飞檐走壁，这个机器人身手不一般

——2025年度河北科学技术奖巡礼（六）


4月27日，在彼合彼方机器人（天津）有限公司一楼试验区，张小俊（右二）正指导工程师对喷漆机器人进行调试。屠琼芳摄


前进，后退，原地360°灵活旋转……4月27日，在彼合彼方机器人（天津）有限公司（以下简称“彼合彼方”）一楼试验区，工作人员拨动控制器摇杆，一款机器人紧贴在曲面钢板上稳定爬行，敏捷自如，酷似“蜘蛛人”。


别看它个头不大，“手艺”却胜过老师傅。


以喷涂为例，1个机器人能代替16个工人，由于一致性更好、精准度高，相比人工作业能节省10%的原材料。


这是爬壁机器人，由河北工业大学与彼合彼方合作研发，能代替人工实现对金属立面的喷砂除锈、拉毛、喷涂、检测等多项功能。


前不久，他们凭借这项技术捧回了河北省科技进步奖一等奖。


2018年，河北工业大学教授张明路、张小俊在浙江舟山调研时，抬头看到作业的工人吊坐在悬空木板上，晃晃悠悠，十分危险。一调查才知道，每年都有因高空重复性作业而发生的事故。


“能不能研发一款高空作业机器人，用来替代工人从事高空高危作业？”那一年，在国家重点研发计划的支持下，他们将目标锁定金属立面维护领域，和团队一起着手爬壁机器人研究。


让机器人在曲面上吸得住、走得动，团队想出了永磁吸附的办法。


“与电磁吸附不同，永磁吸附在断电等极端情况下仍能保证机器人不会坠落，安全性大幅提升。”张小俊告诉记者。


但吸力太大，机器人无法灵活移动甚至会“趴窝”；吸力不足，又会引发机器人打滑、坠机。


为了适配吸附力、驱动力和重力三者之间的关系，团队成员反复调校，在实验室里打磨了大半年，终于研制出了第一台样机。这是一台自重200公斤的大家伙，设计负载能力也在200公斤以上。


然而现实却给他们泼了一盆冷水。


现场测试时，随着一声响，机器人因磁力设计和自重的失衡，瞬间打滑脱落。张小俊回忆说：“本以为实验室的数据万无一失，但现实根本不是那么回事。”


怎么办？机械工程师、材料工程师、控制工程师围在一起反复讨论，改模型、调算法，反复测试了几十种方案。


一次次试错之后，他们将机器人自重优化到了80公斤，在重量和磁力之间找到了平衡。


“做了这么多技术成果，样机也做成功了，但距离成果落地，总是差一步。”张明路说，他不想把技术成果“锁在抽屉里”。


这份“不甘心”，让他在56岁那年决定走出“舒适区”。2020年11月，张明路辞去学校行政职务，创立彼合彼方，开启创业之路。


“工程环境与实验室环境大相径庭，机器人投入工程应用后，需要在实际场景中不断打磨改造，才能具备出色的环境适应能力和可靠性。”张明路说。


彼合彼方接到的第一个订单，来自中油管道防腐工程有限责任公司。


储罐的高度在几十米以上，需要定期进行喷漆、清洗、除锈等防腐工作。以前这些工作需要由人工完成，维修时间长、劳动强度大。多年来，他们一直在寻找机器代替人工的方案，但大多数特种机器人公司的产品种类单一，无法满足储罐维护的复杂需求。


一次偶然的机会，中油管道防腐工程有限责任公司找到了彼合彼方。团队成员扎在工地，实地测试机器人性能，收集操作反馈，并不断对机器人进行改进优化。2021年3月，第一款储罐多功能爬壁特种机器人交付使用。


实际场景中的使用与验证，让特种机器人产品更加符合市场需求，产品订单也多了起来。他们的产品接连应用于大连、舟山等地的储罐项目，在国内首次实现规模化应用，达到国际先进水平。


创新没有终点。目前，河北工业大学已联合彼合彼方研发出立面除锈、喷涂、检测等六类20余款机器人，覆盖石化、风电、核电、储罐等应用场景，在众多头部企业实现工程应用。


从河北工业大学出发，开车5分钟就能到公司。这是张小俊经常走的路。


他告诉记者，这种“出门即到”的距离，让他们可以充分依托学校优势资源，开展产学研联合攻关。他指导的研究生和博士生也经常到公司来，借助先进的设备开展试验，跟专业的研发工程师实践学习，参与项目研发。


“我希望学生们可以多实践，发现真问题、解决真问题。这次获奖的项目，就有学生的参与。”张小俊感到非常骄傲。


此时，彼合彼方的试验区里一派忙碌，工程师正带着学生们测试分析合作项目的相关数据。


“与靠磁力吸附在金属表面的爬壁机器人不同，想要让机器人吸附在建筑物上，得靠别的方式。”张小俊透露，他们正联合彼和彼方开拓非金属立面领域，预计今年年底研发出第一款负压吸附机器人，应用到更多复杂场景中。


编辑：李耀荣

来源：河北日报客户端
原标题：2025年度河北科学技术奖巡礼丨飞檐走壁，这个机器人身手不一般