我的工作與科研之路
作者：先進(jìn)制造所 鄭天江，日期：2019-03-04
年少的時(shí)候，很多老師會(huì)問(wèn)學(xué)生這樣一個(gè)問(wèn)題，“你長(zhǎng)大后的理想是什么？”，那個(gè)時(shí)候的我隨便想了個(gè)答案——“研究機(jī)器人”。隨后在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我并不知道機(jī)器人是一個(gè)什么樣的東西，直到2009年的那個(gè)冬天，在不經(jīng)意間，一個(gè)偶然出國(guó)深造的機(jī)會(huì)，讓我與機(jī)器人結(jié)下了不解之緣。
博士階段學(xué)習(xí)的記憶是持久而深刻的，在國(guó)外從事的仿生軟體機(jī)器人方面的研究和參與的一些學(xué)術(shù)活動(dòng)，大大豐富了我的經(jīng)歷，開(kāi)闊了視野。在2013年6月，我踏進(jìn)了中科院寧波材料所精密驅(qū)動(dòng)與先進(jìn)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的辦公室，一種莫名的感覺(jué)涌上心頭，這就是我將要奮斗和努力的地方！“料要成材，材要成器，器要好用”是材料所人追求的目標(biāo)，而我面臨的則是從學(xué)習(xí)到工作，從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)變，這對(duì)我來(lái)說(shuō)是一種跨越，也是一個(gè)全新未知的課題。
然而，當(dāng)時(shí)我所在的團(tuán)隊(duì)也成立不久，我們的研究如何結(jié)合材料所的特色，從何開(kāi)始，要達(dá)到什么樣的目的，這些是我們首先要回答的問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)和敏銳的洞察力，給了我們確定的答案：很顯然，我們團(tuán)隊(duì)還處于起步階段，如果研究高端的工業(yè)機(jī)器人，靠著這么幾個(gè)人，很難以和國(guó)際大公司競(jìng)爭(zhēng)，并且資金和人力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我們的研究需要從基礎(chǔ)做起，一是要瞄準(zhǔn)現(xiàn)有機(jī)器人的缺點(diǎn)，以提高現(xiàn)有機(jī)器人的易用性及使用效果為目的；二是要瞄準(zhǔn)下一步機(jī)器人的發(fā)展方向，開(kāi)發(fā)新一代的先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)。這為我們指明了方向，而作為團(tuán)隊(duì)的一員，我認(rèn)識(shí)到，運(yùn)動(dòng)控制則是機(jī)器人系統(tǒng)的核心，必須踏踏實(shí)實(shí)，從零開(kāi)始，一步一個(gè)腳印地開(kāi)展研究。
在開(kāi)展運(yùn)動(dòng)控制方面的研究時(shí)，人們通常會(huì)想到，如果能夠采用工業(yè)計(jì)算機(jī)替代嵌入式芯片對(duì)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)行控制，那么就可以在機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的控制、更美觀的用戶界面和更強(qiáng)大的通訊處理能力等。而實(shí)際上這個(gè)想法很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楝F(xiàn)有的工控機(jī)的操作系統(tǒng)不是針對(duì)特定的機(jī)器人而開(kāi)發(fā)的，并不具有實(shí)時(shí)性，無(wú)法保證控制機(jī)器人時(shí)的準(zhǔn)確性。不得不承認(rèn)Linux操作系統(tǒng)的發(fā)明人是偉大的，它已經(jīng)侵占世界上絕大多數(shù)服務(wù)器、手機(jī)、平板電腦，甚至是連工控領(lǐng)域普遍用到的單片機(jī)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，我們可以通過(guò)修改Linux的內(nèi)核來(lái)提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，然而機(jī)器人系統(tǒng)卻不僅僅是提高操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性這么簡(jiǎn)單，后續(xù)的工作需要針對(duì)不同機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模分析并研發(fā)基于各種協(xié)議的通用轉(zhuǎn)換軟硬件模塊，研究Linux系統(tǒng)下的機(jī)器人軌跡規(guī)劃和相應(yīng)的控制算法以及開(kāi)發(fā)新型友好的用戶界面，這些過(guò)程是復(fù)雜而繁瑣的，需要大量的時(shí)間和精力來(lái)完成，需要我們用恒心和耐心去堅(jiān)持。
實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在完成基于Linux系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研發(fā)后，我們將其應(yīng)用到了為企業(yè)研發(fā)的“三次元送料機(jī)械手”上，并獲得了企業(yè)的好評(píng)?？偸峭涣四切┤テ髽I(yè)現(xiàn)場(chǎng)修改控制參數(shù)、無(wú)數(shù)次修改零件尺寸的不眠之夜，收獲的不僅僅是技術(shù)上的進(jìn)步，更是兢兢業(yè)業(yè)、堅(jiān)持到底的精神。以運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)為核心，我在團(tuán)隊(duì)又陸續(xù)參加了“全向移動(dòng)機(jī)器人”、“新型并聯(lián)機(jī)器人”以及“移動(dòng)操作機(jī)器人”等課題的研究，還記得2017年的春天，我們參與的一個(gè)項(xiàng)目需要結(jié)題驗(yàn)收，然而在驗(yàn)收前的一天晚上，本來(lái)正常運(yùn)行的兩臺(tái)全向移動(dòng)機(jī)器人，其中一臺(tái)突然出現(xiàn)了問(wèn)題，在運(yùn)行過(guò)程中總是偏差過(guò)大，當(dāng)時(shí)我們并未找到真正的原因，急得焦頭爛額，更意想不到的是，由于搬運(yùn)過(guò)程中的不小心，導(dǎo)致了整個(gè)控制系統(tǒng)都損壞了，屋漏偏逢連夜雨，情況非常不利，但非常慶幸也非常感謝當(dāng)時(shí)我們項(xiàng)目組所有成員的齊心協(xié)力，大家不計(jì)代價(jià)，不辭辛苦，連夜往返杭州灣至材料所多次，重新裝配好了系統(tǒng)，排除了故障，順利完成了項(xiàng)目驗(yàn)收，這個(gè)過(guò)程中，我真實(shí)體會(huì)到了團(tuán)結(jié)協(xié)作的力量。
轉(zhuǎn)眼間在材料所工作已有6年，6年的時(shí)間里，曾為了解算機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)而徹夜冥想，也曾為了編寫(xiě)機(jī)器人的一條軌跡程序而反復(fù)思考，有過(guò)為了參加各種智博會(huì)、展覽會(huì)的奔波，也有過(guò)獲得認(rèn)可和獎(jiǎng)勵(lì)的喜悅，然而這些已經(jīng)成為不值得一提的往事。雖然有時(shí)候與家人聚少離多，但是總會(huì)被領(lǐng)導(dǎo)們凌晨的忙碌而感動(dòng)，也會(huì)因?yàn)橄肫鹜聜儼胍剐薷捻?xiàng)目申請(qǐng)書(shū)的辛苦而堅(jiān)持。再回首時(shí)，不敢說(shuō)這幾年來(lái)工作和科研之路有多么匆匆，但是過(guò)去已成為記憶，未來(lái)還將繼續(xù)。時(shí)光不能倒流，腳步不能停止，伴隨著材料所的成長(zhǎng)，伴隨著團(tuán)隊(duì)的成長(zhǎng)，我個(gè)人也在團(tuán)隊(duì)中找到了正確的位置，找到了歸屬感。感謝材料所的每一個(gè)人，讓我有機(jī)會(huì)在這樣一個(gè)環(huán)境中成長(zhǎng)。
?。ㄏ冗M(jìn)制造所 鄭天江）
