关于工业机器人的高速度高精度控制方法的探讨

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　　[摘 要] 随着工业化智能概念的提出，我国开始尝试以工业机器人作为生产线上的主要劳动力，一直以来，工业机器人的定义与特征一直处于模糊的界限，直到对智能化进行初步探索与研究之后，工业机器人才逐渐被各界认可。系統地梳理国内外工业机器人的相关技术与研究，希望能为促进生产智能化提供一定的参考价值。
　　[关键词] 工业机器人;高精度;控制方法
　　与智能化系统类似，工业机器人可以被视为多个系统组成的主体，而这些系统就是机器人的“部件”。自改革开放以来，我国的制造业与重工业等有关生产力水平的领域，一直以来都处于国际产品链体系的低段，我国缺乏强力的信息驱动与创新产品的设计。随着工业机器人研究的开展，有利于加快我国制造业的转型，提高生产行业的整体水平，并有效优化产业结构，完成跨越式的发展任务。
　　一、国内外工业机器人研究现状
　　（一）国内外工业机器人应用现状
　　目前，国内外工业机器人的研究热潮主要集中在第一世界与中国，在欧美等发达国家中，人口红利消减，产业固化导致劳动力无法满足市场需求，而在中国，随着产业结构的调整与优化，导致市场需求大大增加，尤其是在航空等重工业领域，工业机器人的应用规模跃居世界第一。但是，无论是欧美还是中国，大家主要的机器人研究方向是偏向于柔性的功能化，也就是说，工业机器人更适用于重工业领域[1]。
　　（二）国内外工业机器人研究总结
　　在工业机器人的研究领域中，主要涉及到航空、手工制造等行业，为此，国内外主要研究方向是围绕工业机器人的结构、精度与动态三方面开展的。在上世纪，欧盟首先提出了柔性化的制造系统，该系统能够有效控制多个协作的操作性机器人，这是后世工业机器人的雏形与基础。在欧盟第七框架计划中，德国、奥地利、西班牙等国家发起了“未来工厂”项目，该项目旨在实现人机协作、机器人集成与未来探索（FUTURASSY），目前，该项目已经成功推动了国内外A380方向舵组装平台的发展[2]。
　　二、提高工业机器人的高速度高精度控制方法的有效对策
　　（一）模型定标法
　　针对工业机器人定位机理的四项基数，基于模型的定标方法逐步形成了一套流程规范、可操作性强的校准补偿机制。早在DynaCal补偿系统中，模型定标法成功满足了一些需要离线编程或绝对定位精度的系统要求，无论是离线编程还是绝对定位精度，都可以通过现有机器人运动学原理进行解决。机器人的误差因素通常来自于以下四种：内部构件参数、受力变形、结构误差以及环境因素，而模型定标法恰恰是针对机器人误差的补偿原理所提出的理论。这一方法需要外部借助高精度的测量工具，保障机器人内部构件参数与结构的正确性，再根据实际数据与理论的偏差，从而有效达到补偿定位绝对精度的目的。
　　（二）非模型定标法
　　与模型定标法相比，非模型定标法是基于参数耦合的成果下，提出非模型的机器人精度标定方法，这一方法抛弃了参数模型的解析与误差识别，而是以曲线拟合的方式完成补偿机制的设立。从目前该方法应用情况来看，工作人员根据曲线拟合、空间插值与神经网络发展出三个子分类，即通过三个子分类数据参数的计算，得出目标定位误差，尤其是在神经网络假设中，工作人员提出机器人学习能力与自适应性，他们将工业机器人运动学模型替换为神经网的训练。虽然非模型定标法能够有效避免参数辨识与建模复杂的缺陷，但大量的计算与校准使得非模型定标法的研究仍然落后于模型定标法。
　　三、结束语
　　综上所述，随着我国产业的优化与调整，越来越多的领域开始逐渐应用工业机器人。目前，关于提高工业机器人精度的主流方法分为两类：模型定标法与非模型定标法，两者各有所长，发展前景与方向也并不完全一致。
　　参考文献：
　　[1]郭宏岩.六轴机器人在汽车头枕生产中的应用及展望[A].第十六届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C].中国机械工程学会：沈阳市科学技术协会，2019：5.
　　[2]金增楠.基于手机APP与虚拟仿真技术对工业机器人课程教学改革探讨[A].第十六届沈阳科学学术年会论文集（经管社科）[C].2019：5.
　　[作者单位]
　　广西工业职业技术学院
　　（编辑：李博宁）
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