“黨員在行動”之“團結協(xié)作,拼搏創(chuàng)新”的精密運動與先進機器人技術團隊
2010年10月,數控機床用大推力直線電機演示系統(tǒng)研制成功……
2012年8月,用于安防系統(tǒng)的長行程重載高速磁懸浮門機研發(fā)成功……
2014年3月,智能磁懸浮直驅門機系統(tǒng)成功實現了商業(yè)應用……
2014年12月,智能磁懸浮直驅門機系統(tǒng)獲得寧波市裝備制造重點領域首臺套產品認證……
2015年5月,基于主動萬向腳輪的全向移動平臺研發(fā)成功并在企業(yè)車間試用……
……
這是“精密運動與先進機器人技術團隊”,寧波材料所一個年輕的科研團隊取得的科研成績!
“團結協(xié)作,拼搏創(chuàng)新”,在精密運動與先進機器人技術團隊辦公室偶然抬頭可以看到這八個字,環(huán)顧四周滿滿一屋子的員工和研究生們正在緊張有序地工作著?;仡欉@個團隊幾年來的經歷,再看看這樣的場面,每一位了解這個團隊的人都會感慨萬千。
團結協(xié)作,不斷拓展科技研發(fā)新方向
2009年底,為了進一步發(fā)揮寧波材料所在材料領域的優(yōu)勢,促進磁性材料向技術鏈下游的機電裝備延拓發(fā)展,支撐和推動我國高端裝備制造業(yè)的發(fā)展,在寧波材料所二期建設中,將直驅電機及其應用方向轉入新建的先進制造所,以加強該領域方向的建設。
當時這個團隊缺乏高層次人才,沒有自己的優(yōu)勢技術,團隊的發(fā)展在變化中不斷前行,2010年5月,具有20多年直線電機應用及產業(yè)化背景的廖有用研究員擔任團隊負責人,徹底改變了團隊缺少領軍人物的現狀。廖有用倡導團隊年輕的工程師們成員們要“會設計,更要會制造”,鼓勵大家直接參與電機制造各種工藝流程,親自動手裝配、灌膠。在他的帶領下,充實了有機床設計和制造經驗的陸彤工程師、從事驅動器研發(fā)的舒鑫東和周杰等員工,整體的團隊技術力量得到加強,特別是年輕人的能力和戰(zhàn)斗力得到很大的提高。
2012年2月,隨著另一位擅長“精密運動控制”的團隊負責人張馳研究員的加入,團隊與美國密西根大學在“內燃直線發(fā)電機”方向合作關系的建立,數控轉臺雙讀頭高精度控制系統(tǒng)、磁懸浮安防門高速高精度智能監(jiān)控系統(tǒng)、直線電機精密伺服驅動器、音圈電機高精度控制器等精密驅動控制技術及產品的初步成型,團隊開始形成新的技術增長點。團隊先后承擔了國家自然科學基金項目、國家科技支撐計劃項目、國家國際科技合作項目等近10項國家、省市級科研項目,成功申請了寧波市精密驅動控制技術科技創(chuàng)新團隊,團隊開始走上快速發(fā)展的道路。
團隊由之前主要研發(fā)超精密工件臺用高精度直線電機,逐漸向大推力高速度直線電機系統(tǒng)、大扭矩高精度力矩電機系統(tǒng)等有明確產業(yè)需求背景的方向延拓??蒲袌F隊研發(fā)出了用于航空部件加工數控機床用的長達10米的大推力高精度直線電機,性能和西門子同型號電機對標;研發(fā)出了用于精密數控轉臺的直驅力矩電機系統(tǒng),重復定位精度2角秒;研發(fā)出了用于高速劍桿織機的開關磁阻電機驅動控制系統(tǒng)、電梯曳引機用軸向磁通盤式電機、用于圓編機的外轉子大力矩電機及雙讀頭高精度控制系統(tǒng)、基于PC的開放式運動控制器等,展示了先進制造所作為寧波材料所(工研院)創(chuàng)新單元在裝備制造方面的科研能力。
2013年12月,楊桂林高級研究員從新加坡歸國,將國際領先的機械電子、機器人及制造自動化方面的先進理念和研究技術帶入了團隊,團隊在先進機器人技術領域的研究方向更加明晰。楊桂林研究員為團隊確立了機器人直覺示教與快捷編程、機器人誤差補償與精度提高、力-運動混合控制技術等機器人運用技術,以及基于全向移動平臺和一體化柔順機器人關節(jié)的移動操作機器人等下一代工業(yè)機器人技術兩個研究方向,先后承擔了國家自然科學基金面上項目、地區(qū)聯合基金項目、中科院重點部署項目等重大項目,機器人技術方向進入了發(fā)展的快車道。
團隊內部團結協(xié)作,將電機及驅動控制技術用于機器人系統(tǒng),研發(fā)出了基于直驅力矩電機和開放式運動控制系統(tǒng)的并聯結構機器人、基于高速高精度直線電機的直角坐標機器人、基于萬向腳輪的全向移動機器人,并在機器人的直覺示教與快捷編程、誤差補償與精度提高、移動機器人的自主導航技術等方向取得了顯著進展。
拼搏創(chuàng)新,形成團隊的核心競爭力
2010年下半年,團隊集中科研骨干,重點攻關大推力直線電機系統(tǒng)。在2個多月的項目執(zhí)行時間內,大家克服了很多困難。骨干成員黃彬彬,在項目執(zhí)行后期一直在生病掛鹽水,但仍以飽滿的工作熱情圓滿完成電機制造任務;他感慨地表示最大的體會是任務執(zhí)行過程中大家的互相配合和團隊凝聚力的提升,否則多達上千個零部件的演示系統(tǒng)是不可能在如此短的時間調試成功;負責演示系統(tǒng)機床設計裝配制造的陸彤工程師克服了工廠因限電不斷推遲交貨的困難,加班加點趕時間;翁志明等老師傅的經驗也起了很大的作用。
之后,在陳進華、趙飛、張杰、黃彬彬、舒鑫東、蔣哲、周杰等同志的共同努力下,大推力直線電機系統(tǒng)、低速大扭矩直驅力矩電機、應用熱壓輻向環(huán)的音圈電機、內燃直線發(fā)電系統(tǒng)、劍桿織機驅動控制系統(tǒng)、懸浮式直驅門機系統(tǒng)等研發(fā)成功,特別是應用熱壓輻向環(huán)的音圈電機和軸式直線電機采用所磁性材料事業(yè)部的優(yōu)勢技術-熱壓輻向環(huán)為核心部件,團隊在先進驅動技術領域形成了核心競爭力。
2013年,從意大利學成歸國的鄭天江博士將仿生機器人、軟體機器人的運動學和動力學仿真及設計中的所學融入到多軸運動控制系統(tǒng)和多關節(jié)機器人運動控制研究中,研發(fā)成功了基于PC的開放式全軟運動控制器,并在團隊開發(fā)的并聯機器人和移動機器人上成功應用。鄭天江為了按期完成項目,使機器人參加寧波市智博會,經常加班到深夜。2014年國慶節(jié)是他結婚的大喜日子,為了完成項目,他沒有請一天假去準備婚禮,婚禮結束后又放棄蜜月度假,提前返回研究所繼續(xù)工作。他這種忘我拼搏的精神感動了項目組的全體成員,在他的感召下,大家努力拼搏、爭分奪秒,提前完成了項目。鄭天江在工作中肯動腦、善思考,在參觀中國工業(yè)博覽會后,他撰文分析了國內外機器人的不同特性,探討了機器人未來的發(fā)展趨勢和前景。該文被中國科學報、人民網(科技頻道)、科學網、搜狐新聞等多家媒體網站轉載。
經過多年的團結協(xié)作,團隊工作學習氛圍好,人氣旺,開展各項工作的積極性有效提升;團隊高效管理,制度嚴明,比如在項目管理這塊,每個項目都有負責人和組員,項目負責人按要求撰寫計劃表和技術文檔,定期匯報實際進展情況與計劃表校比,并作為團隊成員考核的參考依據之一。團隊每月舉行學習交流會,輪流做報告交流技術、項目研發(fā)情況、工作心得等,分享各種經驗體會。
挑戰(zhàn)傳統(tǒng),贏得科技創(chuàng)新新起點
傳統(tǒng)的平移門機通常采用旋轉電機加皮帶的間接驅動方式,將電機的旋轉運動轉化為門扇的直線運動。由于存在中間傳動環(huán)節(jié)和傳動磨損,傳動效率、平移速度和壽命有限,不適用于高速或重載場合,故障率較高,容易松滑,傳動件和支撐滑輪需要經常維護或更換。
應用廣泛的軸式直線電機省去機械傳動件,實現更高的速度、更長的壽命,但仍然受限于滑輪磨損問題。為消除法向吸力影響,多采用端式固定直線電機或采用基于凹形構件的框結構,但仍未能有效解決性能受限和軌道磨損兩大長期存在的關鍵共性難題。
年輕的科研人員突破思維定勢,采用磁懸浮技術解決支撐部件磨損問題,綜合采用懸吊式結構、敞開式無凹形構件結構和變平面結構等多項創(chuàng)新技術解決衍生技術障礙。首次將常規(guī)上支式結構水平翻轉進而成功實施最理想的磁懸浮直驅結構,敢于通過不斷的技術創(chuàng)新克服水平翻轉產生的各種技術難題,因而具有很好的新穎性和創(chuàng)造性。經國際查新,此結構為國際首創(chuàng)的磁懸浮結構。
此項科研成果采用國際首創(chuàng)的雙導軌懸吊式磁懸浮直驅結構有效解決了直線驅動領域速度、壽命、可靠性等性能受限問題和軌道磨損問題,適用于長中短行程、重中輕負載、高中低速度等各類直線驅動場合,真正找到了一種應用范圍廣、適合標準化的通用性直線驅動裝置解決方案,使我國自動門機技術達到了世界領先水平。在產業(yè)上,打破了國外行業(yè)巨頭長期對高端自動門機壟斷的局面,有利于引領我國自動門產業(yè)(年產值達1300億元)的技術創(chuàng)新,進而促進自動門這個傳統(tǒng)大型產業(yè)的轉型和升級,提升我國自動門產業(yè)的競爭力和產品附加值,也標志著我國自動門機產業(yè)從跟隨模仿轉入了引領創(chuàng)新的新局面。
團隊研發(fā)的具有國內外領先水平的精密數控機床用大推力直線電機等先進裝備將對寧波市等長三角地區(qū)裝備制造產業(yè)的發(fā)展起到推動和支撐作用,目前,團隊正在積極爭取以大項目和平臺為依托,不斷提升團隊能力,拓展科研方向,為區(qū)域高端制造業(yè)的發(fā)展貢獻重要的力量。
