為特種機器人裝上智能「大腦」
——記全國勞動模範、中信重工開誠智能裝備有限公司工程師孫寧
□河北日報記者 劉禹彤
最近，中信重工開誠智能裝備有限公司車間裡，迎來一位通體雪白的小機器人。只見「她」口吐「仙氣」，閒庭信步間，殺滅病菌無數。「這是公司今年研發的室內防疫消毒機器人。年初疫情突如其來，我們只花了9天時間研發出了『她』。」談起機器人，公司研發工程師孫寧語氣流露出一份摯愛。
孫寧正在調試室內防疫消毒機器人。河北日報通訊員 張琳 攝
過去5年間，孫寧團隊在智能製造的道路上加速前行，將特種機器人技術逐步拓展到應急救援、礦山和石油石化等多個領域，研發出的53種特種機器人成為了國內外多個領域搶險救援的「急先鋒」。日前，他被評為全國勞動模範。
「研製第一款消防機器人像在荒原上種樹」
「安全事故讓我萌生了研發機器人的想法。」孫寧回憶說。1987年，他出生於遷安市。一次，看到同學的父親在生產事故中失去了胳膊時，他暗下決心：「將來我一定能發明出一種機器人，把人從危險的工作環境中解放出來！」
懷著年少時的夢想，2015年，孫寧選擇加入中信重工開誠智能裝備有限公司。彼時，開誠已經在特種機器人領域深耕10年，創造了礦用災區偵測機器人、鑽孔探測機器人和水下探測機器人等5大品類組成的「機器人家族」。在這裡，他近乎痴狂地展開學習和研究工作。短短幾個月，就成長為機器人研發部的骨幹技術人才。
2015年，天津濱海新區物流倉庫爆炸事故激起了公司強烈的社會責任感。研發防爆消防機器人的任務隨即交到了孫寧團隊手中。從此，他與特種機器人結下了不解之緣。
對孫寧來說，第一次集成研發特種機器人是一個全新的開始，不僅需要掌握視覺識別、精密機械設計加工和嵌入式控制器開發等一系列技術，還要熟悉鋼材物理性能檢測工藝。
「研製第一款消防機器人像在荒原上種樹。」孫寧回憶說，沒有參照物、沒有技術經驗，公司給他們的研發時間是3個月。當時團隊立下了「軍令狀」——做成具有國際先進水平的消防機器人。
設計、失敗、修改設計、再失敗、再修改設計……面對巨大壓力，孫寧帶領團隊負重前行。一個月之內，他們幾乎吃住都在工廠，查閱了200多篇相關論文，詳讀了2本有關專著。形成十幾個方案後，再不斷篩選合併，最終選定了輕量型低重心履帶懸掛式方案。
艱難的組裝環節接踵而至。一臺消防機器人包含上千個零件，一套機器人圖紙包含數十萬個工藝信息……為了給設備減重，他們連熬數十個通宵，做了數百次實驗。為避免走彎路，他們把組裝工藝精確到每一個螺栓的安裝順序。
功夫不負有心人。不到3個月，首款防爆消防機器人研製成功。較之國外同等搭載每秒80升水炮類機器人產品，孫寧團隊研發的機器人重量僅為他們的一半，體積是他們的三分之一。這意味著這款機器人具有更強的複雜環境通過能力和狹小空間的工作能力，被中國科學院認定為達到國際先進水平。
2016年，他主持開發的消防機器人參加故宮博物院消防演練，由於表現出色，被媒體贊為「新時代的紫禁衛士」。此後，消防機器人系列產品逐漸佔領國內70%以上同類市場，先後出口多個國家。
「沒有過時的原理，只有過時的工程師」
智能時代，唯「快」不破。在具體研發中，如何加速打通從設計到交付的「最後一公裡」？孫寧善於從既有研發成果中尋找關鍵技術，充分激發團隊自主創新的活力和積極性。
「每個機器人都像我們的孩子一樣，要傾盡全力為『他們』增長本領。」孫寧回憶，2018年，市場上的特種機器人技術水平普遍落後，團隊要從環境適應能力和智能化水平等方面實現質的突破。同年，他從巡檢機器人開始，將研發領域拓展到公司的全部特種機器人產品。
有時，巡檢機器人需要代替救援隊，深入溝壑縱橫的地形裡全速奔馳。如果把底盤系統比作機器人的「雙腳」，那麼穩定性好的履帶就是保障「雙腳」快速奔跑的「風火輪」。如何給機器人尋找一副合適的「風火輪」呢？
「沒有過時的原理，只有過時的工程師。」參照坦克車輛上的克裡斯蒂減震懸掛系統，通過優化使之與輪邊驅動結合，孫寧研發出了插齒型履帶，使機器人能在草地、沼澤、雪地、廢墟、煤礦、油田等多種地形上快速移動，為搶險救援贏得了寶貴時間。
積跬步，至千裡。開發輪式巡檢機器人雖然只用了短短一個多月，但在這個過程中，孫寧團隊不僅掌握了特種機器人二次開發的所有流程和關鍵技術，更為承接其他機器人項目打下了堅實基礎。
今年春節，新冠肺炎疫情突襲，公司接受了開發用於抗擊疫情的特種機器人的緊急任務。2月20日，孫寧臨危受命，投入到室內防疫消毒機器人的研發中。
為了加快研發的速度，孫寧團隊先給機器人安上了關鍵部位——「眼睛」和「心臟」：公司輪式巡檢機器人的雷射定位導航技術已經是成熟的技術應用，解決了防疫消毒機器人的「眼睛」問題。「心臟」就更好說了，連接上特種機器人的通用供電模塊就輕鬆解決。以通用平臺為依託，再裝上霧化消毒系統。一個室內防疫消毒機器人的雛形便在9天內誕生了。
項目組緊接著組裝、調試。3月20日，首臺室內防疫消毒機器人就交付到客戶手中。最近，這款機器人不僅在北京中國國際展覽中心新館充當著技防疫情的「主力軍」，又出口到加拿大等國，助力國外的抗疫工作。
「面對更高的技術指標要求，只能迎難而上勇敢闖關」
「我們團隊淘汰率有時能達到1比20。」孫寧坦言，創新工作不是一個人的事。解決難題，需要團隊成員勇挑重擔、精益求精。
面試工程師時，他不僅會拋出很刁鑽的問題，偶爾還賣關子：「你可能不適合這個崗位。」如果對方流露出畏難情緒、不再追問或者表態，往往面試失敗。而那些渴望繼續學習、繼續努力的人則更有機會和自己並肩作戰。
有了人力資源做基礎，孫寧用「創新不設限」作為帶隊的口頭禪。研發輪式巡檢機器人時，國內的初代產品重達550公斤。這種鋼筋鐵骨的「笨傢伙」，電池的續航能力根本達不到一天。如何給機器人減重一度成了團隊攻堅的核心課題。
他最初提出的技術指標是將機器人體重控制在220公斤。公司內很快就出現了質疑聲：「這樣難度太大，做400公斤還不行嗎？」這更刺激了孫寧研發輕量級機器人的決心。他鼓勵團隊：「面對更高的技術指標要求，只能迎難而上勇敢闖關。」
榜樣的力量是無窮的。他從核心原件下手，研製出國際首創的本安雲臺，讓終端執行元件減重75%。這種不服輸不妥協的勁頭深深地感染著團隊成員。團隊成員各展所長，優勢互補，執行裝置本安化的設計理念，實行了一整套防爆機器人小微化的方案，使輪式巡檢機器人的體重減輕了60%。
難題越大，創新的價值也就越大。為特種機器人裝上智能「大腦」，「瘦身」後的巡檢類機器人真正走進了礦井下和石化廠站，取代了大量的高危、重體力、高強度的人工崗位，為我國的全面礦井自動化事業提供了有力的技術和裝備保障。
「創新助力了各式各樣『鋼鐵俠』的誕生，表象是技藝，實質在精神，永不妥協是基礎，創新突破是關鍵。未來，我們一定會在更多的危化場所實現『機器換人』！」孫寧信心滿滿。