中國科學(xué)報(bào)記者 陳彬

　　時(shí)值年末，北京工業(yè)大學(xué)精密工程研究所教授石照耀團(tuán)隊(duì)好消息不斷：先是他們申報(bào)的機(jī)器人智能關(guān)節(jié)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，得到了北京市科委、中關(guān)村管委會(huì)的認(rèn)定獲批；再是他們憑借“機(jī)器人關(guān)節(jié)性能測試與提升技術(shù)及裝備”項(xiàng)目，獲2025年機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

　　第三則喜訊來自一個(gè)月前，石照耀團(tuán)隊(duì)完成了“機(jī)器人智能關(guān)節(jié)成套技術(shù)”的成果轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化金額為1396萬元，是北京工業(yè)大學(xué)近期金額最大的一筆成果轉(zhuǎn)化交易。

　　提到機(jī)器人，特別是人形機(jī)器人，多數(shù)人會(huì)聯(lián)想到人工智能、人機(jī)協(xié)同等“高大上”的詞匯，很少有人會(huì)注意到，機(jī)器人能夠靈活運(yùn)動(dòng)離不開一個(gè)個(gè)精密可靠、精準(zhǔn)可控的關(guān)節(jié)。

　　“這個(gè)研究領(lǐng)域不大，但至關(guān)重要，市場廣闊?！笔找邮堋吨袊茖W(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，機(jī)器人關(guān)節(jié)的性能在很大程度上決定了其運(yùn)動(dòng)精度與整體能力，而之前的系統(tǒng)研究并不多見。

　　石照耀團(tuán)隊(duì)卻在這個(gè)領(lǐng)域一干就是十余年?！拔覀兗妊芯繖C(jī)器人關(guān)節(jié)本身，也研發(fā)關(guān)節(jié)檢測設(shè)備。據(jù)我所知，同時(shí)在兩個(gè)方向深入耕耘的團(tuán)隊(duì)為數(shù)不多?！笔找f。

　　一條“與時(shí)俱進(jìn)”的科研路

　　石照耀的科研之路可以用“與時(shí)俱進(jìn)”來形容。

　　2002年入職北京工業(yè)大學(xué)前，石照耀在千里之外的成都工具研究所工作，從事與機(jī)器人關(guān)節(jié)看似毫不相干的齒輪測量儀器研發(fā)。

　　“在做齒輪精密測量研究中，我發(fā)現(xiàn)齒輪傳動(dòng)領(lǐng)域有很多值得探索的問題。”隨著21世紀(jì)初我國在高鐵領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)力，已入職北京工業(yè)大學(xué)的石照耀開始將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)到了高鐵齒輪領(lǐng)域。這項(xiàng)研究持續(xù)10余年，并于2017年獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

　　齒輪并非該團(tuán)隊(duì)唯一關(guān)注的領(lǐng)域。進(jìn)入21世紀(jì)的第二個(gè)十年，物聯(lián)網(wǎng)悄然興起，石照耀敏銳地察覺到這一新興領(lǐng)域與齒輪傳動(dòng)的潛在關(guān)聯(lián)。

　　“互聯(lián)網(wǎng)是傳遞信息的，物聯(lián)網(wǎng)需要傳遞動(dòng)作，這就涉及末端執(zhí)行器，也就是齒輪、電機(jī)與減速器的協(xié)同配合?！笔找赋?，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)走進(jìn)家庭，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的微型化與“民生化”成為必然趨勢。

　　石照耀團(tuán)隊(duì)抓住這一方向，與多家企業(yè)合作研發(fā)相關(guān)微小傳動(dòng)系統(tǒng)。“借助我們的技術(shù)，幾家企業(yè)成功上市。”而就在他們從事這項(xiàng)研究后不久，機(jī)器人研發(fā)又開始駛?cè)肟燔嚨馈?/p>

　　“我有種感覺，機(jī)器人時(shí)代快到來了?！笔找珟ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)開啟了機(jī)器人的精密減速器與關(guān)節(jié)的研究工作。

　　“這些年來，雖然研究領(lǐng)域在不斷拓展，但我們始終圍繞齒輪精密傳動(dòng)這條主線。如果說有什么特別之處，那就是我們幸運(yùn)地抓住了時(shí)代賦予的機(jī)遇，將研究與國家重大需求緊密結(jié)合?！笔找锌馈?/p>

　　“摸著石頭過河”

　　如果說石照耀的研究生涯是“與時(shí)俱進(jìn)”的話，他針對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的研究則可說是“摸著石頭過河”。剛進(jìn)入該領(lǐng)域時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)產(chǎn)業(yè)界的相關(guān)實(shí)踐嚴(yán)重缺乏理論支撐。

　　“那時(shí)候，機(jī)器人關(guān)節(jié)的研發(fā)大多是‘組合’模式。說白了，就是把一個(gè)電機(jī)和一個(gè)減速器拼裝在一起?！笔找f，但好電機(jī)加上好減速器，就一定能構(gòu)成一個(gè)高性能關(guān)節(jié)嗎？

　　答案顯然是否定的。

　　作為高校教師，石照耀非常明白理論的重要性。為解決上述問題，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)“走出去”，與國家機(jī)器人檢測與評(píng)定中心合作，走訪了上百家企業(yè)，并參與了20多場深度技術(shù)交流。在一次次思維碰撞中，“關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)精度理論”逐漸成型。

　　“該理論首次從系統(tǒng)工程角度給出關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)原理、準(zhǔn)則和方法。”石照耀說，但僅有理論是不夠的，要讓理論真正發(fā)揮作用，還要把理論轉(zhuǎn)化成為能做出產(chǎn)品的技術(shù)。

　　于是，以相關(guān)理論為指導(dǎo)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出“機(jī)械+控制聯(lián)合調(diào)控回差”的新工藝路徑，同時(shí)研發(fā)出關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)性能提升技術(shù)。

　　“這些技術(shù)的核心思路就是將機(jī)械和電控結(jié)合在一起。”團(tuán)隊(duì)成員、石照耀的博士生程慧明介紹說，比如某些關(guān)節(jié)的控制精度單靠機(jī)械設(shè)計(jì)難以達(dá)到，但如果輔助某些軟件算法，則可以輕松實(shí)現(xiàn)。

　　有了理論和技術(shù)，產(chǎn)品也就水到渠成。但是，這樣的產(chǎn)品能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)？這涉及機(jī)器人關(guān)節(jié)的檢測技術(shù)和設(shè)備。在這方面，當(dāng)時(shí)國內(nèi)尚屬空白，這自然又成了石照耀團(tuán)隊(duì)的一個(gè)攻關(guān)目標(biāo)。

　　經(jīng)過持續(xù)攻關(guān)，他們率先研發(fā)了世界上第一臺(tái)機(jī)器人關(guān)節(jié)綜合性能測試設(shè)備，并形成系列化產(chǎn)品，其中微小型測試臺(tái)可測試直徑僅4毫米的行星減速器關(guān)節(jié)，覆蓋傳動(dòng)誤差、回差、效率等34項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。

　　更重要的是，這些關(guān)鍵指標(biāo)經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，正逐漸被納入國家標(biāo)準(zhǔn)。

　　從理論到技術(shù)，從關(guān)節(jié)產(chǎn)品到檢測設(shè)備，再到國家標(biāo)準(zhǔn)——石照耀團(tuán)隊(duì)的研究貫穿了機(jī)器人關(guān)節(jié)研發(fā)的全鏈條。然而，創(chuàng)新之鏈并沒有終結(jié)，要完成“投入市場”的最后一環(huán)，還需要與企業(yè)的深度合作。

　　校企合作的長久之道

　　近年來，隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，企業(yè)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的需求日益迫切。事實(shí)上，除了此前斥資千萬元獲得技術(shù)轉(zhuǎn)讓的企業(yè)外，幾乎每天都有企業(yè)聯(lián)系石照耀團(tuán)隊(duì)。

　　“有些看重我們的關(guān)節(jié)成套技術(shù)，有些則關(guān)注我們的檢測設(shè)備，還有許多創(chuàng)投機(jī)構(gòu)就機(jī)器人關(guān)節(jié)相關(guān)事項(xiàng)向我們咨詢?！笔找f。

　　憑借扎實(shí)的技術(shù)，團(tuán)隊(duì)獲得企業(yè)青睞似乎順理成章，但石照耀認(rèn)為“技術(shù)好”并非唯一優(yōu)勢。

　　“多年來，我們始終與企業(yè)保持密切溝通，這讓我們對(duì)企業(yè)真正的需求了然于胸。只有針對(duì)這些問題開展研究，我們的工作才有價(jià)值?！彼f。

　　在石照耀團(tuán)隊(duì)，發(fā)表論文當(dāng)然是被鼓勵(lì)的，但他們更看重的是出版專著。事實(shí)上，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)針對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的研發(fā)出版了多本專著。

　　“論文與專著的區(qū)別在于，論文通常只針對(duì)某個(gè)單一問題，而專著則要系統(tǒng)性地解決某方面的問題。對(duì)于企業(yè)來說，后者顯然更具參考價(jià)值。”石照耀說。

　　值得一提的是，他們與企業(yè)的合作并不僅限于技術(shù)支持層面。

　　“必須承認(rèn)，在某些方面，企業(yè)的科研走在了高校前面?！笔找嬖V《中國科學(xué)報(bào)》，高校團(tuán)隊(duì)與企業(yè)合作，不應(yīng)局限于技術(shù)轉(zhuǎn)讓，應(yīng)發(fā)揮自身優(yōu)勢，助力企業(yè)提升“無形資產(chǎn)”。

　　比如在合作中，石照耀團(tuán)隊(duì)會(huì)與企業(yè)聯(lián)合建設(shè)各級(jí)研究平臺(tái)，如工程中心或重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為企業(yè)的技術(shù)研發(fā)提供更好的平臺(tái)支持；再比如，他們會(huì)與企業(yè)聯(lián)合申報(bào)國家標(biāo)準(zhǔn)，幫助企業(yè)獲得更大的行業(yè)話語權(quán)。目前，由石照耀團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜制定的國家標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)8項(xiàng)。

　　“這些工作本質(zhì)上是在提升企業(yè)的核心競爭力?！笔找治觯S多校企合作難以持久，正是因?yàn)榫窒抻诩夹g(shù)層面，一旦技術(shù)轉(zhuǎn)讓完成，合作便無以為繼。

　　“校企合作的重要目標(biāo)，是要幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)持續(xù)增值。這不僅僅是技術(shù)層面的問題，而且涉及企業(yè)核心競爭力的提升——這才是合作的長久之道。”石照耀總結(jié)道。