走近院士 | 潘际銮:“90后”的创业新征程

北京学习平台2019-04-03
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潘际銮,中科院院士,我国焊接领域的开拓者,参与创建国内高效焊接专业,2003年研制成功爬行式弧焊机器人

工业机器人的手,早已经“伸”到了焊接领域,但面对火箭、航母、油罐等超大型工件,依然束手无策。

仅从技术层面而言,潘际銮团队研发的无轨爬行焊接机器人,事实上早在十几年前就攻克了这一难题。在垂直或弯曲的金属板上,这些聪明的家伙自己寻找焊缝,自主计算焊缝中央位置,最后完成精确“缝合”。  

然而,在这项价值上千亿元的科研成果和产业化之间,还存在另外一道“缝”。“焊”上这道“缝”,对于这个团队来说,是另外一种挑战。  

2008年,江苏一家企业和团队签订技术合作协议,却没能进一步坚持,转而去做了短期内能更快收回成本的其他产品。2016年,来自河北的房地产老板,表示有投资的兴趣。年近90岁的中国科学院院士潘际銮冒着大雨坐了5个小时的车过去洽谈,结果仍是不了了之。直到潘际銮和他的学生遇到了北京经济技术开发区,他的爬行焊接机器人产业化的梦想才得到实现。

为解放辛苦作业的焊接工人

潘际銮是我国焊接领域的开拓者。上世纪50年代初,我国第一个焊接专业——哈尔滨工业大学焊接专业,以及清华大学的焊接专业都由他筹建。

焊接的研究绝不仅限于实验室。从接触焊接起,他就经常跑工地,和工人师傅们共同解决技术问题。这项工作的辛苦,他再熟悉不过。

传统人工焊接操作

在看到焊接工人在焊接大直径合金钢罐体,管壁温度达到200℃,工人身穿厚厚的石棉服蹲在一个小小的铁笼里坚持焊接, 救护车一直在场随时准备抢救休克的工人时,这位焊接专家对此深感内疚。从那时起,潘际銮就有想法,总有一天,要实现大型工件的焊接自动化。  

一次考察期间,潘际銮看到美国一家公司研发的焊接机器人,可以像跳蚤一样沿轨道爬到工件上焊接,他由此得到启发,产生用爬行式焊接机器人解决大型结构焊接自动化的构想。

十年研究出来的关键技术

实现这个想法的关键,在于研制出一个可以摆脱轨道自主爬行的机器人。这个机器人的雏形,直到1997年才由闫炳义和他的夫人卢勤英设计出来。

闫炳义是从上世纪50年代就开始和潘际銮合作的焊接技师。1997年,闫炳义已经退休,却仍惦记着老哥儿几个的未竟之业,终于琢磨出了无轨电磁爬行机。  

看完他们的爬行机,潘际銮敏锐地认定,以此为基础制作爬行式焊接机器人,就能解决大型结构焊接自动化的问题。研究工作随后兵分两路闫炳义、高力生、卢勤英及部分研究生在清华大学开展研究;当时在南昌大学机电工程学院当教授的张华带领部分研究生在南昌大学从事研究。课题组先后研制了电磁式、履带永磁式、轮式、轮履结合式四代机器人。  

如果想要摆脱轨道,爬行机还需要一套跟踪机构。经过长达十年的研究,潘际銮团队终于研制出无轨道全位置爬行焊接机器人,并申请获得了美国专利。2003年11月,国内焊接行业全部院士和数名顶级专家对项目进行了鉴定,一致认为“其成果的技术集成与创新处于国际领先水平”。  

2006年,在有着焊接界奥运会之称的“北京·埃森焊接与切割展览会”上,这款机器人一露面便成为全场焦点。  

截至2016年12月20日,他们研发的无轨道全位置爬行焊接机器人,所涵盖的技术已经横跨机械、物理、数学、控制、软件、焊接等多个领域,其中光数学算法就多达上百项。

“90后”的创业新征程

在潘际銮看来,对科研成果的评价在于三方面:经济效益、技术成效以及学术价值。其中,能不能产生经济效益、能不能产业化,是评价科研成果的首要标准。

然而,在距离潘际銮第一次产生研发机器人替代人工在野外进行大型结构焊接念头近30年后,与此相关的最后一项“863计划”课题结题的2016年底,大型焊接仍然还在人工完成。  

潘际銮的学生坐不住了。清华机械工程系机械工程专业博士冯消冰,在和潘际銮等几位老师一起上门寻找金主未果之后,他和几位老师商议:靠别人不如靠自己,干脆他出钱,投入此前工作、创业积攒的全部家产,由几位老师指导技术,师生共同组建公司,打通技术转化“最后一公里”。  

2017年1月18日,肩负这一使命的北京博清科技有限公司在开发区成立,“90后”的院士来到建设于1992年的北京经济技术开发区迈开产业的第一步,也正是在开发区与科技成果转化司的对接帮助下,博清科技完成了技术秘密的全面交易,将实验室里的成果在企业开始转化,潘际銮不再仅仅是院士,还有了新的身份——高级技术顾问。  

潘际銮,中科院院士,我国焊接领域的开拓者

经过近两年的努力,产品终于在中石化下属公司得到工业化试用,该型机器人在中、小型储罐焊接方面,与传统手工焊接相比,优势突出,经试验对比,相对于8000立储罐焊接试验,8个焊工需16个工作日、约1000个小时,而采用6台该型机器人仅需4个工作日、约25个小时,焊接效率数倍提升。  

为了争取尽早批量投产,已年过90的潘际銮每个月出差三四次,到有合作意向的企业协助它们对机器人技术进行深化 。

(本文部分内容综合新华社报道)

作者单位:北京经济技术开发区融媒体中心
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