作者:唐瑭 许悦 来源:中国科学报 发布时间:2018/3/13 9:18:14
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“智造”属于中国的高端机器人
——记东南大学国家技术发明二等奖项目第一完成人宋爱国

 

■本报通讯员 唐瑭 本报见习记者 许悦

 

宋爱国(中)与课题组的青年教师进行力反馈遥操作机器人技术的研讨。

28岁拿到“863”计划项目,同年申请到“国家自然科学基金”;30岁被评为副教授,32岁晋升为教授,33岁成为博士生导师,36岁担任学院院长;更是“国家杰出青年基金”“中国青年科技奖”的获得者,“新世纪百千万人才工程”国家级人选……

在绝大多数人看来,这都是一份足以令人骄傲的履历。作为这份履历的主人,东南大学仪器科学与工程学院院长宋爱国也成为了很多人眼中的“大神”。然而在如此多的殊荣之下,这位“大神”却从未停下前进的脚步。就在近日,以他为第一完成人的东南大学《人机交互遥操作机器人的力觉感知与反馈技术》项目就荣获国家技术发明二等奖。

用生命换来的机器人研究基础

1993年2月,宋爱国硕士毕业,到东大仪器科学与工程系攻读博士研究生,并师从黄惟一从事机器人技术的研究。

黄惟一在给宋爱国和同学们上《机器人传感技术》课的第一天,就曾说:“我们实验室的机器人研究事业,是查礼冠老师用生命换来的!不将东大的机器人技术研究发展好,就对不起查老师!”那段话,至今让宋爱国记忆犹新,一直激励着他。

查礼冠曾是南京工学院陀螺仪与导航仪器专业的带头人。上世纪80年代初,她敏锐地感觉到,机器人的时代将会到来,征求了黄惟一等人的意见后,她决定以机器人传感技术作为重点,开展机器人的感知、控制和人工智能的研究。

1983年,全国第一次机器人大会在华南理工大学召开,查礼冠作为大会的三个主要发起人之一和黄惟一一起去参加会议。会议刚结束,两人走在华南理工大学校园里,一辆失控的汽车从斜坡上直冲而下,撞倒两位教师。查礼冠当场身亡,黄惟一也重伤昏迷。

一年后,刚刚康复的黄惟一又重新把机器人传感与控制技术实验室建立了起来,实验室从1986年开始得到我国“863”高技术计划的持续支持,并成为“863”计划先进制造领域机器人传感技术网点实验室的副组长单位。黄惟一经常强调:“承担‘863’计划项目,既要顶天,也要立地。”宋爱国一直牢记恩师的教导,把“顶天立地”的原则贯彻到每一个“863”计划项目中去,也投入到了他今后的研究和教学中。

二十年磨砺出的国家技术发明奖

此次荣获国家技术发明奖二等奖的项目,可以追溯到宋爱国博士期间所做的课题。

1993年3月,黄惟一就将“863”计划项目“力觉临场感机器人基础研究”的内容作为宋爱国的博士课题。“临场感机器人”是一种先进的人机交互遥操作机器人,可通过各种传感设备测量人肢体的运动信息并作为控制指令去控制机器人的运动与操作,它们可以应用于空间探测、深海开发和原子能利用等领域,在这些人难以到达的极限环境代替人完成复杂的操作任务。因此,宋爱国与导师讨论后,确定围绕我国未来空间探测任务的重大需求开展临场感机器人技术的基础研究,重点解决空间通信大时延情况下,临场感遥操作机器人的感知反馈与控制问题。

博士毕业后,黄惟一推荐宋爱国跟随我国声呐技术领域的著名专家陆佶人进行博士后研究。宋爱国此前并没有接触过这个领域。于是他既要参加对被动声呐目标识别技术的研究,又要兼顾仪科系的研究工作。“那一阶段的科研很辛苦但收获很大,后来的很多创新性想法就源于当时的交叉性研究,”宋爱国对自己说,“只有掌握更多的核心技术,才能打破国际垄断,‘智造’属于中国自己的高端机器人!”

《人机交互遥操作机器人的力觉感知与反馈技术》项目一直受到“863”计划的支持。经过20余年的基础研究和技术攻关,宋爱国所在的项目组先后研制成功高精度的机器人六维力传感器、仿生柔性触觉传感器、小型化的力反馈执行器等人机交互遥操作机器人核心元件或装置,以及四种类型的遥操作移动机器人系统,并在我国载人航天与探月工程、核电工程等重要领域得到应用。

此次获奖的技术还曾在“天宫二号”和“月球车”项目中大显身手。宋爱国团队研发了安装于“天宫二号”上的“小型化多维力传感器和航天员在轨操作力测量装置”。2016年9月“天宫二号”上天,宋爱国团队的这一研究成果成功保障了“天宫二号”航天员的在轨训练任务。“遥操作”是月面巡视机器人(月球车)的四大关键技术之一,受航天五院和通讯与跟踪研究所的委托,宋爱国团队还负责研制了两套地面模拟实验月面巡视机器人,主要研究月球车的遥操作控制算法和环境识别的感知系统,在“嫦娥三号月面巡视器”工程任务中立下汗马功劳。

最不像著名教授的著名教授

一谈起宋爱国,他的弟子们个个“有话说”。在他们心中,宋爱国是诲人不倦的教师,更是和蔼可亲的家人。

“不管有多忙,宋老师从来不会缺一节课。”2017级博士生石珂说,去年10月的一个周三,宋爱国在深圳出差,因为晚上有课,他不时地跟学生们通报行踪:我这边活动结束了,马上去机场;我上飞机了,尽量准时赶回来;我下飞机了,正在往学校赶……晚上7点整,宋爱国准时出现在课堂上。

而在2015级博士秦欢欢眼里,宋爱国简朴得“不像著名教授”。他说:“宋老师出差跟我们一起坐二等座,早饭只吃两个包子……对于秦欢欢的说法,2015级硕士魏宏明觉得“简直不能更同意”。平时衣着朴素,遇到需要着西装的场合,就穿20多年前结婚时的西装;领带则是校庆发的纪念品。这就是魏宏明看到的宋爱国。

宋爱国的大弟子李会军博士已留校任教多年,她至今还记得多年前的“惊人一刻”。那次,李会军跟宋爱国一起去北京航天城出差做实验。在地铁西直门站换乘的时候,宋爱国由于多日劳碌,忽然头晕、站立不稳。正当李会军不知所措的时候,宋爱国冲到一个水池旁,拿凉水拼命地冲脸。之后又像没事一样,跟大伙一起往航天城赶。

不管有多忙,请宋爱国改的稿子,两天内一定有答复;宋爱国出差为了节省时间,经常早晨6点多到南京南站乘坐最早的火车出发,深夜12点又回到南京南站;中心楼的门卫师傅跟宋爱国最熟,因为宋老师总是不能在关门前离开办公室……这就是学生们眼中、口中的宋爱国,一个最不像著名教授的著名教授。

《中国科学报》 (2018-03-13 第8版 科创)
 
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