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刘立:让中国机器人在全球竞争中取胜

导读: 机器人作为智能制造的代表产业,迅速成为世界各国高度关注的战略性新兴产业。机器人已经站在了中国制造的“风口”之上。刘立教授与机器人结缘30余年,其入选中组部“千人计划”回国科研创业...

  机器人作为智能制造的代表产业,迅速成为世界各国高度关注的战略性新兴产业。机器人已经站在了中国制造的“风口”之上。刘立教授与机器人结缘30余年,其入选中组部“千人计划”回国科研创业,是推动中国机器人由研究走向应用的第一批创业者之一,他让中国人在世界机器人领域挺直了脊梁。

  矢志报国,登上机器人研制高地

  刘立教授是较早涉足机器人研发领域的先行者,经历了机器人技术迅速发展30余年的全过程,并参与或领导了数个国际机器人里程碑项目。1984年,刘立教授在加拿大McMaster大学攻读博士学位时开始,他就开始涉足机器人行业,并很快崭露头角,当时,机器人研究刚刚成为一个独立的学科。

  1987年,他在取得博士学位后,加入了加拿大SparAerospace公司(现名MDA公司),这家公司在机械臂研究及制造领域方面久负盛名。凭借过硬的专业技术及敏锐的洞察能力,刘立很快成为了公司里第一个来自中国大陆的主设计师,负责多个空间、工业和医疗机器人控制系统的设计。也正是在这里,刘立参与了国际空间站机器人系统早期概念设计,负责国际空间站灵巧机械臂Dextre双臂机器人的控制与开发项目和早期空间操作的技术支持。“Dextre双臂机器人是目前唯一在太空运行的灵巧机械臂,被用于协助太空行走的宇航员工作,完成接替宇航员危险的太空舱外工作,是帮助宇航员维护和服务空间站的不可或缺的工具。

  刘立教授当时所在团队创造性地应用了力控制技术,以控制算法自动纠正偏差,凭借此项应用,在美国航天局严格的考核系统下,他们得到了三位宇航员审评的最高分,这是一个里程碑式的成果;应用同样的控制算法,他们还完成了世界瞩目的卫星加注燃料服务项目;刘立教授所创立的控制算法和软件,目前仍是国际空间站和MDA公司的标准软件。

  在MDA公司任职的同时,刘立也在McMaster大学机械工程系及电机和计算机工程系担任兼职教授(1991—1996),后担任加拿大自然科学和工程委员会机械分会的专家组成员。在机器人领域,刘立从没有停下探索的脚步。他看到了机器人在医疗方面应用的巨大潜力,2008年,作为技术负责人之一开发了两款医疗机器人——KidsArm和NeuroArmII,受到了业界的广泛关注。

  然而在事业蒸蒸日上的时候,刘立毅然选择回国,让不少人感到意外,但在了解他的人看来,这并不奇怪。“我的父亲上世纪40年代毕业于麻省理工学院,深感国家当时对科技人才的迫切需求,选择了以毕生所学,积极投身中国的医药工业建设。”刘立说,父亲的言行在刘立心中烙印下了深刻的爱国情结,他放弃了令人艳羡的工作,以国家的“千人计划”为契机,回到国内进入北大任教。

  创新的竞赛,站在同一起跑线上

  发展机器人的竞赛是创新的竞赛。“伴随着机器人2.0时代的到来,在机器人这个新兴行业中,在第二代机器人的研发和应用领域,我们都站在同一条起跑线上。”过去30年控制理论的丰厚积淀,让刘立的项目体系以最快速度搭建了起来:“我做了许多力控制研究,而现在我们看到的工业机器人,还没有一个是力控制的。如果我们应用先进的控制理论,做好控制和机械的组合,就能把新一代的机器人做起来。比如,我们有四种不同的力控制的办法,根据不同的应用对象,对力做控制和校正。”力控制技术的保护,可以使机器人和人一起协同完成工作任务,机器人可以成为人的同事、伙伴。

  比如,传统使用机器人进行焊接时,在极速拐弯的时候,机器人机械臂会发生抖动,如何解决这个问题?刘立团队创造性地使用机器人动态模型补偿的方式来解决这个难题,并且可以按照分系统自适应的方式实时实现补偿,不需要对于这个模型准确掌握之后再进行操作,这在机器人行业当中,尤其是工业机器人当中尚属罕见,大大提高了现在使用的工业机器人的性能。

  对于发展路径,刘立的思路很清晰:“用我们控制上的优势和最先进的硬件、最先进的通讯技术结合起来,把我们中国制造的拥有独立产权的产品——第二代机器人尽快由实验室推向市场,实现产业化。第二代机器人和第一代机器人相比,重量更轻,反应更敏捷,更为节能。”

  据了解,刘立团队正在加紧研发具有独立知识产权的品牌双臂轻型机器人WEE、品牌服务机器人MEE和品牌仿人机器人NEE等,计划于年底推出,这些技术镶嵌着完全自主创新品牌,多次填补国内机器人发展史上空白的机器人,圆了我国自主机器人品牌崛起的梦想。在民族情怀上,刘立教授更是凭借着敏锐的感知和踏实的实践精神,在平凡朴实的科研岁月中,力争为关系国计民生的行业领域注入先进机器人元素的“中国智造”。

  千帆竞发,百舸争流,我们相信在机器人王国里,刘立和他的团队将不断地缔造新的传奇,将拥有独立中国知识产权的新一代机器人推向世界的舞台。

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