做顶天立地的科研 让中国机器人技术领跑世界

《中国科学报》5月8日第3版。

机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。

2015年，习近平总书记致信祝贺世界机器人大会开幕，指出“以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起，成为现时代科技创新的一个重要标志”。正是在那一年，湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心（下称工程研究中心）应运而生。

历经10年建设发展，该中心形成了由中国工程院院士、湖南大学教授王耀南领衔，国家级高层次人才引领，中青年骨干支撑的创新团队，凝练了机器人多模态感知、机器人高性能控制等5个稳定的技术方向，致力于开创前沿理论体系，突破共性关键技术，研制机器人系统技术装备，推动机器人产业化应用，为我国“制造强国”等重大战略提供了坚实的科技支撑。

面向世界科技前沿勇攀视觉珠峰

2020年9月11日，习近平总书记在科学家座谈会上，对科学家和广大科技工作者提出明确要求：“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，不断向科学技术广度和深度进军。”

秉承千年学府“敢为人先”“经世致用”的优良传统，工程研究中心始终面向世界科技前沿、经济主战场、国家重大需求和人民生命健康，聚焦机器人关键技术突破和核心部件研发制造等重大科技开展研究。

机器视觉成像光谱仪的光谱分辨率越高，对地物的分辨能力就越强。由王耀南领衔的工程研究中心，开创了机器人多模视觉感知与精准融合技术体系，提出了智能机器人芯片技术，打破了欧美对高精度多光谱成像技术的封锁；首创大视场弱光照快速高光谱成像体制，实现“高分辨-宽波段-快帧率”光谱成像，填补了国内外医药高光谱成像技术的空白。

2020年，工程研究中心率先提出情智兼备具身智能人形机器人技术及云端（大脑）-边缘（小脑）-端边（肢体）的体系架构，确立了多模态情绪感知、个性化情智分析与仿生化情感交互技术体系，能够实现机器人从工具化到智能化再到情智化转换，促进机器人与人类深层次互动；开辟了集群机器人高效协同制造的理论新途径，解决重大装备制造中的关键科学难题，推动了我国高端制造智能化转型升级。

湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心科研团队。受访者供图

面向国家重大需求锻造大国筋骨

C919大飞机等大国重器的每一处关节，都跳动着自主创新的脉搏，蕴藏着中国机器人最硬核的“筋骨”。

据介绍，过去10年里，工程研究中心围绕航空强国战略，自主研制出集群机器人协同测量、加工、装配制造系统，实现了大飞机部件的高精度测量与柔性装配，成果应用于中国商飞、中航工业等企业，助力C919等国产大飞机高效高质量自动化生产。

围绕海洋强国战略，该中心研发了机器人视觉伺服控制系统、5G云边端融合的制造过程管控平台、工业制造机器人中间件系统，成果应用于中船716所、大连船舶重工等大型制造企业。

在国防积极防御战略方面，工程研究中心研制出无人车、无人机、无人艇、两栖球形机器人等陆海空跨域的无人集群系统装备，已部署到一线作战部队运用，有力支撑我军无人新质作战力量快速形成。

围绕国家能源安全重大战略，工程研究中心自主研制出发变电站和油气管道的施工、巡检、维护等20余种作业机器人，已应用于南方电网、中核集团、中海油等60余家企业，服务于西电东送、西气东输等国家重大工程，引领我国能源行业特种机器人技术迈入世界领先行列。

集群机器人协同测量、加工、装配制造系统。受访者供图

面向国民经济主战场激活产业脉搏

在三一重工18号工厂，各式机械臂正以稳定节奏精准抓取液压阀块，每45分钟就有一台泵车从生产线上下线。让生产效率飙升的背后，离不开工程研究中心的科研攻坚。

为解决工程机械多品种物料的高速柔性制造难题，工程研究中心研制出机器人自动化柔性生产线系统，成果应用于中国铁建重工、三一重工、中联重科等企业的智能工厂，提高生产效率、降低生产成本，助力三一重工入选全球重工行业首个“灯塔工厂”。

不止工程机械领域。在轨道交通领域，工程研究中心研发机器人自动化生产线高速高精度视觉控制系统，实现了多部件的精密加工、铁轨焊接、车轮打磨、车体检测等作业，成果应用于中国中车等企业；在汽车制造领域研发多任务多机器人协同优化控制系统设备，解决了多机器人作业系统中一致性和协调性差的难题。成果应用于广汽集团、北汽集团、比亚迪等企业。

在电子信息领域，工程研究中心研发机器人高速高精视觉检测与装配控制系统，实现了电子制造自动视觉定位、纠偏、贴装等作业，成果应用于中国电子科技集团、中兴通讯、富士康等企业。

该中心还致力于培养基础宽厚、专业精深、创新活跃的经世致用领军人才，创办了机器人学院；促进科教融合，积极探索“五融并举的机器人领域研究生培养探索与实践”等人才培养新模式，获国家教学成果奖2项，国家级创新大赛及学科竞赛一等奖10余项；受邀参与世界机器人大会、世界计算大会、世界人工智能大会等国内外大会并做重要主旨报告；承办首届国家工业软件大会、中国图象图形大会、中国机器人学术年会等高水平学术会议。

机器人自动化柔性生产线系统。受访者供图

面向人民生命健康构筑生命防线

手术室里，搭载动态力反馈的手术机器人正以毫米级精度复刻外科专家的“黄金手感”。从医药工业到高端医疗装备再到面对重大突发疫情，工程研究中心以硬核科技书写生命至上的中国答卷。

聚焦医药科学前沿，该中心研发出世界首台高光谱机器视觉成像检测与分析重大仪器，建成了机器人智能化操作生物医药实验室，实现精准配药、成像精度高、检测分析准，成果应用于中国医药集团、北京科兴中维等百余家医药企业。

面向医药工业，工程研究中心研发出高速高精度配药-灌装-转运-封口-检测等机器人，首次实现高端制药过程的无菌化、无人化、智能化，技术成果在楚天科技、千山药机等医药装备龙头企业产业化应用，远销欧美50多家药企，累计销售4500台(套)。

在高端医疗装备方面，工程研究中心突破了多源协同智能手术导航和动态力反馈控制关键技术，自主研制出低时延、高精度的腹腔镜手术机器人，助力机器人手术的数字化技术革新；面对重大突发疫情时，工程研究中心研制出场景消毒、物资搬运、病患护理等重大疫情应急防控与救护智能机器人，应用于湖南省人民医院等，有效降低了医护人员感染风险。

中心研制出高光谱机器视觉成像检测与分析重大仪器。受访者供图

智能医疗手术机器人。受访者供图

系列成果得到了广泛应用。据统计，过去10年里，该中心与中国船舶、中国移动、中国通号、中国商飞、三一重工等多个行业头部企业紧密协作，建立了7个大型校企产业化合作平台，为产学研合作企业创造经济社会效益超千亿元，为推动机器人在高端制造、重大工程、国防安全等领域的产业应用做出突出贡献。

在区域产业赋能方面，该中心在江苏、江西、广东等地建立多个区域产业化基地。其中，江西井冈山产业化基地合作成果获得中国工程院的高度肯定，被称赞“为革命老区打造了一支永远带不走的高技术高层次人才团队”。

8项国家科技大奖、千篇高水平论文、300项专利——这支团队用硬核数据镌刻科研“顶天立地”的坐标轴。据统计，工程研究中心建成以来，牵头获国家科学技术进步二等奖4项、国家自然科学二等奖2项、国家技术发明二等奖2项、省部级一等奖20余项，发表高水平论文1000余篇，授权发明专利300余项，出版专著与教材50余部。

奋进新征程，建功新时代。王耀南表示，面向未来，国家工程研究中心将勇立潮头、锐意进取，聚焦具身智能机器人、集群机器人协同制造、特殊环境服役机器人、跨域智能无人集群等领域，开展关键技术攻关、装备研制和成果转化。实现机器人技术全球领跑，用自主创新锻造国之重器，为制造强国、健康中国、国防安全贡献智慧和力量。

来源：中国科学报 湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心

通讯员：朱文峰 史雅兰

学生编辑：徐丽乔

责任编辑：余楚倩