叩響機器人時代的大門

“到2025年，我國成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地；到2035年，我國機器人產業綜合實力達到國際領先水平，機器人成為經濟發展、人民生活、社會治理的重要組成。”這是我國《“十四五”機器人產業發展規劃》中明確提出的發展目標。合肥工業大學機械工程學院院長、機器人研究所所長訾斌教授從事剛柔耦合智能機器人理論、技術與裝備研究多年，他認為機器人技術正在深刻改變著人類的生產和生活方式，而隨著機器人應用場景的持續拓展，機器人時代進程將被大大推進。

近年來，智能分揀、智能配送、智能搬運等大批“機器人快遞員”問世；醫療機器人上崗范圍從病房巡診、康復訓練、手術輔助拓展到智能消殺、核酸檢測；水下仿生機器人正逐漸取代潛水員承擔水文監測、目標搜救等任務；中國空間站機械臂驚艷全球……但機器人應用發展遠不止如此，2023年1月，工信部等17部門印發的《“機器人+”應用行動實施方案》中明確指出，要面向社會民生改善和經濟發展需求，遴選有一定基礎、應用覆蓋面廣、輻射帶動作用強的重點領域，聚焦典型應用場景和用戶使用需求，開展從機器人產品研制、技術創新、場景應用到模式推廣的系統推進工作，并支持一些新興領域探索開展機器人應用。

“人類對機器人網絡化、極端化、智能化、綠色化、共融化的期望值越來越高。”訾斌說。在他看來，“機器人+”應用前景廣闊，要立足國家與經濟社會的需求，抓住這個發展良機，方能不負時代。

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于國家需求。”訾斌由衷地說。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鏡工作組會議上，西安電子科技大學段寶巖院士所做的關于大射電望遠鏡饋源支撐的光機電一體化創新報告，就受到了國內外專家的高度關注。這個報告照進現實，扎扎實實地解決了中國天眼（FAST）項目中最大的難點——饋源艙及其支撐結構系統問題，將天眼饋源艙的重量由萬噸降低到30噸，被譽為“變革式創新”。

“之前，美國阿雷西博射電望遠鏡是剛性支撐，但天眼采用的是柔性結構。”如訾斌所言，口徑305米的阿雷西博射電望遠鏡已經有近千噸重量，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，這在實際工程應用中難以實現。從2003年開始，訾斌就致力于從事中國天眼大射電望遠鏡饋源支撐剛柔耦合系統力學分析與控制技術方面研究。

“超大型天線艙索剛柔耦合結構，簡單來說，就是通過6根柔索的協調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動并聯構型機器人。”訾斌補充道。盡管求學時期的課題方向更側重機電耦合系統，但機器人對訾斌的吸引力是巨大的。在充分調研國內外相關發展狀況后，訾斌把精力聚焦在剛柔耦合機器人研究這一充滿機遇與挑戰的前沿方向。

“沒有那段時間的學習、科研經歷，就沒有我后續的快速成長。”訾斌坦誠地說。導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略需求、瞄準國際學術前沿、重視基礎理論和工程實際相結合。博士畢業后，訾斌先后在中國礦業大學、合肥工業大學任教，在獨立科研的道路上不斷開拓前行。

“剛柔耦合智能機器人系統采用剛柔耦合單元驅/傳動及新一代信息技術，具有工作空間大、負載能力強、驅動形式多元、協作擴展性好、作業靈活度高、環境適應性強等特點，能夠實現模塊化可重構、小批量多品種產品的柔性智能制造需求。常見的剛柔耦合機器人包括移動式剛柔耦合吊裝機器人系統、大型飛機剛柔耦合作業機器人系統、多機協作機器人柔性噴涂系統等。”訾斌介紹道。近年來，剛柔耦合智能機器人可以處理非結構化環境下的綜合作業任務，加快特種高端裝備制造領域數字化轉型，促進智能化、綠色化高質量發展。

如今，天眼已經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器人行業的領軍人才，他帶領了一支主要從事智能機器人、移動機器人及智能控制、智能復合材料驅動、剛柔耦合仿生機器人裝備、先進康復醫療機器人、高性能工業機器人及其集成應用等科研方向的研究團隊，不論是在基礎理論研究領域還是在應用技術開發領域，均已有良好的研究積累。在工業機器人智能制造、基于物聯網的移動機器人控制、機器人智能傳動、數據驅動的仿生與醫療康復機器人等領域擁有先進的技術，部分成果已實現產業化，在工業界獲得了較好的聲譽。回顧來時路，訾斌并沒有濃墨重彩地講述科研攻關之難，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“機器人+”挺進

2013年，訾斌以“黃山學者”特聘教授身份加入合肥工業大學。彼時，響應合肥創建“大湖名城、創新高地”的發展戰略，合肥工業大學正蓄勢待發。訾斌所在的機械工程學院，坐擁學校傳統重點優勢學科，在產學研合作和科研成果轉化上積累了豐富的經驗。他看中了學院在裝備制造領域的基礎，希望能在這一平臺上使剛柔耦合機器人裝備研究更上一層樓。

瞄準復雜作業環境下大空間、高性能機器人裝備的國家重大戰略需求，作為合肥工業大學機器人研究所帶頭人，訾斌著力打造了一支由國內外優秀科研人員組成的團隊。團隊面向世界科技前沿和國家重大需求，以“平臺、基地、團隊、項目”為依托，以“政產學研用”協同創新機制為引領，研發了具有工作空間大、負載能力強、環境適應性好、多機智能協作等技術特點的智能剛柔耦合機器人與裝備。

訾斌帶領團隊針對智能剛柔耦合機器人與裝備的關鍵科學技術問題，提出了面向多任務并發驅動的耦合設計與集成優化理論；針對智能剛柔耦合機器人大范圍、高精度空間定位這一極具挑戰性的技術難題，提出了大工作空間中剛柔耦合驅動、高精度定位與運動跟蹤控制方法；設計了復雜多變環境下智能路徑規劃與動態穩定性監控理論和方法，實現了智能剛柔耦合機器人在復雜工作環境下的安全、穩定、可靠運行；發明了性能功能一體化設計方法和高性能穩定控制技術，開發了柔性化智能噴涂機器人共享工廠，保障了實際工程應用中大空間剛柔耦合智能機器人系統的穩定、高效、綠色與智能化作業。

對訾斌來說，理論和技術研究只是科研工作的一部分，更大的成就感在于技術成果的落地轉化應用。“做科研要頂天立地，‘頂天’代表著‘從0到1’開展原創性突破，‘立地’則是‘從1到N’進行應用拓展。”

以智能噴涂機器人為例，訾斌表示，隨著智能噴涂機器人的應用場景日趨多元化，需要具有多元信息感知、識別、判斷及智能決策功能。在國家重點研發計劃“智能機器人”重點專項的支持下，訾斌帶領團隊在噴涂機器人結構設計、噴涂系統動態性能監控、噴涂軌跡自動規劃、噴涂質量檢測等方面取得了重要進展，為推動智能噴涂技術產業化應用貢獻了力量。團隊成果為柔性化噴涂生產線系統技術提供了重要支撐，并通過智能噴涂共享工廠開展了典型示范應用。

“平常生活中，說到噴涂，我們比較容易聯想到家具行業，但它其實在交通運載、航空航天、國防安全、特種車輛等領域都有重要的應用前景。”如訾斌所言，家具行業只是一個起點，我國在飛機、船舶等大型裝備復雜構型表面智能噴涂領域均存在重大需求，研究大空間、高效率、高質量作業的剛柔耦合機器人基礎理論與關鍵技術，才是他們在智能噴涂機器人方向上的藍圖。

同樣的多元化應用，也體現在訾斌團隊基于剛柔耦合機器人的其他裝備研制上。他們研究的電液復合驅動模塊化柔索并聯機器人裝備關鍵技術，可在起重吊裝/碼垛搬運裝備制造業上進行應用；混合驅動機器人系統，可為壓力機、工程機械、聯合作業機器人等裝備系統的智能化設計、開發、綜合性能提升奠定基礎；人體康復訓練機器人平臺，則將柔索驅動與氣動人工肌肉驅動相結合，設計出模塊化程度高、安全性高及適應性強的人體腰部康復訓練機器人等。

“企業是科技創新的主體，我國的發展現狀決定了高校、企業和科研院所應該聯合起來。僅靠高校，很難從國外壟斷技術中突圍。”訾斌說。他帶領的科研團隊也與美國馬里蘭大學、紐約州立大學、德國慕尼黑工業大學、香港中文大學、澳門大學，中航工業集團、埃夫特、江淮汽車等多所國內外知名高校和企業建立了穩定的合作關系。

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業化問題開展深入合作。對他而言，只要還在堅持“機器人+”的應用拓展，這種合作就會源源不斷地進行下去。

“為了共同的事業”

合肥工業大學機械工程學院的歷史，最早可追溯到1945年建校時期成立的“機械科”。這令合肥工業大學成為新中國建立以來最早設置汽車專業的大學之一，曾被譽為“機械四小龍”，辦學歷史悠久、底蘊深厚，在我國機械工業領域，特別是在汽車工業中，具有較強的影響力。

“學院經歷了70余年的發展，形成了智能機器人、綠色設計與制造、高檔數控機床、摩擦學、噪聲與振動控制等一批具有鮮明特色的科研團隊。”2023年1月22日，大年初一，合肥工業大學發布的全球引才宣傳片中，訾斌鄭重地介紹著機械工程學院。這是他擔任院長的第7年，“一流人才培養、一流學科建設”的“雙一流”中心任務，已被時光鐫刻成烙印留在了他的身上。

依托高層次領軍人才組建學科團隊，訾斌著力打造一批以領軍人才為首席專家、以中青年帶頭人為重要支撐、以青年骨干教師為基礎、有國外知名學者加盟的科研團隊。他支持青年人才與學院所屬的相關科研團隊進行對接合作，鼓勵青年教師加入科研團隊并依托團隊開展教學與科研工作。他圍繞重點學科平臺、高水平創新團隊、高層次人才、重大重點項目、高水平成果等一流學科建設關鍵指標，積極制訂和落實一流學科建設的發展規劃和目標任務。在他的帶領下，機械工程作為合肥工業大學“工程管理與智能制造”交叉學科的核心骨干學科，進入了國家“一流學科”建設行列，有力支撐了學校“工程科學”學科首次躋身全球排名前千分之一（2021年，科睿唯安）；根據教育部學位中心公布的第四輪學科評估結果，機械工程學科總體評價結果為B+（并列全國第20位）；學院在人才培養、科學研究、學科建設、師資隊伍建設等方面都取得了顯著進展。“習近平總書記強調，要堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學技術廣度和深度進軍。我們也要積極響應這一號召，在對新型交叉學科的探索中不斷尋找新的發展契機。”訾斌說。

“我們現在的科研主力是70后和80后，當然90后年輕學者的表現也很突出。”對于如今機械學院呈現出來的朝氣蓬勃的精神面貌，他非常自豪，并認為這是學院可持續發展的精神動力。“我校楊善林院士說過一句話——‘我們擁有共同的事業’。我想團隊文化就是要合作、共享、發展。”

而作為可持續發展的另一重要環節，育人也是他大力推進的重點工作。為此，以培養德才兼備、能力卓越，自覺服務國家裝備制造業的骨干與領軍人才為目標，他在學院全面推進“立德樹人、能力導向、創新創業”三位一體的教育教學集成體系建設，堅持以學生為中心、以能力培養為導向，把培養目標、教學過程、持續改進融為一體，并將思政教育融入課程教學各環節。同時，他始終堅持產教融合、科教協同發展，將最新的學科技術前沿、生產實踐的具體案例融入教學過程中，先后主持完成安徽省重大教改研究項目、安徽省特色專業建設項目、安徽省傳統專業改造提升項目等重要教研教改課題，獲安徽省教學成果獎一等獎。他作為指導教師獲2022年中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽銀獎、2022年中國大學生機械工程創新創意大賽-智能制造大賽全國一等獎、2019年全國大學生機械產品數字化設計大賽全國一等獎、2018年世界機器人大賽-共融機器人挑戰賽最佳應用創新獎等。至今，他培養的學生服務于社會各行各業，并逐漸成長為單位中堅力量與業務骨干。

“我對學生的要求，簡單來說，就是做人做事做學問，要有團結協作精神，要善于思考，能把握住機遇。”訾斌說。他是一位尊重學生的導師，非常關心每一位學生的學業規劃與人生目標，“有沒有讀博計劃，未來是打算在高校還是去企業？”訾斌認為，只要他們將來能夠對社會有所貢獻，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奏。但就算在散步途中，他也忍不住去想團隊要怎么建設、學生課題該如何選擇、面臨畢業有沒有問題等。在他的節奏中，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、博士生導師，國家杰出青年科學基金獲得者，合肥工業大學機械工程學院院長，機器人研究所所長。作為項目負責人，主持國家重點研發計劃“智能機器人”重點專項、國家自然科學基金等項目20余項，發表學術論文100余篇，出版學術專著3部，授權發明專利100余件。作為第一完成人，獲安徽省科技進步獎一等獎、高等學校科學研究優秀成果獎技術發明獎一等獎、安徽省教學成果獎一等獎等，入選安徽省勞動模范（先進工作者）、安徽省政協委員。擔任中國機械工程學會機器人分會常務委員、中國機械工程學會機械設計分會常務委員、中國電子學會電子機械工程分會副主任委員、安徽省機械行業聯合會副會長，擔任美國機械工程師協會《機械設計學報》副主編，《中國機械工程學報》《機械科學》《機器人》《控制與決策》等國內外期刊編委。主要研究方向為剛柔耦合智能機器人理論、技術與裝備，智能制造系統控制與自動化等。