推選答案下面的這個(gè)故事,說的是我國機(jī)器人是怎么研究制造成功的。
故事的主人公叫余達(dá)太。1979 年春,他剛過30 歲,北京鋼鐵學(xué)院就將
他派到日本,在九州工業(yè)大學(xué)讀研究生。這個(gè)時(shí)候,日本的機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)
很發(fā)達(dá)了。我們的國家,由于種種原因,曾經(jīng)有過一段發(fā)展機(jī)械手的熱潮,
并且全國范圍內(nèi)花費(fèi)了不少錢,但是,沒有幾家工廠真正得到實(shí)際應(yīng)用。我
國機(jī)器人發(fā)展進(jìn)入了低潮。
余達(dá)太就是在這種情況下,去日本攻讀機(jī)器人有關(guān)理論的。他的導(dǎo)師是
山下忠教授,有名的機(jī)器人專家。
余達(dá)太是一位具有雄心的年輕人。他看到了自己國家在機(jī)器人技術(shù)上的
差距,也觸動(dòng)了炎黃子孫的自尊心。三年苦讀,13 門功課全部獲得“優(yōu)等”,
獲得工學(xué)碩士學(xué)位,并進(jìn)入日本安川電機(jī)公司機(jī)器人研究室實(shí)習(xí)。這家公司
是世界上一家著名的機(jī)器人制造公司。
你看到工業(yè)機(jī)器人,外形和一般機(jī)器差不太多,但是設(shè)計(jì)、制造機(jī)器人
要用到機(jī)械、電子、控制、電子計(jì)算機(jī)、信息處理等許多科學(xué)知識(shí)。機(jī)器人
是屬于高新技術(shù),很多東西是相互保密的。余達(dá)太是一位有心人,為了回國
后發(fā)展機(jī)器人,他用自己從生活費(fèi)中節(jié)省下的錢,還有半年工資,購買了近
千本資料和書籍,預(yù)訂了三種日本出版的機(jī)器人方面的雜志,一訂就是5 年!
他還沒有重新踏上祖國的大地,就把一顆火熱的心放到機(jī)器人身上了。
余達(dá)太回到祖國以后,著手研制中國的機(jī)器人。然而,要制造出一臺(tái)新
的、真正“能起作用”的機(jī)器人,并不是那么簡單。不但要找到用戶,而且
要花上幾十萬元,需要有許多專家、技術(shù)人員合作,并且要花費(fèi)成年累月的
時(shí)間!想干這樣大的“工程”,先要進(jìn)行充分地調(diào)研。
他從南到北,從東到西,跑了很多省市,進(jìn)了很多工廠、生產(chǎn)研究機(jī)關(guān),
進(jìn)行了調(diào)查研究。這時(shí),在我國的大地上又掀起了研究機(jī)器人的高潮。
1983 年1 月11 日下午,北京鋼鐵學(xué)院召開了研究制造工業(yè)機(jī)器人的技
術(shù)論證會(huì),審查余達(dá)太提出的申請(qǐng)報(bào)告。他們提出的制造方案是采用關(guān)節(jié)式
結(jié)構(gòu),這是80 年代國際上比較流行的結(jié)構(gòu)形式。因?yàn)殛P(guān)節(jié)式機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)多,
它在各個(gè)方向都可靈活地高速動(dòng)作,并且手腕到達(dá)空間某一個(gè)點(diǎn)可以有多種
方法,工作空間也大。但是,也有大困難:關(guān)節(jié)機(jī)器人有肩、肘、手腕,以
及整個(gè)手臂轉(zhuǎn)動(dòng),每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)都要一個(gè)電機(jī)加上減速機(jī)構(gòu)。為了機(jī)械手手指能
拿動(dòng)一定重物,并有一定運(yùn)動(dòng)的速度和加速度,而且運(yùn)動(dòng)中不發(fā)生顫抖,定
位準(zhǔn)確,就要求大臂、小臂、腕子有一定質(zhì)量,這樣驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)的電動(dòng)機(jī)就
要大些。肘關(guān)節(jié)及腕關(guān)節(jié)電動(dòng)機(jī)不宜直接放在各個(gè)關(guān)節(jié)處,而是放在機(jī)身附
近,這樣才能保證小臂及腕子不太重,可以省些“力氣”。但是,它又要解
決電動(dòng)機(jī)與關(guān)節(jié)之間用拉桿和鏈條傳動(dòng)問題,傳動(dòng)效率也低,所以也有很大
難題要解決。當(dāng)時(shí)還很少用直接驅(qū)動(dòng)的力矩馬達(dá),所以設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求精
確分析計(jì)算,找到最好的方案。
這次方案審查會(huì),有很多領(lǐng)導(dǎo)、專家和教授參加。會(huì)上有的是鼓勵(lì),有
的是質(zhì)疑,還有一位專家幽默地說:
“余達(dá)太,你要搞關(guān)節(jié)式機(jī)器人,我看,你得小心機(jī)器人別得關(guān)節(jié)炎。”
是啊,制造一臺(tái)具有世界水平的機(jī)器人談何容易,俗話說的好:“看是
容易,做是難?!?br />難,制造新型的工業(yè)機(jī)器人有許多困難,就像攔在機(jī)器人發(fā)展道路上的
一座“大山”。但是,中國有許多科技愚公,敢于搬這座“大山”。當(dāng)院領(lǐng)
導(dǎo)讓余達(dá)太自由組閣時(shí),他的同學(xué),老師來了,還有副教授,講師,女將,
剛剛畢業(yè)的學(xué)生來了,組成了一個(gè)十多人的“搬山隊(duì)”。
真如搬山一樣,在短時(shí)間內(nèi)要學(xué)習(xí)掌握必要的機(jī)器人方面的理論知識(shí),
特別是,要弄懂沒有任何說明的“軟件資料”,這真好比讀天書。當(dāng)年,日
本人把這些資料交給余達(dá)太時(shí),曾意味深長地說:“這是天書一本,你拿回
去,也看不懂?!薄麄円贿厡W(xué)日語,一邊讀天書,就是要把它弄懂,弄
出個(gè)名堂來。
是不是可以繞過“軟件資料”這個(gè)攔路虎呢?不能,因?yàn)檫@個(gè)機(jī)器人有
五個(gè)自由度,也就是有五個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng),也就是說,它有五個(gè)關(guān)節(jié),每個(gè)關(guān)節(jié)
有一個(gè)電動(dòng)機(jī)。為了機(jī)器人手爪在空間走二條曲線,人“教”它時(shí),常常是
反映手爪(也叫操作器)在空間應(yīng)走過的幾個(gè)點(diǎn)告訴它。其他各點(diǎn)(有很多
很多點(diǎn)才能連成一條光滑的曲線)要由機(jī)器人電腦來計(jì)算。更難的是,要把
手爪空間的點(diǎn),變成各關(guān)節(jié)應(yīng)當(dāng)怎么運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù),還要由電腦算出各關(guān)節(jié)抬
舉多大角度,速度該多大?這是很難的“空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)”問題。還有呢,
機(jī)器人各關(guān)節(jié)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的,每個(gè)電動(dòng)機(jī)加上多大信號(hào)進(jìn)行控制,才會(huì)
使各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)得恰到好處呢?這要進(jìn)行所謂的“動(dòng)力學(xué)”計(jì)算,要考慮各桿
呀、件呀的質(zhì)量、長度、運(yùn)動(dòng)速度、加速度、摩擦力等許多因素,算起來相
當(dāng)復(fù)雜。另外,還要考慮起動(dòng)、停止、動(dòng)作順序、安全等等許多問題。這些
事情都是由控制裝置(主要是由電腦)來完成的。不過,人們的想法,計(jì)算
方法,很多問題,電腦都不懂,它只懂自己的“語言”。人和電腦之間交換
這些信息,還要用到一種高級(jí)語言的知識(shí),這也就是軟件。這些問題,都是
設(shè)計(jì)機(jī)器人絕對(duì)少不了的“軟件資料”。軟件資料對(duì)不同的機(jī)器人是有很大
差別的。
搬“大山”就要付出艱辛的勞動(dòng)!為了盡快盡好地設(shè)計(jì)出機(jī)器人,在1983
年炎熱的夏天,他們?cè)凇叭蠡馉t”之一的南京的一家招待所里整整苦戰(zhàn)了
一個(gè)月,拿出了最初設(shè)計(jì)圖紙。
搬“大山”,就要天天挖山不止,不怕天長地久,只有一個(gè)念頭:成功!
余達(dá)太和他的同事,就是這樣的人,機(jī)器人用的電子計(jì)算機(jī),由原來的八位
變?yōu)?6 位;為了使機(jī)器人“大腦”趕上世界先進(jìn)水平,他們?nèi)涡薷姆桨浮?br />他們的信念是:“要趕超世界機(jī)器人技術(shù)水平,只能起點(diǎn)高,走自己的路才
行。”他們就在這條路上,一步一步地又走了兩年!
研究試制工業(yè)機(jī)器人最困難的問題是錢!中國科學(xué)院計(jì)算中心技術(shù)服務(wù)
公司慷慨解囊,拿出30 萬元,并說:“我們投資,你們干吧,失敗了,算我
們白交學(xué)費(fèi),豁出去不蓋宿舍樓了!”鋼鐵學(xué)院院長手內(nèi)僅有10 萬美元的外
匯,竟一下子給他們3 萬解決進(jìn)口設(shè)備問題。就憑這些“上帝”,他們?cè)趺?br />會(huì)造不出機(jī)器人來呢?
他們后來成功了,他們有一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn):“我們的成功秘是1+1>2?!?br />——有“內(nèi)耗”的地方,一個(gè)人加一個(gè)人不等于二個(gè)人,在他們團(tuán)結(jié)集體里,
一加一不等于二,而是大于二。他們沒有“內(nèi)耗”,有的是共同動(dòng)手,動(dòng)腦,
動(dòng)手!有的是相互幫助,相互諒解!
他們成功了,由他們研制的BJM(北京人)— 1 型弧焊工業(yè)機(jī)器人很順利
地通過了技術(shù)鑒定,并且成功地在南京汽車制造廠承擔(dān)汽車生產(chǎn)線上的焊接
工作,不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量,而且改善了工人勞動(dòng)條件,獲得了經(jīng)濟(jì)效益和
社會(huì)效益。
他們成功了,以他們?yōu)榛A(chǔ),很快發(fā)展成為一個(gè)機(jī)器人研究所,余達(dá)太
被任命為所長。他成為一名在機(jī)器人技術(shù)界有名氣的人物。