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青岛高新区领跑机器人时代 　智能假肢弹钢琴

2015-02-09 07:49:58   来源：信网    责任编辑：齐东

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用于水下搜索的水下机器人

信网2月9日讯用耳朵来探测海底状况、用波浪能发电、智能假肢能弹钢琴、智能化生产线一键傻瓜式操控……2014年12月，青岛高新区获批科技部颁发的“国家机器人高新技术产业化基地”称号，这是国内获批的首家以机器人产业为特色的高新技术产业化基地。2月4日，城市信报/信网记者探访了这个基地。截至目前，已落户40个项目，涉及汽车、家电、信息技术、食品、物流、仓储等多个行业的集成应用。今年上半年，全球规模最大、技术最先进的国际机器人中心将投入使用，这一切都昭示着青岛高新区将领跑中国“机器人时代”。

1 水下机器人：靠耳朵摸清海底世界

在位于高新区松园路的青岛海山海洋装备有限公司，记者见到了一款长约2米的水下机器人，一头镶嵌了几盏探照灯，另一头则装有4片尾翼，在两侧还有两个小螺旋桨装置。整个水下机器人是橙红色，异常显目。据青岛海山海洋装备有限公司总经理、青岛市海洋装备研究所所长谭华介绍，这就是常见的水下搜索机器人。顾名思义，像这种水下机器人，更多负责水下搜索工作。目前水下机器人有三种，一种小型的能潜100米水深，一种是中型大小的可以潜300米水深。“虽然说是中型，但实际上也有3米多长，操作起来也需要起重器吊装使用。”

为什么要采用流线体造型呢?据谭华解释，根据研究发现，采用这种流线体的造型，能够最大程度减少水的阻力，尽量节省能源消耗。在水下搜索机器人体内两侧，还藏着声呐设备。在上百米深的海底，实际上光线已经非常不好了，通过视觉探测范围非常有限，更多还是依靠声呐设备来搜索探测海底情况。机器人体内的声呐设备发出信号，然后再通过接收返回的信号，通过一定技术手段对信号分析过滤，就可以在电脑屏幕上描绘出周边海域的状况。“可以说，靠耳朵监听来摸清海底状况。”谭华说。

除了这两种搜索探测用的水下机器人，还有一种可潜深千米在水下进行切割焊接等水下作业的机器人。水下作业机器人就不再配有声呐设备，而是配有两个机械手，通过携带摄像头可以将画面实时传输回工作船，届时，技术人员只需要通过电脑屏幕，轻动手指就可以完成工作。而在以往，必须要潜水员现场操作，危险和难度非常大。

在前不久失事的马航370，美国就出动了搜寻神器“金枪鱼”无人潜航器。谭华表示，这件事给公司提了个醒，不能再像以前主要研究三四百米深的日常使用型号，数千米深海也将列入研制范畴。水下机器人这么神奇，那么售价想必也很高把?谭华笑着说，下潜100米的价值100万元，下潜6000米的售价在6000万元左右。所以，一台下潜300米的机器人，就抵得上好几辆宝马。

波浪能发电装置，近百米长

2 百米长蛇：波浪发电一年30万千瓦时

在水下机器人的旁边，记者还见到了一样设备，长得类似海蛇 ，由一节一节设备组成。“这可不是防护围栏，要高级多了，而且未来将有潜力无穷的市场。”据谭华介绍，这个只是设备模型，真实的设备光直径就有3.5米，比一层楼都要高，长度也接近百米，整个大家伙重量达到400吨。它的用处就是将波浪能转换为电能，叫筏式液压波浪发电装置。

“这套设备使用非常方便，只需要拖船拖到预定海域，大概离岸边1000米左右，系留住就可以用来发电了。”谭华说，“一根上百米长的发电装置一年能发电30万千瓦时，完全能够满足人的日常生活使用。”根据测算，一个500平方米的海岛，只要3套设备就可以满足日常电力需要。同时，多余的电还可以用来进行海水淡化，避免浪费。而目前，我国有6500个500平方米的海岛无人居住，主要是缺少两样东西：电和淡水 。其中主要的是没有电源，因为有了电之后，可以用电进行海水淡化。“目前这套设备转换效率达到10%～20%，在国际上也是领先水平，一般的转换效率在10%以内。未来设备能够大面积利用的话，这意味着将为更多海岛提供居住条件，特别是一些海上钻井平台。”谭华说。

波浪能发电，重要意义不亚于太阳能发电和风力发电，更为重要的是，波浪能发电设备主要在海面上，随拖随用，不占用居住空间，也不需要大规模基础设施建设。不过，波浪能发电也不是万能的，受目前技术条件限制，也还是有一定局限。“不像水力发电，水流越大发电量越大，波浪能发电装置对波浪级别要求比较高，最适宜的还是3～5米高波浪。台风来了可以将波浪能发电装置迅速撤离，避免损坏，这也是波浪能发电装置比较明显的优势。”

清洗设备让洗船如洗车一样简单

3 特制喷枪：给船洗澡和洗车一样简单

相信经常去海边的市民，会注意到常年在海上漂泊的轮船，总是会产生许多寄生物，例如海蛎子、贝壳、海藻等。这些东西虽小，然而影响可不小，尤其是在高速航行时，会形成巨大阻力。来自某项测试数据显示，60%污损的船体，在15节速度航行时，额外耗能会增加47%，30节航行时会增加76%。为了减少海水阻力，降低能源消耗，海员们不得不及时对船体寄生物清理。据了解，以前都是海员用钢刷手工刷，既费时又费力。在青岛海山海洋装备有限公司，记者看到的一款空化清洗设备，就能利用空化水射流将这些寄生物迅速剥离。

据谭华介绍，这种设备主要是通过有专利的特制喷枪使得喷枪出口处的水射流中含有大量空泡，当水射流冲击到物体表面时，通过空泡微爆炸的方式，将生物污损从被清洗表面剥离。其操作手段也是非常简单，潜水员仅需要阅读说明书即可下水操作，无需任何其它培训。也许在不远的将来，用这种空气泡方式洗船，将像洗车一样方便。

在青岛海山海洋装备有限公司，城市信报/信网记者还见到了两样奇特的设备，它们的学名分别叫做实时传输潜标和c-argo浮标。前者造型类似水下搜索机器人，不过背上安装了更多天蓝色凸起，那是一个个传感器。后者则是一个长棍状，垂直放在海水中。

从名字上来看，完全让人看不明白。而谭华告诉记者，这两样东西可是宝贝，简直可以称之为千里眼和顺风耳。能够将千里之外，4000米深水下的海洋环境资料，通过卫星实时传送回来。

“实时传输潜标，可以用声波探测海水流速，具有长期、定点、连续、隐蔽观测的特点，观测和通讯时间可长达一年。万一被捞起之后，还有智能报警和数据自毁设置，防止造成数据泄密。”谭华说，“在这之前的产品基本都是自容潜标，布放后还需要打捞才能获得数据，无法得到实时观测数据。”

而c-argo浮标，则是一种新型的海洋观测平台，可搭载核辐射仪、叶绿素仪、监听声纳等仪器设备。飞机投放后，还可以根据设定参数自动控制深度，并在预定时间浮上水面，用卫星传输至用户中心后再次进行下潜。仅需要3000余个这种浮标，就能监控全球大部分海域。

据介绍，目前国际上从事这项工作的国家仅有三四个，90%都被美国垄断。这就迫使其它国家花高价购买数据，而且还要经过美国才能传回来。这项设备的研发生产，对于打破技术垄断、保障海洋安全都有重要意义。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  正在做手势的第三代智能假肢

智能假肢：能弹钢琴

水下机器人是高新区机器人发展一个特色，与市民生活更密切相关的是特种机器人。比如能够提供扫地、擦玻璃乃至陪护等服务的机器人。在青岛智能智拓科技有限公司，记者见到了特种机器人里面一种比较成熟的应用——智能假肢。

在一张简单工作桌上，一只机械手正随着命令做出各种动作，大拇指朝上赞同、曲起拇指食指的ok……都可以做出。记者看到，整个机械手如人手一样有5个手指头，而且长短也如人手手指一样。值得注意的是，每根手指都有三四根钢丝线伸出延伸到一块电路板上，粗略一数总共有二十多根钢丝绳用来牵动五根手指头。同时，电路板还接了6根类似耳机的东西，也就是传感器。

据智能智拓科技有限公司副总经理杨林介绍，在之前测试中，机械手还能够弹奏钢琴小星星。“目前这款机械手已经发展到第三代，技术比较成熟了，只需要敷上人造皮肤，就可以模拟人手动作了。”杨林说。第一代产品非常简陋，手指头很大，而第二代产品就能够看出人手的样子，不过能够操作的动作比较简单。第三代产品下一步将会进行拿杯子、捏名片等8项动作测试，测试通过后，预计将于8～10月份完成整个样机的研发。

杨林告诉记者，目前国际上有两款机械手已经非常成熟，不过都是来自英国，整套设备从安装到后期维护，市价约在20~30万元。而国内目前机械手主流为3个手指头，5个手指头的机械手并不多见。这种机械手主要是为上肢残疾的人士提供帮助，让特殊需要人士像正常人一样生活。

这款机械手是如何工作的呢?杨林介绍，市民如果使用这套机械手设备，需要将胳膊套进一个架接受腔内，然后将类似耳机的传感器设备贴在胳膊皮肤表面即可，然后再为机械手接上电源。整个过程中不需要动手术植入设备。

“以握手为例，当脑中有握手的意识时，虽然真正的人手已经不存在，但是肌肉仍会产生一定肌电信号，而传感器就能够灵敏捕捉到信号，捕捉的信号传输到微电脑，进行分析过滤，判断出肌肉的真实意图后，微电脑再下令驱动电机按照人脑真实意图进行工作，从而实现握手的功能。”杨林说。整个过程下来，大致需要2～3秒，也就是说，机械手模拟出动作会比正常人晚2至3秒。

在研制过程中，杨林等人还遇到了驱动电机和机械手融合的难题。“驱动电机放入机械手内，太大的话会增加整体重量，太小的话扭矩达不到没有多少实用价值。”杨林说，“于是我们考虑能不能将驱动电机挪出来，单独配备，利用驱动电机操作钢丝绳来牵动手指动作，就像线控玩偶一样。”在这个想法下，杨林等人单独设计了一个背包，里面装有7个驱动电机，并通过20多根钢丝绳与机械手相连。这样完美解决了驱动电机与机械手融合问题。

由于是采用钢丝绳牵动，也不可避免带来长时间频繁使用钢丝绳易断问题。经过测试，目前第三代机械手可一直不停反复张握10万次。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一代智能假肢

工业机器人：智能生产线

在高新区，记者了解到，机器人产业中目前市场最大的还是工业机器人领域。智能化车间生产已经成为了高新区机器人企业的发展趋势。

在一家专门制造智能化生产线机器人的萨沃特自动化设备有限公司，记者看到智能包装机器人流水线。从外形来看，这些智能包装机器人更像一个个金属箱子，而实际上内部全都是电脑自动操控的。

据公司创始人李泽伟先生介绍，智能包装机器人可以广泛应用于食品、饮料、酒水、医药、日化、化工、农药、肥料等行业。整套设备是由智能自动灌装机、智能自动封盖机、智能自动贴标机、智能自动装箱/盒机、智能自动码垛机等11类设备组成。

李泽伟为记者演示了如何操作一台智能码垛机，接上电源，按下启动按键后，只需要借助人机界面，类似一台平板电脑，里面已经有各种内嵌好的程序，只需要按需选择，智能码垛机就会根据命令采取相应动作。

“几乎所有设备都可以说是一键操控，就像苹果手机一样，同时也是傻瓜式操控，工人几乎不需要培训，就能够操作。”李泽伟说。与以往大规模流水线生产，需要很多工人相比。采用全机器人智能化生产车间，以往数十人上百人的工作，仅需一两人负责维护机器人正常工作就可以。这极为有利减少企业劳动力成本，缓解用工荒下生产的困境。

制造机器人：软件开发最重要

机器人生产线制造商品，那么问题来了，机器人又是怎么产生的呢?同样，在这家公司，记者也找到了答案。与想象中机器人生产车间内一尘不染，穿着白衣的技术员走来走去场景不同的是，仅有数名技术人员正在利用数控车床等加工设备，加工机器人的模块。

“生产机器人不应该特别高大上的感觉吗?”面对记者疑问，李泽伟笑着解释，对生产机器人来说，更重要的是软件开发。在这个过程中，软件占核心地位，价值占整个机器人价值的50%～80%。“，我们整套智能包装机器人是国内唯一一家有自主知识产权的，全部都是企业自主开发软件。”李泽伟骄傲地说。

工业机器人由于大规模生产，涉及到生产成本问题。在这方面，萨沃特则是采用了模块化设计和生产，将生产与设计结合在一起。“我们的机器人是工业机器人，大规模生产就必须采用模块化设计生产，一方面能够有效降低成本，另一方面技术人员在设计机器人时也非常简单方便。”李泽伟说。“智能生产线上的机器人，有大有小，模块数量自然也是有多有少。少的约500个零件，多的能有上万个。”李泽伟说。

据李泽伟介绍，目前一名技术人员利用设计生产的模块，重新设计一台新功能机器人最多不超过1个月时间，而这在以往是不可想象的。机器设计好，技术人员就会利用车床等加工设备生产相应模块，并予以组装。

机器人展示平台：全球最大

青岛高新区落户机器人项目40个，总投资逾116.38亿元;已建成投产的机器人项目，涉及汽车 、家电、信息技术、食品、物流、仓储等多个行业的集成应用。2015年上半年，国内规模最大国际机器人中心还将投入运营，这也是全球规模最大、技术最先进的机器人展示平台，将展出20多个机器人工作站和120多台机器人。再加上2014年12月获批首家“国家机器人高新技术产业化基地”。这一切，都昭示着青岛高新区领跑机器人时代。

在高新区高端智能制造事业部，记者看到这样一组数据，截至目前，高新区落户机器人产业链项目40个，总投资逾116.38亿元;已累计引进日本安川电机、软控科捷、华东机械、宝佳、诺力达、创想、汇智、速霸数控设备等机器人项目;已建成投产的机器人项目，涉及汽车 、家电、信息技术、食品、物流、仓储等多个行业的集成应用。

机器人产业的大力发展，离不开一个良好的高端研发平台。

据智能制造事业部部长耿凯介绍，高新区充分依托驻青高校、研究院所和企业，建设了一批与机器人相关的研究机构和创新平台，为机器人产业的发展提供强大技术保障和智力支持。

据了解，目前高新区已设立了山东科技大学机器人研究中心、山东省智慧机器人研究所、青岛市智能机器人工程技术中心。同时，以中科院、中船重工、重点高校为方向，引进中科系、中船系、大学系等15个“国字号”创新平台，建成1个国家工程研究中心、2个院士工作站、10个市级研发服务平台和产业创新联盟。

在机电控制、机械制造、电子工程、结构力学、工程装备与技术、控制系统、自动化等机器人相关产业领域，高新区已拥有国内一流专家团队11个。在建设服务研发平台同时，高新区也是引起重点龙头企业，带动整个产业链发展。

新松机器人，是以我国科技界享有盛誉的蒋新松院士的名字命名，这家隶属于中科院的公司，绝对是中国机器人产业的龙头老大。它投资36.23亿元在高新区建设新松机器人北方区域总部。

软控科捷机器人在高新区的产业基地主体已基本完工，一期项目即将投产。这家企业拥有国内首创、国际先进的“橡胶轮胎智能分拣系统”，注塑机器人产品打破了日本企业的垄断，为富士康研发了iphone5/5s/6机器人组装系统，是富士康集团在机器人领域中国大陆的唯一pg麻将胡了模拟器的合作伙伴。

青岛海山海洋装备有限公司则引领着水下机器人的发展。这家由中船重工核心骨干研究机构宜昌测试技术研究所投资设立的企业，重点开展水下机器人、水下自主航行器、拖网船网位仪等产品的研制和产业化。已经研制的产品成功应用于康菲事件、北京奥运会、广州亚运会和南京青奥会等。目前正积极向重要海岛、重要港口、海上石油钻井平台等场所推广……

在诸多大项目的带动之下，整个高新区的机器人产业链日益完备 ，发展氛围日益浓厚。

在取得了诸多成就的同时，高新区也拿出了新的产业发展时间表，到2017年，机器人企业达到80家，产值达到90亿元。至2020年，企业数量突破150家，产值规模达到190亿元，在机器人本体、集成应用、服务机器人等重点领域成为全国重要的研发制造基地，全面建成“国家机器人产业创新基地”、“工业机器人产业基地”、“中国水下机器人之都”、“中国智能服务机器人基地”。

文/图 城市信报/信网记者 王琦