高鹏团 上海航天805所高鹏团队开创设计机器人双输入差速驱动装置

高鹏的核心团队正在解决关键的技术问题。

据《青年报》报道，机器人的“肌肉”系统一般是“一输入一输出”。为了使机器人的“肌肉”更加灵活和强壮，中国航天科技集团公司上海航天805研究所高鹏团队发起了“两输入一输出”。这就像给机器人多构建了一块“骨骼肌”，从而提高了机器人的性能和可靠性。

然而，高鹏团队正在瞄准这个距离:“我希望这项技术可以扩展到更多的领域。目前，我们刚刚迈出第一步。”

一个“80后”和两个“85后”核心团队

高鹏的核心团队由一个“80后”和两个“80后”组成。

1982年出生于高鹏，毕业于上海交通大学，获得精密仪器与机械博士学位。他年轻时是一名高级工程师。他这么年轻就率先行动绝非偶然:2012年加入中国航天科工集团公司上海航天805所，一直从事驱动控制项目的研发。他在机器人研究方面具有突出的R&D和创新能力，主持并参与了多项省部级研究项目，已成长为驱动控制和机器人领域的重要技术骨干。近年来，高鹏带领团队通过对机器人技术和行业的调研，结合驱动控制领域机组的发展需求，针对机器人行业的核心驱动设备进行技术研究和产品开发。

工程师宗伟是上海航天培养的硕士。他主修飞机设计，主要从事机械设计和测试技术的研究，参与机器人双输入差动驱动的机械设计和样机试验。值得一提的是，1985年出生的她，虽然名字是男的，但却是这支队伍里唯一的女性。

刘天明，出生于1988年，是一名年轻的工程师。他去年刚从上海航天飞行器设计专业毕业。初生牛犊不怕虎的精神驱使他在研究生期间参与了机器人双输入差动驱动器驱动方案设计的研究。

"宗伟有工程经验，并在实际工作中提供了许多宝贵的经验和建议."笑着说，作为一个女人，生活在魏就像是一种“润滑剂”。“在机械设计的过程中，每个人的想法都不一样。她会‘用软’，综合总结大家的想法，提出合理的建议，被团队伙伴说服。同时，她还主动承担后勤保障的角色。深夜加班时，几碗热气腾腾的方便面给人以无尽的努力的动力。”

此外，该团队还有几位技术“大咖”，曾令斌和韩。“我们团队成员都是‘80后’，都有想和天宫比一比的感觉。”高鹏说，年轻人的优点是充满激情，敢于挑战，善于创新，思维非常规，行动果断。但也有缺点，就是经验少，考虑不够。正是在“老法师”任安业、邹等研究人员的指导和帮助下，机器人双输入差动驱动器才得以完美搭建。

灵感来自汽车差速器的逆向灵感

自两年前成立以来，高鹏团队一直致力于以机器人为代表的智能设备核心器件的自主创新，并在提高性能、降低成本、提高效率的道路上不断探索。基于对机器人研究的长期经验和对实际机构驱动控制的思考和创新，创造性地设计了这种机器人双输入差动驱动装置。“就像达芬奇的医疗机器人一样，病人可以被操作。一旦采用我们的双输入系统，它可以使其“手臂”更加柔软，移动更加平稳，提高操作的准确性，从而提高医疗安全性，降低医疗成本。”

创新不是一蹴而就的。“我们的想法来自汽车差速器。汽车由一个发动机输入，两个轮子输出。它是用来实现转向时内外轮不同速度输出的差动装置。于是，通过逆向思维，产生了“两投入一产出”的思想。但我们一直追求的目标是，设计的结构形式要方便，成本要控制好。”高鹏表示，在完成样机设计后，如何实现低成本、高可靠性的产品已经成为摆在团队面前的问题。他们深入加工制造一线，通过大量走访调查，找到了合适的制造合作伙伴。然而，第一台样机的制造和调试并不是一帆风顺的，工艺和材料成为迫切需要解决的首要问题。团队成员和工人师傅一起去生产车间探索。通过反复尝试，他们找到了合理的加工方法，不仅保证了质量，而且提高了加工效率。同时对理想材料进行了测试，可以延长使用寿命，降低成本。组装过程中的磕磕绊绊，调试过程中的麻烦，丝毫没有阻挡团队的信心。经过反复的实验测试和设计改进，产品的运动性能和控制性能趋于合理。

成品出来后，初步测试结果令人满意:双输入差动驱动器作为机器人的核心器件，不仅摆脱了国外谐波或RV常规驱动产品的限制，而且具有间隙小、回程差小、调速范围宽、无级换向快、冗余备份、能量回收等特点，适合高精度传动和控制，制造工艺简单，开发成本低，可以实现未来的工业化发展。

记者看到的装置只有一个碗的大小，安装在机器人的“关节”里，但是体积小，能量大。

“常规产品只能实现固定扭矩和速度转换，存在运动响应依赖电机性能的缺点。”高鹏列举了他的产品的各种优点:宽调速、无级换向、高传动精度、能量回收、刚度转换和冗余备份。“像能量回收一样，常规单输入减速器在行驶状态下无法实现负载功率回收。我们的技术采用双输入单输出结构，可以实现一个输入驱动另一个输入输出时的能量回收，从而提高能量利用率。”高鹏说，传统的单输入减速器不具备安全备份能力，我们的技术使用双输入实现冗余备份，从而提高了机器人运行的安全性和可靠性。

将技术“民用”推广到更多领域

“这项技术做起来并不复杂，它的功能是覆盖当前的常规产品。但作为航天产品，其安全性和可靠性最为关键。”高鹏说，因为是双输入，即使一个输入坏了，另一个仍然可以正常工作。

高鹏这次技术规划的目标是“四步走”:第一步是做样机，先打好技术和工艺基础；第二步是类型谱，即序列化规格，形成产品系谱；第三步是智能化，智能驱动大脑进行产品组装，实现高性能应用；第四步，完成机器，建立装备制造体系，实现全面发展。

"目前，我们只迈出了第一步:完成原型开发."然而，对于未来，高鹏充满信心:从经济效益分析，在机器人制造业中，调速器占其单机成本的30%。目前机器人使用的驱动大多是谐波减速器和RV减速器，多为国外产品。技术规格和我们差不多的减速器价格昂贵，我们样机的制造成本只有它的30%。如果未来实现量产，可以进一步降低40%，约为参比产品的18%，因此具有突出的成本优势。

此外，国外产品的订单周期为8-12周，从订单到实物的最小间隔为16周，此外还有合同流程和报关流程。“我们的产品采用简单的配置，齿轮等主要部件不需要特殊处理。样机的制造和装配过程约为8周，可在量产后4周内控制，并可根据用户实际需求定制。”在全国推广“中国制造”是高鹏团队的愿景。

“未来，我们的目标是‘民用’它。”高鹏说，机器人双输入差动驱动可用于空机器人、行星车、高精度指向机构等。，可用于民用领域的运输、物流、加工制造等各种机器人和驱动机构，是未来国防和民用技术一体化产业化发展的重要突破方向。

在中国智能制造2025的号召下，在国家军民融合技术发展的背景下，中国航天科技集团公司上海航天805研究所搭建了员工技术创新的良好平台，为创新项目的产业化发展提供了积极帮助。因此，团队正在积极联系外部投资公司和依托其单位的产业化用户，计划在机器人集成应用和性能伺服驱动领域实现典型示范应用。

“你将来会看到的机器人、智能轮椅、电动汽车和无人机可能会应用到我们团队的产品中。”高鹏笑着说道。

“路很长，修远很尴尬。我就上上下下。”高鹏和他的团队成员将继续探索技术研发和产业化的道路。