本報記者 胡珉琦
“機器人是什么?”
“機器人變成人了,那還了得!”
“這是搞‘花架子’。我們連機器人還沒(méi)搞明白,就要造機器人,簡(jiǎn)直是癡人說(shuō)夢(mèng)!”
20世紀70年代中期,吳繼顯、蔣新松、談大龍3位在中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)沈陽(yáng)自動(dòng)化所)從事控制系統研究的科研人員,聯(lián)合起草了一份提交給中國科學(xué)院的工作匯報,提出開(kāi)展人工智能和機器人技術(shù)研究。這是中國科學(xué)家最早提出的有關(guān)機器人研究的建議。
然而,這個(gè)匯報卻引來(lái)諸多質(zhì)疑。3位科學(xué)家對此無(wú)奈地搖頭,慨嘆當時(shí)的中國還無(wú)暇顧及如此前沿的科研領(lǐng)域。
時(shí)間來(lái)到2022年,中國工業(yè)機器人年銷(xiāo)售量已超過(guò)30萬(wàn)臺,占全球總銷(xiāo)售量的一半以上,中國連續9年成為全球工業(yè)機器人第一大應用市場(chǎng)。
歷經(jīng)了半個(gè)世紀,工業(yè)機器人在中國從一枚“閑棋冷子”成為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,沈陽(yáng)自動(dòng)化所見(jiàn)證并經(jīng)歷了其發(fā)展過(guò)程中的每一次低谷和高潮。
這里是中國工業(yè)機器人的“搖籃”和“城堡”,曾誕生了國內第一臺示教再現機械手樣機、第一臺高性能機器人控制器、第一臺自動(dòng)導引車(chē)(AGV)、第一臺焊接機器人……透過(guò)沈陽(yáng)自動(dòng)化所諸多“第一”的歷史記憶,可以讀懂中國工業(yè)機器人究竟是如何從無(wú)到有發(fā)展起來(lái)的。
來(lái)之不易的“通行證”
1920年,捷克作家卡雷爾 恰佩克發(fā)表了一部科幻劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機器人》,講述了一個(gè)名為羅薩姆的公司把機器人作為工業(yè)品推向市場(chǎng),讓它充當勞動(dòng)力、代替人類(lèi)勞動(dòng)的故事。
該劇一經(jīng)推出就在全球引起巨大轟動(dòng),成為robot(機器人)這個(gè)名詞的詞源。
1958年,美國發(fā)明家約瑟夫 恩格爾伯格創(chuàng )造了世界上第一臺工業(yè)機器人unimate,并創(chuàng )辦了Unimation公司。unimate是一臺用于壓鑄作業(yè)的五軸液壓驅動(dòng)機器人,其手臂的控制由計算機完成。它采用分離式固體數控元件,并裝有存儲信息的磁鼓,能夠代替工人,記憶并完成180個(gè)工作步驟。
1961年,unimate正式在美國通用汽車(chē)公司完成安裝,輔助汽車(chē)生產(chǎn)。
1969年,日本川崎重工業(yè)株式會(huì )社引進(jìn)Unimation公司的機器手臂,作為解決勞動(dòng)力不足的一項革命性措施。
后來(lái),美國機器人協(xié)會(huì )評價(jià)這個(gè)長(cháng)得并不像“人”的機器人,“徹底改變了現代工業(yè)和汽車(chē)制造的流程”。
然而,要想讓機器人替代人,一個(gè)重要的前提是生產(chǎn)流程的專(zhuān)業(yè)化和標準化,否則機器人無(wú)法發(fā)揮作用。而越是專(zhuān)業(yè)化、標準化,就越離不開(kāi)規?;墓滙w系。
20世紀70年代,新中國成立不過(guò)20余年,被視為大國之“筋骨”的重工業(yè)——煤炭、鋼鐵、石油等,在中國剛剛積攢起一些家底。彼時(shí)的中國還不具備發(fā)展工業(yè)機器人的土壤。
但是,吳繼顯、蔣新松、談大龍從僅有的一些國外資料中看到有關(guān)“robot”的理論概述、學(xué)術(shù)文章和信息匯編,就認定了機器人未來(lái)的價(jià)值和意義,感覺(jué)中國應該出手。
心有不甘的3位科學(xué)家決定去北京,邊調研,邊游說(shuō)。
可以想見(jiàn),中國機器人事業(yè)的開(kāi)局不會(huì )十分順利。
談大龍還記得,他們曾給好幾家部委單位介紹人工智能和機器人的情況?!暗玫阶疃?、印象最深的回答就是‘好啊,你們搞好了我們就用’。不冷不熱的態(tài)度,讓我們很掃興?!?
轉機出現在當時(shí)的中國科學(xué)院新技術(shù)局。時(shí)任局領(lǐng)導不僅認真聽(tīng)取了他們《關(guān)于人工智能與機器人》的匯報,還明確表示支持,并要求他們提交這份報告。
1977年,蔣新松作為沈陽(yáng)自動(dòng)化所的代表,被派往北京起草有關(guān)自動(dòng)化學(xué)科的發(fā)展規劃,并為籌備和出席當年召開(kāi)的全國自然科學(xué)學(xué)科規劃會(huì )議做準備。
“機器人將是21世紀具有代表性的高技術(shù),如果我們失去了這個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢,就可能失去一個(gè)時(shí)代?!笔Y新松的這一聲疾呼,得到屠善澄、楊嘉墀、王大珩和宋健等幾位自動(dòng)化領(lǐng)域頂級科學(xué)家的支持。
研制機器人項目隨即被正式列入1978年—1985年的自動(dòng)化科學(xué)發(fā)展規劃。機器人獲得了進(jìn)入中國的“通行證”。
“它打開(kāi)了中國人的眼界”
然而,當時(shí),作為“現代化”代表性符號的機器人到底長(cháng)什么樣,又該從哪里下手研制,國內鮮有人知曉。
1979年8月,首屆國際人工智能研討會(huì )在日本東京召開(kāi),以蔣新松為組長(cháng)的中國專(zhuān)家組一行4人出席會(huì )議。他們希望利用這次機會(huì )對日本的機器人發(fā)展應用做一番深度考察。
當時(shí)的日本,已經(jīng)依托汽車(chē)工業(yè)建立起“機器人王國”。這也成為日本經(jīng)濟崛起的一個(gè)重要因素。
可就在蔣新松提出想要購買(mǎi)一臺機器人時(shí),一位日本知名企業(yè)的技術(shù)部長(cháng)卻傲慢地拒絕了他:“15年內我們不準備與中國進(jìn)行任何有關(guān)機器人方面的合作。原因很簡(jiǎn)單,即使我們把機器人賣(mài)給你們,你們也不會(huì )用!”
回國后不久,蔣新松成為沈陽(yáng)自動(dòng)化所所長(cháng)。他立志要為中國民族工業(yè)找回尊嚴,迅速展開(kāi)了工業(yè)機器人的研究與試制。
20世紀80年代初,沈陽(yáng)自動(dòng)化所開(kāi)始了工業(yè)機器人和水下機器人基礎技術(shù)及元器件的研究,并進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。1982年2月,蔣新松將課題交給宋克威、周?chē)?、王棣棠等幾位科研人員負責。同年6月19日,SZJ-1型示教再現機械手樣機初具雛形。它由計算機控制、電液伺服系統驅動(dòng),具備5個(gè)自由度和點(diǎn)位控制與速度軌跡控制功能,是我國科研人員自主研制的第一臺工業(yè)機器人樣機。
1982年6月19日,我國第一臺應用計算機實(shí)現點(diǎn)位控制和速度軌跡控制的示教再現型工業(yè)機器人研制成功。
不久,經(jīng)改進(jìn)的SZJ-1型示教再現機械手鑒定會(huì )在沈陽(yáng)自動(dòng)化所舉行。來(lái)自全國29家單位的44位鑒定專(zhuān)家一致認定:這臺示教再現機械手樣機的檢測數據指標,與20世紀70年代國外廣泛應用的UNIMATE-2000型工業(yè)機器人相近。
不過(guò),宋克威明白,這臺工業(yè)機器人只是仿制國外的實(shí)驗室樣機,并且由于國內缺乏大量專(zhuān)用零部件,機器人的精準性、可靠性都明顯不足,不可能真正應用于生產(chǎn)。
但是,這并不影響它的歷史地位。宋克威坦言:“它打開(kāi)了中國人的眼界,第一次讓大家見(jiàn)識到工業(yè)機器人到底長(cháng)什么樣?!笔聦?shí)上,正是這臺工業(yè)機器人的誕生,為國家發(fā)展工業(yè)機器人吹響了前進(jìn)的號角。
在一次由國務(wù)院組織的“新技術(shù)革命對我國的挑戰及對策研究”研討會(huì )上,蔣新松提出一個(gè)重要建議:在中國建立一個(gè)面向全國、同時(shí)面向全世界的開(kāi)放型機器人研究開(kāi)發(fā)基地。
1982年9月,國家計委《關(guān)于編制建設前期工作計劃的通知》下達到中國科學(xué)院,其中“機器人示范工程”被列入國家“七五”計劃科學(xué)類(lèi)項目。1984年9月,國家計委下發(fā)《關(guān)于機器人示范工程設計任務(wù)書(shū)的批復》文件,同意依托沈陽(yáng)自動(dòng)化所建設機器人示范工程。
沈陽(yáng)“機器人示范工程”為國產(chǎn)工業(yè)機器人研發(fā)提供了必要的基礎設施和硬環(huán)境,總投資高達5000萬(wàn)元,其中僅購置科研設備的投資就達到590萬(wàn)美元的外匯額度。這在當時(shí)堪稱(chēng)天文數字,猶如今天的大科學(xué)工程。
其間,沈陽(yáng)自動(dòng)化所在工業(yè)機器人的核心——機器人控制器上實(shí)現自主研發(fā),并將其裝配于焊接機器人;研制出具有高度自治功能的移動(dòng)式機器人,能識別道路、區分障礙物、回避障礙、自動(dòng)進(jìn)行路徑規劃等,從而完成了第一階段研制任務(wù);全面開(kāi)展以提高作業(yè)效率為目標的主-從遙控手及其監控系統的研究、雙臂協(xié)調的研究……
隨著(zhù)1990年“機器人示范工程”正式竣工,中國機器人的“城堡”已初具規模??蓡?wèn)題隨之而來(lái)——可持續性的運行經(jīng)費從哪兒來(lái)?如何進(jìn)一步將工業(yè)機器人提升至國家科技發(fā)展戰略層面?
進(jìn)入“863”計劃是當時(shí)唯一的出路,但蔣新松首先要解決的問(wèn)題是如何應對質(zhì)疑。
改革開(kāi)放之后,大量勞動(dòng)力需要上崗就業(yè)。很多人非常不理解蔣新松勾畫(huà)的未來(lái):“現在中國多的是人,有必要搞機器人嗎?”
蔣新松苦口婆心地解釋——
“現在,發(fā)達國家都在這個(gè)領(lǐng)域花大本錢(qián),開(kāi)展競爭,并對我們進(jìn)行封鎖。中國怎樣才能加入全球的科技體系?我們再不干起來(lái),就會(huì )被人家甩得越來(lái)越遠……”
蔣新松始終認為,中國應該直面當今世界高技術(shù)的發(fā)展,站在歷史的高度,作出科學(xué)的、經(jīng)得起長(cháng)時(shí)間考驗的抉擇。
經(jīng)過(guò)半年的四處游說(shuō),天平最終還是倒向“大力支持”的一方。蔣新松也成為“863”計劃自動(dòng)化領(lǐng)域的首席科學(xué)家。
國家“863”計劃自動(dòng)化領(lǐng)域首席科學(xué)家蔣新松(左四)參加總結大會(huì )。
從引進(jìn)轉為輸出
可誰(shuí)想到,即便擁有這樣的身份,蔣新松想在各大汽車(chē)企業(yè)推廣國產(chǎn)工業(yè)機器人技術(shù),仍然很難打開(kāi)局面。
“我們不考慮國產(chǎn)設備?!比魏我晃黄髽I(yè)負責人都能用這句話(huà)把這位首席科學(xué)家的嘴堵死。
打破這一僵局的,是一次中外技術(shù)合作項目的突發(fā)事件。
1991年初,沈陽(yáng)一家汽車(chē)廠(chǎng)決定引入美國的AGV,開(kāi)發(fā)一條汽車(chē)總裝生產(chǎn)線(xiàn)。AGV是由計算機控制,具備移動(dòng)、自動(dòng)導航等功能的一類(lèi)工業(yè)機器人。它可以在汽車(chē)總裝生產(chǎn)線(xiàn)上馱著(zhù)發(fā)動(dòng)機、后橋、油箱,跟著(zhù)懸吊在流水線(xiàn)上的車(chē)身自動(dòng)行走,進(jìn)行動(dòng)態(tài)裝配。
可是,當汽車(chē)裝配生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行到一半時(shí),美方突然宣布,政府限制技術(shù)出口,無(wú)法再提供AGV。這對已經(jīng)買(mǎi)來(lái)整條生產(chǎn)線(xiàn)的汽車(chē)廠(chǎng)是一次重創(chuàng )。
突如其來(lái)的封鎖,迫使汽車(chē)廠(chǎng)找到沈陽(yáng)自動(dòng)化所。蔣新松和當時(shí)擔任副所長(cháng)的王天然二話(huà)不說(shuō),決定把國產(chǎn)AGV研發(fā)作為“863”計劃攻關(guān)項目課題,交給趙經(jīng)綸、白小波等幾位技術(shù)骨干。
由于沈陽(yáng)自動(dòng)化所“七五”期間在移動(dòng)機器人領(lǐng)域已經(jīng)有了技術(shù)積累,AGV研發(fā)并未難倒科研人員,真正難的是如何使AGV與生產(chǎn)線(xiàn)配合,解決實(shí)際應用中的問(wèn)題。
“AGV下車(chē)間的最初半年里,幾乎天天都有故障,問(wèn)題層出不窮?!蓖跆烊徽f(shuō),有設計的問(wèn)題,有元器件的問(wèn)題,也有對生產(chǎn)不了解的問(wèn)題,等等。
于是,技術(shù)人員只能一邊拉著(zhù)AGV反反復復跑,一天重復成百上千次,一邊在電腦上不斷修正,逐步提高它的穩定性和可靠性。
1993年11月30日,由9臺AGV組成的“發(fā)動(dòng)機、后橋、油箱‘AGV’及副環(huán)裝配系統”通過(guò)專(zhuān)家驗收,并投入現場(chǎng)使用。這是我國汽車(chē)行業(yè)首次使用自主開(kāi)發(fā)的基于A(yíng)GV的汽車(chē)總裝生產(chǎn)線(xiàn)。
當時(shí),國外的AGV只能沿著(zhù)地面軌道走直線(xiàn),而沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制的AGV采用了模式識別技術(shù),可對周?chē)h(huán)境進(jìn)行識別判斷,既能直線(xiàn)行走,又能自動(dòng)轉彎,在國際上處于領(lǐng)先地位。
這臺AGV很快便引起了韓國三星株式會(huì )社的注意。他們當時(shí)評價(jià),這是汽車(chē)生產(chǎn)自動(dòng)化的新技術(shù),該型AGV中某些技術(shù)性能指標甚至超過(guò)日本同類(lèi)產(chǎn)品。因此,他們提出了受讓需求。
1994年,沈陽(yáng)自動(dòng)化所和韓國三星株式會(huì )社簽訂技術(shù)轉讓合同,以30萬(wàn)美元向韓國輸出AGV技術(shù)。這是國產(chǎn)工業(yè)機器人第一次從引進(jìn)國外技術(shù)轉變?yōu)橄驀廨敵黾夹g(shù)。
值得一提的是,由于國產(chǎn)AGV的橫空出世,進(jìn)口A(yíng)GV產(chǎn)品一下從單價(jià)150萬(wàn)元降至100萬(wàn)元以下。
中國第一臺AGV“先鋒一號”。
20世紀90年代中期,中國工業(yè)機器人的研發(fā)有兩個(gè)標志性產(chǎn)品,一個(gè)是AGV,另一個(gè)是焊接機器人。它們都誕生在沈陽(yáng)自動(dòng)化所。
在工程機械行業(yè),首要攻關(guān)的就是焊接機器人,包括點(diǎn)焊和弧焊機器人,技術(shù)難度都很高。1993年,沈陽(yáng)自動(dòng)化所首臺SISVN-GRC高性能機器人控制器準備就緒,但是協(xié)作單位研發(fā)的機器人本體遲遲過(guò)不了關(guān)。這就像一個(gè)人只有“大腦”,但“缺胳膊少腿”。
不想再等待的王天然決定從國外購買(mǎi)本體,再裝上自己的控制器,自行生產(chǎn)工業(yè)機器人。
“一臺本體幾十萬(wàn)元,買(mǎi)回來(lái)配上我們的控制器,萬(wàn)一不能用怎么辦?”王天然心里不停地打鼓。
“要買(mǎi)就買(mǎi)一批,要干就干個(gè)驚天動(dòng)地?!蹦觊L(cháng)王天然一輪的蔣新松霸氣地給他撐腰。
1994年,沈陽(yáng)自動(dòng)化所冒著(zhù)巨大的風(fēng)險,用研究所當時(shí)僅有的全部1000余萬(wàn)元自有資金,從日本購買(mǎi)了19臺機器人本體,并研制自己的控制器,生產(chǎn)了一批工業(yè)焊接機器人,投放市場(chǎng)。
“這是非常冒險的做法。如果我們賣(mài)不出去,研究所真要借錢(qián)發(fā)工資了?!钡?,王天然十分自豪研究所特有的“凝心聚力干大事”的文化?!案腋纱笫?,服從調配,否則,所長(cháng)哪來(lái)那么多‘錢(qián)’?”說(shuō)完,他便爽朗地笑了。
1995年底,這批焊接機器人銷(xiāo)售一空。不久,哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人實(shí)驗室也傳來(lái)好消息——機器人本體研制成功了。
“你們是在啟發(fā)市場(chǎng)”
歷史的弧線(xiàn)本應一路上揚,可現實(shí)卻再次給工業(yè)機器人潑了一盆冷水。
20世紀最后10年,市場(chǎng)經(jīng)濟大潮撲面而來(lái),但東北地區這個(gè)計劃經(jīng)濟時(shí)代的工業(yè)巨人不進(jìn)反退。尤其是以沈陽(yáng)鐵西為代表的老工業(yè)區,頹勢凸顯,不少工廠(chǎng)倒閉,工人下崗。
此時(shí),人與機器的矛盾再次變得尖銳起來(lái)。而這也是中國裝備制造業(yè)升級換代必須經(jīng)歷的陣痛。
工業(yè)體系的迭代根本上受內生動(dòng)力驅動(dòng),沒(méi)有市場(chǎng)需求就沒(méi)有驅動(dòng)力。王天然回憶,當時(shí)的沈陽(yáng)自動(dòng)化所破天荒地成立了市場(chǎng)部,這在國內研究機構中絕無(wú)僅有。
蔣新松帶頭奔波于廠(chǎng)礦企業(yè)、政府機關(guān),與決策者、企業(yè)家、工人面對面交流,圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現狀和未來(lái),闡述機器人的地位、價(jià)值和作用,著(zhù)重探討如何幫助東北工業(yè)經(jīng)濟走出低谷、擺脫困境,實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級。
1996年,蔣新松院士在沈陽(yáng)自動(dòng)化所學(xué)術(shù)研討會(huì )上作報告。
事實(shí)上,自從世界上第一臺工業(yè)機器人誕生以來(lái),人與機器人的關(guān)系就充滿(mǎn)爭議,人們的擔憂(yōu)主要來(lái)自失業(yè)。
但蔣新松希望從事實(shí)出發(fā)打消大家的顧慮。他曾算過(guò)一筆賬:號稱(chēng)“機器人王國”的日本有一億多人口,有兩萬(wàn)多臺機器人;英國有4000萬(wàn)人口,機器人不足1000臺。日本的機器人最多,但失業(yè)率最低;英國的機器人在西方發(fā)達國家中是較少的,失業(yè)率卻最高。事實(shí)證明,機器人不會(huì )帶來(lái)失業(yè)。
然而,對于工業(yè)基礎本就薄弱的中國而言,想要大量推廣機器人仍有一段漫長(cháng)的路要走。不過(guò),那時(shí)的沈陽(yáng)自動(dòng)化所再次顯現出“敢為人先”的基因,他們想要為機器人技術(shù)創(chuàng )造以產(chǎn)業(yè)為導向的發(fā)展條件,加快技術(shù)市場(chǎng)化和產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。
1997年3月29日,就在蔣新松、王天然等人緊鑼密鼓地謀劃組建機器人產(chǎn)業(yè)公司時(shí),幾十年都在為中國工業(yè)機器人攻城拔寨的蔣新松,因突發(fā)急性大面積心肌梗塞而住院搶救。第二天,蔣新松病情稍加好轉,就迫不及待地與沈陽(yáng)自動(dòng)化所領(lǐng)導商談下一步“863”計劃工作??删驮诋斕煜挛?,蔣新松的病情突然惡化,經(jīng)搶救無(wú)效離世,享年66歲。
此后,蔣新松的遺愿成了王天然一個(gè)沉重的心結。而解開(kāi)這個(gè)心結的,是中國科學(xué)院在20世紀末啟動(dòng)的知識創(chuàng )新工程。這次改革要求科研院所打破傳統模式,不僅要做課題、出論文、出人才,更重要的是為國民經(jīng)濟發(fā)展作出貢獻。
2000年4月,經(jīng)過(guò)在研究所內部近一年的試運行,以蔣新松名字命名的第一家機器人高技術(shù)企業(yè)——沈陽(yáng)新松機器人自動(dòng)化股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)新松公司)正式成立,拉開(kāi)了中國機器人全面產(chǎn)業(yè)化的序幕。
當時(shí),第一批從研究所來(lái)到新松公司的徐方研究員回憶稱(chēng),弧焊、點(diǎn)焊機器人,以及AGV是新松公司成立之初的王牌產(chǎn)品,但當時(shí)汽車(chē)行業(yè)的國內市場(chǎng)被外國機器人牢牢占據,很多國內廠(chǎng)商對國產(chǎn)裝備制造存在偏見(jiàn),對國產(chǎn)機器人缺乏信心。
于是,新松公司以市場(chǎng)需求為導向,以技術(shù)創(chuàng )新為驅動(dòng),圍繞客戶(hù)的問(wèn)題提出解決方案,再回到新松公司本部研發(fā)設計,然后為客戶(hù)集成安裝應用,形成“兩頭在內、中間在外”的經(jīng)營(yíng)模式。
一次,我國一位知名企業(yè)家見(jiàn)到王天然,不無(wú)佩服地對他說(shuō):“你們是在啟發(fā)市場(chǎng)?!?
王天然用力地點(diǎn)了點(diǎn)頭??伤睦锵氲氖牵簢鴥仁袌?chǎng)的覺(jué)醒何時(shí)才能到來(lái)?
2001年底,中國正式加入世界貿易組織,中國的工業(yè)市場(chǎng)格局由此發(fā)生翻天覆地的變化。國產(chǎn)工業(yè)機器人終于等到了千載難逢的歷史機遇。2009年,新松公司以“機器人”之名在深交所創(chuàng )業(yè)板上市。
新松公司研發(fā)的AGV在工廠(chǎng)應用。沈陽(yáng)自動(dòng)化所供圖
2010年,中國國內生產(chǎn)總值首次超越日本,躍居世界第二,并逐步成為世界工廠(chǎng)。這一速度震驚了世界。
2013年,中國正式成為工業(yè)機器人全球第一大應用市場(chǎng)。工業(yè)機器人終于獲得了它應有的地位。而這距離沈陽(yáng)自動(dòng)化所當年提出那份給中國科學(xué)院的匯報,已經(jīng)過(guò)去了近40年。
那時(shí),他們有一個(gè)夢(mèng):將來(lái),我們中國的機器人要像美國、蘇聯(lián)那樣,上天、下海;要像日本和德國那樣,在工廠(chǎng)里奔跑……如今,這個(gè)夢(mèng)想已經(jīng)實(shí)現!
?。ㄔd于《中國科學(xué)報》 2024-03-18 第4版 專(zhuān)題)