太空技术“闯入”机器人王国 碰撞出怎样的火花？

太空技术“闯入”机器人王国 碰撞出怎样的火花？

全自动饮品机器人示意图。中国运载火箭技术研究院供图

一场现实版的“机器人总动员”正在2018世界机器人大会现场上演：不断向来访者端出一杯杯奶茶的全自动饮品机器人、形似“大白”的激光雷达扫描测量机器人、能够一眼辨出珠宝瑕疵的“慧眼”机器人、增强人体机能的外骨骼机器人……仅从外形来看，这些机器人似乎并不出众，然而他们却因为拥有共同的核心技术来源而显得尤为特别——来自航天科技集团中国运载火箭技术研究院的“太空技术”。

在我国航天的科技力量版图中，中国运载火箭技术研究院被称作中国航天的摇篮，其研制包括长征五号、长征七号在内的长征系列运载火箭，成为中国航天一张张闪亮名片，如今这些造火箭的“高大上”航天技术，闯入了“走近寻常百姓”的机器人大会，它们之间将碰撞出怎样的火花？记者到现场一探究竟。

太空机械臂：天上地上都能清扫垃圾

两年前，中国新一代运载火箭长征七号成功首飞，搭乘这枚火箭飞天的“乘客”中，有一位“高手”，在天上完成了我国首次“太空垃圾”清理技术演示试验——空间碎片主动清除，引起国内外巨大关注。

这项试验的主角就是由中国运载火箭技术研究院18所研制的“6自由度空间机械臂”，俗称“太空机械臂”。时隔一年，该院18所用太空机械臂技术，衍生出智能协作型机器人、工程教育机器人等多款具有国内领先水平的“神技”机器人。

机器人的动作，给人的印象往往是僵硬、不知深浅的。要代替进化了数十万年的人类手臂，首先要解决动作协调、连贯的问题。18所项目负责人王燕波告诉记者，该所科研人员在太空机械臂的基础上，研制出了仿人机械臂和轻型工业机械臂。在它们“身上”，已找不出传统机械臂笨重、僵硬的影子。

这其中，智能协作型机器人和人的手臂一样灵活，任意摆动，既能单臂工作，又能双臂协作，还能和人互动。王燕波说，一些复杂的手工制造动作、在家庭或医院中扶助老幼病弱，都可由它完成。

至于工程教育机器人，虽然关节没有前者多，但也能胜任手机、电脑等“3C”产品生产线上轻拿轻放的操作，王燕波说，成本也较为低廉，完全可以大规模应用，替人完成单调的流水线操作，创造出“机器人口红利”。

这背后都和运载火箭的“伺服机构”的研制积累分不开。王燕波说，当火箭控制系统一声令下，伺服机构要即刻响应，把推力数十、上百吨的发动机摆到位，从而让火箭飞向正确的方向，“若失之毫厘，火箭就会谬之千里，其精密程度可想而知，科研人员也从此成为我国精密机电设备研制领域的佼佼者”。

让火箭“清醒”的大脑也能装给机器人？

控制系统是火箭的“神经中枢”，它可以让火箭在飞行中保持“头脑清醒”，控制几十万个元器件工作，按预定路线飞行，在规定位置做规定动作，还能根据情况随机应变，闪转腾挪。

如今，这项技术也“落地”到一款名为智能安防的机器人身上。中国运载火箭技术研究院12所项目负责人刘秀娟告诉记者，该机器人堪比“火眼金睛”，是以科研院所、大型仓库、工业园区、监狱等场所安防需求为出发点，自主研发的网络化智能安防系统。

她所在研究所的主业是航天控制与信息领域专业技术研究，把精准控制火箭的技术移植到安防机器人身上，自然具有先天优势——

自主导航导引与控制技术，让安防机器人和人类一样灵活行走;多源信息智能融合技术则给了它一双“火眼金睛”，可以快速识别各种异常;大数据分析技术让它拥有一个高速运转的“大脑”;空地复合机器人系统集成技术，让它天上地下自由行动;机器人关键的部组件都是军工级别，即便身处恶劣天气也不怕。

更值得一提的是，这款机器人已经在河北固安航天产业基地“上岗”。在实际工作过程中，这款智能安防机器人可以巡逻，也可以在门口值班，“可以说，和安全相关的事，它全包了，甚至是‘操碎了心’，路灯不亮了、谁家窗户坏了，它都管，而且从发现异常到发出警报不超过2秒。”刘秀娟说。

中看不中用？借航天技术突破核心难题

在现场，一个个头不大，长相貌似卡通人物“大白”的机器人吸引了不少来访者驻足观看，这款机器人名为“调频激光雷达扫描仪”，通俗地说就是一名大型设备的 “检测医生”。

随着我国大火箭、大飞机、大型船舶等大型高端装备的发展不断加快，部件的尺寸是否制造准确，姿态形状是否符合设计要求，都直接决定着这些大型设备安全和性能。事实上，在新一代运载火箭长征五号的研制过程中，大型结构的精密测量就一直是困扰科技人员的难题。

中国运载火箭技术研究院102所项目负责人石柯告诉记者，长期以来，此类“精密测量”产品的国内市场都被进口设备垄断，该所科研人员研制的这款具有完全自主知识产权的智能设备，攻克多项核心关键技术，打破国外禁运垄断，并率先在长征五号身上得到了应用。

石柯说，这款机器人在占地几平方米的空间内，就可以实现大火箭、大飞机、大型船舶等大型设备的精密测量，“在2米的范围上，测量精度可以达到20微米，在50米的范围上，测量精度可以达到0.3毫米”。

“中看不中用”成为不少人对新兴机器人的诟病——如果没法保证机器人单个部件产品的质量，最终装配在一起，其外观外形、气动特性等也依然没法满足设计要求。因此，借航天领域相关技术的积累，来帮助突破机器人的核心技术难题，也成了航天人的一种选择。

大会现场就有一个例子：一款工业外骨骼机器人，自重25公斤，却可协助操作者背负60公斤载荷，并以每小时4公里速度进行长距离、多地形行走作业，此外，还能协助操作者完成50公斤负荷搬抬托举作业。

中国运载火箭技术研究院18所项目负责人于志远告诉记者，这款机器人就是依托航天相关技术，最终突破了人机多模态运动建模与仿真、人机协同控制、人机感知交互等核心技术。