下面的這個故事,說的是我國機器人是怎么研究制造成功的。
故事的主人公叫余達太。1979 年春,他剛過30 歲,北京鋼鐵學院就將他派到日本,在九州工業(yè)大學讀研究生。這個時候,日本的機器人技術已經(jīng)很發(fā)達了。我們的國家,由于種種原因,曾經(jīng)有過一段發(fā)展機械手的熱潮,并且全國范圍內花費了不少錢,但是,沒有幾家工廠真正得到實際應用。我國機器人發(fā)展進入了低潮。余達太就是在這種情況下,去日本攻讀機器人有關理論的。他的導師是山下忠教授,有名的機器人專家。余達太是一位具有雄心的年輕人。他看到了自己國家在機器人技術上的差距,也觸動了炎黃子孫的自尊心。三年苦讀,13 門功課全部獲得“優(yōu)等”,獲得工學碩士學位,并進入日本安川電機公司機器人研究室實習。這家公司是世界上一家著名的機器人制造公司。你看到工業(yè)機器人,外形和一般機器差不太多,但是設計、制造機器人要用到機械、電子、控制、電子計算機、信息處理等許多科學知識。機器人是屬于高新技術,很多東西是相互保密的。余達太是一位有心人,為了回國后發(fā)展機器人,他用自己從生活費中節(jié)省下的錢,還有半年工資,購買了近千本資料和書籍,預訂了三種日本出版的機器人方面的雜志,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器人身上了。余達太回到祖國以后,著手研制中國的機器人。然而,要制造出一臺新的、真正“能起作用”的機器人,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、技術人員合作,并且要花費成年累月的時間!想干這樣大的“工程”,先要進行充分地調研。他從南到北,從東到西,跑了很多省市,進了很多工廠、生產(chǎn)研究機關,進行了調查研究。這時,在我國的大地上又掀起了研究機器人的高潮。1983 年1 月11 日下午,北京鋼鐵學院召開了研究制造工業(yè)機器人的技術論證會,審查余達太提出的申請報告。他們提出的制造方案是采用關節(jié)式結構,這是80 年代國際上比較流行的結構形式。因為關節(jié)式機器人優(yōu)點多,它在各個方向都可靈活地高速動作,并且手腕到達空間某一個點可以有多種方法,工作空間也大。但是,也有大困難:關節(jié)機器人有肩、肘、手腕,以及整個手臂轉動,每個轉動都要一個電機加上減速機構。為了機械手手指能拿動一定重物,并有一定運動的速度和加速度,而且運動中不發(fā)生顫抖,定位準確,就要求大臂、小臂、腕子有一定質量,這樣驅動各關節(jié)的電動機就要大些。肘關節(jié)及腕關節(jié)電動機不宜直接放在各個關節(jié)處,而是放在機身附近,這樣才能保證小臂及腕子不太重,可以省些“力氣”。但是,它又要解決電動機與關節(jié)之間用拉桿和鏈條傳動問題,傳動效率也低,所以也有很大難題要解決。當時還很少用直接驅動的力矩馬達,所以設計傳動機構要求精確分析計算,找到最好的方案。這次方案審查會,有很多領導、專家和教授參加。會上有的是鼓勵,有的是質疑,還有一位專家幽默地說:“余達太,你要搞關節(jié)式機器人,我看,你得小心機器人別得關節(jié)炎?!笔前?,制造一臺具有世界水平的機器人談何容易,俗話說的好:“看是容易,做是難?!彪y,制造新型的工業(yè)機器人有許多困難,就像攔在機器人發(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”。當院領導讓余達太自由組閣時,他的同學,老師來了,還有副教授,講師,女將,剛剛畢業(yè)的學生來了,組成了一個十多人的“搬山隊”。真如搬山一樣,在短時間內要學習掌握必要的機器人方面的理論知識,特別是,要弄懂沒有任何說明的“軟件資料”,這真好比讀天書。當年,日本人把這些資料交給余達太時,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日語,一邊讀天書,就是要把它弄懂,弄出個名堂來。是不是可以繞過“軟件資料”這個攔路虎呢?不能,因為這個機器人有五個自由度,也就是有五個獨立運動,也就是說,它有五個關節(jié),每個關節(jié)有一個電動機。為了機器人手爪在空間走二條曲線,人“教”它時,常常是反映手爪(也叫操作器)在空間應走過的幾個點告訴它。其他各點(有很多很多點才能連成一條光滑的曲線)要由機器人電腦來計算。更難的是,要把手爪空間的點,變成各關節(jié)應當怎么運動的數(shù)據(jù),還要由電腦算出各關節(jié)抬舉多大角度,速度該多大?這是很難的“空間機構運動學”問題。還有呢,機器人各關節(jié)是由電動機驅動的,每個電動機加上多大信號進行控制,才會使各關節(jié)運動得恰到好處呢?這要進行所謂的“動力學”計算,要考慮各桿呀、件呀的質量、長度、運動速度、加速度、摩擦力等許多因素,算起來相當復雜。另外,還要考慮起動、停止、動作順序、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,還要用到一種高級語言的知識,這也就是軟件。這些問題,都是設計機器人絕對少不了的“軟件資料”。軟件資料對不同的機器人是有很大差別的。搬“大山”就要付出艱辛的勞動!為了盡快盡好地設計出機器人,在1983年炎熱的夏天,他們在“三大火爐”之一的南京的一家招待所里整整苦戰(zhàn)了一個月,拿出了最初設計圖紙。搬“大山”,就要天天挖山不止,不怕天長地久,只有一個念頭:成功!余達太和他的同事,就是這樣的人,機器人用的電子計算機,由原來的八位變?yōu)?6 位;為了使機器人“大腦”趕上世界先進水平,他們三次修改方案。他們的信念是:“要趕超世界機器人技術水平,只能起點高,走自己的路才行?!彼麄兙驮谶@條路上,一步一步地又走了兩年!研究試制工業(yè)機器人最困難的問題是錢!中國科學院計算中心技術服務公司慷慨解囊,拿出30 萬元,并說:“我們投資,你們干吧,失敗了,算我們白交學費,豁出去不蓋宿舍樓了!”鋼鐵學院院長手內僅有10 萬美元的外匯,竟一下子給他們3 萬解決進口設備問題。就憑這些“上帝”,他們怎么會造不出機器人來呢?他們后來成功了,他們有一個很好的經(jīng)驗:“我們的成功秘是1+1>2?!薄小皟群摹钡牡胤剑粋€人加一個人不等于二個人,在他們團結集體里,一加一不等于二,而是大于二。他們沒有“內耗”,有的是共同動手,動腦,動手!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)機器人很順利地通過了技術鑒定,并且成功地在南京汽車制造廠承擔汽車生產(chǎn)線上的焊接工作,不但提高了產(chǎn)品質量,而且改善了工人勞動條件,獲得了經(jīng)濟效益和社會效益。他們成功了,以他們?yōu)榛A,很快發(fā)展成為一個機器人研究所,余達太被任命為所長。他成為一名在機器人技術界有名氣的人物。