丁汉院士团队获批领域“首个”立项！以制造科学支撑“中国创造”

国家基础科学中心是国家自然科学基金委迄今为止定位最高的科学基金项目，也是资助力度最大的科学基金项目。项目定位于打造“学术高地、人才高地、智库高地”，旨在瞄准国际科学前沿，抢占国际科学发展的制高点，在中国创新驱动战略的推进中居于重要地位。

该项目得到直接经费6000万元资助，资助期5年。这是丁汉院士在数字化智能化制造长期研究的基础上主持的又一重大项目。

▍基础研究的传承与革新

我国领导人指出，基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关。加强基础研究是科技自立自强的必然要求，是我们从未知到已知、从不确定性到确定性的必然选择。

丁汉院士作为本次基础科学中心负责人，多年来就一直扎根于机器人化智能制造方面的基础研究工作，三十多年来，他不断探索机器人、数字化制造领域的深层次科学问题，一直致力于实现机器人与制造的深度融合，通过长期从事机器人与数字制造理论与技术的研究，目前已经初步形成了机器人化智能制造的理论与技术体系。

出生于1963年的丁汉是安徽枞阳人，2013年当选为中国科学院院士。目前也是华中科技大学学术委员会主任、未来技术学院院长、华中科技大学无锡研究院院长、机械科学与工程学院教授，国家自然科学基金“机器人化智能制造”基础科学中心首席科学家。

丁汉院士的成绩也代表了一种基础研究的传承和革新。丁汉从事机器人技术基础研究，始于他师从杨叔子院士、熊有伦院士攻读博士学位期间。

早在1986年，丁汉就开始跟随导师开展机器人方向的研究工作。承担了中国科学院基金“手—眼系统”，1995年研究成果“基于微机的机器人离线编程系统HOLPS”获得了国家科技进步三等奖。

华中科技大学机械学院在人才培养和梯队建设上有着优良的传统，从老一辈教师开始，学科带头人就率先垂范，影响和帮助下一代学术骨干成长。1997年，丁汉也获国家杰出青年基金资助，开展智能4M（建模、加工、测量、机器操作）系统的基础理论与实践研究。

2001年开始，丁汉团队开发出20余套工业机器人作业系统，广泛应用于焊接、装配、码垛和机械加工等领域，研究成果“工业机器人作业系统的关键技术研究、开发与应用”获得了国家科技进步二等奖。

2005年，丁汉开始从事数字化制造的基础研究，主持了数字化制造领域首个国家重点基础研究发展计划（973计划）项目并获得滚动支持；2012年，丁汉团队的研究成果“复杂曲面数字化制造的几何推理理论与方法”获得国家自然科学二等奖。

也是在2012年前后，丁汉敏锐地察觉到机器人化制造具备广阔的发展前景，他开始尝试将机器人与数字化制造技术相融合，开拓了机器人化智能制造新方向，推动了“铁打的机床，流水的工件”到“铁打的工件，流水的机床”制造模式的变革。

2016年，丁汉担任国家自然科学基金重大研究计划“共融机器人基础理论与关键技术研究”指导专家组组长，在国际上率先开展共融机器人基础理论与关键技术研究。

2017年，丁汉主持国家重点研发计划项目“大型风电叶片机器人智能磨抛技术与系统”，其研究成果“大型构件多机器人智能磨抛加工技术”入选2018中国智能制造十大科技进展，机器人与智能制造的交叉融合得到学术界和产业界的高度认可。

在丁汉院士看来，机械学科的发展，关键核心技术的突破，一定要扎根在基础研究的土壤上。通过将基础科学与技术科学深度融合，产生新的制造原理和技术，才能引发工程技术的重大变革，实现创造更高端、更智能产品的目标，为“中国创造”提供理论和技术支撑以及装备保障。

▍产业实践是科学研究的重要抓手

“要把论文写在祖国大地上，写在工厂车间里。”这也是丁汉院士参与机器人大讲堂学术分享活动时所多次提及的观点。无论是作为两期国家“973计划”项目的首席科学家，还是担任国家自然科学基金委重大、重点项目负责人，丁汉都坚持践行以行业需求为导向，以解决行业痛点为首要目标。为此，丁汉院士也在不断推动将机器人化智能制造技术的研究成果应用于实践领域。

研制出大型风电叶片/高铁白车身多机器人协同加工装备，实现了50m以上的大型构件现场打磨；研制出航空发动机叶片机器人磨抛装备，实现了0.2m~1.5m叶片自动打磨；研制出多轴大负载机器人智能铣削加工装备，应用于空天蒙皮、飞机壁板等大型复杂构件的机器人铣削加工。

针对航空发动机叶轮叶片和航空结构件等大型复杂曲面零件高品质加工所面临的瓶颈问题，丁汉院士尝试将机器人学和制造技术相结合，建立了复杂曲面宽行加工理论，揭示了刀具“空间运动-包络成形-加工误差”间的微分传递规律。

除此之外，丁汉院士还提出高速加工稳定性分析的全离散法，突破了叶轮叶片数字化智能化加工技术瓶颈，开发自主知识产权的工艺软件TurboWorks，形成了叶盘叶片高效高精加工成套工艺解决方案，帮助我国在高端制造领域形成了核心竞争力，满足了国家重大战略需求。

在产业具体落地上，丁汉院士带领团队研制出的大叶片机器人“测量-操作-加工”一体化（3M）磨抛系统，在中国中车、中航工业等得到重要应用，解决了行业长期存在的难题。当前，机器人化智能制造技术已初步形成了行业影响力，也为华中科技大学科学中心的实施奠定了基础。

▍持续创新更需人才“万马奔腾”

我国领导人在中央人才工作会议上强调，要深入实施新时代人才强国战略，全方位培养、引进、用好人才，加快建设世界重要人才中心和创新高地。基础科学中心的一个重要功能就是进一步汇聚国内外智力资源，打造机器人和智能制造的人才高地，引领制造科学与技术学科的发展。

除了躬耕科研，丁汉院士特别强调队伍建设要注重传承，为此，丁汉院士坚持立德树人，在创新人才培养上也贡献了自己的力量。

截至目前，丁汉院士已培养博士生50余名，硕士生百余名，其中9人入选科研人才“国家队”，4人成为德国洪堡学者。2018年，由丁汉院士主持的教学成果“研究型大学机械专业拔尖创新教育体系构建与实践”获得第八届高等教育国家级教学成果奖一等奖。

丁汉院士在华中科技大学无锡研究院组建了20个研发团队，掌握了复杂曲面零件数字化制造、机器人磨抛和铣削加工、机器视觉、工业大数据、机器人系统集成等核心关键技术。团队在机器人加工、“两机”数字制造等方面有多项技术填补行业空白，处于国内领先地位，并实现成果转化。2020年6月20日，经无锡市市委常委会审议，丁汉院士团队获无锡市顶尖人才1亿元资金支持。

丁汉院士表示，在未来五年乃至更长时间里，他将以“机器人化智能制造”基础科学中心为平台，集聚培养一批优秀的中青年学者，针对国家战略领域大型复杂构件高效高可靠制造的迫切需求，开展机器人化复杂曲面制造、机器人化大型构件制造、机器人化功能结构制造三个方向的研究工作，突破“灵巧、顺应、协同”三大科学挑战。

同时，丁汉院士也希望创建机器人化智能制造理论体系，变革大型复杂构件制造技术和制造模式，开辟机器人化智能制造国际学术新前沿，形成“机器人加工30μm工程”成套技术，形成自主可控的核心工艺软件、关键技术和重大装备，为我国航空、航天、航海等领域的重大工程提供重要技术支撑。

▍结语

国家自然科学基金实施 30 多年来，不断根据科技发展趋势和国家战略需求设立相应的项目类型，资助格局日益优化和完善，形成了结构合理、功能完备的资助体系。通过促进知识生产和培育人才，显著推动了我国基础研究的繁荣发展，有力地支撑我国经济社会发展和国际科技竞争力的提升。

国家自然科学基金委基础科学中心在华中科技大学揭牌，表明华中科技大学在机器人和智能制造等领域相关的基础学科发展，得到国家自然科学基金委的高度重视。

这离不开华中科技大学的学科综合建设，在这些年来，华中科技大学的机械工程已经发展成为我国领域内最好的学科之一，基础科学中心依托的数字制造装备与技术国家重点实验室在2013年、2018年两次科技部评估中被评为优秀实验室，依托的机械工程一级学科教育部评估为A+学科。

同时，华中科技大学的计算机科学实力也迅速提升，在这两个传统学科交叉结合的机器人和智能制造领域内，华中科技大学的发展成效显著。这次基础科学中心项目成功获批也是华中科技大学整体无私付出、团结协作的结果。

世界范围内来看，机器人、智能制造和人工智能等领域是当下世界科研的最前沿学科之一，国家自然科学基金委将这个科学中心放在华中科技大学，其用意不言而喻。这一科学中心的建设，也对中国机器人和智能制造等领域的发展，将起到至关重要的作用。