造”交叉学科的核心骨干学科，进入了国家“一流学科”建设行列，有力支撑了学校“工程科学”学科首次跻身全球排名前千分之一（2021年，科睿唯安）；根据教育部学位中心公布的第四轮学科评估结果，机械工程学科总体评价结果为B （并列全国第20位）；学院在人才培养、科学研究、学科建设、师资队伍建设等方面都取得了显著进展。“习近平总书记强调，要坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，不断向科学技术广度和深度进军。我们也要积极响应这一号召，在对新型交叉学科的探索中不断寻找新的发展契机。”訾斌说。
“我们现在的科研主力是70后和80后，当然90后年轻学者的表现也很突出。”对于如今机械学院呈现出来的朝气蓬勃的精神面貌，他非常自豪，并认为这是学院可持续发展的精神动力。“我校杨善林院士说过一句话——‘我们拥有共同的事业’。我想团队文化就是要合作、共享、发展。”
而作为可持续发展的另一重要环节，育人也是他大力推进的重点工作。为此，以培养德才兼备、能力卓越，自觉服务国家装备制造业的骨干与领军人才为目标，他在学院全面推进“立德树人、能力导向、创新创业”三位一体的教育教学集成体系建设，坚持以学生为中心、以能力培养为导向，把培养目标、教学过程、持续改进融为一体，并将思政教育融入课程教学各环节。同时，他始终坚持产教融合、科教协同发展，将最新的学科技术前沿、生产实践的具体案例融入教学过程中，先后主持完成安徽省重大教改研究项目、安徽省特色专业建设项目、安徽省传统专业改造提升项目等重要教研教改课题，获安徽省教学成果奖一等奖。他作为指导教师获2022年中国国际“互联网 ”大学生创新创业大赛银奖、2022年中国大学生机械工程创新创意大赛-智能制造大赛全国一等奖、2019年全国大学生机械产品数字化设计大赛全国一等奖、2018年世界机器人大赛-共融机器人挑战赛最佳应用创新奖等。至今，他培养的学生服务于社会各行各业，并逐渐成长为单位中坚力量与业务骨干。
“我对学生的要求，简单来说，就是做人做事做学问，要有团结协作精神，要善于思考，能把握住机遇。”訾斌说。他是一位尊重学生的导师，非常关心每一位学生的学业规划与人生目标，“有没有读博计划，未来是打算在高校还是去企业？”訾斌认为，只要他们将来能够对社会有所贡献，就是成功的。
訾斌是一个闲不下来的人，思考、交流和奋斗是他科研路上的“法宝”。不论工作多忙，訾斌都保持着日行万步的节奏。但就算在散步途中，他也忍不住去想团队要怎么建设、学生课题该如何选择、面临毕业有没有问题等。在他的节奏中，身体和灵魂总有一个在“行走”，但对他来说，这就是充实和幸福。
专家简介
訾斌，教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，合肥工业大学机械工程学院院长，机器人研究所所长。作为项目负责人，主持国家重点研发计划“智能机器人”重点专项、国家自然科学基金等项目20余项，发表学术论文100余篇，出版学术专著3部，授权发明专利100余件。作为第一完成人，获安徽省科技进步奖一等奖、高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖一等奖、安徽省教学成果奖一等奖等，入选安徽省劳动模范（先进工作者）、安徽省政协委员。担任中国机械工程学会机器人分会常务委员、中国机械工程学会机械设计分会常务委员、中国电子学会电子机械工程分会副主任委员、安徽省机械行业联合会副会长，担任美国机械工程师协会《机械设计学报》副主编，《中国机械工程学报》《机械科学》《机器人》《控制与决策》等国内外期刊编委。主要研究方向为刚柔耦合智能机器人理论、技术与装备，智能制造系统控制与自动化等。
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