作者:彭科峰 张孟枭 来源:中国科学报 发布时间:2014/11/17 17:18:55
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徐德:“小”研究 “ 大”梦想

 

■本报记者 彭科峰 实习生 张孟枭

在知识和经济大爆炸的今天,许多人喜欢把“做大做强”定为工作的目标,对于中科院自动化研究所研究员徐德而言,他的目标却是“做小做强”。看似和别人不一样,但他却善于“以小见大”,在智能机器人领域,不断攻坚克难,成果不断。

小世界,却有大梦想。在精密感知与控制领域,徐德正在和他的科研团队鼓足力气干“小”事。或许在不久的将来,他们的“小”研究,能够成就智能机器人大规模工业化的“大”梦想。

越“小”越好

徐德所在的精密感知与控制研究中心,“精密”是重中之重。作为中心主任,徐德兴致勃勃地跟记者讲起了他的“小”故事。

2012年,在承担一项国家任务时,徐德遇到了难题——10微米微管与12微米微孔的精密装配。这种微小器件的装配对精度要求很高,需要启用显微视觉,而显微视觉景深小,常常看不清目标。角度、对准、装配、瞄准都是难题,用原来的方法常常出现“顾前顾不了后,看得了上下看不了左右”,定位十分困难。

徐德果断大胆使用了多路显微视觉系统标定的技术,完成了多路显微视觉的多机械手精密装配。此前,国内的纪录保持者也还停留在100微米量级。而这次,他完成的挑战是10微米量级的精配。

这一战打赢了,徐德没有“垂杨生左肘”,而是再接再厉,2013年,他的团队又迎来了一项新挑战——三维空间中6自由度微小零件的精密装备。“比之前还难,之前那个只有5个自由度,精度要求同样不能有一点偏差。”徐德和同事们重新抖擞精神,这一次,他采用了自由度分解的战略,利用位置的相对性,把6个自由度分配到两个机械手上,调整好角度位置再装配。柱状微零件组件6自由度自动装配系统的研制成功,给这次科研攻关画了一个圆满的句号。

徐德和他的同事把他们的这场战役写了篇文章,目前这篇文章已经被IEEE Transactions接收,不久即将发表。

“火眼金睛看世界明察秋毫,刚柔相济做调整和谐稳定”,这是徐德自己拟的一副对联,横批是“精密感控”。在他看来,这火眼金睛就是感知,明察秋毫就是精密,刚柔相济就是控制,而和谐稳定就是他的目标。

全心全意为“它”服务

上世纪80年代,在山东工业大学读本科的时候,徐德认识了自动化,开始接触到智能控制。此时只有不到20岁的他还没意识到,自己将会和机器人结下不解之缘。浙江大学博士毕业后,他来到了中科院自动化所——这里,机器人视觉作为一个交叉学科,既有视觉研究的精细,又有控制研究的魅力,徐德一下子就被深深地吸引了。

从副研究员到研究员,再到精密感控中心的主任,徐德把大量的精力倾注给了机器人。

徐德说他自己是“做眼睛的”——机器人视觉测量和视觉控制相当于机器人的眼睛。“在目前的研究中,机器人的视觉存在两个重要问题:一个是可靠性,不能稍微受到干扰就产生错误的数据;第二就是实时性,简单地说就是必须快,如果测量需要很长时间,那实践应用肯定要出问题。”徐德告诉记者。

徐德在机器人的视觉系统做了很多工作,说到成果,最令他欣慰的就是乒乓球机器人。通过两个摄像头,确定球的位置并计算轨迹,科研人员能够指挥机器人准确而迅速地运动、击球。“在2010年的时候,我们的机器人已经能跟真人对打50个回合。”说这番话的时候,徐德的语气里充满了自豪。

那一次的乒乓球比赛,虽然机器人还是输给了运动健将,但是却赢得了另一重意义上的胜利——证明了高速视觉测量、轨迹预测等先进技术的应用非常成功,前景乐观。

徐德让机器人有了眼睛,有了灵活的头脑,作为回报,机器人朋友也给徐德回赠了好几篇SCI的高水平论文和一本名为《机器人视觉测量与控制》的书。

徐德说,机器人不是终极产物,而只是生产线上的一个中间环节,他现在给机器人做眼睛,就是为将来大规模的工业生产贡献力量。

从“小”到“大”

2012年2月,精密感知与控制研究中心正式成立,徐德开始一心一意做他的“小”事。

经过两年多的发展,现在的精密感知与控制研究中心分为五个业务部——精密装配、数字样机、智能装备、精密感知、生产线。有30多个职工,博士比例95%以上,团队科研战斗力十足。

徐德期望带出一支能够作出重要贡献、吃苦受累、团结合作的队伍,建成一个具备应用基础研究、样机开发、产品研制等完整科研、研发链条的团队。“只有具备完整的链条,才能使得科研工作与实际应用对接,进而满足国家重大需求。”

面对工业应用和实验室科研之间的一道鸿沟,他说自己“从进入中科院就开始铺桥,努力地把桥铺得平坦点”。

“科研不能和实践脱节啊!”徐德感慨道。严格来说,现在我国在精密感控方面只有不到40年的积累,还是和国外有一定差距的。对于研究人员来说,在认识到差距和不足的前提下,应该再接再厉,实现从关键技术与理论方法到整机与系统的大飞跃。

当被问到有什么目标时,徐德给出了最质朴也最真实的回答:“踏踏实实地干,积跬步成千里,一步步作出大成就”。

《中国科学报》 (2014-11-17 第5版 创新周刊)
 
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