一 德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会简介
弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer- Gesellschaft）是德国，也是欧洲最大的应用科学研究机构。是与马克斯·普朗克协会并驾齐驱的德国最高水平的两大科研机构之一，在国际上享有盛誉。普朗克研究所偏重基础科学方面的研究 ，弗劳恩霍夫协会更偏重于应用科技的研究。1991年，世界上第一台MP3就产生于弗劳恩霍夫协会位于埃尔兰根的集成电路研究所。
弗劳恩霍夫应用研究促进协会成立于1949年3月26日，以德国历史上著名的科学家、发明家和企业家约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫（Joseph von Fraunhofer, 1787-1826）命名。截止2008年，弗劳恩霍夫协会下设62个研究所，遍布德国各地，总部位于慕尼黑。
该协会是公助、公益、非盈利的科研机构，为企业，特别是中、小企业开发新技术，新产品，新工艺，协助企业解决自身创新发展中的组织、管理问题。协会拥有13000名科研人员，一年为3000多企业客户完成约10000项科研开发项目，年经费逾10亿欧元。其中2/3来自企业和公助科研委托项目，另外1/3 来自联邦和各州政府。
弗劳恩霍夫协会是德国科技发展的重要力量，积极参与了欧盟的科技发展项目，研究领域涵盖了几乎所有的自然科学和社会科学的前沿领域。
弗劳恩霍夫协会与中国科技、企业、教育界的合作至今有超过25年的历史，其间由众多弗劳恩霍夫协会研究所参与实施的研发项目，已经成为中德两国科技合作的重要组成部分。为了进一步加强、促进弗劳恩霍夫协会与中国各界的合作，协会于1999年在北京设立了弗劳恩霍夫北京代表处。
二 弗劳恩霍夫制造技术和自动化研究所介绍
这次赴欧洲期间，我们有幸参观了弗劳恩霍夫协会下属的弗劳恩霍夫制造技术和自动化研究所（Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation，IPA）。
IPA位于德国斯图加特，是弗劳恩霍夫协会的62个研究所之一。 IPA的核心技术/研究领域包括：
- 产品和质量管理
- 工厂规划和生产管理
- 企业后勤
- 自动化
- 机器人系统
- 生产和过程自动化
- 超净生产和微加工
- 技术信息处理
- 数字工厂
- 表面技术
- 漆和涂层技术
三 IPA的机器人技术与产品
IPA开发了一系列具有国际先进水平的机器人产品。典型的有：
1. “自学习”型焊接机器人
这种机器人则凭借传感系统“学习操作”，同时还通过图形操作界面和语音控制系统接受操作人员解释性的指导。它能向操作人员学习工作流程，在熟练掌握工作流程后还能自发地提出提高工作效率的建议。在测试阶段，操作人员手把手地引导机器人做特意设计的焊接动作，机器人则凭借一种传感器系统“学习操作”，同时还通过一个图形操作界面和语音控制系统接受操作人员解释性的指导。
其图形操作界面在测试过程中会记录工作流程，从而确定或修正工艺参数，最终可通过计算机系统自动总结出一套机器人的工作程序。按一个电钮，机器人就会执行工作程序。
没有机器人编程基础知识的操作人员可在一天之内学会操作，使不懂机器编程的工人也可以轻松操作机器人。
2. 汽车加油机器人
IPA研制出了世界上第一台汽车加油机器人样机，该机器人可以对油箱盖在右后侧的80％的汽车加油。
司机开车进入加油站就像是进入冲洗间一样，不用下车，只需打开车窗将电子信用卡插入电子收款机，选择自己所需的油号和油量即可。汽车驶入停车处靠近加油岛。汽车前轮触发一个概略定位器，给出汽车的概略位置。车底装的信号发生器芯片控制着加油机器人臂，使其抓起相应的油枪（机器人可以为司机加5种不同的油）。在顶盖自动打开后，机器人臂伸出，并移向汽车，通过汽车油箱盖上的一个反射标记，光学传感器对机器人臂进行精确定位。机器人臂上装有一台微型摄像机，它找到油箱盖，利用一个吸气装置将其打开，然后机器人手爪拧开加油口密封盖，插入加油软管。加完油后，机器人盖上密封盖及油箱盖。与此同时，计算机已为用户结完帐。两、三分钟后，下一位用户又可加油了。
3. 水下机器人
水下机器人进入海底负责维修水下电缆或进行一些必要性维修工作，在这种状况下，工作人员对水下机器人进行操控并不是一件容易的事情，由于海底非常漆黑，机器人上装备的灯也无法照亮。IPA研制出章鱼形状水下机器人，带有一种触觉系统，可植入水下机器人体内，有助于它们可以自动实现海底环境勘测工作，如果机器人遭遇障碍，应变仪就会被扭曲，电阻发生改变，应变仪的这种独特的触觉系统不必进行装备，而是可打印出来，这意味着我们可以应用该传感器至机器人的曲线表面。
具有触觉感知能力的应变仪实际上是一种打印条码，仅有几十微米宽，是人体头发直径的一半，因此这种应变仪可以彼此近距离排列，水下机器人能够精确地感知到障碍物的状况。这种应变仪传感器必须包裹起来，避免被海水侵蚀。
4. 家用机器人
IPA于1998年开始推出Care-O-Bot家用机器人。其设计目标主要是帮助年老或行动不便者的日常生活，，能够搬运沉重、肮脏的物体，减轻单调乏味令人讨厌的家庭琐事。
Care-O-Bot 3是Fraunhofer IPA 研制的最新一代家用机器人（mobile service robot in home environments）。作为面向未来的家有用机器人，较之前两代产品，Care-O-Bot 3 在控制、传感器、中间件、运动学、皮肤和人机界面等方面做了很多改进。比如：Care-O-Bot 3 的皮肤材料采用拜耳 (Bayer) 最新的PU泡沫橡胶制成，具有显著的超轻便性和高延展性。
Care-O-Bot 3只有一只手臂，这个高灵活手臂具有7种自由灵活程度，机械手上有三个手指可以使其能够拿起瓶子、杯子和类似的物体，还能进行机械操作。在机器人身上安装的压力传感器可以避免它用力攥握过度通过四个独立操纵控制车轮，可以实现全方位操控平台。它可以在室内安全通过一些狭窄的区域。
在机器人前端装配着一个盘子，它可以将客人需要的咖啡放在这个盘子中。一个整合在盘子上的触摸屏可以进行辅助性控制，同时该机器人也可以直接通过语音命令控制。这款机器人还能识别和响应一些手势。大量的家政服务清单存储在机器人的数据库内，比如：茶杯长得什么样，在厨房什么地方可以找到它。
它还能够识别一些新的物体，人们将一个未接触过的物体放在机器人手中，它可以获得该物体的三维结构信息，进而实现下一步对该物体的分辨。
四 两点启示
通过在弗劳恩霍夫协会几个研究所，特别是制造技术和自动化研究所的参观，我感觉德国的基础研究、应用研究和大科学分工明确的科研体系。弗劳恩霍夫协会是一种科技与经济相结合的机制，是一种官产学合作的机制，是一种科技成果转化为生产力、实现技术转移的机制，在国家创新体系中发挥着独特的作用。这种科研体制值得我国借鉴。
弗劳恩霍夫协会制造技术和自动化研究所是斯图加特大学与社会科研机构结合的产物，是将科技成果转化为生产力的典范。他们以市场需求为驱动，不断创新的奋斗精神值得我们学习。 他们在自动化与信息技术领域的前瞻性的研发工作，也为我们的研究工作提供了参考。
