訾斌 | 叩響機(jī)器人時代的大門

“到2025年，我國成為全球機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地；到2035年，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)綜合實力達(dá)到國際領(lǐng)先水平，機(jī)器人成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活、社會治理的重要組成?！边@是我國《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確提出的發(fā)展目標(biāo)。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長、機(jī)器人研究所所長訾斌教授從事剛?cè)狁詈现悄軝C(jī)器人理論、技術(shù)與裝備研究多年，他認(rèn)為機(jī)器人技術(shù)正在深刻改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，而隨著機(jī)器人應(yīng)用場景的持續(xù)拓展，機(jī)器人時代進(jìn)程將被大大推進(jìn)。

▲訾斌在作學(xué)術(shù)報告

近年來，智能分揀、智能配送、智能搬運等大批“機(jī)器人快遞員”問世；醫(yī)療機(jī)器人上崗范圍從病房巡診、康復(fù)訓(xùn)練、手術(shù)輔助拓展到智能消殺、核酸檢測；水下仿生機(jī)器人正逐漸取代潛水員承擔(dān)水文監(jiān)測、目標(biāo)搜救等任務(wù)；中國空間站機(jī)械臂驚艷全球……但機(jī)器人應(yīng)用發(fā)展遠(yuǎn)不止如此，2023年1月，工信部等17部門印發(fā)的《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實施方案》中明確指出，要面向社會民生改善和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，遴選有一定基礎(chǔ)、應(yīng)用覆蓋面廣、輻射帶動作用強(qiáng)的重點領(lǐng)域，聚焦典型應(yīng)用場景和用戶使用需求，開展從機(jī)器人產(chǎn)品研制、技術(shù)創(chuàng)新、場景應(yīng)用到模式推廣的系統(tǒng)推進(jìn)工作，并支持一些新興領(lǐng)域探索開展機(jī)器人應(yīng)用。

“人類對機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化、極端化、智能化、綠色化、共融化的期望值越來越高?！宾け笳f。在他看來，“機(jī)器人+”應(yīng)用前景廣闊，要立足國家與經(jīng)濟(jì)社會的需求，抓住這個發(fā)展良機(jī)，方能不負(fù)時代。

從星河中走來

“我們做科研要仰望星空，又要腳踏實地，在追尋夢想的同時不忘服務(wù)于國家需求?！宾け笥芍缘卣f。他的科研之路正是從“仰望星空”開始的。

早在1995年，第三屆國際大射電望遠(yuǎn)鏡工作組會議上，西安電子科技大學(xué)段寶巖院士所做的關(guān)于大射電望遠(yuǎn)鏡饋源支撐的光機(jī)電一體化創(chuàng)新報告，就受到了國內(nèi)外專家的高度關(guān)注。這個報告照進(jìn)現(xiàn)實，扎扎實實地解決了中國天眼（FAST）項目中最大的難點——饋源艙及其支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)問題，將天眼饋源艙的重量由萬噸降低到30噸，被譽(yù)為“變革式創(chuàng)新”。

“之前，美國阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡是剛性支撐，但天眼采用的是柔性結(jié)構(gòu)?！比琏け笏裕趶?05米的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)有近千噸重量，如果500米口徑的天眼還因循舊例，饋源艙的重量將向萬噸級躍進(jìn)，這在實際工程應(yīng)用中難以實現(xiàn)。從2003年開始，訾斌就致力于從事中國天眼大射電望遠(yuǎn)鏡饋源支撐剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)力學(xué)分析與控制技術(shù)方面研究。

“超大型天線艙索剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)，簡單來說，就是通過6根柔索的協(xié)調(diào)變化使饋源艙做跟蹤射電源的六自由度運動，工作特點類似柔索驅(qū)動并聯(lián)構(gòu)型機(jī)器人?！宾け笱a(bǔ)充道。盡管求學(xué)時期的課題方向更側(cè)重機(jī)電耦合系統(tǒng)，但機(jī)器人對訾斌的吸引力是巨大的。在充分調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)發(fā)展?fàn)顩r后，訾斌把精力聚焦在剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人研究這一充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的前沿方向。

“沒有那段時間的學(xué)習(xí)、科研經(jīng)歷，就沒有我后續(xù)的快速成長?！宾け筇拐\地說。導(dǎo)師段寶巖院士的言傳身教，使訾斌深刻體會到科研要面向國家重大戰(zhàn)略需求、瞄準(zhǔn)國際學(xué)術(shù)前沿、重視基礎(chǔ)理論和工程實際相結(jié)合。博士畢業(yè)后，訾斌先后在中國礦業(yè)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)任教，在獨立科研的道路上不斷開拓前行。

“剛?cè)狁詈现悄軝C(jī)器人系統(tǒng)采用剛?cè)狁詈蠁卧?qū)/傳動及新一代信息技術(shù)，具有工作空間大、負(fù)載能力強(qiáng)、驅(qū)動形式多元、協(xié)作擴(kuò)展性好、作業(yè)靈活度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化可重構(gòu)、小批量多品種產(chǎn)品的柔性智能制造需求。常見的剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人包括移動式剛?cè)狁詈系跹b機(jī)器人系統(tǒng)、大型飛機(jī)剛?cè)狁詈献鳂I(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、多機(jī)協(xié)作機(jī)器人柔性噴涂系統(tǒng)等?！宾け蠼榻B道。近年來，剛?cè)狁詈现悄軝C(jī)器人可以處理非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的綜合作業(yè)任務(wù)，加快特種高端裝備制造領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)智能化、綠色化高質(zhì)量發(fā)展。

如今，天眼已經(jīng)能夠聆聽到來自億萬光年之外脈沖星的聲音，而訾斌也成為智能機(jī)器人行業(yè)的領(lǐng)軍人才，他帶領(lǐng)了一支主要從事智能機(jī)器人、移動機(jī)器人及智能控制、智能復(fù)合材料驅(qū)動、剛?cè)狁詈戏律鷻C(jī)器人裝備、先進(jìn)康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人、高性能工業(yè)機(jī)器人及其集成應(yīng)用等科研方向的研究團(tuán)隊，不論是在基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域還是在應(yīng)用技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域，均已有良好的研究積累。在工業(yè)機(jī)器人智能制造、基于物聯(lián)網(wǎng)的移動機(jī)器人控制、機(jī)器人智能傳動、數(shù)據(jù)驅(qū)動的仿生與醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人等領(lǐng)域擁有先進(jìn)的技術(shù)，部分成果已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在工業(yè)界獲得了較好的聲譽(yù)?；仡檨頃r路，訾斌并沒有濃墨重彩地講述科研攻關(guān)之難，只給出了他的座右銘——仰望星空、腳踏實地、追求卓越。這也是他一路向上的力量源泉。

向“機(jī)器人+”挺進(jìn)

2013年，訾斌以“黃山學(xué)者”特聘教授身份加入合肥工業(yè)大學(xué)。彼時，響應(yīng)合肥創(chuàng)建“大湖名城、創(chuàng)新高地”的發(fā)展戰(zhàn)略，合肥工業(yè)大學(xué)正蓄勢待發(fā)。訾斌所在的機(jī)械工程學(xué)院，坐擁學(xué)校傳統(tǒng)重點優(yōu)勢學(xué)科，在產(chǎn)學(xué)研合作和科研成果轉(zhuǎn)化上積累了豐富的經(jīng)驗。他看中了學(xué)院在裝備制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)，希望能在這一平臺上使剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人裝備研究更上一層樓。

▲訾斌（中）指導(dǎo)學(xué)生實驗

瞄準(zhǔn)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下大空間、高性能機(jī)器人裝備的國家重大戰(zhàn)略需求，作為合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所帶頭人，訾斌著力打造了一支由國內(nèi)外優(yōu)秀科研人員組成的團(tuán)隊。團(tuán)隊面向世界科技前沿和國家重大需求，以“平臺、基地、團(tuán)隊、項目”為依托，以“政產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制為引領(lǐng)，研發(fā)了具有工作空間大、負(fù)載能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好、多機(jī)智能協(xié)作等技術(shù)特點的智能剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人與裝備。

訾斌帶領(lǐng)團(tuán)隊針對智能剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人與裝備的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，提出了面向多任務(wù)并發(fā)驅(qū)動的耦合設(shè)計與集成優(yōu)化理論；針對智能剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人大范圍、高精度空間定位這一極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題，提出了大工作空間中剛?cè)狁詈向?qū)動、高精度定位與運動跟蹤控制方法；設(shè)計了復(fù)雜多變環(huán)境下智能路徑規(guī)劃與動態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)控理論和方法，實現(xiàn)了智能剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人在復(fù)雜工作環(huán)境下的安全、穩(wěn)定、可靠運行；發(fā)明了性能功能一體化設(shè)計方法和高性能穩(wěn)定控制技術(shù)，開發(fā)了柔性化智能噴涂機(jī)器人共享工廠，保障了實際工程應(yīng)用中大空間剛?cè)狁詈现悄軝C(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效、綠色與智能化作業(yè)。

對訾斌來說，理論和技術(shù)研究只是科研工作的一部分，更大的成就感在于技術(shù)成果的落地轉(zhuǎn)化應(yīng)用?！白隹蒲幸斕炝⒌兀斕臁碇畯?到1’開展原創(chuàng)性突破，‘立地’則是‘從1到N’進(jìn)行應(yīng)用拓展。”

以智能噴涂機(jī)器人為例，訾斌表示，隨著智能噴涂機(jī)器人的應(yīng)用場景日趨多元化，需要具有多元信息感知、識別、判斷及智能決策功能。在國家重點研發(fā)計劃“智能機(jī)器人”重點專項的支持下，訾斌帶領(lǐng)團(tuán)隊在噴涂機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計、噴涂系統(tǒng)動態(tài)性能監(jiān)控、噴涂軌跡自動規(guī)劃、噴涂質(zhì)量檢測等方面取得了重要進(jìn)展，為推動智能噴涂技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用貢獻(xiàn)了力量。團(tuán)隊成果為柔性化噴涂生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)提供了重要支撐，并通過智能噴涂共享工廠開展了典型示范應(yīng)用。

“平常生活中，說到噴涂，我們比較容易聯(lián)想到家具行業(yè)，但它其實在交通運載、航空航天、國防安全、特種車輛等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用前景?！比琏け笏裕揖咝袠I(yè)只是一個起點，我國在飛機(jī)、船舶等大型裝備復(fù)雜構(gòu)型表面智能噴涂領(lǐng)域均存在重大需求，研究大空間、高效率、高質(zhì)量作業(yè)的剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)，才是他們在智能噴涂機(jī)器人方向上的藍(lán)圖。

同樣的多元化應(yīng)用，也體現(xiàn)在訾斌團(tuán)隊基于剛?cè)狁詈蠙C(jī)器人的其他裝備研制上。他們研究的電液復(fù)合驅(qū)動模塊化柔索并聯(lián)機(jī)器人裝備關(guān)鍵技術(shù)，可在起重吊裝/碼垛搬運裝備制造業(yè)上進(jìn)行應(yīng)用；混合驅(qū)動機(jī)器人系統(tǒng)，可為壓力機(jī)、工程機(jī)械、聯(lián)合作業(yè)機(jī)器人等裝備系統(tǒng)的智能化設(shè)計、開發(fā)、綜合性能提升奠定基礎(chǔ)；人體康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人平臺，則將柔索驅(qū)動與氣動人工肌肉驅(qū)動相結(jié)合，設(shè)計出模塊化程度高、安全性高及適應(yīng)性強(qiáng)的人體腰部康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人等。

“企業(yè)是科技創(chuàng)新的主體，我國的發(fā)展現(xiàn)狀決定了高校、企業(yè)和科研院所應(yīng)該聯(lián)合起來。僅靠高校，很難從國外壟斷技術(shù)中突圍。”訾斌說。他帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊也與美國馬里蘭大學(xué)、紐約州立大學(xué)、德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)、香港中文大學(xué)、澳門大學(xué)，中航工業(yè)集團(tuán)、埃夫特、江淮汽車等多所國內(nèi)外知名高校和企業(yè)建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系。

就在這次采訪前夕，訾斌迎來了一批新的訪客，這次他們將就汽車裝備產(chǎn)業(yè)化問題開展深入合作。對他而言，只要還在堅持“機(jī)器人+”的應(yīng)用拓展，這種合作就會源源不斷地進(jìn)行下去。

“為了共同的事業(yè)”

合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的歷史，最早可追溯到1945年建校時期成立的“機(jī)械科”。這令合肥工業(yè)大學(xué)成為新中國建立以來最早設(shè)置汽車專業(yè)的大學(xué)之一，曾被譽(yù)為“機(jī)械四小龍”，辦學(xué)歷史悠久、底蘊(yùn)深厚，在我國機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域，特別是在汽車工業(yè)中，具有較強(qiáng)的影響力。

▲訾斌（中）與畢業(yè)生合影

“學(xué)院經(jīng)歷了70余年的發(fā)展，形成了智能機(jī)器人、綠色設(shè)計與制造、高檔數(shù)控機(jī)床、摩擦學(xué)、噪聲與振動控制等一批具有鮮明特色的科研團(tuán)隊?！?023年1月22日，大年初一，合肥工業(yè)大學(xué)發(fā)布的全球引才宣傳片中，訾斌鄭重地介紹著機(jī)械工程學(xué)院。這是他擔(dān)任院長的第7年，“一流人才培養(yǎng)、一流學(xué)科建設(shè)”的“雙一流”中心任務(wù)，已被時光鐫刻成烙印留在了他的身上。

依托高層次領(lǐng)軍人才組建學(xué)科團(tuán)隊，訾斌著力打造一批以領(lǐng)軍人才為首席專家、以中青年帶頭人為重要支撐、以青年骨干教師為基礎(chǔ)、有國外知名學(xué)者加盟的科研團(tuán)隊。他支持青年人才與學(xué)院所屬的相關(guān)科研團(tuán)隊進(jìn)行對接合作，鼓勵青年教師加入科研團(tuán)隊并依托團(tuán)隊開展教學(xué)與科研工作。他圍繞重點學(xué)科平臺、高水平創(chuàng)新團(tuán)隊、高層次人才、重大重點項目、高水平成果等一流學(xué)科建設(shè)關(guān)鍵指標(biāo)，積極制訂和落實一流學(xué)科建設(shè)的發(fā)展規(guī)劃和目標(biāo)任務(wù)。在他的帶領(lǐng)下，機(jī)械工程作為合肥工業(yè)大學(xué)“工程管理與智能制造”交叉學(xué)科的核心骨干學(xué)科，進(jìn)入了國家“一流學(xué)科”建設(shè)行列，有力支撐了學(xué)?！肮こ炭茖W(xué)”學(xué)科首次躋身全球排名前千分之一（2021年，科睿唯安）；根據(jù)教育部學(xué)位中心公布的第四輪學(xué)科評估結(jié)果，機(jī)械工程學(xué)科總體評價結(jié)果為B+（并列全國第20位）；學(xué)院在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、學(xué)科建設(shè)、師資隊伍建設(shè)等方面都取得了顯著進(jìn)展?！傲?xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要堅持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍。我們也要積極響應(yīng)這一號召，在對新型交叉學(xué)科的探索中不斷尋找新的發(fā)展契機(jī)。”訾斌說。

“我們現(xiàn)在的科研主力是70后和80后，當(dāng)然90后年輕學(xué)者的表現(xiàn)也很突出?！睂τ谌缃駲C(jī)械學(xué)院呈現(xiàn)出來的朝氣蓬勃的精神面貌，他非常自豪，并認(rèn)為這是學(xué)院可持續(xù)發(fā)展的精神動力?！拔倚钌屏衷菏空f過一句話——‘我們擁有共同的事業(yè)’。我想團(tuán)隊文化就是要合作、共享、發(fā)展?！?/p>

而作為可持續(xù)發(fā)展的另一重要環(huán)節(jié)，育人也是他大力推進(jìn)的重點工作。為此，以培養(yǎng)德才兼?zhèn)?、能力卓越，自覺服務(wù)國家裝備制造業(yè)的骨干與領(lǐng)軍人才為目標(biāo)，他在學(xué)院全面推進(jìn)“立德樹人、能力導(dǎo)向、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”三位一體的教育教學(xué)集成體系建設(shè)，堅持以學(xué)生為中心、以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，把培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)過程、持續(xù)改進(jìn)融為一體，并將思政教育融入課程教學(xué)各環(huán)節(jié)。同時，他始終堅持產(chǎn)教融合、科教協(xié)同發(fā)展，將最新的學(xué)科技術(shù)前沿、生產(chǎn)實踐的具體案例融入教學(xué)過程中，先后主持完成安徽省重大教改研究項目、安徽省特色專業(yè)建設(shè)項目、安徽省傳統(tǒng)專業(yè)改造提升項目等重要教研教改課題，獲安徽省教學(xué)成果獎一等獎。他作為指導(dǎo)教師獲2022年中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎、2022年中國大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽-智能制造大賽全國一等獎、2019年全國大學(xué)生機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計大賽全國一等獎、2018年世界機(jī)器人大賽-共融機(jī)器人挑戰(zhàn)賽最佳應(yīng)用創(chuàng)新獎等。至今，他培養(yǎng)的學(xué)生服務(wù)于社會各行各業(yè)，并逐漸成長為單位中堅力量與業(yè)務(wù)骨干。

“我對學(xué)生的要求，簡單來說，就是做人做事做學(xué)問，要有團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，要善于思考，能把握住機(jī)遇?！宾け笳f。他是一位尊重學(xué)生的導(dǎo)師，非常關(guān)心每一位學(xué)生的學(xué)業(yè)規(guī)劃與人生目標(biāo)，“有沒有讀博計劃，未來是打算在高校還是去企業(yè)？”訾斌認(rèn)為，只要他們將來能夠?qū)ι鐣兴暙I(xiàn)，就是成功的。

訾斌是一個閑不下來的人，思考、交流和奮斗是他科研路上的“法寶”。不論工作多忙，訾斌都保持著日行萬步的節(jié)奏。但就算在散步途中，他也忍不住去想團(tuán)隊要怎么建設(shè)、學(xué)生課題該如何選擇、面臨畢業(yè)有沒有問題等。在他的節(jié)奏中，身體和靈魂總有一個在“行走”，但對他來說，這就是充實和幸福。

專家簡介

訾斌，教授、博士生導(dǎo)師，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長，機(jī)器人研究所所長。作為項目負(fù)責(zé)人，主持國家重點研發(fā)計劃“智能機(jī)器人”重點專項、國家自然科學(xué)基金等項目20余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，出版學(xué)術(shù)專著3部，授權(quán)發(fā)明專利100余件。作為第一完成人，獲安徽省科技進(jìn)步獎一等獎、高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎技術(shù)發(fā)明獎一等獎、安徽省教學(xué)成果獎一等獎等，入選安徽省勞動模范（先進(jìn)工作者）、安徽省政協(xié)委員。擔(dān)任中國機(jī)械工程學(xué)會機(jī)器人分會常務(wù)委員、中國機(jī)械工程學(xué)會機(jī)械設(shè)計分會常務(wù)委員、中國電子學(xué)會電子機(jī)械工程分會副主任委員、安徽省機(jī)械行業(yè)聯(lián)合會副會長，擔(dān)任美國機(jī)械工程師協(xié)會《機(jī)械設(shè)計學(xué)報》副主編，《中國機(jī)械工程學(xué)報》《機(jī)械科學(xué)》《機(jī)器人》《控制與決策》等國內(nèi)外期刊編委。主要研究方向為剛?cè)狁詈现悄軝C(jī)器人理論、技術(shù)與裝備，智能制造系統(tǒng)控制與自動化等。