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  中国科学院沈阳自动化研究所成立于1958年9月。1962年前的名称为中国科学院辽宁分院自动化研究所,1972年前名称为中国科学院东北工业自动化研究所,1972年正式定名为中国科学院沈阳自动化研究所。

  沈阳自动化研究所是从事战略高技术创新的国立研究机构,自成立时起就长期从事工业自动化、机器人、光电信息技术的研究、开发与应用。是我国机器人事业的摇篮,是“机器人技术国家工程研究中心”、“中国科学院机器人学重点实验室”和“国家科技部高技术成果转化产业化基地”的所在地。1998年首批进入中国科学院国家知识创新工程试点,建设先进制造基地。主要学科领域为制造科学,主要研究方向包括智能机器、先进制造系统和光电技术等。

  从1999年至今,沈阳自动化所积极投入到中国科学院知识创新试点工作中,在构建学科发展方向、开拓新的研究领域、不断扩大机器人产业化规模、推进成果转化和产业化方面取得了巨大进步。今天的沈阳自动化所已经成为国内外知名的先进制造领域研究开发基地,成为面向国家重大战略需求、解决国家安全和国民经济发展的重大需求、为企业技术进步提供技术支持、为国家培养高级人才的著名研究机构。

  1999年进入中国科学院国家知识创新工程试点一期,2001年进入知识创新工程试点二期。短短两三年时间里,完成了一大批具有国际先进水平的科研项目,国家知识创新工程试点工作为沈阳自动化所的发展插上腾飞的翅膀,使沈阳自动化所科研工作驶上高速前进的快车道。

  2003年4月,一种具有环境适应能力的蛇形机器人在沈阳自动化所问世。这种蛇形机器人身长150厘米、体重3公斤,头部装有微型摄像机,可以实时采集现场图像并无线传输发回监控台。它有多个关节,具有三维空间运动能力,可以自动识别地面环境特征,相应采取蜿蜒、侧动、伸缩、翻滚等各种步态,在硬地面、沙地或软土中爬行,还能够跨越5厘米的障碍物,行走速度最快可达每秒0.4米。蛇形机器人是国际重点研究的仿生机器人种类,由于它在搜索方面的特长,在反恐、救灾中具有广泛的应用前景。

  2003年7月,沈阳自动化所研制的水下机器人“海极”号乘坐“雪龙”号极地考察船前往北极,参加中国第二次北极极地科学考察。这是我国极地科考活动中首次应用水下机器人,并成功地完成了观察冰层的底部轮廓,测量冰层厚度等任务,使我国科学家首次观察到了北冰洋冰下世界的景象,获得了大量的以往无法获取的数据和图像资料。

  2003年12月,沈阳自动化所研制成功了我国第一台自走式海缆埋设机“CISTAR”。这项重大成套装备,填补了我国高技术产品的空白,其技术成果不仅具有较高的学术意义,而且在海洋通信、海洋工程、海洋资源开发上有广泛的应用前景。

  2004年9月,由沈阳自动化所研制成功的具有自主知识产权的“超高压输电线路巡检机器人” 样机,成功完成了在50万伏超高压输电线路(一档内)上的带电巡检试验,使我国的超高压输电线路带电巡检达到了国际领先水平。这项能够增强电力生产自动化综合能力,为企业带来巨大经济效益和社会效益的成果填补了国内空白。

  2005年4月,一台能够在纳米尺度上操作的机器人系统样机由沈阳自动化所研制成功,并通过了由国家“863”自动化领域智能机器人主题组织的验收。这台机器人系统在纳米尺度下的系统建模方法、三维纳观力获取与感知及误差分析与补偿方面有很多突破与创新,达到世界先进水平。

  2005年4月,由沈阳自动化所承担的“863”课题“可重构星球探测机器人的研究”在沈阳通过国家“863”计划智能机器人主题的验收,此举标志着我国星球探测机器人研究取得重要进展,为多星球探测机器人协作系统研究开辟了一个新的途径。

  在知识创新工程的推动下,沈阳自动化所6年迈出了六大步。通过结构调整,人事制度改革,所容所貌发生了巨大变化,科研队伍年轻化,技术骨干层次水平越来越高,科技创新成果不断涌现,使沈阳自动化所在国内外的知名度不断提高,成为国内外自动化领域专家和同行关注的焦点。

  纵观沈阳自动化所进入知识创新试点的6年,面向国家需求是沈阳自动化所不断追求的目标,开拓创新是沈阳自动化所持续发展的动力。

  沈阳自动化所是国内著名的机器人学研究与开发基地,中国机器人研究里程中的多项第一就是在这里产生的。中国的第一台工业机器人、第一台水下机器人、第一台1000米水下机器人、第一台6000米水下机器人、第一条国产机器人点焊生产线……一个个的第一,记录了沈阳自动化所的发展历程,也从一个侧面反映了我国机器人研究所走过的道路。

  自进入知识创新工程试点后,沈阳自动化所一方面继续开展机器人学前沿技术研究,开展了仿生机器人、复合结构机器人等特种机器人的研究工作,成功开发出蛇形机器人、纳米操作机器人、可重构星球探测机器人、反恐防爆机器人等特种机器人,实现了从美国通过互联网实时遥控操作在沈阳自动化所的机器人,成功地在中国举办了IEEE ROBIO 2004国际仿生机器人学年会,把中国的机器人学研究推到国际前沿水平。另一方面大力开展机器人技术转移工作,沈阳自动化研究所先后解决了机器人操作优化设计技术、高性能机器人控制系统、机器人作业技术、AGV物流自动化成套技术、机器人装配自动化线设计及机器人成套周边装备设计开发技术等工业机器人关键技术问题,取得了几十项专利,形成了一系列机器人及周边装备、AGV物流仓储自动化装备等产品。

  2000年5月,以“中国机器人之父”——蒋新松之名命名的沈阳新松机器人自动化股份有限公司正式在沈阳成立。新松公司成立5年时间里,已形成了完善的技术开发、营销管理和售后服务体系,经营业绩连续以每年30%以上的速度增长,产品和服务占据了国内机器人市场的1/3,其应用领域涵盖了我国汽车行业、摩托车行业、工程机械行业及电子和电器行业等,可为客户提供完整的技术解决方案和交钥匙工程,是国内从事机器人、自动化产品开发及工程服务的主导力量,机器人和自动化产品已走向国际市场。目前形成以弧焊、点焊机器人为主体的工业机器人工作站、AGV技术为主导的立体仓库与物流自动化和自动化装配生产线等三大主导产品为主营业务,在资产规模、生产能力、利润总额等方面均居全国同行业之首,在国际市场竞争中形成了自己独特的优势和竞争力。2004年12月,《福布斯》发布中文版“2005中国潜力100榜”,沈阳新松机器人自动化股份有限公司以第48位上榜。

  水下机器人是沈阳自动化所的另一个重要研究领域,经过多年的积累,已经形成多系列产品。从有缆水下机器人到无缆水下机器人、从遥控式水下机器人到自主式水下机器人、从6000米水下机器人到水面救助机器人、从浮游式机器人到海底移动机器人,沈阳自动化所的水下机器人已经广泛应用于海洋监测、石油开采、通讯工程、安全监察、水面救助和极地科考等重要工作。沈阳自动化所研制的“CR-02”6000米水下机器人,能够适应深海坡地、复杂环境的作业要求,具有海底爬坡、微地貌测量等一系列操纵控制功能,其深海复杂环境下的控制和作业以及微地貌测量等技术指标均达到国际先进水平,为我国深海资源考察提供了有力保障。

  2003年,沈阳自动化所成功研制出国内首个完全拥有自主知识产权的CISTAR自走式海底电缆埋设机,它在软地质爬行、水下动力和信息传输、自动控制和跟踪、水下装载和水下挖掘技术方面具有创新,总体技术达到国际先进水平。这是我国水下机器人技术研究开发的又一重大成果,标志着我国水下机器人技术不仅具有研制浮游式水下机器人的能力,也具有了研制海底移动作业式水下机器人的能力。

  从基础研究到应用研究再到产业化,是沈阳自动化所机器人研究的一大特色。在基于移动机器人技术的研究成果中,反恐防爆机器人是沈阳自动化所在创新工作中的又一大亮点。美国“9·11”事件后,我国也开始重视反恐,武警公安部门迫切需要配备相应的装备。在这种形势下,沈阳自动化所迅速出击,发挥自身优势,在最短时间内开发出适合国情并与国外同类机器人功能相当的反恐排爆机器人“灵蜥—A”。“灵蜥”一问世就走上了产业化的道路。今天,“灵蜥”已经发展成一个系列,其中“灵蜥—H”在扩展功能方面已经超过国外同类产品。由于具有自主知识产权,“灵蜥”机器人在价格上只有进口同类产品的1/3,国内多个武警公安部门已经配备了“灵蜥”机器人,“灵蜥”正在反恐第一线警惕地守卫着国家的安全、社会的安定。

  现场总线技术是沈阳自动化所在知识创新工程试点中取得的一项科技创新重要成果。

  FF(Fieldbus Foundation)现场总线技术是国际控制系统领域的热点和前沿,在各类控制系统中已经得到了广泛应用。因为它在开放性、高可靠性、降低施工费用、降低维护成本等方面较传统的控制系统有不可比拟的优势,因而正在取代或改变传统控制方式,是新一代的控制系统,被认为是自动控制技术的一次革命。现场总线控制系统涉及自动控制、计算机、通信、电子、软件等多个学科,被广泛应用于石化、冶金、电力、化工、制药、食品等各种流程工业。我国的仪表和控制系统行业,在国内外市场上缺乏竞争力,国家每年花费大量的外汇购买仪表和控制系统。特别是大型仪表控制系统,几乎被国外大厂商所垄断。为此,国家将基于FF的分布控制系统和智能仪表确定为“九五”攻关内容,以改变我国在这一领域的落后状况。

  1997年以来,中国科学院沈阳自动化所承担开发国家“九五”攻关课题“基于FF协议的新一代全分布式控制系统”。为实现掌握全分布控制系统的体系结构和通信协议栈等核心关键技术,沈阳自动化所开发出了一系列硬、软件产品,使得我国在掌握自主知识产权的新一代控制系统技术方面,达到与国际同步的发展水平,为国内仪表控制系统的产业化发展奠定了技术基础。2000年3月,由沈阳自动化所自主开发的主站协议软件在德国通过了国际一致性测试,成为国际上第三个、国内首家通过国际协议认证的协议栈。他们开发的组合软件SIACON,除了能够提供国外有关公司组态软件相当的功能外,还支持DD服务,可对多家FF仪表组态提供网络远程和离线组态的扩展功能。由沈阳自动化所开发研制的“SIACON全分布式工业控制系统”,获得了2002年中国科学院科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。

  SIACON软件系统、现场总线协议软件及现场总线通信控制器(网卡)已经成功应用于基于FF的分布式控制系统示范工程——天津市第二煤气厂焦炉计算机控制系统中。经过现场应用表明,SIACON软件、现场总线协议软件及现场总线网卡运行可靠、性能品质稳定,适合在冶金、石化、电力、化工等流程工业自动化系统中应用。该成果目前还推广应用到东北制药总厂VC发酵过程和唐山钢铁股份有限公司氧气厂的过程控制中,得到了用户的认可,取得了显著的经济效益和社会效益。

  2003年10月,多总线集成的分布式工业控制系统技术向产业化迈出了重要一步,沈阳自动化所与浙江企业共同出资成立了“沈阳中科博微自动化技术有限公司”。2004年10月20日,在美国现场总线基金会总部,中科博微公司的HSE现场总线压力表、FF FI仪表等系列产品成功通过了国际认证测试。国产化现场总线设备通过FF现场总线基金会的测试,标志着我国现场总线设备的研制已经达到了国际先进水平,中科博微公司作为国内注册设备最多的现场总线设备供应商,已成为国际大市场的一员。

  先进制造技术研发是沈阳自动化所知识创新试点工程的另一项重要内容。在东北老工业基地改造中,沈阳自动化所与地方政府、企业紧密合作,提供技术咨询,解决企业技术难题,成为政府的重要参谋、企业的亲密伙伴。

  在与地方政府合作项目中,沈阳浑南先进制造技术产业园体现了沈阳自动化所以技术创新服务于东北老工业基地改造的总体思路。2002年与沈阳高新技术产业开发区合资建立的沈阳先进制造技术产业发展公司,积极工作,努力打造沈阳浑南先进制造产业园。2004 年先进制造技术产业园完成了一期建设目标,新松机器人、沈阳芯源先进半导体技术公司等在内的多家公司已落户产业园。目前先进制造产业园二期开发已经开始,中科博微公司、沈阳现代装备设计中心等一批高新技术企业建设项目已经开始。不久的将来,先进制造产业园将以机器人、半导体芯片制造装备、现场总线以及重大装备设计研发等多项高新技术形成先进制造技术高新产业集群。

  为企业源源不断地提供新技术、解决企业技术难题、推动企业技术进步,是沈阳自动化所的重要工作。沈阳自动化所瞄准国际前沿技术、着眼于企业未来的发展,开发出一系列服务于制造业的新技术。快速成型技术是未来制造业的发展方向,沈阳自动化所投入力量,先后研制成功紫外光固化快速成型工艺与设备、金属材料零件/模具的激光快速成形技术、线月,沈阳自动化所快速成型实验室接到订单,为某企业加工一批汽车电子元器件。这批零件如果采用传统的加工制造方式,得需要半年时间才能完成。而采用快速成型工艺与设备,根据用户提供的数模,以纸基为原料,在很短的时间里就制造出了产品的原型件。又根据制造出的原型件,采用真空注型机仅用了一个月就制造出了最终所需的产品零件,完成订单。充分体现出快速成型技术开发周期短、成本低、质量可靠的特点。

  沈阳自动化所2003年自行研制开发完成的Quick集团数字化管理平台系列产品,是基于Internet、集成客户关系管理(CRM)、分销需求计划(DRP)和企业资源规划(ERP)于一体,面向集团企业管理信息化的新一代战略产品。它提供企业全面管理系统软件平台和应用系统软件,实现了企业系统软件定制开发与软件产品相结合的系统开发实施模式,是企业提升管理水平、提高自动化程度的良好工具。

  现在,Quick系统已经成功应用于哈飞汽车销售总公司、大连实德集团等国内知名企业,为企业提供集销售、分销、库存、财务管理于一体的信息支持平台,通过规划和调整业务流程,对销售、市场和售后服务数据进行提取、分析、统计和预测,为市场、储运、销售、生产和售后服务等环节提供决策支持数据。改善了企业对物流、资金流的控制,提高了企业市场占有率和利润率。沈阳自动化所通过支持龙头集团技术进步,达到了带动东北老工业基地振兴和区域经济发展的目的。

  通过凝练目标、调整结构、改革人事制度、开展国际合作等一系列改革举措,沈阳自动化所在中科院一期和二期创新试点工作中取得了可喜的成就。按沈阳自动化所王越超所长的话说:“沈阳自动化所开展知识创新工作,目标是建设中国科学院先进制造基地,开展智能机器与智能制造系统、制造系统的结构与模式、先进制造支持技术等三个方面的研究。通过一期、二期的创新,沈阳自动化所在先进制造领域形成了以网络化制造、机器人研究、光电技术研究、国家重大项目研发等为主要内容的研究体系,获得了一大批创新成果,正在向着建设成为面向国家战略需求和国民经济发展的国立研究机构的目标迈进。”

  今天,沈阳自动化所正按照中国科学院创新试点三期“创新跨越、持续发展”的指导思想,积极思考如何进一步满足国家战略需求和振兴东北老工业基地,做好研究所的三期知识创新规划。面向未来,沈阳自动化所必将积极投身于国家和区域创新体系建设,积极投身于科学院三期试点的基地建设过程中,进一步提高自主创新能力,为建设中国特色国家创新体系做出新贡献。

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