转化金额1396万元！他们为机器人打造“中国关节”

简介

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　　中国科学报记者 陈彬

　　时值年末，北京工业大学精密工程研究所教授石照耀团队好消息不断：先是他们申报的机器人智能关节北京市重点实验室，得到了北京市科委、中关村管委会的认定获批；再是他们凭借“机器人关节性能测试与提升技术及装备”项目，获2025年机械工业科学技术奖技术发明一等奖。

　　第三则喜讯来自一个月前，石照耀团队完成了“机器人智能关节成套技术”的成果转化，转化金额为1396万元，是北京工业大学近期金额最大的一笔成果转化交易。

　　提到机器人，特别是人形机器人，多数人会联想到人工智能、人机协同等“高大上”的词汇，很少有人会注意到，机器人能够灵活运动离不开一个个精密可靠、精准可控的关节。

　　“这个研究领域不大，但至关重要，市场广阔。”石照耀接受《中国科学报》采访时表示，机器人关节的性能在很大程度上决定了其运动精度与整体能力，而之前的系统研究并不多见。

　　石照耀团队却在这个领域一干就是十余年。“我们既研究机器人关节本身，也研发关节检测设备。据我所知，同时在两个方向深入耕耘的团队为数不多。”石照耀说。

　　一条“与时俱进”的科研路

　　石照耀的科研之路可以用“与时俱进”来形容。

　　2002年入职北京工业大学前，石照耀在千里之外的成都工具研究所工作，从事与机器人关节看似毫不相干的齿轮测量仪器研发。

　　“在做齿轮精密测量研究中，我发现齿轮传动领域有很多值得探索的问题。”随着21世纪初我国在高铁领域的持续发力，已入职北京工业大学的石照耀开始将研究重点转到了高铁齿轮领域。这项研究持续10余年，并于2017年获得国家科技进步奖二等奖。

　　齿轮并非该团队唯一关注的领域。进入21世纪的第二个十年，物联网悄然兴起，石照耀敏锐地察觉到这一新兴领域与齿轮传动的潜在关联。

　　“互联网是传递信息的，物联网需要传递动作，这就涉及末端执行器，也就是齿轮、电机与减速器的协同配合。”石照耀指出，随着物联网技术走进家庭，齿轮传动系统的微型化与“民生化”成为必然趋势。

　　石照耀团队抓住这一方向，与多家企业合作研发相关微小传动系统。“借助我们的技术，几家企业成功上市。”而就在他们从事这项研究后不久，机器人研发又开始驶入快车道。

　　“我有种感觉，机器人时代快到来了。”石照耀带领团队，同时开启了机器人的精密减速器与关节的研究工作。

　　“这些年来，虽然研究领域在不断拓展，但我们始终围绕齿轮精密传动这条主线。如果说有什么特别之处，那就是我们幸运地抓住了时代赋予的机遇，将研究与国家重大需求紧密结合。”石照耀感慨道。

　　“摸着石头过河”

　　如果说石照耀的研究生涯是“与时俱进”的话，他针对机器人关节的研究则可说是“摸着石头过河”。刚进入该领域时，他们发现当时产业界的相关实践严重缺乏理论支撑。

　　“那时候，机器人关节的研发大多是‘组合’模式。说白了，就是把一个电机和一个减速器拼装在一起。”石照耀说，但好电机加上好减速器，就一定能构成一个高性能关节吗？

　　答案显然是否定的。

　　作为高校教师，石照耀非常明白理论的重要性。为解决上述问题，他带领团队“走出去”，与国家机器人检测与评定中心合作，走访了上百家企业，并参与了20多场深度技术交流。在一次次思维碰撞中，“关节动态精度理论”逐渐成型。

　　“该理论首次从系统工程角度给出关节的设计原理、准则和方法。”石照耀说，但仅有理论是不够的，要让理论真正发挥作用，还要把理论转化成为能做出产品的技术。

　　于是，以相关理论为指导，该团队开发出“机械+控制联合调控回差”的新工艺路径，同时研发出关节动态性能提升技术。

　　“这些技术的核心思路就是将机械和电控结合在一起。”团队成员、石照耀的博士生程慧明介绍说，比如某些关节的控制精度单靠机械设计难以达到，但如果辅助某些软件算法，则可以轻松实现。

　　有了理论和技术，产品也就水到渠成。但是，这样的产品能否达到标准？这涉及机器人关节的检测技术和设备。在这方面，当时国内尚属空白，这自然又成了石照耀团队的一个攻关目标。

　　经过持续攻关，他们率先研发了世界上第一台机器人关节综合性能测试设备，并形成系列化产品，其中微小型测试台可测试直径仅4毫米的行星减速器关节，覆盖传动误差、回差、效率等34项关键指标。

　　更重要的是，这些关键指标经过实践检验，正逐渐被纳入国家标准。

　　从理论到技术，从关节产品到检测设备，再到国家标准——石照耀团队的研究贯穿了机器人关节研发的全链条。然而，创新之链并没有终结，要完成“投入市场”的最后一环，还需要与企业的深度合作。

　　校企合作的长久之道

　　近年来，随着机器人产业蓬勃发展，企业对先进技术的需求日益迫切。事实上，除了此前斥资千万元获得技术转让的企业外，几乎每天都有企业联系石照耀团队。

　　“有些看重我们的关节成套技术，有些则关注我们的检测设备，还有许多创投机构就机器人关节相关事项向我们咨询。”石照耀说。

　　凭借扎实的技术，团队获得企业青睐似乎顺理成章，但石照耀认为“技术好”并非唯一优势。

　　“多年来，我们始终与企业保持密切沟通，这让我们对企业真正的需求了然于胸。只有针对这些问题开展研究，我们的工作才有价值。”他说。

　　在石照耀团队，发表论文当然是被鼓励的，但他们更看重的是出版专著。事实上，该团队已经针对机器人关节的研发出版了多本专著。

　　“论文与专著的区别在于，论文通常只针对某个单一问题，而专著则要系统性地解决某方面的问题。对于企业来说，后者显然更具参考价值。”石照耀说。

　　值得一提的是，他们与企业的合作并不仅限于技术支持层面。

　　“必须承认，在某些方面，企业的科研走在了高校前面。”石照耀告诉《中国科学报》，高校团队与企业合作，不应局限于技术转让，应发挥自身优势，助力企业提升“无形资产”。

　　比如在合作中，石照耀团队会与企业联合建设各级研究平台，如工程中心或重点实验室，为企业的技术研发提供更好的平台支持；再比如，他们会与企业联合申报国家标准，帮助企业获得更大的行业话语权。目前，由石照耀团队领衔制定的国家标准已达8项。

　　“这些工作本质上是在提升企业的核心竞争力。”石照耀分析，许多校企合作难以持久，正是因为局限于技术层面，一旦技术转让完成，合作便无以为继。

　　“校企合作的重要目标，是要帮助企业实现持续增值。这不仅仅是技术层面的问题，而且涉及企业核心竞争力的提升——这才是合作的长久之道。”石照耀总结道。 【编辑:刘阳禾】