源頭創新解決“卡脖子”技術難題
發表時間:2021-04-11 作者:211大學網

【在習近平新時代中國特色社會主義思想指引下——新時代新作為新篇章】

源頭創新解決“卡脖子”技術難題

——一名工科教師翻越成果產業化“四座大山”的啟示

光明日報記者 袁于飛

編者按

習近平總書記在福建考察時強調,我們國家進入科技發展第一方陣要靠創新,一味跟跑是行不通的,必須加快科技自立自強步伐。要堅持創新在現代化建設全局中的核心地位,把創新作為一項國策,積極鼓勵支持創新。創新不問“出身”,只要誰能為國家作貢獻就支持誰。北京工業大學有這樣一位教師,他從基礎研究的源頭進行創新,攻克了工業機器人的“卡脖子”技術難題,并將論文成果成功實現產業化,為千萬科研人員在新時代建功立業提供了可資借鑒的范本。

“從基礎研究到成果產業化,至少要翻越理論驗證、中試、資金投入、國際市場競爭四座大山?!鼻迦A大學河北中試基地負責人曹建國說,“對科研人員來說,每一座大山都困難重重,能成功者鳳毛麟角?!?/p>

但張躍明翻越了這四座大山。他從源頭創新的工業機器人RV減速器技術打破了日本的壟斷,并以此技術合作在北京亦莊開發區和河北石家莊建廠,每年可以生產世界上最頂尖的工業機器人RV減速器8萬套,產品供不應求。

此前很長時間里,張躍明一直是學校里一名默默無聞的工科教師,他32歲從清華大學博士畢業,成為北工大的第一批博士后,但到了50歲,還因論文沒有別人發得多而評不上教授。

打破國外技術壟斷,助力國產工業機器人走向高端

工業機器人的RV減速器,對制造業來說,相當于手機、電腦的芯片,其核心技術和全球90%的市場一直被日本壟斷。當前國產機器人使用的RV減速器大量從日本進口,中國制造業要轉型升級,必須要解決這個“卡脖子”的技術難題。

記者初見張躍明,是在北京亦莊經濟技術開發區的一個工業園里,車間的生產機床還在不停轉動,機器發出巨大的轟鳴聲,當天他帶記者參觀了這個已投資兩億多元的生產廠區。

“生產廠區就是我的實驗室,這些RV減速器樣品都是根據我們自主研發的原創技術生產出來的。亦莊廠區的生產規模已實現年產3萬臺?!痹胍羿须s,張躍明指著展示臺上一堆閃閃發光的軸承大聲說。

記者在現場看到的檢測報告顯示,這些國產RV減速器產品在精度保持性和使用壽命等多個指標性能上,比日本最先進的產品還要好。

“減速器是工業機器人的核心功能部件。打個比方,把工業機器人當成人的手臂來看,減速器就相當于手臂的關節,這個關節主要決定了工業機器人手臂擺動的精度,使用時間長后其磨損會影響工業機器人的使用壽命。世界上高精度機器人傳動多采用RV減速器,一臺工業機器人的腿部、腰部和肘部,需要4到6臺RV減速器,減速器占到工業機器人總成本的30%以上?!睆堒S明介紹。

“國產RV減速器的質量跟日本產品存在差距,主要是精度保持性不行;還容易磨損,影響使用壽命,大多只供中、低端工業機器人使用。更無奈的是,日本企業出售給ABB、發那科等四大機器人公司的減速器價格是給我國企業價格的一半甚至更低;國內廠商拿貨還要被迫接受3至6個月的漫長等待供貨期?!睆堒S明告訴記者,“我現在的主要工作,就是要打破日本人的壟斷,助力國產工業機器人走向高端市場,助力中國制造業轉型升級?!?/p>

突破制造業“卡脖子”技術,需要源頭上的基礎理論創新

1997年,32歲的張躍明從清華大學精密儀器與機械學系博士畢業,進入北京工業大學做博士后,長期從事機械設計及理論的基礎研究。

“說起來很慚愧,我雖然是北工大的第一批博士后,但我個人的科研興趣一直在生產一線,幫企業解決實際問題。所以發論文相對比較少?!睆堒S明說。

張躍明的論文發得少,但他的實踐應用成果并不少。比如,張躍明跟北一機床合作,聯合開發出了數控機床核心功能部件,完全替代了日本進口,并一直應用于北一大隈機床廠的多個型號的數控加工中心產品,這也為張躍明做工業機器人的RV減速器打下了良好的基礎。他從中受到啟發:“我國機械制造的很多問題不是材料和工藝的問題,而是缺少源頭創新?!?/p>

“機械產品與其他高科技產品一樣,蘊含豐富的科學規律,只有揭示其內在的運動規律和科學原理,才能制造出高品質的產品?!睆堒S明告訴記者。

黨的十八大以來,我國科技體制改革持續深入推進,國家加大了對基礎研究和“卡脖子”技術攻關的支持力度,張躍明成了受益者。2021年,張躍明爭取到北京市科委的科研項目“RV減速器產業化開發”,拿到200萬元的科研經費,研發“機器人關節RV減速器制造工藝”技術。他花了1000多個日夜,建立了一個齒輪修形技術模型,解決了齒輪磨損問題,最終掌握了“機器人關節RV減速器設計及制造工藝”核心技術。