為特種機(jī)器人裝上智能“大腦”

——記全國勞動模范、中信重工開誠智能裝備有限公司工程師孫寧

孫寧正在調(diào)試室內(nèi)防疫消毒機(jī)器人

最近，中信重工開誠智能裝備有限公司車間里，迎來一位通體雪白的小機(jī)器人。只見“她”口吐“仙氣”，閑庭信步間，殺滅病菌無數(shù)。“這是公司今年研發(fā)的室內(nèi)防疫消毒機(jī)器人。年初疫情突如其來，我們只花了9天時間研發(fā)出了‘她’。”談起機(jī)器人，公司研發(fā)工程師孫寧語氣流露出一份摯愛。

過去5年間，孫寧團(tuán)隊(duì)在智能制造的道路上加速前行，將特種機(jī)器人技術(shù)逐步拓展到應(yīng)急救援、礦山和石油石化等多個領(lǐng)域，研發(fā)出的53種特種機(jī)器人成為了國內(nèi)外多個領(lǐng)域搶險(xiǎn)救援的“急先鋒”。日前，他被評為全國勞動模范。

“研制第一款消防機(jī)器人像在荒原上種樹”

“安全事故讓我萌生了研發(fā)機(jī)器人的想法。”孫寧回憶說。1987年，他出生于遷安市。一次，看到同學(xué)的父親在生產(chǎn)事故中失去了胳膊時，他暗下決心：“將來我一定能發(fā)明出一種機(jī)器人，把人從危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來！”

懷著年少時的夢想，2015年，孫寧選擇加入中信重工開誠智能裝備有限公司。彼時，開誠已經(jīng)在特種機(jī)器人領(lǐng)域深耕10年，創(chuàng)造了礦用災(zāi)區(qū)偵測機(jī)器人、鉆孔探測機(jī)器人和水下探測機(jī)器人等5大品類組成的“機(jī)器人家族”。在這里，他近乎癡狂地展開學(xué)習(xí)和研究工作。短短幾個月，就成長為機(jī)器人研發(fā)部的骨干技術(shù)人才。

2015年，天津濱海新區(qū)物流倉庫爆炸事故激起了公司強(qiáng)烈的社會責(zé)任感。研發(fā)防爆消防機(jī)器人的任務(wù)隨即交到了孫寧團(tuán)隊(duì)手中。從此，他與特種機(jī)器人結(jié)下了不解之緣。

對孫寧來說，第一次集成研發(fā)特種機(jī)器人是一個全新的開始，不僅需要掌握視覺識別、精密機(jī)械設(shè)計(jì)加工和嵌入式控制器開發(fā)等一系列技術(shù)，還要熟悉鋼材物理性能檢測工藝。

“研制第一款消防機(jī)器人像在荒原上種樹。”孫寧回憶說，沒有參照物、沒有技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，公司給他們的研發(fā)時間是3個月。當(dāng)時團(tuán)隊(duì)立下了“軍令狀”——做成具有國際先進(jìn)水平的消防機(jī)器人。

設(shè)計(jì)、失敗、修改設(shè)計(jì)、再失敗、再修改設(shè)計(jì)……面對巨大壓力，孫寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)負(fù)重前行。一個月之內(nèi)，他們幾乎吃住都在工廠，查閱了200多篇相關(guān)論文，詳讀了2本有關(guān)專著。形成十幾個方案后，再不斷篩選合并，最終選定了輕量型低重心履帶懸掛式方案。

艱難的組裝環(huán)節(jié)接踵而至。一臺消防機(jī)器人包含上千個零件，一套機(jī)器人圖紙包含數(shù)十萬個工藝信息……為了給設(shè)備減重，他們連熬數(shù)十個通宵，做了數(shù)百次實(shí)驗(yàn)。為避免走彎路，他們把組裝工藝精確到每一個螺栓的安裝順序。

功夫不負(fù)有心人。不到3個月，首款防爆消防機(jī)器人研制成功。較之國外同等搭載每秒80升水炮類機(jī)器人產(chǎn)品，孫寧團(tuán)隊(duì)研發(fā)的機(jī)器人重量僅為他們的一半，體積是他們的三分之一。這意味著這款機(jī)器人具有更強(qiáng)的復(fù)雜環(huán)境通過能力和狹小空間的工作能力，被中國科學(xué)院認(rèn)定為達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2016年，他主持開發(fā)的消防機(jī)器人參加故宮博物院消防演練，由于表現(xiàn)出色，被媒體贊為“新時代的紫禁衛(wèi)士”。此后，消防機(jī)器人系列產(chǎn)品逐漸占領(lǐng)國內(nèi)70%以上同類市場，先后出口多個國家。

“沒有過時的原理，只有過時的工程師”

智能時代，唯“快”不破。在具體研發(fā)中，如何加速打通從設(shè)計(jì)到交付的“最后一公里”？孫寧善于從既有研發(fā)成果中尋找關(guān)鍵技術(shù)，充分激發(fā)團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新的活力和積極性。

“每個機(jī)器人都像我們的孩子一樣，要傾盡全力為‘他們’增長本領(lǐng)。”孫寧回憶，2018年，市場上的特種機(jī)器人技術(shù)水平普遍落后，團(tuán)隊(duì)要從環(huán)境適應(yīng)能力和智能化水平等方面實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破。同年，他從巡檢機(jī)器人開始，將研發(fā)領(lǐng)域拓展到公司的全部特種機(jī)器人產(chǎn)品。

有時，巡檢機(jī)器人需要代替救援隊(duì)，深入溝壑縱橫的地形里全速奔馳。如果把底盤系統(tǒng)比作機(jī)器人的“雙腳”，那么穩(wěn)定性好的履帶就是保障“雙腳”快速奔跑的“風(fēng)火輪”。如何給機(jī)器人尋找一副合適的“風(fēng)火輪”呢？

“沒有過時的原理，只有過時的工程師。”參照坦克車輛上的克里斯蒂減震懸掛系統(tǒng)，通過優(yōu)化使之與輪邊驅(qū)動結(jié)合，孫寧研發(fā)出了插齒型履帶，使機(jī)器人能在草地、沼澤、雪地、廢墟、煤礦、油田等多種地形上快速移動，為搶險(xiǎn)救援贏得了寶貴時間。

積跬步，至千里。開發(fā)輪式巡檢機(jī)器人雖然只用了短短一個多月，但在這個過程中，孫寧團(tuán)隊(duì)不僅掌握了特種機(jī)器人二次開發(fā)的所有流程和關(guān)鍵技術(shù)，更為承接其他機(jī)器人項(xiàng)目打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

今年春節(jié)，新冠肺炎疫情突襲，公司接受了開發(fā)用于抗擊疫情的特種機(jī)器人的緊急任務(wù)。2月20日，孫寧臨危受命，投入到室內(nèi)防疫消毒機(jī)器人的研發(fā)中。

為了加快研發(fā)的速度，孫寧團(tuán)隊(duì)先給機(jī)器人安上了關(guān)鍵部位——“眼睛”和“心臟”：公司輪式巡檢機(jī)器人的激光定位導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)是成熟的技術(shù)應(yīng)用，解決了防疫消毒機(jī)器人的“眼睛”問題。“心臟”就更好說了，連接上特種機(jī)器人的通用供電模塊就輕松解決。以通用平臺為依托，再裝上霧化消毒系統(tǒng)。一個室內(nèi)防疫消毒機(jī)器人的雛形便在9天內(nèi)誕生了。

項(xiàng)目組緊接著組裝、調(diào)試。3月20日，首臺室內(nèi)防疫消毒機(jī)器人就交付到客戶手中。最近，這款機(jī)器人不僅在北京中國國際展覽中心新館充當(dāng)著技防疫情的“主力軍”，又出口到加拿大等國，助力國外的抗疫工作。

“面對更高的技術(shù)指標(biāo)要求，只能迎難而上勇敢闖關(guān)”

“我們團(tuán)隊(duì)淘汰率有時能達(dá)到1比20。”孫寧坦言，創(chuàng)新工作不是一個人的事。解決難題，需要團(tuán)隊(duì)成員勇挑重?fù)?dān)、精益求精。

面試工程師時，他不僅會拋出很刁鉆的問題，偶爾還賣關(guān)子：“你可能不適合這個崗位。”如果對方流露出畏難情緒、不再追問或者表態(tài)，往往面試失敗。而那些渴望繼續(xù)學(xué)習(xí)、繼續(xù)努力的人則更有機(jī)會和自己并肩作戰(zhàn)。

有了人力資源做基礎(chǔ)，孫寧用“創(chuàng)新不設(shè)限”作為帶隊(duì)的口頭禪。研發(fā)輪式巡檢機(jī)器人時，國內(nèi)的初代產(chǎn)品重達(dá)550公斤。這種鋼筋鐵骨的“笨家伙”，電池的續(xù)航能力根本達(dá)不到一天。如何給機(jī)器人減重一度成了團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)的核心課題。

他最初提出的技術(shù)指標(biāo)是將機(jī)器人體重控制在220公斤。公司內(nèi)很快就出現(xiàn)了質(zhì)疑聲：“這樣難度太大，做400公斤還不行嗎？”這更刺激了孫寧研發(fā)輕量級機(jī)器人的決心。他鼓勵團(tuán)隊(duì)：“面對更高的技術(shù)指標(biāo)要求，只能迎難而上勇敢闖關(guān)。”

榜樣的力量是無窮的。他從核心原件下手，研制出國際首創(chuàng)的本安云臺，讓終端執(zhí)行元件減重75%。這種不服輸不妥協(xié)的勁頭深深地感染著團(tuán)隊(duì)成員。團(tuán)隊(duì)成員各展所長，優(yōu)勢互補(bǔ)，執(zhí)行裝置本安化的設(shè)計(jì)理念，實(shí)行了一整套防爆機(jī)器人小微化的方案，使輪式巡檢機(jī)器人的體重減輕了60%。

難題越大，創(chuàng)新的價(jià)值也就越大。為特種機(jī)器人裝上智能“大腦”，“瘦身”后的巡檢類機(jī)器人真正走進(jìn)了礦井下和石化廠站，取代了大量的高危、重體力、高強(qiáng)度的人工崗位，為我國的全面礦井自動化事業(yè)提供了有力的技術(shù)和裝備保障。

“創(chuàng)新助力了各式各樣‘鋼鐵俠’的誕生，表象是技藝，實(shí)質(zhì)在精神，永不妥協(xié)是基礎(chǔ)，創(chuàng)新突破是關(guān)鍵。未來，我們一定會在更多的危化場所實(shí)現(xiàn)‘機(jī)器換人’！”孫寧信心滿滿。