自20世紀(jì)60年代以來(lái)，經(jīng)過(guò)六十年的迅速發(fā)展，制造業(yè)行業(yè)對(duì)產(chǎn)品加工精度要求不斷提高，而人力成本在逐年上升，工廠企業(yè)開(kāi)始使用工業(yè)機(jī)器人替代人力操作。另外，由于某些高危、有毒等惡劣的工作環(huán)境不利于人類(lèi)健康，這些工作對(duì)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生強(qiáng)烈的訴求。

近年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人已逐漸成為現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的重要組成部分及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。伴隨信息產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，尤其是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的突破，工業(yè)機(jī)器人朝著智能化的方向發(fā)展。

現(xiàn)階段，我國(guó)主要的工業(yè)機(jī)器人有焊接、搬運(yùn)、噴漆、切割、包裝、碼垛機(jī)器人。主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槠?chē)行業(yè)、電子電氣行業(yè)等，在中國(guó)制造業(yè)向“智”造業(yè)轉(zhuǎn)型的背景下，工業(yè)機(jī)器資本市場(chǎng)發(fā)展看好！

工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)有待提高

控制器、伺服電機(jī)、減速器時(shí)工業(yè)機(jī)器人的核心部件，但是由于我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展起步較晚，技術(shù)相對(duì)較落后，目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)零件仍然大量依賴(lài)進(jìn)口，我國(guó)企業(yè)業(yè)普遍存在自主創(chuàng)新研發(fā)意識(shí)不足、研發(fā)投入不夠等問(wèn)題，削弱了國(guó)內(nèi)企業(yè)在面的國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

同時(shí)，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的中游本體制造和下游集成開(kāi)發(fā)的廠商競(jìng)爭(zhēng)激烈，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，例如沖壓、焊接、涂裝、機(jī)械和簡(jiǎn)單裝配等，下游市場(chǎng)需求分散，國(guó)內(nèi)暫時(shí)沒(méi)有建立有效的細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)將處于完全競(jìng)爭(zhēng)的狀態(tài)。

綜合看來(lái)，當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人在軟件、算法、硬件、機(jī)械四方面仍然面臨著較大的問(wèn)題，如工業(yè)機(jī)器人操作算法過(guò)程中數(shù)據(jù)連接失敗、系統(tǒng)文件丟失等；硬件問(wèn)題中系統(tǒng)死機(jī)、軸運(yùn)行異響或運(yùn)行抖動(dòng)，軟件問(wèn)題中的電機(jī)過(guò)熱過(guò)載等。都是我國(guó)工業(yè)機(jī)器人目前在運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題.

機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生抖動(dòng)問(wèn)題，引起抖動(dòng)的主要原因

一：激勵(lì)的頻率落在系統(tǒng)傳遞函數(shù)極點(diǎn)附近

例如雙慣量系統(tǒng)（關(guān)節(jié)傳動(dòng)的一種常見(jiàn)建模）中，彈性系數(shù)和負(fù)載決定了系統(tǒng)極點(diǎn)，如果極點(diǎn)附近存在周期性激勵(lì)，則易引發(fā)共振。

二：驅(qū)動(dòng)控制環(huán)路難以通過(guò)一套參數(shù)適配所有工況

如為正常負(fù)載調(diào)試的參數(shù)，在驅(qū)動(dòng)大慣量負(fù)載時(shí)，為了提供較大的力矩輸出，閉環(huán)控制中需要較大的誤差量。因此在電機(jī)出力發(fā)生快速變化時(shí)，難以快速達(dá)到穩(wěn)定。

由于企業(yè)出于對(duì)成本考慮，減速器末端一般不會(huì)加裝編碼器，位置反饋只能反映電機(jī)輸出端的實(shí)時(shí)位置，因此對(duì)抖動(dòng)的觀測(cè)比較困難。而且，通用機(jī)器人系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)工況的多樣性與時(shí)變性，也導(dǎo)致了抖動(dòng)問(wèn)題難以抑制。

抑制抖動(dòng)的方法

1.觀測(cè)器法，通過(guò)預(yù)估本體末端位置來(lái)實(shí)現(xiàn)

2.阻尼法，提取振動(dòng)速度信息，并施加一個(gè)與其反向的阻尼

3.濾波器法，通過(guò)增益補(bǔ)償消除陷波引起的相位誤差，對(duì)共振頻點(diǎn)進(jìn)行陷波濾波

4.驅(qū)動(dòng)器參數(shù)整定與動(dòng)態(tài)適配，根據(jù)負(fù)載情況適配恰當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)器參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的有效控制，負(fù)載慣量的識(shí)別可以由控制器完成、亦可由驅(qū)動(dòng)完成

5.力矩前饋，基于動(dòng)力學(xué)的力矩前饋，適配大動(dòng)態(tài)范圍的負(fù)載變化

6.運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化，對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)段合理規(guī)劃加速度/加加速度以減少抖動(dòng)發(fā)生，通過(guò)路徑優(yōu)化或速度規(guī)劃盡量減少共振發(fā)生的可能性/影響程度

7.減弱激勵(lì)強(qiáng)度，一個(gè)典型的周期性激勵(lì)：減速器傳達(dá)精度的變化，由于加工與安裝的不完美，減速器在傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)附加周期性的干擾，形成共振激勵(lì)源，通過(guò)優(yōu)化核心零部件的品質(zhì)，有助于控制激勵(lì)幅度，進(jìn)而抑制振動(dòng)