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摘要：  在自愈化理念的引導(dǎo)下，能修復(fù)汽車表面刮痕的油漆、軸承磨痕自修復(fù)技術(shù)已在工程上應(yīng)用。高金吉相信，在不太遙遠(yuǎn)的未來，壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)的自愈化研究也將走出實(shí)驗(yàn)室，走入工業(yè)市場(chǎng)。

關(guān)鍵字：  機(jī)器人，自愈機(jī)制，高金吉

人一旦生病，不僅可以靠吃藥痊愈，還可借助身體的自愈功能調(diào)節(jié);然而，機(jī)器出現(xiàn)故障，非但無藥可吃，還不得不依靠人工修理。人們?cè)恢挂淮蜗脒^，機(jī)器能否和人一樣實(shí)現(xiàn)自我康復(fù)?

近日，在中國(guó)工程院舉辦的“我國(guó)高端能源動(dòng)力機(jī)械健康與能效監(jiān)控智能化發(fā)展戰(zhàn)略”學(xué)術(shù)論壇上，中國(guó)工程院院士、北京化工大學(xué)教授高金吉運(yùn)用仿生學(xué)原理賦予機(jī)械內(nèi)在的自愈機(jī)制，引來眾人關(guān)注。

高金吉表示，自愈化是把動(dòng)物的自愈機(jī)制概念賦予機(jī)器，其目的是維持機(jī)器的健康狀態(tài)。好比人的免疫系統(tǒng)，它會(huì)主動(dòng)分泌激素調(diào)節(jié)人體，不需要大腦刻意下指令。未來的機(jī)器也將模仿這一過程，在運(yùn)行中出現(xiàn)故障將進(jìn)行自我診斷、自我恢復(fù)，不需要人力干預(yù)。

這是一個(gè)聽起來略顯“魔幻”的想法。事實(shí)上，自愈化早在20世紀(jì)初就出現(xiàn)了雛形。自動(dòng)平衡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的被動(dòng)式自愈，當(dāng)機(jī)器的轉(zhuǎn)子由于不平衡發(fā)生振動(dòng)時(shí)，平衡器會(huì)自動(dòng)改變其中液體的分布抵消不平衡量，不用人的干預(yù)。

“仿生機(jī)械學(xué)研究的新領(lǐng)域是健康監(jiān)控，與故障作斗爭(zhēng)將是與疾病作斗爭(zhēng)以另一種方式的延續(xù)。”高金吉說。

德國(guó)Darmstadt大學(xué)的Rolf Isermann提出了著名的機(jī)器“五塊論”——控制功能、動(dòng)力功能、傳感器功能、操作功能、結(jié)構(gòu)功能，對(duì)應(yīng)了人體的大腦、內(nèi)臟、五官、四肢、軀體。高金吉?jiǎng)t認(rèn)為，Rolf Isermann遺漏了機(jī)器的自愈系統(tǒng)，與之對(duì)應(yīng)的是人體的自愈功能。

與理論上的意義相比，實(shí)現(xiàn)機(jī)器自愈化更是源自工程的重大需求。

世界石化裝置正在朝大型化方向發(fā)展，但據(jù)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，近年來相關(guān)企業(yè)煉油壓縮機(jī)組故障頻繁，故障報(bào)警率已近30%。一直以來，應(yīng)對(duì)嚴(yán)重故障報(bào)警的最直接反應(yīng)是“緊急停車”——機(jī)器停止運(yùn)作。

高金吉指出，停車固然保護(hù)了機(jī)器，但卻打斷了長(zhǎng)周期運(yùn)行，極大地影響了生產(chǎn)成本。無法根據(jù)故障類型、破壞形式，來對(duì)報(bào)警和停機(jī)值進(jìn)行分類設(shè)置，難免會(huì)增加報(bào)警停機(jī)次數(shù);同時(shí)，無法分辨虛假信號(hào)，誤報(bào)警及聯(lián)鎖停車也是不可避免的。

“怎么智能聯(lián)鎖，減少停車;怎么實(shí)現(xiàn)自愈，不發(fā)生故障;怎么基于診斷，改進(jìn)設(shè)計(jì)。這是未來需要著重思考的問題。”高金吉說。

在他看來，機(jī)器也有一個(gè)類似“物競(jìng)天擇，適者生存”的過程，所不同的是，“機(jī)競(jìng)?cè)藫瘢m者發(fā)展”，機(jī)械向高端發(fā)展，更是一種人為的推進(jìn)過程。

“‘機(jī)競(jìng)?cè)藫瘢m者生存’，‘競(jìng)’的是人的設(shè)計(jì)?！备呓鸺f，創(chuàng)造新機(jī)器，設(shè)計(jì)是靈魂?！拔覀冮_發(fā)高端機(jī)器要事先布置安排，不能事后諸葛。機(jī)器在設(shè)計(jì)制作時(shí)就要考慮‘優(yōu)生’，在運(yùn)行維護(hù)中就要考慮‘優(yōu)育’?！?/P>

他解釋，一方面，我們要借助醫(yī)學(xué)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)化通信技術(shù)，通過信號(hào)識(shí)別做實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警，在運(yùn)行維護(hù)中預(yù)防、消除故障;另一方面，我們要研究仿生機(jī)械學(xué)、系統(tǒng)論、醫(yī)學(xué)、風(fēng)險(xiǎn)、監(jiān)控一體化，追本溯源地解決設(shè)計(jì)制造問題，在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮可監(jiān)測(cè)診斷和自愈調(diào)控的可能性，研制具有康復(fù)功能的新一代機(jī)器。

如今，在自愈化理念的引導(dǎo)下，能修復(fù)汽車表面刮痕的油漆、軸承磨痕自修復(fù)技術(shù)已在工程上應(yīng)用。高金吉相信，在不太遙遠(yuǎn)的未來，壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)的自愈化研究也將走出實(shí)驗(yàn)室，走入工業(yè)市場(chǎng)。