2025年11月7日，为推动北京国际科技创新中心建设向更高水平迈进，更好地鼓舞和激励在京科研人员奋发有为地投身科技创新，北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会召开北京市科学技术奖励大会。大会对为科学技术进步、国际科技创新中心建设、首都经济社会发展作出创造性贡献的科技人员和组织给予奖励。

实验室高小山研究员，袁春明研究员以及中国科学院大学的申立勇教授申报的项目“智能制造中的机构设计与运动控制理论与方法”获得自然科学二等奖。

本项目聚焦机器机构设计与运动控制中的关键数学问题，通过发展数学机械化的理论与方法，解决这些问题的数学理论基础并设计高效算法，将其应用到高端制造领域。

Stewart平台是最基本的并联机器机构，被广泛用于数控、航空、FAST望远镜等领域。运动学正解求解困难是其很多应用的障碍。高端数控机床是智能制造战略性装备，数控系统是数控机床的“大脑”，目前高端数控系统的技术发展趋势是高速高精，其中路径规划与运动控制是共性关键问题。虽然国内外已有很多相关方面的工作，但大都缺乏严格的数学理论保证，导致所设计的算法不能保证正确性或最优性。针对上述问题的主要科学发现包括：

1）提出了广义Stewart-Gough平台(GSP)的概念，是最一般的空间并联机器人，给出一类GSP的运动学问题的封闭解与最佳实数解个数，解决了具有优良运动学性质并联机器人设计基本问题。

2）提出了高端数控在高阶运动学约束下时间最优插补控制算法，给出了数学理论的完备性分析，加工精度显著改进，并应用于航空领域高速高精加工。

3）提出了时间样条概念，可融合路径表达和运动控制，使得加工轨迹既光顺又严格满足约束，达到高速高精加工的目标，为CAM和CNC一体化提供了新的理论框架。

4）针对加工控制中刀姿规划和五轴路径与刀姿联合规划问题，通过引入了差分图的概念，给出了刀姿优化与光滑路径生成方法。对比于西门子UG NX结果，具有更好的光滑度和力学性能。

项目的代表性论文发表在机器人顶尖期刊IEEE TRO以及RCIM、CAD等上，获国内外发明专利授权15项。该项目得到国内外同行的高度评价、产生了广泛影响，获中国工业与应用数学会“吴文俊应用数学奖”，中国人工智能学会“吴文俊人工智能杰出贡献奖”，入选“国家十五重大科技成就网络展”和“中国科学院70周年成就展”。数控算法在国家重大科技专项“高档数控机床及基础制造装备”支持的“蓝天数控”系统中实现，并应用于柴油发动机的头部企业广西玉柴的数字化无模铸造精密成形机的升级改造。