能夠全地形應(yīng)用的變速輪椅、高速搬運并聯(lián)機器人……在我?？萍汲晒冗M制造專場對接會上，專家教授們的科技成果引起多方單位關(guān)注，不少企業(yè)家現(xiàn)場“圍住”專家簽署合作意向書。其中陳修龍教授除了因發(fā)明輪椅和企業(yè)簽約外，還因“高速搬運并聯(lián)機器人”科技成果和企業(yè)簽署合作意向。

記者注意到，除了這些發(fā)明，陳修龍教授還獲得過山東省科技進步獎、國家專利等多項獎項，他們科研人員平日里是如何進行科研工作的？他們對青年師生做科研有什么樣的建議？近日，記者對陳修龍教授進行訪談。

記者：我們從山東省科學(xué)技術(shù)獎勵大會上獲悉，您主持完成的“空間并/混聯(lián)機器人機構(gòu)設(shè)計理論、方法及其工程應(yīng)用”獲省科技進步獎，同時您的科研成果在我?？萍汲晒冗M制造專場對接會上，還被多家企業(yè)“圍住”簽約，請問您做這些科研的背景和目的是什么？

陳修龍：我博士就讀于燕山大學(xué)機器人研究中心，該中心是我國最早從事并聯(lián)機器人研究的單位，在國內(nèi)外享有很高的聲譽，我很慶幸自己在博士階段跟隨機器人中心主任趙永生教授從事并聯(lián)機器人機構(gòu)學(xué)理論與應(yīng)用技術(shù)的研究，恩師趙永生教授和機器人中心黃真教授在科學(xué)研究方法上給了我很大的啟發(fā)和指導(dǎo)，這對我畢業(yè)后獨立從事研究工作影響很大。

在17年的研究中，我深深地意識到空間并/混聯(lián)機器人機構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計、性能評估及設(shè)計方法是阻礙并/混聯(lián)機器人機構(gòu)實際應(yīng)用的瓶頸問題，解決上述問題，為并/混聯(lián)機器人裝備的設(shè)計保駕護航、提高研發(fā)的一次性成功率、讓設(shè)計人員少走或不走彎路是我們的目的。

記者：這項科研成果有什么特點，主要能在哪些方面應(yīng)用？

陳修龍：機器人機構(gòu)是機器人裝備的骨架和執(zhí)行器，機器人裝備的自主創(chuàng)新離不開機構(gòu)創(chuàng)新。我們主要任務(wù)是為機器人裝備設(shè)計骨架。

空間并/混聯(lián)機器人機構(gòu)具有剛度高、承載能力大、速度高、慣量小等特點，在需要高剛度、高精度、高負載的應(yīng)用領(lǐng)域，例如在鍛造操作機、運動模擬器、高速并聯(lián)機器人等裝備中，得到了廣泛的應(yīng)用。

本成果建立了一套具有普適性的空間并/混聯(lián)機器人機構(gòu)構(gòu)型設(shè)計、性能評估及優(yōu)化設(shè)計的理論和方法體系，為企業(yè)和院所提供并/混聯(lián)裝備研發(fā)的整體化解決方案，促進并/混聯(lián)機器人裝備工程實用化和產(chǎn)品化發(fā)展，完善并/混聯(lián)機構(gòu)學(xué)理論。也就是說企業(yè)可以按照本成果提供的理論方法很順利地完成并/混聯(lián)機器人裝備的研發(fā)。

記者：能講一下您的整個研究過程以及研究的難點在什么地方嗎？

陳修龍：如何根據(jù)并/混聯(lián)機器人裝備的功能要求，設(shè)計機器人機構(gòu)的構(gòu)型，也就是機器人機構(gòu)包括多少個構(gòu)件，多少個支鏈，多少個運動副，以及它們之間如何連接，支鏈的空間位置如何布置？最終機器人的樣子是什么樣的？設(shè)計出的機器人性能怎么評估，如何設(shè)計滿足性能要求的機器人尺度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，眾所周知，高速輕質(zhì)并聯(lián)機器人是目前機器人發(fā)展的重要方向，解決高速輕質(zhì)機器人的動力分析設(shè)計等都是我們研究過程中遇到的難點。

克服這些難點需要我們具備空間機構(gòu)學(xué)、多體動力學(xué)、非線性動力學(xué)、數(shù)值計算方法和優(yōu)化設(shè)計技術(shù)等學(xué)科知識來解決。

記者：目前這項研究已取得哪些創(chuàng)新性成果？

陳修龍：這項成果在三個方面取得突破創(chuàng)新。

一是建立了空間并/混聯(lián)機器人機構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計理論和方法，實現(xiàn)了解耦和非解耦并/混聯(lián)機器人機構(gòu)構(gòu)型設(shè)計。

二是提出了空間并/混聯(lián)機器人機構(gòu)性能評估和尺度優(yōu)化的理論體系，實現(xiàn)了機器人機構(gòu)整體性能評價和性能優(yōu)化。

三是提出了空間并/混聯(lián)機器人機構(gòu)的非線性彈性動力學(xué)建模、動力學(xué)行為分析和彈性動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計的理論方法體系。實現(xiàn)了對高速機器人機構(gòu)真實動力學(xué)行為的準(zhǔn)確預(yù)測和動力學(xué)設(shè)計。

記者：研發(fā)成果轉(zhuǎn)化和前景目前是什么情況？

陳修龍：利用本成果提出的并聯(lián)機器人新構(gòu)型，借助于性能評估、尺度優(yōu)化和非線性動力學(xué)理論方法等，創(chuàng)新設(shè)計和開發(fā)出了運動模擬器、并聯(lián)穩(wěn)定平臺、高速搬運機器人、3D打印機等并/混聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型的新裝備樣機或產(chǎn)品，獲得有關(guān)并/混聯(lián)機器人的國家授權(quán)發(fā)明專利15項。

本成果為機器人機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和產(chǎn)品創(chuàng)新提供了有效途徑。

記者：下一步，有什么樣的預(yù)期和計劃？

陳修龍：下一步主要工作首先是成果的進一步推廣和工程應(yīng)用及成果進一步完善；其次，在基礎(chǔ)理論技術(shù)方面，圍繞機器人機構(gòu)關(guān)鍵基礎(chǔ)理論技術(shù)深入開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究，解決機器人實際應(yīng)用中遇到的卡脖子問題；第三，在應(yīng)用方面，以工業(yè)需求為導(dǎo)向，研發(fā)出成套機器人裝備。

多年來我們一直與從事機器人研究的相關(guān)高校和企業(yè)開展合作，在理論技術(shù)研究及工程應(yīng)用方面各取所長、相互促進，取得了豐富的成果，今后我們更要加大合作力度，特別是與知名智能制造裝備企業(yè)，以及機器人公司的合作力度，爭取在機器人理論技術(shù)研究和工程應(yīng)用及智能裝備研發(fā)方面取得更大的突破。

記者：在我校先進科技成果先進制造對接會上，也看到您的其他成果，如“用于康復(fù)休閑的杠桿驅(qū)動式輪椅”受到企業(yè)的好評，并簽署了合作協(xié)議，對這項成果（驅(qū)動式輪椅）的研究背景及研究過程可以簡單介紹一下嗎？

陳修龍：本項目的目的是提供了一種自助、省力、價格低廉、操作簡單、普通百姓都用得起、用得好的輪椅，主要應(yīng)用于助老、助殘和運動健身領(lǐng)域，使廣大殘疾人群體、老年人群、康復(fù)人群能自己獨立、自主、方便的出行，也可以作為娛樂設(shè)備應(yīng)用在戶外娛樂場所，為人民帶來健康。特別適應(yīng)大坡度路面和復(fù)雜泥濘的地形，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目前該輪椅已經(jīng)完成了第三代產(chǎn)品的設(shè)計制造及不同路況的實際測試，完全達到了設(shè)計要求。

本輪椅主要基于杠桿驅(qū)動原理設(shè)計，創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在3個方面：一是提出了一種基于杠桿驅(qū)動的變速輪椅，具有結(jié)構(gòu)簡單、省力易操作、重量輕易維修等優(yōu)點；第二，輪椅的兩側(cè)安裝單向傳動鏈，可采用齒輪和鏈輪兩種換向裝置，能實現(xiàn)雙向無間歇驅(qū)動或單向驅(qū)動；第三，擺桿式剎車結(jié)構(gòu)限制了車輪倒轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)上坡防溜車、下坡緩速滑行等功能。

本輪椅的優(yōu)點主要包括：省力易操作、上坡角度大（可達10度）、杠桿隨動手剎、安全防后翻、松手即停、可折疊便于攜帶。本產(chǎn)品不僅解決了電動輪椅體積大、重量大、價格昂貴的缺陷，也解決了普通輪椅驅(qū)動費力、難以爬坡和地形適應(yīng)性差的缺陷。本項目已獲得山東省科技工作者創(chuàng)新大賽二等獎等各種獎勵7項，已獲授權(quán)國家發(fā)明專利2項、實用新型專利2項。

記者：我們發(fā)現(xiàn)，除了擁有省科技進步獎的成果外，您還有多項科研成果受到大家關(guān)注，請問在科研方面，您能否向青年師生介紹一下您的經(jīng)驗？您對青年師生有什么建議嗎？

陳修龍：目前我們正在開展高速并聯(lián)機械手、工業(yè)機器人、移動機器人、并聯(lián)波浪能發(fā)電機器人等研發(fā)工作，機電學(xué)院已把機器人裝備研發(fā)作為學(xué)院重要的研究方向，已在工業(yè)機器人、煤礦機器人、移動機器人等方面布局，期望取得重大突破，現(xiàn)已引進了國內(nèi)知名機器人專家，如北京交通大學(xué)的姚燕安教授等，以及多位從事機器人研究的優(yōu)秀博士。學(xué)院也開展了“揚帆計劃”，重點支持青年教師的教學(xué)科研工作，加快教師的成長，目前學(xué)院教師的干勁很足。我相信在不久的將來，機電學(xué)院圍繞機器人的相關(guān)研究一定會得到長足的發(fā)展，

在省內(nèi)處于領(lǐng)先水平，在國內(nèi)占有一席之地。我更有信心在學(xué)院的大力支持下、在相關(guān)專家的幫助下，我們團隊在機器人與機構(gòu)學(xué)及智能裝備領(lǐng)域?qū)〉酶蟮倪M步。2018年12月份，我受學(xué)院委托為機電學(xué)院青年教師做了一場“思辨論壇”報告，在報告中我與同事們分享了自己博士畢業(yè)后的困惑和多年的發(fā)展歷程，引起了老師們的共鳴，談這些內(nèi)容的最大目的是通過自己的切身經(jīng)歷來引導(dǎo)青年教師成長，讓他們少走彎路。

我想和青年教師說的是科學(xué)研究沒有捷徑，不要盲目地跟風(fēng)，要堅持自己的主方向，更不要急功近利，只要堅持終能取得成功。（記者：任波）