作為國家千人計劃專家、科技部創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才、英國機械工程師學會北京地區(qū)負責人，他主持過國家重大專項，發(fā)表學術文章100余篇，獲得國家專利20余項。

憑借豐富的研發(fā)和管理經驗、國內外大學和公司工作、管理經歷，他研制的20米U型直線電機移動檢測機器人、LED金線高速焊接機（半導體封裝）、精密氣浮球形平臺、衍生式非圓車削CNC系統(tǒng)、車銑復合加工中心、兩輪自平衡電動車等被廣泛應用，造福大眾。

10月25日，具有我國完全自主知識產權、以全球首創(chuàng)“生物磚”技術為核心的3D生物血管打印機在成都問世。它標志著“國家高技術研究發(fā)展計劃，也就是863計劃”重點項目之一的3D生物打印血管項目取得重大突破。而這正是他在生物科學領域做出的一次成功嘗試。

2018年10月，他攜自主研發(fā)的CR1通用建筑機器人平臺參加在北京舉行的第17屆中國國際住宅產業(yè)暨建筑工業(yè)化產品與設備博覽會，引起了業(yè)內人士的廣泛關注，并被大家親切地稱為“建筑機器人之父”。

他就是北京建筑大學教授、北京市建筑安全檢測工程技術中心主任、北京市歸國留學人員聯(lián)合會副主席、中國自動化協(xié)會建筑機器人專業(yè)委員會委員、中國3D生物打印聯(lián)盟理事周惠興。日前，記者到北京建筑大學機器人與智能設備研究中心采訪了周惠興教授。

在進行建筑機器人的研究之前，周惠興教授有一系列研究開發(fā)直線電機與自動化設備的經歷，并在許多領域取得了多項成就。其中，智能裝備和3D打印是他較為重視的兩個研究方向。

以全球首創(chuàng)“生物磚”技術為核心的3D生物血管打印機獲得了6項專利，其中包括一項國際專利。周惠興認為，這樣的先進技術和理念不僅可用于人體，而且適用于建筑制造等各個領域。除此之外，各類智能設備也是周惠興教授引以為傲的作品，各種特制的直線電機、直驅電機及20米U型直線電機移動檢測機器人等研發(fā)成功后服務于清華、北航、北理工、國防科大、中國科大、華南理工、GIT（USA）、Brunel University（UK）、新加坡國立大學、新加坡南洋理工大學等國內外高校，并在軍事、電信等多個領域廣泛應用。

憑借對直線電機及直驅平臺、精密運動控制、機器人與智能裝備的持續(xù)專注研究，周惠興教授在智能設備、編程和智能化設計方面取得了較大突破?！拔以谥袊r業(yè)大學工作將近十年，一直致力于農業(yè)智能化的研究，比如開發(fā)能夠自動播種和澆水的農業(yè)機器人?！痹谒磥?，建筑業(yè)的智能化與農業(yè)或生物醫(yī)學產業(yè)的智能化看似差異巨大，實則有著諸多異曲同工之處。他舉例道：“在機械生產中，我們總是用到機床，這一設備又被稱作‘工作母機’，因為它是一個能生產設備的設備。”3D打印技術與智能設備的使用，更好地實現了“機床”的功能，使零部件制造或配件安裝的效率得到很大提高。

2017年3月，周惠興教授告別了中國農業(yè)大學，來到北京建筑大學，并成立機器人與智能設備研究中心。從此，他的團隊正式啟動建筑機器人的開發(fā)與研究工作。目前國內首款瓷磚鋪貼建筑機器人樣機已經問世，并參加北京創(chuàng)新發(fā)明大賽。

周惠興教授和學生在一起

雖然跨越了多個學科，但周惠興教授的研究思路始終一脈相承，他向記者介紹道：“自動化加工中心和機器人本質上是一個東西，電機及其運動控制是機器人或智能裝備的基礎，你看到機器人末端在動，其實是里面各個關節(jié)的電機在精密運動?！倍鴮τ?D打印技術在建筑上的應用，他也抱有很大信心?！?D打印可制造出復雜構件，它和裝配式建筑結合起來，同時運用BIM技術，能很好地滿足現代智能建造需求?！?/p>

對于3D打印技術的未來發(fā)展，周惠興教授給出了一個創(chuàng)造性的構想：“例如，使用3D打印制造復雜的裝飾性構件，再用人工PC生產的方式完成主架構的建造，最后將二者拼合在一起，這樣便可以做到各取所長，彼此互補，而安裝也可以采用建筑安裝機器人?！?/p>

決定設計研發(fā)CR1通用建筑機器人平臺，最初是源于周惠興教授了解到的一些數據：我國每年生產約100億平方米瓷磚，而以北京為例，一個成熟的技術工人鋪貼1平方米瓷磚的手工費約為40元左右，人工鋪貼瓷磚將耗費大量的人力資源和時間。而用機器人鋪貼不僅可提高效率、節(jié)約成本、提高精度、減少浪費，還可以保證施工人員的環(huán)境安全、健康，實現人與自然的和諧共處，提高建筑業(yè)的自動化和工業(yè)化水平。

確定了研究方向與目的，周教授組織團隊進行市場調研與概念設計?！拔覀兊母拍钍侵鸩缴罨鴣淼??！敝芙淌诒硎荆瑘F隊一開始只是關注瓷磚鋪貼的市場前景，但通過數據反饋，我們發(fā)現建筑鋪貼機器人還可拓展到建筑施工的其他方面，如進行墻面整理、墻面鋪貼、平地、抹墻、掛裝、質量檢測等。因此“建筑通用機器人平臺”這一想法被正式確定。

在研制過程中，他們遇到兩個難題：一是機械手架構設計，二是頂層控制系統(tǒng)的結構。由于機械手定制后無法輕易更改，因此團隊反復調整設計圖紙、跟生產廠家確定功能細節(jié)，并思考如何讓其更好地發(fā)揮作用?！坝袝r候我們的要求超出了機械手本身的功能，這就是說，有一部分‘隱含功能’，我們必須和商家反復溝通交流，才能最終達到設計要求?！?/p>

而控制系統(tǒng)設計是機器人項目的核心，它具有收集地形、空間等數據、控制機械手及小車自主行動的功能，并與BIM中相應信息進行比對，計算優(yōu)化機器人運動軌跡，確保瓷磚鋪設在正確的位置上。周惠興教授帶領團隊花費了5個月的時間，攻克了控制系統(tǒng)設計與編程調試方面的難題，目前瓷磚鋪貼誤差已經縮小到0.5mm以內，遠遠滿足用戶需求。

周惠興教授在展會現場接受采訪

CR1通用建筑機器人平臺的優(yōu)勢不僅體現在節(jié)省人工費用，且價格不能太貴。在這一方面，周惠興教授團隊也考慮了很多，例如在機器人傳感器配置上，他們應用了不同經濟型的傳感器，通過算法實現高精度鋪貼。

“瓷磚鋪貼用我們的術語來說是個單向控制過程，也就是只能進行一次，一旦鋪貼到位，機器人很難取下，因此必須確保100%正確。目前來看，我們基本實現這一功能，但無論在理論上還是在實際設計上，它還有很大的優(yōu)化余地?！敝芑菖d教授表示，該機器人在正式投入使用之前，還需進行更多的試驗調試。他透露，未來計劃與中建等建筑企業(yè)合作，將該機器人投入施工現場進行實驗?！邦A計今年機器人便可投入使用。”談到通用機器人平臺的未來發(fā)展，周惠興教授信心滿滿。

周惠興教授說，由于目前建筑工程行業(yè)的工作環(huán)境艱苦，工地上的年輕人越來越少，這給建筑機器人的發(fā)展帶來了機會。隨著施工市場的發(fā)展，建筑機器人的需求會越來越大。從一些發(fā)達國家的情況看，人力成本會越來越高，對工作環(huán)境的要求也會越來越高，更多的工作會被機器人所取代。而建筑行業(yè)是人力集中的行業(yè)，建筑機器人開發(fā)與使用已迫在眉睫。這是一個很有前景的市場。

“現在是進入建筑機器人這個行業(yè)的最好時機，因為這個行業(yè)缺乏人才。比如清華大學、同濟大學等高校已經意識到了行業(yè)這一發(fā)展前景，并開設了智能建造等相關專業(yè)。北京建筑大學也開設了機器人專業(yè)，我在負責這個專業(yè)的建設?！敝芑菖d說。

除了機器人相關的研究，周惠興教授還關注青少年機器人科普教育?！拔椰F在看得更多的是科技史和哲學方面的書，通過學習來反思我們的研究是為了什么，我們研究的價值又是什么?！敝芑菖d教授表示，他會在自己所教授的第一節(jié)課就提問學生，思想與技術哪個更重要，“技術確實很重要，但思想是更值得關注的部分，思想指導我們如何掌握技術，也讓我們思考掌握技術又是為了什么?！?/p>

同時他認為目前的教育過于注重成績，忽視了對社會和人生的思考，因而還不能完全達到素質教育的效果?！半m然現在的高校大多開設人文類的，但這樣的興趣培養(yǎng)來得稍晚了一些?！睘榇?，周惠興教授與一些中學合作建立了機器人等科技實驗室，希望通過這樣的方式培養(yǎng)青少年對于科學的興趣，激發(fā)他們內在的科技創(chuàng)新潛能。

作為從教多年，且在產業(yè)化方面多有建樹的教授，周惠興鼓勵學生多接觸真實的市場與工作。同時由于自身的跨專業(yè)背景，他對于交叉學科的研究也抱有極大興趣?！翱鐚I(yè)的交流有助于協(xié)同創(chuàng)新，比如在建筑領域，之前建造者從建筑結構的視角考慮居多，而如何應用機器人則較少考慮?！敝芑菖d教授還表示，他計劃寫一本書，期待把目前成熟的機械設計制造經驗引入到建筑建造中。他也在努力推廣基于機器人智能建造的建筑設計、施工與維護方法，提升建筑工業(yè)化水平。

從以產品為主的科研，到以培養(yǎng)興趣和思想為主的教育，一路行來，周惠興教授歷經艱難困苦，也收獲了鮮花與掌聲。跟隨著內心的信念，他和團隊必將乘風破浪，勇攀下一個高峰。