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苏学成:我是怎么走上机器人研究之路的?

发布时间:2021-01-11  点击:

从1986年起,至2008年退休,几十年来,我一直是搞机器人的。对于我们这类学校,想拿到国家863项目,实在太难了。但再难,也有突破的可能,条件是,要么能抓住机遇,要么是创造足够的竞争力。总之,功夫不负有心人。

1983年我从泰安调回济南。泰安校区科研搞得很红火,济南没大动静儿。当时,第一批访问学者回国的白杰平经常和我、叶俊芝一块闲聊。他们是教矿机的,兴趣是采煤机如何改进;我是教自动化的,兴趣是该搞个什么样的矿用机器人。

当时是计划经济,要搞较大项目得争取国家的支持。1986年春天,我和白杰平、叶俊芝去了煤炭部,想听听煤炭部的意见。因为白杰平是回族,长得像外国人,又能说一口流利的英语,再加上他出色的活动能力,联系上了煤炭部机电总工程师耿总接待我们,那可不容易,原先根本没想到。

我们与耿总讨论了采煤机和机器人的事。耿总对采煤机怎么说的如今我已淡忘,但他对矿用机器人的看法至今我还清楚地记得:在煤矿要想研究机器人,首先就是喷浆机器人,喷浆作业环境太恶劣,对工人健康损害挺大,混凝土回弹的浪费也很多。他的评说对我启发很大,就认准了要搞喷浆机器人。

但是我当时对机器人一窍不通,连申报书也写不出来。怎么办呢?

就赶快打听国内谁在搞机器人。打听到哈工大、沈阳自动化所、北理工这些单位搞得比较早,也比较好。但是我们不认识他们。说来凑巧,我们学校徐兴群教授在北理工教过书,正好与搞机器人的教师比较熟,通过他联系了3位老师给我们讲课,3位轮流来,办了4周学习班,听课的20多人,小教室坐得满满的,主要是教师和研究生。

学习班的钱从哪里来呢?就从我带研究生的经费出。那时我还是讲师,没有资格带研究生。但有两个研究生,听说我在协庄煤矿有过搞自控系统的实践经验,非要跟着我做课题,学校就破例同意了。当时我什么条件都没有,院长就特批给我4万元作为设备费、培养费,这才有了办学习班的经费。那时办学习班,老师一堂课20块钱,讲一上午才80块钱。当然,那时的80元与现在的80元是不等价的。授课老师跟我年龄差不多,要求很低,按他们的意见,我们买了一张床、一套铺盖、蚊帐和生活用具,安排住在实验室;我跟食堂联系就餐问题,老师主动提出吃饭不要我陪、个人自点两菜一汤,后来结算时每餐才7块钱。培训了28天,连路费在内,最后花了几千块钱。虽然现在看来很寒酸,但在那时觉得很正常,请来的老师们很满意,后来我们都成了好朋友。

通过学习,我们总算知道机器人是怎么回事了。事后就开始申报煤炭部的机器人项目。煤炭部机电处领导对我们还是客气的,但一听说是申报机器人,有的人就笑了。他们说,煤炭部确实有个搞机器人的规划,但安排在2020年以后;现在做,早了好几十年。

连报3年,时任学校科研处副处长的林强起了很大的作用。到了1988年,林强找到煤炭部主管科研的王处长,向他详细汇报了我的情况,说苏老师表示,如果搞不出来,他从此以后就不再搞科研了。这么一说,王处长挺受感动,说我们再研究研究吧。

回来以后,发现原来的申请书有问题。光说喷浆机器人能减少粉尘,对工人的健康大有好处,经济效益却一直没有强调。事实上,矿领导关心的不仅是工人健康,更关心的是怎么省钱。特别是矿长,他关心的是能省多少钱。于是,我就到矿上调查,工区领导说,喷浆时有一大半料回弹下来了,最认真的工人去干也有30%多的回弹。我们就把经济效益算了笔账,重新写了份申报书送煤炭部。

过了一段时间,林强又到煤炭部询问,做了深入的工作,很快就打回电话叫我去北京重新写申报书。那时去北京不像现在有高铁,为了省住宿费,我就坐夜车,第二天一早赶到。从上午写到中午、午饭后接着写,下午二点多写完,马上就向部里的王处长汇报,第二天就确定立项了。

在这个过程中,学校领导对我校高新技术研究非常关心。当时沈光寒院长说,你们现在还没拿到机器人项目,就叫“高新技术生长点”吧,还给了2500元作为启动经费。

这一定位很重要。因为当我提出搞机器人的时候,质疑的声音不小,沈院长很支持,还给了2500元科研经费,说明学校认可、肯定了这项研究。于是,质疑声就慢慢消失了。

那时候煤炭部管理科研是只管立项和定项目档次;科研经费的分配是将部属高校的科研经费一分为二,一半给中国矿大,另一半其他几所高校再分。1988年立项后,沈院长与科研处商定给喷浆机器人这个重点项目8万元。学校已经尽力了,8万在当时算大项目,那时的国家自然科学基金也才三四万元。其实8万根本不够,怎么办呢?1990年,我申报的国家自然科学基金“煤矿井下机器人的结构和控制模式的研究”获批,这真是雪中送炭。第一次申报就命中,批给4万元经费,这样一来总经费达到12万元。12万实际上也不够,我们就开动脑筋想办法找工厂合作。正好就找到了济南重型机器厂(当年苏联援建的156项工程之一),该厂厂长与我校郑修伦老师是同班同学,我们协商如果研发成功的话,就无偿转让该厂生产。这样,免费加工就解决了,何况当时课题组成员也不发奖金。

到1991年底,机械部分加工出来了,用了3年的时间,这个进度是很慢的。进度慢、效果差的原因也很明显,课题组成员分散在各自单位,当时我、陈达庆、李贻斌、赵纪株、史大光,5个人4个单位,都是利用业余时间在干。

这3年研制期间,我内心十分焦急,曾提出过一个方案:课题组必须是一个实体性单位,所有成员集中到一个单位。但课题组内多数人反对,也包括个别领导,所以实行不了。后来我建议成立一个“机器人研究中心”,校领导马上就批准了。我在“中心”的会上讲明,要参加项目就得是“中心的人”,你业余干就不是我们中心的人,只能是编外人员;“中心的人”集中在一起干活,统一安排工作,统一调配;课题组是个实体性的单位,经费统一使用,总体方案和关键部件一起讨论。这样一改,面貌马上变了,首先是新调进或借调了一些专职人员,进度和效率大大提高了。这样,拖了3年,由济南重器厂帮助加工的机器人本体,就以较快的速度完成了总装和调试。正是因为这个机器人,为我们带来入围863项目的机遇。

这也与当时的形势有关。据863专家组成员说,国内有不少大专家在不同场合常常质疑863计划中设“机器人主题”的合理性。为了消除质疑、拓展路子,863计划自动化领域的首席科学家、国内最知名的机器人专家蒋新松院士,在机器人主题专家会议上提出,中国要发展机器人,最有前途的领域应该是煤矿,那里是最该用机器人的。因为当时人们普遍认为煤矿环境恶劣、劳动繁重、危险性大,应该用机器人去干。虽然从现在的角度来看有些局限性,但在当时是被普遍认可的。也许将来又会证明他的话是对的。

但煤矿机器人该怎么搞,蒋院士也不知道,他就组织了一个调研组,由863专家组成员、哈工大机器人所副所长王树国带队,领着中国矿大、常州自动化所所长、沈阳自动化所专家,到全国的煤炭系统调研。直到那个时候,我们才知道国家有个863计划,“计划”下设领域、主题等等。

等了一两个月,调研组来了。他们说,调研发现煤矿系统就我们在搞矿用机器人。这是最好不过的消息。他们回去一汇报,863专家组就通知我们赶快搞,并说做实验的时候他们要来看看。

1992年做井下试验的时候,863专家组组长带着几位专家一起来了,并开了一个评审会。按组长的事先要求,评审专家大多是各个矿的总工程师。会后,评审组认为我们目前研制的机器人还不完善,但是我们在研究,这就是优势,提出要结合会上各位总工的意见重新设计;先入选“组长基金项目”——“喷浆机器人工业试验与改进设计”,经费5万元;一年后参加评审论证,论证通过就正式立项。

对于这一罕有的机遇我们格外珍惜,大家精神非常振奋,拼了命地干、没有节假日地干,夜以继日。以“尽量满足喷浆工艺和恶劣环境要求为原则”,到煤矿生产现场向一切有经验的人请教,向胡峰、周文安、王明远等老师请教,还不远千里向沈阳、大连的几位机器人大专家请教。生怕万一考虑不周,出现纰漏,通不过论证。奋战一年,我们按计划完成了机械、液压和控制系统的设计。

第二年,由校区负责人和科研处长带队,在南京顺利通过了全体专家组会议的评审,并正式立项为“喷浆机器人产品样机”,经费110万元(其中863出资70万,煤炭部40万)。后来,863实际给了80万,煤炭部实际给了10万。据此,我们得出经验,要搞大项目,课题组必须是实体性的,当然还得感谢各级领导的支持,否则人员的增减与集中是办不到的。

这在当时是全校的大喜事,也印证了“机遇垂青有准备的人”那句话。

(注:苏学成,著名机器人专家,国家科技进步二等奖获得者,现已退休。)(讲述:苏学成 整理:田静)