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文理融合 基因相映--工研院“古陶瓷基因标本机器人柔性制样系统”成功投入使用
发布时间:2023-06-13        浏览次数:58

         2023610日上午,景德镇古陶瓷基因库成立一周年成果发布会在景德镇御窑博物院研学报告厅隆重举行。复旦大学工程与应用技术研究院(简称工研院)智能工业机器人实验室联合景德镇御窑博物院研制的“古陶瓷基因标本机器人柔性制样系统”在发布会上首次亮相。工研院副院长、智能机器人研究院长甘中学,工研院智能工业机器人负责人齐立哲受邀出席。

与会领导和嘉宾现场合影

景德镇御窑博物院于 2022611日正式挂牌成立景德镇古陶瓷基因库,目标是对古陶瓷标本进行整理,进行实体样品制备与虚拟样品构建,获取古陶瓷基因片段信息。景德镇古陶瓷基因库的设立,对复原景德镇古代社会、构建陶瓷考古年代框架体系、研发古陶瓷鉴定方法、推动陶瓷数字藏品与文旅应用,以及讲好中国瓷器故事等方面都可产生积极作用,已被国家文物局列入首批20个“文物事业高质量发展案例”。

景德镇古陶瓷基因库典型实体基因标本

景德镇古陶瓷基因库建设的一个重大任务是要将已出土的2000多万片古陶瓷中的典型样品制作成标本,面临的突出问题包括:一方面,每个标本制作需要2-3个小时,人工制作劳动强度大,效率低,严重影响了基因库建设进度;另一方面,由于获得基因片段信息的需要,样本制作有十分严格的要求,部分标本的尺寸精度最高需要控制在30um以内,人工制作难度极大。由于机器人操作灵活、工作空间大、可重构性好,可为基因标本高质量制作提供“变革性手段”。但机器人的自身精度一般就会大于这个标准,如何让具有低精度的机器人实现超高精度的加工也是一个亟待解决的国际难题。针对这一重大瓶颈,齐立哲青年研究员与御窑博物院深度合作,将团队长期在机器人柔性制造方面的研究成果与超高精度加工融合,取得的主要创新性工作包括:

1)提出了阵列式基因标本超高精度检测方法,尺寸检测精度可达几微米级的;完成了机器人系统误差校准,为高精度加工提供了有效的数据支撑;

2)建立了机器人感知-学习-操作的大闭环循环作业机制,可通过在线感知数据自动优化操作轨迹,使机器人具有了类人的自我学习、精细操作的能力;

3)设计了具有力控功能的柔性机械手,能够自适应抓取多类型基因标本,并可在磨抛过程中主动调整基因标本和磨抛工具的接触量,有效克服系统误差并实现标本过磨保护;

4)研制了国内首台套运用于文物基因标本高精度制作的柔性具身智能机器人并成功投入了使用,目前已经能够实现50um精度要求的截面、薄片标本的自动化制样,效率提升了60%以上。

景德镇御窑博物院院长翁彦俊在成果发布会上介绍,该机器人的研发成功,解决了当前基因库建设的瓶颈问题,在保护文物的同时解放了技术人员人手,让文物科研人员得以更加精准、高效地处理古陶瓷基因标本的制备工作,使得景德镇古陶瓷基因库的建设工作效率大幅提升。

古陶瓷基因标本机器人柔性制样系统

甘中学院长在发布会致辞中谈到,智能工业机器人实验室负责人齐立哲青年研究员和孙云权教授经过技术攻关,成功研制的国内首套古陶瓷基因标本机器人柔性制样系统,对于古陶瓷基因库的建设以及挖掘文物的文化基因有重要的意义和价值;同时,这与复旦大学正开展的人类基因相关研究工作有异曲同工之处,也将在人类生物基因挖掘中发挥重要作用。

甘中学院长在发布会上致辞

项目负责人齐立哲青年研究员参加了机器人启动钥匙交接仪式,在会后采访中他表示,未来会加强与景德镇御窑博物院的合作,继续深入开展柔性具身智能机器人研究,进一步攻克古陶瓷基因标本超高精度制样中存在的“卡脖子”难题,并聚焦大国工匠技能型机器人的自主研发,让机器人在古文物修复以及文创方面发挥更大的价值作用。

齐立哲青年研究员参加启动钥匙交付仪式

复旦大学工研院联合景德镇御窑博物院研制的“古陶瓷基因标本机器人柔性制样系统”成功问世,是我院将机器人产业与传统文化产业深度融合的首次尝试,这项工作不仅对中国文化基因挖掘具有十分重要的意义,而且推动了我国机器人研发领域由生产型机器人制造向技能型机器人研发方向的发展,开创了柔性具身智能机器人及超精密制造的先河,在国家文物保护与挖掘工作中发挥出了新工科协同创新的积极作用。