无论是长达50多米的大型运载火箭，还是重达近万吨的高端船舶，如今在我国都采用模块化“分体建造”方式，再以“拼乐高”的模式完成整体总装。这种方法虽然显著提高了生产效率，但在最终的拼装环节，却长期依赖人工经验，不仅耗时长，还容易产生误差，直接制约了船舶交付与航天发射的进度。
船舶巨型总段智能对接装备模型（本报记者 袁婧/摄）
面对这一长期困扰行业的难题，上海交通大学机械与动力工程学院王皓教授团队联合江南造船、上海航天等七家单位，经过十余年协同攻关，成功研发出国际领先的大型部件一体化高效对接装配技术与成套装备，实现了“百米级尺寸、万吨级载荷”的毫米级精度装配，推动我国船舶与航天领域总装方式实现跨越式升级。在今天（7月2日）揭晓的2025年度上海市科学技术奖中，该项目荣获技术发明奖特等奖。
智能“看、算、调”赋能总装：装配周期从一周压缩至半天
近年来，中国造船业承接的订单量已占全球近七成，新型船舶、高附加值船舶面临批量交付的迫切需求；航天领域也步入高密度发射周期，年发射需求接近百发。“船坞里工期排得满满当当，发射场更是任务紧凑。”王皓表示，这对大型部件总装效率提出了前所未有的新要求。
王皓讲解船舶巨型总段智能对接装备运行方式（本报记者 袁婧/摄）
以造船为例，王皓形容传统的塔式造船好比在船坞里一砖一瓦“盖房子”，而如今的模块化建造，则是把一个个“房间”分别建好，再运到船坞拼成整栋建筑，船舶生产效率由此得到显著提升。
然而，随着船舶、火箭越造越大，这些待拼装的“房间”尺寸往往长达百米、重逾万吨，但拼接精度却仍需控制在毫米级——相当于把整栋上海大剧院吊起来，再精准放回原位，误差不能超过一枚硬币的厚度。过去，这项工作完全依赖经验丰富的老师傅反复试错、一遍遍调整，不仅效率低下，精度也难以保障。王皓团队创新研发的一体化智能对接系统能自主完成“看、算、调”，实现测量、计算、调姿一体化。
火箭总装自动化对接系统
依托这套系统，上海航天技术研究院的火箭总装流程已实现全智能化：装配数据几十毫秒内就能运算完毕并发出指令，10分钟即可完成舱段间的精准装配，对接精度达0.2毫米。在船舶制造领域，过去耗时一周才能完成的装配工作，如今仅需半天。
破题“百人抬轿”困境：万吨级部件精准锁定“指甲盖”
大型船舶总段、火箭舱段的对接装配，均采用大量定位装备协同作业的群组调姿模式，在学术领域被称为“并联构型”。“就像100个人一起抬轿子。”王皓解释，只要其中一人用力过多或过少，就会影响整顶轿子的平衡——在大型部件装配中，任何一个支撑点产生微小误差，都可能被层层放大，甚至最终导致整体装配失败。
围绕这一难题，团队首先在“定得准”上发力，建立了大型并联装备高精度标定方法，精准识别影响定位精度的关键误差参数，通过算法消除冗余误差，大幅提升装备定位精度。
接下来需要“对得巧”。船舶总段的对接端面面积可达两个篮球场大小，而真正决定连接质量的关键结构却只有指甲盖那么大。面对这种“巨人穿针”式的挑战，团队研发出智能识别技术，能够快速锁定关键对接特征，自动判断最佳装配位置。
团队研发的智能识别技术可快速锁定船舶总段对接端面上指甲盖大小的关键结构。
此外，大型部件在装配过程中还会因自重发生形变。对此，团队进一步研发实时姿态调控技术，能够边装配边修正姿态误差，让万吨级部件始终保持最佳装配状态。
最终，团队形成了集“高精度标定、多特征匹配、自动化调姿”于一体的大型部件高效对接装配技术体系，并成功研制成套装备，有力推动我国船舶、航天领域大型部件建造模式迭代升级。
从一篇博士论文起步：16年校企协同赋能产业升级
回溯这项技术的发展历程，它的起点并非船坞，也不是发射场，而是一篇博士论文。
2010年，团队成员陈根良在上海交通大学攻读博士学位期间，将研究方向锁定在并联机构精度标定——这是当时全球机器人机构学界共同面临的难题。随着研究不断深入，陈根良和团队逐渐意识到，这一瓶颈在大型装备制造场景中尤为突出。于是，从工程需求出发，他们持续开展基础研究，逐步建立起较为独立、完备的精度标定理论体系。相关成果不仅发表于机器人领域顶级期刊，还逐渐赋能工程应用。
从一篇论文，到实验室模型，再到服务国家重大工程，这项技术不断跨越应用边界。2015年前后，王皓团队与航天领域相关单位展开合作，将技术应用于运载火箭装配，并服务于新一代运载火箭等多型火箭舱段的总装。
船舶巨型总段自动对接系统
在航天领域取得突破后，该团队又将目光投向尺寸更大、工况更加复杂的船舶制造领域。依托与江南造船等企业的持续合作，团队围绕真实工程需求不断迭代算法、优化装备，建立起“企业出题、科研解题、产业验题”的协同创新机制，推动技术逐步应用于多型高附加值船舶制造。
如今，陈根良已成长为上海交通大学机械与动力工程学院教授，团队也从最初几名科研人员发展为数十人的科研队伍。今年6月，上海长兴海洋实验室正式启用，将进一步打通“基础研究—应用研究—产业转化”全链条，为科研成果的工程验证和产业落地提供有力支撑。
王皓表示，未来团队还将推动相关技术向商业火箭高效装配、火箭回收与落地捕捉等新兴领域延伸，持续深化校企协同创新，继续为我国重大工程建设和未来产业发展提供坚实技术支撑。
