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中国机器人

时间:2019-10-06    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

中国机器人


下面的这个故事,说的是我国机器人是怎么研究制造成功的。

故事的主人公叫余达太。1979 年春,他刚过 30 岁,北京钢铁学院就将

他派到日本,在九州工业大学读研究生。这个时候,日本的机器人技术已经

很发达了。我们的国家,由于种种原因,曾经有过一段发展机械手的热潮,

并且全国范围内花费了不少钱,但是,没有几家工厂真正得到实际应用。我

国机器人发展进入了低潮。

余达太就是在这种情况下,去日本攻读机器人有关理论的。他的导师是

山下忠教授,有名的机器人专家。

余达太是一位具有雄心的年轻人。他看到了自己国家在机器人技术上的

差距,也触动了炎黄子孙的自尊心。三年苦读,13 门功课全部获得“优等”,

获得工学硕士学位,并进入日本安川电机公司机器人研究室实习。这家公司

是世界上一家著名的机器人制造公司。

你看到工业机器人,外形和一般机器差不太多,但是设计、制造机器人

要用到机械、电子、控制、电子计算机、信息处理等许多科学知识。机器人

是属于高新技术,很多东西是相互保密的。余达太是一位有心人,为了回国


后发展机器人,他用自己从生活费中节省下的钱,还有半年工资,购买了近

千本资料和书籍,预订了三种日本出版的机器人方面的杂志,一订就是 5 年!

他还没有重新踏上祖国的大地,就把一颗火热的心放到机器人身上了。

余达太回到祖国以后,着手研制中国的机器人。然而,要制造出一台新

的、真正“能起作用”的机器人,并不是那么简单。不但要找到用户,而且

要花上几十万元,需要有许多专家、技术人员合作,并且要花费成年累月的

时间!想干这样大的“工程”,先要进行充分地调研。

他从南到北,从东到西,跑了很多省市,进了很多工厂、生产研究机关,

进行了调查研究。这时,在我国的大地上又掀起了研究机器人的高潮。

1983 年 1 月 11 日下午,北京钢铁学院召开了研究制造工业机器人的技

术论证会,审查余达太提出的申请报告。他们提出的制造方案是采用关节式

结构,这是 80 年代国际上比较流行的结构形式。因为关节式机器人优点多,

它在各个方向都可灵活地高速动作,并且手腕到达空间某一个点可以有多种

方法,工作空间也大。但是,也有大困难:关节机器人有肩、肘、手腕,以

及整个手臂转动,每个转动都要一个电机加上减速机构。为了机械手手指能

拿动一定重物,并有一定运动的速度和加速度,而且运动中不发生颤抖,定

位准确,就要求大臂、小臂、腕子有一定质量,这样驱动各关节的电动机就

要大些。肘关节及腕关节电动机不宜直接放在各个关节处,而是放在机身附

近,这样才能保证小臂及腕子不太重,可以省些“力气”。但是,它又要解

决电动机与关节之间用拉杆和链条传动问题,传动效率也低,所以也有很大

难题要解决。当时还很少用直接驱动的力矩马达,所以设计传动机构要求精

确分析计算,找到最好的方案。

这次方案审查会,有很多领导、专家和教授参加。会上有的是鼓励,有

的是质疑,还有一位专家幽默地说:

“余达太,你要搞关节式机器人,我看,你得小心机器人别得关节炎。”

是啊,制造一台具有世界水平的机器人谈何容易,俗话说的好:“看是

容易,做是难。”

难,制造新型的工业机器人有许多困难,就像拦在机器人发展道路上的

一座“大山”。但是,中国有许多科技愚公,敢于搬这座“大山”。当院领

导让余达太自由组阁时,他的同学,老师来了,还有副教授,讲师,女将,

刚刚毕业的学生来了,组成了一个十多人的“搬山队”。

真如搬山一样,在短时间内要学习掌握必要的机器人方面的理论知识,

特别是,要弄懂没有任何说明的“软件资料”,这真好比读天书。当年,日

本人把这些资料交给余达太时,曾意味深长地说:“这是天书一本,你拿回

去,也看不懂。”——他们一边学日语,一边读天书,就是要把它弄懂,弄

出个名堂来。

是不是可以绕过“软件资料”这个拦路虎呢?不能,因为这个机器人有

五个自由度,也就是有五个独立运动,也就是说,它有五个关节,每个关节

有一个电动机。为了机器人手爪在空间走二条曲线,人“教”它时,常常是

反映手爪(也叫操作器)在空间应走过的几个点告诉它。其他各点(有很多

很多点才能连成一条光滑的曲线)要由机器人电脑来计算。更难的是,要把

手爪空间的点,变成各关节应当怎么运动的数据,还要由电脑算出各关节抬

举多大角度,速度该多大?这是很难的“空间机构运动学”问题。还有呢,

机器人各关节是由电动机驱动的,每个电动机加上多大信号进行控制,才会


使各关节运动得恰到好处呢?这要进行所谓的“动力学”计算,要考虑各杆

呀、件呀的质量、长度、运动速度、加速度、摩擦力等许多因素,算起来相

当复杂。另外,还要考虑起动、停止、动作顺序、安全等等许多问题。这些

事情都是由控制装置(主要是由电脑)来完成的。不过,人们的想法,计算

方法,很多问题,电脑都不懂,它只懂自己的“语言”。人和电脑之间交换

这些信息,还要用到一种高级语言的知识,这也就是软件。这些问题,都是

设计机器人绝对少不了的“软件资料”。软件资料对不同的机器人是有很大

差别的。

搬“大山”就要付出艰辛的劳动!为了尽快尽好地设计出机器人,在 1983

年炎热的夏天,他们在“三大火炉”之一的南京的一家招待所里整整苦战了

一个月,拿出了最初设计图纸。

搬“大山”,就要天天挖山不止,不怕天长地久,只有一个念头:成功!

余达太和他的同事,就是这样的人,机器人用的电子计算机,由原来的八位

变为 16 位;为了使机器人“大脑”赶上世界先进水平,他们三次修改方案。

他们的信念是:“要赶超世界机器人技术水平,只能起点高,走自己的路才

行。”他们就在这条路上,一步一步地又走了两年!

研究试制工业机器人最困难的问题是钱!中国科学院计算中心技术服务

公司慷慨解囊,拿出 30 万元,并说:“我们投资,你们干吧,失败了,算我

们白交学费,豁出去不盖宿舍楼了!”钢铁学院院长手内仅有 10 万美元的外

汇,竟一下子给他们 3 万解决进口设备问题。就凭这些“上帝”,他们怎么

会造不出机器人来呢?

 

他们后来成功了,他们有一个很好的经验: 我们的成功秘是 1+1>2。”

——有“内耗”的地方,一个人加一个人不等于二个人,在他们团结集体里,

一加一不等于二,而是大于二。他们没有“内耗”,有的是共同动手,动脑,

动手!有的是相互帮助,相互谅解!

他们成功了,由他们研制的 BJM(北京人)— 1 型弧焊工业机器人很顺利

地通过了技术鉴定,并且成功地在南京汽车制造厂承担汽车生产线上的焊接

工作,不但提高了产品质量,而且改善了工人劳动条件,获得了经济效益和

社会效益。

他们成功了,以他们为基础,很快发展成为一个机器人研究所,余达太

被任命为所长。他成为一名在机器人技术界有名气的人物

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