中国机器人

下面的这个故事，说的是我国机器人是怎么研究制造成功的。

故事的主人公叫余达太。1979 年春，他刚过 30 岁，北京钢铁学院就将他派到日本，在九州工业大学读研究生。这个时候，日本的机器人技术已经很发达了。我们的国家，由于种种原因，曾经有过一段发展机械手的热潮，并且全国范围内花费了不少钱，但是，没有几家工厂真正得到实际应用。我国机器人发展进入了低潮。

余达太就是在这种情况下，去日本攻读机器人有关理论的。他的导师是山下忠教授，有名的机器人专家。

余达太是一位具有雄心的年轻人。他看到了自己国家在机器人技术上的差距，也触动了炎黄子孙的自尊心。三年苦读，13 门功课全部获得“优等”，获得工学硕士学位，并进入日本安川电机公司机器人研究室实习。这家公司是世界上一家著名的机器人制造公司。

你看到工业机器人，外形和一般机器差不太多，但是设计、制造机器人要用到机械、电子、控制、电子计算机、信息处理等许多科学知识。机器人是属于高新技术，很多东西是相互保密的。余达太是一位有心人，为了回国

后发展机器人，他用自己从生活费中节省下的钱，还有半年工资，购买了近千本资料和书籍，预订了三种日本出版的机器人方面的杂志，一订就是 5 年！他还没有重新踏上祖国的大地，就把一颗火热的心放到机器人身上了。

余达太回到祖国以后，着手研制中国的机器人。然而，要制造出一台新的、真正“能起作用”的机器人，并不是那么简单。不但要找到用户，而且要花上几十万元，需要有许多专家、技术人员合作，并且要花费成年累月的时间！想干这样大的“工程”，先要进行充分地调研。

他从南到北，从东到西，跑了很多省市，进了很多工厂、生产研究机关，进行了调查研究。这时，在我国的大地上又掀起了研究机器人的高潮。

1983 年 1 月 11 日下午，北京钢铁学院召开了研究制造工业机器人的技术论证会，审查余达太提出的申请报告。他们提出的制造方案是采用关节式结构，这是 80 年代国际上比较流行的结构形式。因为关节式机器人优点多，它在各个方向都可灵活地高速动作，并且手腕到达空间某一个点可以有多种方法，工作空间也大。但是，也有大困难：关节机器人有肩、肘、手腕，以及整个手臂转动，每个转动都要一个电机加上减速机构。为了机械手手指能拿动一定重物，并有一定运动的速度和加速度，而且运动中不发生颤抖，定位准确，就要求大臂、小臂、腕子有一定质量，这样驱动各关节的电动机就要大些。肘关节及腕关节电动机不宜直接放在各个关节处，而是放在机身附近，这样才能保证小臂及腕子不太重，可以省些“力气”。但是，它又要解决电动机与关节之间用拉杆和链条传动问题，传动效率也低，所以也有很大难题要解决。当时还很少用直接驱动的力矩马达，所以设计传动机构要求精确分析计算，找到最好的方案。

这次方案审查会，有很多领导、专家和教授参加。会上有的是鼓励，有的是质疑，还有一位专家幽默地说：

“余达太，你要搞关节式机器人，我看，你得小心机器人别得关节炎。” 是啊，制造一台具有世界水平的机器人谈何容易，俗话说的好：“看是

容易，做是难。”

难，制造新型的工业机器人有许多困难，就像拦在机器人发展道路上的一座“大山”。但是，中国有许多科技愚公，敢于搬这座“大山”。当院领导让余达太自由组阁时，他的同学，老师来了，还有副教授，讲师，女将，刚刚毕业的学生来了，组成了一个十多人的“搬山队”。

真如搬山一样，在短时间内要学习掌握必要的机器人方面的理论知识，特别是，要弄懂没有任何说明的“软件资料”，这真好比读天书。当年，日本人把这些资料交给余达太时，曾意味深长地说：“这是天书一本，你拿回去，也看不懂。”——他们一边学日语，一边读天书，就是要把它弄懂，弄出个名堂来。

是不是可以绕过“软件资料”这个拦路虎呢？不能，因为这个机器人有五个自由度，也就是有五个独立运动，也就是说，它有五个关节，每个关节有一个电动机。为了机器人手爪在空间走二条曲线，人“教”它时，常常是反映手爪（也叫操作器）在空间应走过的几个点告诉它。其他各点（有很多很多点才能连成一条光滑的曲线）要由机器人电脑来计算。更难的是，要把手爪空间的点，变成各关节应当怎么运动的数据，还要由电脑算出各关节抬举多大角度，速度该多大？这是很难的“空间机构运动学”问题。还有呢，机器人各关节是由电动机驱动的，每个电动机加上多大信号进行控制，才会

使各关节运动得恰到好处呢？这要进行所谓的“动力学”计算，要考虑各杆呀、件呀的质量、长度、运动速度、加速度、摩擦力等许多因素，算起来相当复杂。另外，还要考虑起动、停止、动作顺序、安全等等许多问题。这些事情都是由控制装置（主要是由电脑）来完成的。不过，人们的想法，计算方法，很多问题，电脑都不懂，它只懂自己的“语言”。人和电脑之间交换这些信息，还要用到一种高级语言的知识，这也就是软件。这些问题，都是设计机器人绝对少不了的“软件资料”。软件资料对不同的机器人是有很大差别的。

搬“大山”就要付出艰辛的劳动！为了尽快尽好地设计出机器人，在 1983 年炎热的夏天，他们在“三大火炉”之一的南京的一家招待所里整整苦战了一个月，拿出了最初设计图纸。

搬“大山”，就要天天挖山不止，不怕天长地久，只有一个念头：成功！余达太和他的同事，就是这样的人，机器人用的电子计算机，由原来的八位变为 16 位；为了使机器人“大脑”赶上世界先进水平，他们三次修改方案。他们的信念是：“要赶超世界机器人技术水平，只能起点高，走自己的路才行。”他们就在这条路上，一步一步地又走了两年！

研究试制工业机器人最困难的问题是钱！中国科学院计算中心技术服务公司慷慨解囊，拿出 30 万元，并说：“我们投资，你们干吧，失败了，算我

们白交学费，豁出去不盖宿舍楼了！”钢铁学院院长手内仅有 10 万美元的外

汇，竟一下子给他们 3 万解决进口设备问题。就凭这些“上帝”，他们怎么会造不出机器人来呢？

他们后来成功了，他们有一个很好的经验：“我们的成功秘是 1＋1＞2。”

——有“内耗”的地方，一个人加一个人不等于二个人，在他们团结集体里，一加一不等于二，而是大于二。他们没有“内耗”，有的是共同动手，动脑，动手！有的是相互帮助，相互谅解！

他们成功了，由他们研制的 BJM（北京人）— 1 型弧焊工业机器人很顺利地通过了技术鉴定，并且成功地在南京汽车制造厂承担汽车生产线上的焊接工作，不但提高了产品质量，而且改善了工人劳动条件，获得了经济效益和社会效益。

他们成功了，以他们为基础，很快发展成为一个机器人研究所，余达太被任命为所长。他成为一名在机器人技术界有名气的人物。