让工匠精神在新时代闪光——2023年河北大工匠年度人物大特写
孙宁与同事讨论机器人主控板通讯策略
人物名片
孙宁，1987年6月生，中共党员，研究生学历，现任中信重工开诚智能装备有限公司机器人研发部高级工程师。先后荣获全国劳动模范、河北省特等劳动模范、河北省五一劳动奖章、河北省三三三人才工程第三层次人选等荣誉称号。参与国家重大研发项目课题1项，省部级科技项目3项，取得国家发明专利7项，实用新型专利23项，外观专利15项。ei检索收录论文2篇，中心核心期刊发表论文3篇，获全国工业设计大赛金奖、河北省科技进步奖二等奖等奖项。他带领团队在智能制造的道路上勇毅前行，将特种机器人拓展到应急救援、矿山和石油石化、消防、救援、水利、燃气、市政建设等多个领域。他研发出的53种特种机器人成为了国内外诸多领域抢险救援的“急先锋”。
人物速写
4月22日，山西太原。
第二十一届煤炭（能源）工业技术与装备展览学术交流会上，“我向大家报告一个好消息，我们已经打穿了激光点云与图像融合形成的参数化格式与ue4和thinkjs等主流引擎的交换壁垒，即将实现由人工建模向机器人自助建模转变。”话音刚落，会场响起一片热烈掌声。“这个壁垒的打破，将有效地解决工程的庞大人力开销问题。”孙宁说。
在当天的展会上，孙宁向参会嘉宾详细介绍了中信重工开诚智能装备有限公司（以下简称“开诚智能”）新推出的5种矿用机器人产品。至此，开诚装备的矿用机器人产品已经达到21种。
“我从小就喜欢机器人，觉得它们是最有趣和最有用的东西。我希望能够用自己的智慧和技能，为国家和社会作出贡献。”这是孙宁对记者说的一句话。
从太原回来，孙宁顾不上休息就马上投入到了下一轮工作任务的准备中，项目组的方案会、中石化石油石化展、北京行业峰会展等12项工作等待他去完成，原本可以周末双休的他上个月实际出勤天数达到了29天。
■孙宁指导工人组装工艺
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放弃高薪
回到家乡研究特种机器人
走进位于唐山的开诚智能车间，首先映入眼帘的是一排排样式各异的特种机器人。它们外观简单，但内部结构复杂，看似好像一台台改装版的坦克。这些机器人最重的达5吨，最轻的仅5kg，一个成年人单手就能把它拎起来。
“这是我和团队研发的消防机器人系列产品和巡检机器人系列产品。”机器人研发工程师孙宁告诉记者，“可不要小瞧它们，爬坡越坎如履平地、望闻问切无所不能，在人不能近、人不能及、人不能为的地方，它们都能替代人工作业。”
研制“特种机器人”的决心，早早就藏在了孙宁的心里。
孙宁的家乡在唐山迁安，那里有着丰富的煤炭和钢铁储备，父辈们多是在煤矿或铁厂上班。初中时，同学的父亲因所在的煤矿发生安全事故，永远失去了一只胳膊。看着同学伤心的样子，孙宁便暗下决心：“将来我一定能发明出一种机器人，把人从危险的工作环境中解放出来！”考入大学后，孙宁毅然选择了机械设计制造及自动化专业。
■孙宁进行水炮性能测试
2012年，研究生毕业的孙宁面临就业的选择。面对成都、上海两家大型国有企业抛出的橄榄枝，甚至上海企业给出了年薪18万的高薪待遇，加之在读研期间，孙宁已成功研制出当时国内最早的气动人工肌肉的复合非线性材料与气体、温度复合物理场的有限元模型，并且研究成果能相对较快地转化到上海的企业，就连导师也劝他留在上海。“研究机器人是我年少时的梦想，当时三家企业中，只有家乡的企业是生产工业机器人的。”最终，孙宁选择了回到家乡，潜心机器人研究。
当记者询问他是否后悔过当初的选择，他犹豫了一下，坦言自己也曾有过迷茫，但“山高万仞，只走一步，我们要做的就是永远只走好脚下这一步。”在他的眼里，机器人不是机器，而是刻进生命里的朋友。
几年时间里，孙宁团队在智能制造的道路上加速前行，将特种机器人技术逐步拓展到应急救援、矿山和石油石化等多个领域，研发出的53种特种机器人成为了国内外多个领域抢险救援的“急先锋”。
■孙宁与工友讨论机器人群集控系统
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从零到一
实现防爆消防机器人“零”的突破
2015年，孙宁加入开诚智能，当时，公司已经在特种机器人领域深耕10年，研发出矿用灾区侦测机器人、钻孔探测机器人和水下探测机器人等5大品类组成的“机器人家族”。
也就是在这年8月，在一起爆炸安全事故中，多名消防员牺牲的消息，让中信重工开诚智能装备有限公司高层开始思考，作为一家以机器人制造为主的企业，研发防爆消防机器人的任务被快速提上日程。
从入职开始，孙宁近乎痴狂地展开学习和研究工作。短短几个月，就成长为机器人研发部的骨干技术人才。研发防爆消防机器人的任务，就这样交到了孙宁团队手中。
“研制第一款消防机器人时，感觉像是在荒原上种树。”孙宁回忆说，当时既没有参照物，也没有技术经验，公司给他们的研发时间只有3个月。即使困难重重，孙宁团队还是立下了“军令状”——做一款具有国际先进水平的消防机器人。
对孙宁而言，第一次集成研发特种机器人是一个全新的开始，是一个从零到一的过程。不仅需要掌握视觉识别、精密机械设计加工和嵌入式控制器开发等一系列技术，还要熟悉钢材物理性能检测工艺。
“我们想学先进工艺，但周边没人懂，想咨询都找不到人。”孙宁和团队只能对着图纸自己摸索。设计、失败，修改设计、再失败，再修改设计……面对巨大压力，孙宁带领团队负重前行。一个月内，他们几乎都吃住在工厂，查阅了200多篇相关论文，详读两本技术专著，形成十几个方案后，再不断筛选合并，最终选定了轻量型低重心履带悬挂式方案。
孙宁在调试机器人全景视觉
随后，艰难的组装环节接踵而至。一台消防机器人包含上千个零件，一套机器人图纸包含数十万个工艺信息……为了给设备减重，孙宁和团队连熬数十个通宵，做了数百次实验。为避免走弯路，他们还把组装工艺精确到每一个螺栓的安装顺序。
功夫不负有心人。不到3个月时间，首款防爆消防机器人研制成功。较之国外同等搭载每秒80升水炮类机器人产品，孙宁团队研发的机器人重量仅为他们的一半，体积是他们的三分之一。这意味着，这款机器人具有更强的复杂环境通过能力和狭小空间的工作能力，被中国科学院认定为达到国际先进水平。
但是，孙宁并未满足于此。随后两年内，他带领团队一口气开发了11种消防机器人单品，获得自主知识产权30余项，形成了国内最全的消防机器人系列产品，组成具有侦察、灭火、排烟等综合性能的消防机器人“战队”。
2016年，他主持开发的消防机器人参加故宫博物院消防演练，由于表现出色，被媒体赞为“新时代的紫禁卫士”。此后，消防机器人系列产品逐渐成熟，占领国内70%以上同类市场，并且先后出口到多个国家。
■孙宁与教授团队成员巡检机器人现场部署方法
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不畏挑战
深耕机器人“智造之路”
在开诚智能的机械测试区，防爆消防灭火侦察机器人闲庭信步般来回行走、上下台阶、翻越障碍，这是孙宁和同事们正在对机器人的跃障高度、跃壕宽度、侧倾行驶、直线行驶等性能进行着调试检测。孙宁介绍说，这款机器人主要用于化工领域的消防工作，能拉动8吨重的消防车，平时消防水枪加压后，人很难控制水带，可是防爆消防灭火机器人能轻轻松松喷出80米远的水柱，还能变换水流状态，适应不同的火情，能够代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行探测、搜救、灭火，该技术性能已经达到国际领先水平。
能够在人工智能大发展的时代进入机器人领域，在孙宁看来，自己是幸运的。但智能时代，唯“快”不破，没有过时的原理，只有过时的工程师。在具体研发中，如何优化产品，让其更加符合市场需求是摆在孙宁面前的又一项挑战。
“每个机器人都像我们的孩子一样，要倾尽全力为‘他们’增长本领。”2018年，市场上的特种机器人技术水平普遍落后，团队要从环境适应能力和智能化水平等方面实现质的突破。当时国内虽然有小型机器人，但是中间的履带仅通过两边简易安置的转向轮固定，对作业环境的适应性非常差，甚至仅仅在完成旋转这个动作时履带就会脱落，更无法在极端环境下爬坡、越障、越壕等实施救援作业。孙宁联想到坦克车辆上的克里斯蒂减震悬挂系统，但是该系统安装程序复杂，孙宁进行机器人化，抛弃了原来只适合重载的扭矩轴，加上减震悬挂和阻尼，研发出了插齿型履带，使机器人能够在煤矿、沼泽、油田等多种极端环境下灵活运动，消防机器人整机也被授予国家发明专利。
同年，孙宁从巡检机器人开始，将研发领域拓展到公司的全部特种机器人产品。
研发轮式巡检机器人时，国内的初代产品重达575公斤，电池的续航能力根本达不到一天，从轻量化的角度考虑，为了提高机器人的使用效率，孙宁却定下了要给机器人减重到250公斤的宏伟目标。要知道，终端执行元件是一个自重已接近40公斤的防爆云台相机，支撑云台的升降系统本身也有一定自重，加上需要增加抗弯能力，使得支撑它的底座的重量也会增大，陷入了一个恶性循环，所以这个目标在当时无异于天方夜谭，身边满是质疑的声音，没有一个人支持他。
孙宁调试全地形履带机器人
虽然孙宁对如何减重也是一头雾水，但他坚信自己一定能做成，坚定这个高目标。他说，当目标的实现有一定难度时，就容易激发人的潜能，会倾尽全力想要打破对常规的设限或者是对自我的设限。
如何给机器人减重一度成了团队攻坚的核心课题。孙宁从核心原件下手，研制出国际首创的本安云台，最终让执行元件减重75%。团队成员经过大量的实验，实行了一整套防爆机器人小微化的方案，使轮式巡检机器人的体重减轻了60%。孙宁主持开发的巡检类机器人真正地走进了矿井下和石化厂站，取代了大量的高危、重体力、高强度的人工岗位，为我国的全面矿井自动化事业提供了有力的技术和装备保障。
2020年春节，新冠疫情席卷全球，2月20日，孙宁临危受命，投入到室内防疫消毒机器人的研发中。
为了加快研发的速度，孙宁团队先给机器人安上了关键部位——“眼睛”和“心脏”：公司轮式巡检机器人的激光定位导航技术已经是成熟的技术应用，解决了防疫消毒机器人的“眼睛”问题。“心脏”就更好说了，连接上特种机器人的通用供电模块就轻松解决。以通用平台为依托，再装上雾化消毒系统。仅仅9天一款室内防疫机器人问世。这款机器人不仅在北京中国国际展览中心新馆的疫情防控工作中大放异彩，同时也被出口到加拿大等国，助力国外的抗疫工作。
孙宁还创新性地发明了机器人摆动自复位机构、自跨轨三轴移动装置、快速连接液压破拆装置、防爆自动充电装置、紧凑型电器部件防水装置、本安双视云台、双层水幕降温系统、水带自动脱带装置、全新独立悬挂系统等适用于特种行业的执行装置。“孙宁身上有一股不服输的精神，他的毅力非常顽强，再大的技术压力也不会把他压垮。每次我给他布置任务时，他只说一句话，就是领导放心，我绝对圆满完成任务，所以作为他的领导我感到心里特别踏实。”孙宁的领导欣慰地说。孙宁用实际行动诠释了什么是“勇于创新、敢于担当”的时代精神。
“作为一名工匠、劳模，一名技术带头人，我们就是要在工作当中发扬劳模精神、劳动精神、工匠精神，把自己的工作做好、做精、做细，为国家制造出更多更好的大国重器，在中国式现代化建设河北篇章中贡献力量！”孙宁说。
■文/记者赵伟龙 通讯员卫来 董方华
图/记者郑荣玺
编辑：
李飞
责任编辑：
王红润
审核：
王书军
