中國科學報記者 陳彬

　　時值年末，北京工業大學精密工程研究所教授石照耀團隊好消息不斷：先是他們申報的機器人智能關節北京市重點實驗室，得到了北京市科委、中關村管委會的認定獲批；再是他們憑借“機器人關節性能測試與提升技術及裝備”項目，獲2025年機械工業科學技術獎技術發明一等獎。

　　第三則喜訊來自一個月前，石照耀團隊完成了“機器人智能關節成套技術”的成果轉化，轉化金額為1396萬元，是北京工業大學近期金額最大的一筆成果轉化交易。

　　提到機器人，特別是人形機器人，多數人會聯想到人工智能、人機協同等“高大上”的詞匯，很少有人會注意到，機器人能夠靈活運動離不開一個個精密可靠、精準可控的關節。

　　“這個研究領域不大，但至關重要，市場廣闊。”石照耀接受《中國科學報》采訪時表示，機器人關節的性能在很大程度上決定了其運動精度與整體能力，而之前的系統研究并不多見。

　　石照耀團隊卻在這個領域一干就是十余年。“我們既研究機器人關節本身，也研發關節檢測設備。據我所知，同時在兩個方向深入耕耘的團隊為數不多。”石照耀說。

　　一條“與時俱進”的科研路

　　石照耀的科研之路可以用“與時俱進”來形容。

　　2002年入職北京工業大學前，石照耀在千里之外的成都工具研究所工作，從事與機器人關節看似毫不相干的齒輪測量儀器研發。

　　“在做齒輪精密測量研究中，我發現齒輪傳動領域有很多值得探索的問題。”隨著21世紀初我國在高鐵領域的持續發力，已入職北京工業大學的石照耀開始將研究重點轉到了高鐵齒輪領域。這項研究持續10余年，并于2017年獲得國家科技進步獎二等獎。

　　齒輪并非該團隊唯一關注的領域。進入21世紀的第二個十年，物聯網悄然興起，石照耀敏銳地察覺到這一新興領域與齒輪傳動的潛在關聯。

　　“互聯網是傳遞信息的，物聯網需要傳遞動作，這就涉及末端執行器，也就是齒輪、電機與減速器的協同配合。”石照耀指出，隨著物聯網技術走進家庭，齒輪傳動系統的微型化與“民生化”成為必然趨勢。

　　石照耀團隊抓住這一方向，與多家企業合作研發相關微小傳動系統。“借助我們的技術，幾家企業成功上市。”而就在他們從事這項研究后不久，機器人研發又開始駛入快車道。

　　“我有種感覺，機器人時代快到來了。”石照耀帶領團隊，同時開啟了機器人的精密減速器與關節的研究工作。

　　“這些年來，雖然研究領域在不斷拓展，但我們始終圍繞齒輪精密傳動這條主線。如果說有什么特別之處，那就是我們幸運地抓住了時代賦予的機遇，將研究與國家重大需求緊密結合。”石照耀感慨道。

　　“摸著石頭過河”

　　如果說石照耀的研究生涯是“與時俱進”的話，他針對機器人關節的研究則可說是“摸著石頭過河”。剛進入該領域時，他們發現當時產業界的相關實踐嚴重缺乏理論支撐。

　　“那時候，機器人關節的研發大多是‘組合’模式。說白了，就是把一個電機和一個減速器拼裝在一起。”石照耀說，但好電機加上好減速器，就一定能構成一個高性能關節嗎？

　　答案顯然是否定的。

　　作為高校教師，石照耀非常明白理論的重要性。為解決上述問題，他帶領團隊“走出去”，與國家機器人檢測與評定中心合作，走訪了上百家企業，并參與了20多場深度技術交流。在一次次思維碰撞中，“關節動態精度理論”逐漸成型。

　　“該理論首次從系統工程角度給出關節的設計原理、準則和方法。”石照耀說，但僅有理論是不夠的，要讓理論真正發揮作用，還要把理論轉化成為能做出產品的技術。

　　于是，以相關理論為指導，該團隊開發出“機械+控制聯合調控回差”的新工藝路徑，同時研發出關節動態性能提升技術。

　　“這些技術的核心思路就是將機械和電控結合在一起。”團隊成員、石照耀的博士生程慧明介紹說，比如某些關節的控制精度單靠機械設計難以達到，但如果輔助某些軟件算法，則可以輕松實現。

　　有了理論和技術，產品也就水到渠成。但是，這樣的產品能否達到標準？這涉及機器人關節的檢測技術和設備。在這方面，當時國內尚屬空白，這自然又成了石照耀團隊的一個攻關目標。

　　經過持續攻關，他們率先研發了世界上第一臺機器人關節綜合性能測試設備，并形成系列化產品，其中微小型測試臺可測試直徑僅4毫米的行星減速器關節，覆蓋傳動誤差、回差、效率等34項關鍵指標。

　　更重要的是，這些關鍵指標經過實踐檢驗，正逐漸被納入國家標準。

　　從理論到技術，從關節產品到檢測設備，再到國家標準——石照耀團隊的研究貫穿了機器人關節研發的全鏈條。然而，創新之鏈并沒有終結，要完成“投入市場”的最后一環，還需要與企業的深度合作。

　　校企合作的長久之道

　　近年來，隨著機器人產業蓬勃發展，企業對先進技術的需求日益迫切。事實上，除了此前斥資千萬元獲得技術轉讓的企業外，幾乎每天都有企業聯系石照耀團隊。

　　“有些看重我們的關節成套技術，有些則關注我們的檢測設備，還有許多創投機構就機器人關節相關事項向我們咨詢。”石照耀說。

　　憑借扎實的技術，團隊獲得企業青睞似乎順理成章，但石照耀認為“技術好”并非唯一優勢。

　　“多年來，我們始終與企業保持密切溝通，這讓我們對企業真正的需求了然于胸。只有針對這些問題開展研究，我們的工作才有價值。”他說。

　　在石照耀團隊，發表論文當然是被鼓勵的，但他們更看重的是出版專著。事實上，該團隊已經針對機器人關節的研發出版了多本專著。

　　“論文與專著的區別在于，論文通常只針對某個單一問題，而專著則要系統性地解決某方面的問題。對于企業來說，后者顯然更具參考價值。”石照耀說。

　　值得一提的是，他們與企業的合作并不僅限于技術支持層面。

　　“必須承認，在某些方面，企業的科研走在了高校前面。”石照耀告訴《中國科學報》，高校團隊與企業合作，不應局限于技術轉讓，應發揮自身優勢，助力企業提升“無形資產”。

　　比如在合作中，石照耀團隊會與企業聯合建設各級研究平臺，如工程中心或重點實驗室，為企業的技術研發提供更好的平臺支持；再比如，他們會與企業聯合申報國家標準，幫助企業獲得更大的行業話語權。目前，由石照耀團隊領銜制定的國家標準已達8項。

　　“這些工作本質上是在提升企業的核心競爭力。”石照耀分析，許多校企合作難以持久，正是因為局限于技術層面，一旦技術轉讓完成，合作便無以為繼。

　　“校企合作的重要目標，是要幫助企業實現持續增值。這不僅僅是技術層面的問題，而且涉及企業核心競爭力的提升——這才是合作的長久之道。”石照耀總結道。