本刊記者 海 山

：請簡單介紹一下清華大學機器人及自動化團隊在航空領域的重點研究方向及內(nèi)容。

陳懇：機器人及自動化團隊在航空領域的主要研究分為航空特種機器人表面涂裝和航空數(shù)字化制造技術及相關自動化裝備兩大方向，涉及面較廣。從航空特種機器人表面涂裝來看，航空產(chǎn)品具有噴涂形狀復雜、尺寸大、對噴涂質(zhì)量要求高的特點，我們的團隊從最開始主要幫助企業(yè)解決進氣道的涂覆問題，到現(xiàn)在的整機外表面噴涂，進而推廣到大型零部件噴涂，從設備到控制、檢測、工藝，我們已經(jīng)形成了自己的知識產(chǎn)權以及一套完整的智能特種機器人噴涂技術體系。在航空數(shù)字化制造及自動化裝備方面，如何將機器人用在數(shù)字化裝備上，如何利用機器人技術來解決飛機數(shù)字化裝配中部裝、總裝的特殊需求，如何將機器人技術和傳統(tǒng)的制造方式結合起來，從而適應各種飛機制造生產(chǎn)要求，解決技術難題，提升航空制造技術裝備水平，促進學科發(fā)展與創(chuàng)新是我們團隊的主要研究方向與特色之一。

：您的團隊在2005年進入航空領域，從學術研究到工程應用轉(zhuǎn)化做了哪些工作？

陳懇：通過國家重大需求的牽引，把高校已經(jīng)掌握的理論技術，以及創(chuàng)新優(yōu)勢和國家目前的具體需求結合起來，在結合過程中，解決關鍵技術，研制新裝備，并通過工程實踐與提煉，推動相關理論與技術創(chuàng)新?；A理論研究要保持延續(xù)性，特別是跟航空企業(yè)合作，國家航空發(fā)展非?？?，對我們來說，項目進行過程中，不管是從學生的培養(yǎng)，老師的學術水平，還是論文的發(fā)表，后續(xù)的研究都是不間斷的。在國家重大需求的大背景下做理論和技術創(chuàng)新，將企業(yè)需求變成整體方案，變成解決企業(yè)難題的技術途徑與方法及新裝備，這就解決了我們的理論和技術發(fā)展方向問題，同時也把研究成果轉(zhuǎn)換成為了工程問題的解決方案和實施技術。

：團隊致力于先進制造工藝的優(yōu)化，請問在特種材料加工工藝方面進行了哪些研究？

陳懇：我們的團隊研究特種機器人技術在航空產(chǎn)品涂裝與數(shù)字化制造及裝配領域的系統(tǒng)設計、控制、自動作業(yè)規(guī)劃、測量與集成、自動化實施工藝等問題，涉及飛機的機器人涂裝與數(shù)字化裝配系統(tǒng)結構優(yōu)化設計、移動式冗余特種多機器人系統(tǒng)智能作業(yè)規(guī)劃與安全避碰、機器人化無型架柔性定位系統(tǒng)設計開發(fā)、復雜數(shù)字化系統(tǒng)的集成與智能控制、機器人數(shù)字化制孔與裝配、機器人噴涂與數(shù)字化制造過程的測量與精度補償，以及機器人自動化作業(yè)工藝設計與參數(shù)優(yōu)化等關鍵技術。特別是高端機器人裝備在企業(yè)應用之后，與傳統(tǒng)手工是不一樣的，工藝規(guī)程與參數(shù)，比如機器人末端噴槍或制孔刀具工藝參數(shù)的設置、壽命及故障檢測等，都需要通過大量工藝試驗研究確定。其中一部分工藝試驗，可通過學校內(nèi)我們團隊自己開發(fā)的平臺來實現(xiàn)，除此之外，還需要通過企業(yè)生產(chǎn)線，需要和企業(yè)車間技術人員反復溝通，進行大量的工藝試驗，共同來研究用上新設備之后工藝怎么做。我們的研究不涉及材料本身，只做工藝研究，例如噴涂方面，研究怎么達到滿足要求的噴涂質(zhì)量；比如機械手臂，研究運轉(zhuǎn)速度、噴槍距離和壓力流量控制等。具體到復合材料疊層機器人制孔，涉及一個分層、撕裂、錯孔和毛刺以及精度等加工與裝配質(zhì)量的問題，所以必須將刀具轉(zhuǎn)速、角度、壓力等工藝問題通過試驗確定預先解決后才可實際應用。相同類工藝有些參數(shù)是可調(diào)用的，但是需要長期、大量積累，而且如果工藝變化太大，哪怕是以前研究過的，也要預先試一次。新的設備或新的飛機型號，摸索工藝時間就會長些，而同型號飛機，有些參數(shù)是可以直接用的，只需要驗證性的試驗，試驗時間也就短些。涂料成分對工藝摸索也有影響，特別是特種涂料，易沉淀，不同溫度變化對粘度、流動性和均勻度都有影響。

：作為團隊的負責人，請談談在培養(yǎng)學生過程中的心得。

陳懇：對清華的學生，尤其是博士，我們很看重他入學時的基礎，同時要有綜合能力，有一定的創(chuàng)新敏感性，解決問題的思維要清楚。學生要通過學校，通過項目，通過具體任務，來鍛煉綜合解決問題的能力，把系統(tǒng)的知識打扎實，要學會與人合作，同時也要鍛煉組織能力。到我這來很苦，既要做理論，又要做工程，作為博士首先要在自己論文研究的小方向成為專家，要在自身的研究方向上超過我，如果不成為專家，沒有一定的水平造詣，沒有深入的研究和創(chuàng)新，就不是一個合格的博士生。學生在校的5～8年中，要讓他們感覺人生的最好光陰在實驗室沒有虛度。我認為當教師最欣慰的不是項目，更重要是有這些出色的學生。

陳懇：“產(chǎn)學研用”是我國走了很多年的大的政策方向，實際上國外也是如此。在企業(yè)方面，國外的一流企業(yè)，從人才的培養(yǎng)到技術，基本上跟高校都有合作，合作方式以成立聯(lián)合實驗室、制定人才培養(yǎng)協(xié)議、向高校贈送試驗設備為主。我們的團隊也和國內(nèi)外大企業(yè)有合作，建立了聯(lián)合研究中心。我國是制造大國，現(xiàn)在也有很多領域?qū)儆陬I先地位，但是很多基礎工業(yè)領域和一些關鍵技術需要進一步研究，而這些研究從國內(nèi)情況來看不是企業(yè)的長項，一定要通過科研單位、高校，特別是某一方向的一流院校，來解決企業(yè)的需求，從而推動技術水平的提高、裝備的更新和人才的培養(yǎng)。航空制造領域有高技術、高難度的特點，民機、軍機有很多特殊的要求，需要大量的創(chuàng)新技術，企業(yè)（如成飛、西飛）的技術人員跟高?？蒲腥藛T協(xié)作，企業(yè)的技術儲備有了很大的提升。產(chǎn)學研用，優(yōu)勢互補，解決了國家目前階段對創(chuàng)新的需求。如果企業(yè)沒有抓好產(chǎn)學研用，技術更新?lián)Q代與企業(yè)發(fā)展容易出現(xiàn)滯后。而產(chǎn)學“研”中的研究機構，在某一研究領域有多年經(jīng)驗，同時具備創(chuàng)新能力，是高校和企業(yè)中間的橋梁，幫助高校解決了工程能力不足的問題。高校方面，通過產(chǎn)學研用，第一可制定明確學科發(fā)展的方向；第二結合國家重大需求，提出研究問題和創(chuàng)新點；第三高校最終目的要培養(yǎng)人，特別是工程學科，要結合實際進行培養(yǎng)，通過產(chǎn)學研用，可培養(yǎng)各個行業(yè)的高層次人才，培養(yǎng)國家急需的人才和技術骨干。