編者按：微觀創(chuàng)新單元的智力與活力，直接匯聚成國(guó)家進(jìn)步的源泉。2014年度中科院杰出科技成就獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)，是在科研探索以及團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面均收獲豐碩果實(shí)的科研團(tuán)隊(duì)。勇于創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作，為科學(xué)院“三個(gè)面向”及“率先行動(dòng)”計(jì)劃的實(shí)施做出表率，只有走進(jìn)這些創(chuàng)新單元，才能最真切地感受來自基層的創(chuàng)新腳步。

 

　　在1月29日的中科院年度工作會(huì)議上，來自中科院沈陽自動(dòng)化研究所（以下簡(jiǎn)稱沈自所）的“長(zhǎng)航程自主水下機(jī)器人研究集體”，獲得“2014年度中科院杰出科技成就獎(jiǎng)”。

 

　　在掌聲之中，沈自所研究員林揚(yáng)作為這一集體的代表，接過了獎(jiǎng)狀。為了這一成果，以他為代表的沈自所科研人員付出了10多年的努力。

 

　　從預(yù)研開始

 

　　在習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的呼聲之后，機(jī)器人工業(yè)，包括水下機(jī)器人的發(fā)展，正迎來前所未有的機(jī)遇。各地政府都在加緊發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園。

 

　　如果把時(shí)間往前推到2000年，機(jī)器人工業(yè)的發(fā)展，可謂飽受冷遇。

 

　　投資大、見效慢、技術(shù)難度高，這是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的通病。尤其對(duì)于自主水下機(jī)器人而言，技術(shù)含量很高，這就不是一般的科研機(jī)構(gòu)或企業(yè)能做的事。

 

　　但早在2000年，沈自所就已經(jīng)進(jìn)行了長(zhǎng)航程自主水下機(jī)器人的預(yù)研。所謂預(yù)研，就是在沒有接到外界經(jīng)費(fèi)資助、社會(huì)也暫無相應(yīng)需求之前，對(duì)前景看好的技術(shù)進(jìn)行預(yù)先研發(fā)。

 

　　“我們所在水下機(jī)器人的研發(fā)方面，有悠久的傳統(tǒng)和歷史。早在上世紀(jì)七八十年代，蔣新松院士就提出了發(fā)展水下機(jī)器人的思路。后來封錫盛院士也作出了積極的探索和成果。因此，我們?cè)谧曰I經(jīng)費(fèi)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了長(zhǎng)航程自主水下機(jī)器人的研發(fā)。”林揚(yáng)介紹。

 

　　那時(shí)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)只有七八個(gè)人，經(jīng)費(fèi)也有限。但抱著甘于坐冷板凳的決心，林揚(yáng)等人潛心科研，終于迎來了曙光。如今，這個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)達(dá)到近80人的規(guī)模，相當(dāng)于創(chuàng)立之初的10倍。

 

　　2002年，他們的研究得到有關(guān)部門重視，并給予了一定的經(jīng)費(fèi)支持。幾乎同時(shí)，中科院相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)也注意到這一很有發(fā)展前景的研究，也予以穩(wěn)定支持。

 

　　2005年，這個(gè)團(tuán)隊(duì)全面攻克了相關(guān)核心技術(shù)，制作出了原理樣機(jī)。這個(gè)自主研發(fā)的機(jī)器人通過了千島湖的湖試以及南海的實(shí)地環(huán)境實(shí)驗(yàn)。2006年5月，項(xiàng)目研發(fā)的機(jī)器人再度通過了海洋環(huán)境的全面實(shí)測(cè)，標(biāo)志著該款機(jī)器人在技術(shù)上走向成熟。

 

　　“當(dāng)然，這個(gè)項(xiàng)目最終結(jié)束并定型，應(yīng)該是到2011年年底。在此之后，機(jī)器人還需要進(jìn)行大量可靠性、保障性的測(cè)試，并進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。”自主水下機(jī)器人技術(shù)研究室副主任鄭榮說。

 

　　合作的成果

 

　　在林揚(yáng)看來，這項(xiàng)技術(shù)之所以能夠成功，離不開老、中、青科研人員的精誠(chéng)合作。

 

　　“封錫盛院士為這項(xiàng)成果提供了最原始的設(shè)計(jì)思路。在后來的研發(fā)過程中，他也經(jīng)常提供寶貴意見，給了我們這些年輕人很多啟發(fā)。”鄭榮說。

 

　　長(zhǎng)航程自主水下機(jī)器人的研發(fā)主要有三大難關(guān)：能耗與降阻問題、智能控制技術(shù)以及自主導(dǎo)航技術(shù)。鄭榮主要負(fù)責(zé)的就是機(jī)器人能耗與降阻的關(guān)鍵技術(shù)研究。為了找到高續(xù)航、大容量的能量來源，同時(shí)從材料、外型設(shè)計(jì)方面降低阻力、減少能耗，他們花費(fèi)了兩三年的時(shí)間。

 

　　2002年大學(xué)畢業(yè)后加入該團(tuán)隊(duì)的梁保強(qiáng)說：“剛剛畢業(yè)，我就能參與到這么高端的項(xiàng)目，有這么多院士、專家在身邊提點(diǎn)，對(duì)我個(gè)人的成長(zhǎng)來說，幫助很大。”

 

　　有著控制專業(yè)背景的梁保強(qiáng)主要負(fù)責(zé)硬件設(shè)備的物理框架部分。每一個(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)好之后，還需要進(jìn)一步和硬件結(jié)合，做好硬件架構(gòu)也很重要。

 

　　“比如，是用集中式控制方式，還是分布式控制方式，都需要多次實(shí)驗(yàn)、反復(fù)設(shè)計(jì)。”梁保強(qiáng)說。

 

　　正是有著這種敢于創(chuàng)新、勇于拼搏、團(tuán)結(jié)協(xié)作和無私奉獻(xiàn)的團(tuán)隊(duì)精神，自主水下機(jī)器人技術(shù)研究室的力量才不斷發(fā)展壯大。

 

　　廣泛的應(yīng)用

 

　　長(zhǎng)航程自主水下機(jī)器人的研發(fā)一直是各國(guó)科學(xué)家發(fā)力的焦點(diǎn)所在。

 

　　“應(yīng)該說，有纜機(jī)器人在一些特定領(lǐng)域有優(yōu)勢(shì)，比如在一個(gè)固定的范圍內(nèi)進(jìn)行勘探，這種形式的機(jī)器人方便操作。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，具備一定的環(huán)境識(shí)別能力、擁有一定‘自主’意識(shí)的機(jī)器人，必然是未來水下機(jī)器人的大勢(shì)所趨。”林揚(yáng)說。

 

　　在完成這項(xiàng)成果的過程中，他們?cè)诙鄠€(gè)方面取得了自主創(chuàng)新的碩果。最突出的是使用了鋰一次電池大規(guī)模成組方案。一般而言，長(zhǎng)航程機(jī)器人要求能量?jī)?chǔ)備大，一般的電池?zé)o法滿足條件。鋰一次電池是目前電池家族中單體容量最大的電池，但因其成組難度極大，以前科研人員從來沒有想過用其充當(dāng)長(zhǎng)航程機(jī)器人的推進(jìn)動(dòng)力。

 

　　“但經(jīng)過我們的研究，只有這種鋰電池符合此類型機(jī)器人的要求。所以，我們開展了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，最終的成組規(guī)模達(dá)到世界領(lǐng)先水平。”林揚(yáng)介紹道，在機(jī)器人與載荷有效匹配等方面，他們也進(jìn)行了卓有成效的創(chuàng)新。

 

　　展望未來，林揚(yáng)對(duì)于我國(guó)自主水下機(jī)器人的發(fā)展充滿信心。“就沈自所來說，水下機(jī)器人的研發(fā)技術(shù)，基本和世界先進(jìn)國(guó)家處于同一水平”，但同時(shí)，他也期望未來國(guó)家能進(jìn)一步加大投入，加速其發(fā)展。

 

　　“目前，國(guó)家繪制了建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的宏偉藍(lán)圖，海洋強(qiáng)國(guó)首先是海洋裝備強(qiáng)國(guó)。如果說機(jī)器人是制造業(yè)皇冠上的明珠，那么自主水下機(jī)器人，就是海洋裝備產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠。”鄭榮最后表示。