１ＮＴ Ｅ Ｌ ＬＧ ＥＮ Ｔ ＲＯ ＢＯ Ｔ 智能机器人》Ａｕｇｕｓｔ．２０１ ８ ｌ ． 浅谈 机器人的现状可 发 武汉理工大学能源与动力工程学院张瑞舒张昶 武汉理工大学机电工程学院工程训ｌ中心郑卫刚 摘要：本文主要讨论的是在当前阶段对于机器人的研究日趋深刻的基础上所涉及的应用技术，有效地展示 了工业机器人在智能制造领域的相关应用。然而，有关工业机器人运用技术的发展一直以来没有得到足够的 重视，这也是造成工业机器人的设计制造与应用需求脱节的主要原因。这样不仅很大程度上限制了工业机器 人的普及，而且还束缚了工业机器人产业自身的大规模蓬勃发展 本篇文章针对现有工业机器人在制造自动 化应用中的一些实际情况，系统地归纳和分析了工业机器人未来的重点研发方向以及战略思想方针 在这个 工业互联网逐渐兴起的时代，本文也浅谈了工业机器人与之结合的一些可能性。有效掌握相关原理和实施相 关技术的研发对于提高我国工业机器人的综合水平、加快制造业向智能化升级的步伐具有不可忽视的意义 关键字：工业机器人；智能制造；工业互联网；工业机器人发展方向；工业机器人相关技术 ：二 几 人 断扩人，完成的Ｊ 作也ｌｌ趋复杂。除Ｊ 川‘以代替ｌ‘人进｛ 装 、¨瞵、焊接、 ·…Ｉ ＩＩ 造人…ｍ ＩＩ－；ｔｉｑ Ｊ￣ … ；ｔｉＪｌ Ｉ，ＩｋｆＪ【器人的慨念』ｌｉ Ｉ…荚『叫 造、【 址 …之小，收 ｊ 人ｍｊ小 ｉ ０ 状 ｘ，Ｊ Ｊｋ Ｉ 迫切。 】９６０ 提…，ＩＩ Ｊ‘以ｊⅡｉ过编 Ｊ 求使机 成十Ｉ Ｉ｛ 作，也叮以改 序使 包装等 燥复杂的ｌ：ｆｉＶ１．，它 牛 Ｊ 』１ ＪＪ 汽车制造、金Ｊ『Ｊ｛成ｊ 、 料ｌ 、ｌ 、 Ｉｔ２．ｒＩ ＿（、化Ｉ ｉ Ｉ 等。 济发｝ 小仪－ ‘ ，ｍ¨１． 总 政』ｆＬＪ：４［￣ …， 成多 ｔ Ｉ：ｆｌ－。１ｔｔ： ｌ · 机器人ｒｌｉ恩 施“ｌＩ】… 造２０２５” 从圳遗久… 格尔ｆ『ｌ格（Ｇｅｏｒｇｅ Ｃｈａｒｌｅｓ Ｄｏｖｅ１）设汁 研 ｔｉ１。Ｖｉｃｔｏｒ Ｓｃｈｅｉｎｍａｎ ｌ９６９年发＿』｛】 主要背景 转 川造 ｌｌ ２０ｌ ５ ５川８ ｌＪ．…Ｊ卉 院 发“Ｉｔ，ＪＩ｛；ｌｉｌＪ造２０２５” 个＝ｉ（￣ｉ Ｊ：ｆｉｉｊ－ ｌｔｒ个＝Ｉ１２．勒，’ ４１ＩＩ的饺接』℃ｆＪ【 人——“斯 ｌ做忖”。ＩＩ ，… ｌ，机 人 进入２１ ｆｔｃ 以求，随着ｆｔｌ动化 实施制造 …Ｉ 略。 ｌｌｌ１ｉ ４遗、 川ＩＪ逊 Ｊ 的小断提高，饥 人成了·个越来越 热¨的研究 ’ ，随之 来的足 ｒ泛 的 个阶段… ２．１ ３指 ０ 也 小。 人人｛ 业分！Ｉｊｌｊ乃ＫＵＫＡ（孢 ）、 ＡＢＢ（ ０ ）、ＦＡＮＵＣ（Ｉ｛ ）、 奠 地 用卡¨未停滞的 级 新。…ｌ～外埘 “ｒ…Ｉ ¨．造２０２５”的ｊ 址： 川Ｉ｝Ｕ机（ＩＩ小），它 的 体钔·Ｉｌ ｉ．之ｆ¨ｒ 机 人夺 ｒ饥 人技术的发 越来越重 ，…： 符…纷纷捉．Ｔ．ｒ ｒ１ ＬＬ的发展汁划。 ２．１中国计划——中国制造２０２５ ２．１．１ 仃条什 ２０１２ ，找 制造、【 占比 川 １。我 炎Ｉｔ．１ 个『｝ 场的·、 。”外 ２０１５ Ｉｔｌ目制造、止可 进入第 ．成为Ｉｉ ｌｆｌ…的新松机器人Ｊ ｌ动化¨｛｝份仃限公· 也址…Ｉ Ｉ 业机器人的弧 供心商。 ＩＦＲ ２０１ ５ 统计报 “Ｗｏｒｌｄ Ｒｏ— ｂｏｔｉｃｓ ２０１ ５”ｌｆＪ的预测，２０１６—２０１ ８年ｌ１１ ＝Ｉ ，Ｉｋ机 人的ｊ＝『Ｉｊ 卅Ｋ ４１－均约１ ５％， Ｉ 人的『ｉ 场，内 足山｛人 种类最齐个 的 动力。我Ｉ叫 仃Ｉｔｔ： 、Ｉ 洲１ ８ ／｝０，预汁今 个球 ｉ 将达到 ４０ ５１ 。ｌ＿业饥 人的Ｊ 用范ｍ不 ｊｉ：ｌＩ＿独 的制造怵系。 ２．１．２战略部料 ３７ Ｉ智能机嚣人 ■综述 ＳＵＲＶＥＹ ＬＥＣＴＵＲＥ 创新发展，提质增效。 器人计划２．０（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ２．０，ＮＲＩ一２．０），ＮＲＩ一 ２．０强调可扩展性和连接性。 创新，是制造业进步之源，是不断迭代升级的巨大动力。 产学研紧密结合是一个有效措施，可以以特定领域创新发展 为基点，发展一批创新中心来研究制造基础和关键技术，同 ３工业机器人相关技术 ｒ业机器人南一个主要部件组成，分别为机器人本体、 控制器和示教器。典型的ｒ业机器人系统包括四个模块，即 机械系统、控制系统、感知系统以及驱动系统。 时和研究成果产业化、人才培养相互配合。培养人才，以建 设精良的制造业研究团体。 质量，可以反映一个国家制造业的水平，要通过提高质 量来将低成奉竞争转向高质量竞争，减少甚至消除粗制滥造 的现象。 际机器人联合会明确指出，要将简化使用技术作为优 先重点发展。 ２．１．４智能制造 智能制造，加快信息技术与传统制造行业的融合，工业 机器人在其中扮演了重要的角色。物联网，云计算，大数据 直觉示教、快捷编程技术、运动标定与误差补偿技术： １－业机器人的编程主要有离线编程和在线编程两种。其中离 线编程是基于工件数模生成机器人的运动轨迹和控制程序， 效率高却受制于机器人本身误差等因素，使绝对定位精度较 差，很难满足所需条件。如果不进行机器人的标定和误差补偿， 离线编程方法难以在高精度作业中得到实际的应用。因而必 须设法予以补偿。这些年，随着ｉ维数字化扫描技术在机器 等新信息技术完成突破，使信息传输变得更快更廉价。发展 智能设备——智能的丁业机器人，使其具有感知能力、联系 能力、分析能力等，部分取代人在制造中的脑力劳动，全面 提高制造水平。智能工业机器人可借助数字控制与网络信息 提高精度、质量、效率。 ２．２外国计划 人领域的应用，研究基于Ｉ 件几何特征的机器人在线误差补 偿方法已经得以开始。误差可以直接用来对机器人系统进行 在线误差补偿，从而提高运动控制精度。 力．运动混合控制技术：现有的１一业机器人大体为非连 续接触式的 Ｊ：作，随着技术的发展，制造业需要 Ｉ 业机器人 进行一些连续接触式的表而ＪＪ￣Ｔ．和后处理任务。Ｔ业机器人 力控制的方法主要有两种，一是通过控制机器人操作臂的驱 动关节的力矩实现直接力控制，二是通过控制一个附加的末 端力控装置实施的间接力控制，两种方法各有其优缺点。 还有其他关键技术如开放性模块化的控制系统体系结 构、模块化层次化的控制器软件系统、网络化机器人控制器 技术等。 ２．２．１德网 德 拥有强大的设备和车问，在信息技术领域拥有很高 的水准，同时在自动化 １ 程方面也有很强的技术。德国“Ｉ 业４．０”旨在打造智能工厂以达到智能生产的目的，然后通过 智能物流使供噬效率最大化。欲利用ＣＰＳ（信息物理系统） 实现集中控制向分散控制转变以推动现有制造业向智能方向 进步，产业链分 Ｌ 也面临重组。ＣＰＳ是由计算机网络和物理 环境多维复杂系统通过３ｃ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， Ｃｏｎｔｒｏ１）技术结合的制造体系。 “中闰制造２０２５”和德国“ 业４．０”尽管都是为应对 新一轮全球竞争而采取的闰家战略，都把推进信息技术与制 造技术的深度融合放在第一位，但二者在产业阶段卜有很大 的不同。在产业发展所处阶段方面， “德国工业４．０”是在成 功完成“Ｔ业１．０”、“Ｔ业２．０”，基本完成“Ｔ业３．０”之后， 提 的发展战略，是自然的“串联式”发展。中国制造业尚 ４工业机器人的现状 ４．１国内现状 中国Ｔ业机器人于上世纪７０年代初开始正式研究一Ｉ 作， 由于经济的限制初期发展比较缓慢，在“七五”“八五”“九五” 等发展计划的政策支持下，Ｔ业机器人技术得到较大发展。 研究成果得到广泛应用。在’Ｔ 业机器人研究中，闫内很多大 处于“１：业２．０”后期的发展阶段…。 ２．２－２美同 ２０１１年，美国总统奥巴马宣布实施包括 Ｉ：业机器人在内 学和研究所，如中 科学院自动化研究所、清华大学、北京航 空航天大学、上海交通大学、华南理工大学、湖南大学等，开 的“Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｌａｎ”（先进制造联 盟计划），立即得到同日发布的“实现２１世纪智能制造”新 报告的积极响应［２１ ｏ ２０１１年美闲启动了 家Ｉ 业机器人计划 展了大量研究Ｔ作，在驱动和控制等方面取得成果，为中国 机器人技术研究和产业发展奠定了坚实的基础。国内Ｉ 业机 器人的市场不断扩大，沈阳新松机器人自动化公司、广州数 （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ，ＮＲＩ），２０ １ ６年启动国家工业机 ３８ Ｊ智能机器人 没，胥仃 公Ｉｉｊ ＇ｌｋ 】 ＇ｌｋ饥 人Ｊ ：、ｌｌ，，Ｊ‘ 也取得＿ｒ不错 的 。 ｌＩ Ｉ Ｉ．、ｌｌ，饥 人发 进人【ｌ 【。 …脱 今 ＪｆＩ＝｝： 研究，Ｊ‘ｌ＇ｉｌ ，Ｊ． 火 技术； ；ｌｉｌＪ ‘Ｉｉｆ ，ｉ 汁算机住Ｊ＇ｌ‘级。 的 ：动 代…Ｊ ：＇ｌｋｉ 划发眨，ｆ｝｝是恢 ５ｆ牛ｆ代恸ｆ￣ ｉ Ｉ￣Ｆｆ”较人。 （１） 、 托‘ Ｊ笾ＲＶ ｊ坐｛Ｉｌ， ｆ１喈 Ｌ做 弋 Ｉ 惭瑚５ｒ｛：，月１， 功 ｆ 递。，ｌ Ｊ ：个、 『址ＩｌＩ小公ｉｉＪ，Ｉ Ｉ比７０％以｝ 。 内 虽 玳川较成熟Ｊ · ，ｆ１ｌＩ Ｊ‘ 、桁Ｊ 、设 等 ‘ｉｉｆ 等ｆＳｊ仃 尼 ， Ｊ１ 发能 Ｊ较 。 （２）ＩＵ｝Ｊｌ Ｉ ＪＩＩ￣ＳＶ功器， ＊‘ 瞬ＩＩ、ｊ卡｝；度追踪、高 瞬『Ｉ 、Ｊ过 ：ｆＥ能、怏述动怠响Ｊ 人能／Ｊ，迎川一ｒＩ ｆ１１拓腱性 求 较 。ｍ 代 『ｆｒ场ｆＪｊ处Ｊ 较低水、｛ 。 （３） ；ｌｉ ，１．、ｌ 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ｌ１ ；。 『Ｉ；ｌｌ Ｊ、Ｊ１苷掀 【ｊｕ次１．、ｌ【， 命——“ｆ｛ｒ Ｉ ，ｌｋ化”ｆ『０ 浪洲。 ４．３我国面临的挑战 （１）Ｉｌ ｌｊ： 心 冬什的 ，…Ｊ ： ｌ，饥 人九 人批 Ｉ｝ 产，刈ｊ 址【Ｉ依帧Ｊ娈较人。 （２）Ｊ，Ｌ（ｉｌｌｌｆｉ．ＩＩ：彳 处ｊ 较『啊水、 ｆＩ【址 川端 丸较， 、 （３） 心拽术术 定做，受 Ｊ 人， 没仃ｌ Ｉ ｉ Ｊ’ ： 仪 汝 Ｉ Ｉ ｔ ．． （４）…ｆ～ｒ、 ｌ饥 人，ｌｉＪＤ做外 、『ｌ， 断，外 Ｊ Ｊｆ： ，ｉＳ场。 ５工业， 翌， 、 发晨 ５．１工业互联网 ｌ ，Ｉｋ 联Ｈ址个球 【，系统 ｊ高级汁ｌ’：、ｊ’ｆＪ 、怂 坎 术以歧 ｊ：联 连接Ｍ』 的站 ｌ１＿２ｉｉＮ过 能ｆＪＬ器ＩｉＩｊｆｉ＂Ｊ连拔ｊｉ： 最终将人机连接， ，＼软什ｆ１１人数 分 ，ｔ 缃个眯Ｉ。、Ｉ 、 激发 ／Ｊ。近 卜水，随 个球 济一 化，ＩＩＩ； ｆｉ－…：，９Ｉ ＇．９Ｉ，ｔＪ． Ｊ．Ｉｌｌ ｒ刈 新技术的投入。人【’ 能 技术Ｉ ｉ＇￣ｊ．ｉｉｆｚ＇ ｉＩ 蝓 Ｊ ：，ＩＶ．ｄ；－米个＝新的， ·’ 。 ｌｉｌＪ遗、ｌｌ，ｉｔ ｒ，以ｈｌＩ，｝Ｊｌ 人 代火的 ＡＩ也Ｉ 逐步发Ｊ陡成为Ｉ．，Ｉｋ ＪＬＩＩＬ Ｉ，『０骸 Ｌ，ＪＡ ’ ｆｊＩＪ之 。 “ ｌ』：个＝… 观 ｆ棚 ＿ｉ《Ｊ， 能 造址必 』 １ ，Ｉｌ ｌ人１ 能 【ｊ！ｌｊ址这个 １ ｎ０ 决杀什。 川：究认乃， Ｉ．，Ｉｋ Ｉ１：Ｊ４￣『｛《Ｊ Ｊ：，Ｉｋ｛１４ｊ介、ＪＩ，ｉｌｉ， 力‘繁提 、 能 Ｉｉ１造 ｆＪＵ 域Ｊ｜Ｊ仃 ｒＩ 饥全。从 …Ｉ，Ｉｋ 人产，Ｉｋ发 州状水仃， ·．ｉＪ－ 的坨 ，Ｉｋｆ¨多宋ｆＪ【 ，＼公 ｄ部 ！卡』乏ｎ ０：『ｌｌＩ能川造 城系统 成、【ｌ，等 ｌ＿ｌ Ｉ ｆＪ【 人公·ｉ ／Ｉ，，将‘ｊ 乃 ｊ陡Ｊｌ： ｆ１： Ｊｌ＾ｒ ， 联Ｉ叫。以Ｊ 泛的仃、 Ｊ’Ｉ ｆ１】１、ｌｌ， 场 涟的人ｌｉ 街 Ｊ，￣ｌｉｌｔｊ，许ｆ１ ５ Ｊ 卜７：“１０ １ 数ｆｌｌ，１．Ｊ Ｕ≯ ｉ 】以诬过 打造ｌ＿，Ｉｋ 暇 、 州Ｉｉ＇ｃ．ｉ Ｊ 放．ｔｌ，，ｉ ｌｎｆＩ： ｆＩ ｌＩ．、 ｉｌｌｉＪｔｉｆ：ｊ 川、 ５．２主要发展方向 １．、Ｉ Ｌ 人技术卜 ｔ ？ ｆ挹化，』‘…发小 。 】ｊ 、Ｉ 小 发腮乖ｌ１技术 的 断 灾做，刈Ｊ １ 、ｌ 机 人的 ｊ 越水越 ’ｉ。为达刽人饥 州 ，ｒ，Ｉｋｔ￣ｌ 人技术的发 ，Ｊ…ｉ ： （１）｝ｔｆｆｉ￣＇ｆＪｃ。刈’Ｊ 脱 川题逊ｉ 数 ’ ： ｆＩ】＂。 ｆ 化 不能满足 求。人１ 能，Ｊ’必术ｈＡ，Ｉ Ｊ Ｊ、 』Ｉ Ｊ Ｊ １ ，ＩｋｆＪＬ 人的“ ｕｅ，ｂＱ，Ｋ” （２）捉 １．作能，Ｊ．．Ｉ、Ｉｌ，｝Ｊ【 人１２．能够代 Ｉ．人从 ｒｊｉ＝ 部分较低水、｛ 的１．作。ｆＩｌｆ¨小－Ｚ＿ｊ，１匕２， 成· Ｉｆ ｌ惭的ｌ （下ｊ争“ｊ页） ３９ Ｉ智能机 人 ＮＴＥ Ｌ ＬＧＥＮＴ Ｒ０ＢＯＴ 智能机器人》Ａｕｇｕｓｔ．２０１ ８ 从ｌ戈】５－ Ｊ．以 …Ｐ１ 制卜，［ＢｔＪＬ￣．ＩＢ功怠响心略微怏 一６思籀 些 似址会 较大趟州， 念 度较低。 ＡＤＲＣ控制Ｆ， 电机转速动念响心快ＩＩ．没 超州。Ｉｔ１此【ＩＪ ＡＤＲＣ速度控制 ‘十Ｈ埘ＰＩ ｆ；ｉｆｌ－ｉ１ 低述ＪＩ１ｆｉ Ｌ－ｈ‘较ｌ盘ｆ１０稳念 Ｊ业。 本文通过川Ｍａｔｌａｂ的仿ｒ 控制对住电机低速 Ｊ 『 １卡¨刈ｊ ＰＩ 制，ＡＤＲＣ 稳怠 Ｊ巫、刈 仃！城扰功！Ｉ 较好的洲１ 能 和抗ｆ 扰一Ｆｔ－：ｆｉ￣。…Ｕ…机扰控制 川ｒ件步 电机直接转 控制系统 一Ｊ 以准确ｎ勺埘系统 Ｊ 的执功进７ ｔｉ 计、补偿、 制，提－ 系统的响心述Ｊ业； …ｌ １ｊ：仃ＩＩ－Ｒ￣．一Ｈ－ 。 （２）灾ＪＪｌＪ负载 的特 降ｌ ６为３００ｒ／ｍｉｎ ｌＩ１ｆ，ｌＵ机 ０．１ Ｓ Ｉ１，Ｊ‘饥戕ＩｔＩ ＯＮ ＩＴＩ阶跃到 ２０Ｎ－ｍ时的转述仿 埘比【冬１。 从 ６ Ｉ ｊ‘行ｆｆＩ， ＰＩ控制ｉ．－ｏ．１ Ｓ灾ＪＪＩ】负绒＿ｉｌｆ，Ｉ乜机转 ＡＤＲＣ控 组合，有效的斛决ｒｌ】ｍ 队述一ｒ｛ ｊ 州： 之川的 速下降较大，ＩＪ＿转速恢 刑给定转述ｆｌ，＇．１ｌｉｓｔ－Ｉｉ￣¨乇。 参考文献 【１ Ｊ林新涵．异步电机直接转矩控制系统的研究 ｌｌ浙江理工失 删Ｆ，Ｉｔｔ于ＥＳＯ的补偿作ＪＩＩ，电机转速ＦＩ洚较小，ｌｌ＿速度恢 复Ｉｔ，ｆｌｉｌＪ较 。放ＡＤＲＣ速度 ；ｌｉ０ 卡¨对ＰＩ控制 彳丁较高的ｒ１州 ｉ－ｚ￣】ｔＥｓ Ｊ和ｌ抗ｆ：扰能 Ｊ。 低速时具 学，２（ｉ）１４ 【２】段小丽，高新．自抗扰应用于异步、也机直接转矩控制糸统…． 它气技术 ２０１４ 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一Ｉ５】郑卫刚，简述智能机器人及发展趋势臆望…智能机器 人－２（Ｉ１６（ｏ４］４１—４３． 川制造将成为ｊｆ＝９ｊ流。 ０造过 ＩＩ， 【ｌＪ‘能增］Ｊｌｌ￣ ：－ｌ＾附ＪＪＩＩ价值， 的个性化 【６ｌ李王珠，郑卫刚浅谈一流大学工程训练中心软实力及巧实力 建设Ｕ１．网友世界２１）１２０２）：５６—５８ 拓腱更多的服务，提…蜓优越的力 案，满 ｆ『ｌｊ 需求。 通讯作者 郑卫刚（１９６７一）男技师大学研究方向：机、乜技术 虽然我ｆ『Ｊ脱 仍很难 ，Ｉ－ｉｌｌ『Ｉ１ 铡斜能机 人的影子。 ６５ ｌ智能机器人