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西安交通大學(xué)教授、陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任梅雪松

1963年4月生，西安交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，長江學(xué)者特聘教授、“機(jī)械系統(tǒng)診斷與控制”教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人、陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、西安交通大學(xué)學(xué)術(shù)委員會副主任、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家。

任國家“ 十二五” 8 6 3 計(jì)劃先進(jìn)制造領(lǐng)域主題專家、科技部“數(shù)控一代示范工程”專家組成員、國家“十三五”先進(jìn)制造領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃規(guī)劃專家組成員、第七屆教育部科技委委員、中國自動化學(xué)會制造系統(tǒng)控制專業(yè)委員會主任委員、陜西省機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長兼秘書長、《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》編委等。

長期從事數(shù)控技術(shù)與裝備、機(jī)器人與激光精密加工等方面的研究和教學(xué)工作。在上述研究領(lǐng)域面，作為第一獲獎(jiǎng)人獲教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、陜西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；主編“主軸高精度動平衡”等專著2部，編寫“數(shù)控技術(shù)”教材2部；發(fā)表期刊論文150余篇（SCI/EI收錄120余篇），獲發(fā)明專利授權(quán)40余項(xiàng)。

編者按：

機(jī)器人作為重要的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，一直受到廣泛關(guān)注。2017年8月23日～27日，世界機(jī)器人大會在北京舉辦，140余家機(jī)器人廠商與研究機(jī)構(gòu)齊聚盛會。工業(yè)機(jī)器人作為機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，據(jù)IDC預(yù)計(jì)，2020年全球工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的市場規(guī)模將達(dá)到1110億美元。本期記者特別專訪了陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任梅雪松教授，請他分享有關(guān)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的深入思考。

自動化博覽：您從什么時(shí)候開始研究工業(yè)機(jī)器人？您所負(fù)責(zé)的陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要的研究內(nèi)容有哪些？近期的研究情況如何？

梅雪松：較早之前，我主要從事高速高精度數(shù)控機(jī)床控制方面的研究工作，從2010年開始，我在解決企業(yè)自動化生產(chǎn)技術(shù)問題過程中，根據(jù)企業(yè)需求，運(yùn)用自身所積累的運(yùn)動控制與伺服驅(qū)動技術(shù)，開發(fā)了沖壓、印刷設(shè)備等行業(yè)的上下料工業(yè)機(jī)器人，逐步地進(jìn)入機(jī)器人行業(yè)。就像很多傳統(tǒng)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)，如廣州數(shù)控、華中數(shù)控等近年來都轉(zhuǎn)入機(jī)器人行業(yè)一樣，由于我們具備機(jī)床控制系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的基礎(chǔ)，因此，從技術(shù)基礎(chǔ)來講，進(jìn)入機(jī)器人行業(yè)進(jìn)行研究并不困難。

在我國著名的機(jī)器人專家、西安交通大學(xué)校長王樹國的支持和幫助下，我于2014年下半年開始主持籌建陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，得益于原西安交通大學(xué)校長鄭南寧院士的支持，西安交通大學(xué)負(fù)責(zé)籌建的陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展迅速。

目前，陜西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主要研究方向包括：

（1）機(jī)器人智能運(yùn)動控制理論與自主決策。該研究方向主要面向工業(yè)機(jī)器人新的應(yīng)用發(fā)展方向，進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動控制參數(shù)的智能優(yōu)化與自適應(yīng)調(diào)整、人機(jī)協(xié)作技術(shù)、機(jī)器人運(yùn)動路徑規(guī)劃與行為自主決策等方面的研究。

（2）機(jī)器人核心功能部件失效機(jī)理與評價(jià)。該研究方向主要針對工業(yè)機(jī)器人整機(jī)及部件特性測試評價(jià)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人整機(jī)性能測試評價(jià)技術(shù)、關(guān)節(jié)減速器失效機(jī)理與綜合性能評價(jià)技術(shù)、運(yùn)動控制系統(tǒng)性能評價(jià)技術(shù)等方面。

（3）多信息融合的機(jī)器人智能感知與人機(jī)交互。該研究方向主要開展機(jī)器人多信息融合智能感知技術(shù)、視覺與觸覺感知技術(shù)、人機(jī)交互理論以及基于多源生物信號的機(jī)電系統(tǒng)控制理論與應(yīng)用。

（4）機(jī)器人仿生學(xué)研究與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。該方向主要開展仿生機(jī)器人行走機(jī)理與動物視覺的仿生實(shí)現(xiàn)理論與方法、機(jī)器人運(yùn)動機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、仿生驅(qū)動理論與方法等仿生學(xué)的研究。

經(jīng)過幾年的深入研究，實(shí)驗(yàn)室近期完成了工業(yè)機(jī)器人精密減速器綜合性能自動測試儀、面向服務(wù)業(yè)的智能交互全向移動機(jī)器人、固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱層自動粘貼機(jī)器人技術(shù)、基于工業(yè)機(jī)器人的纖維鋪放系統(tǒng)、基于壁虎功能仿生的轉(zhuǎn)移/輸運(yùn)機(jī)器人，相關(guān)研究成果已服務(wù)于各工業(yè)制造行業(yè)。研發(fā)的基于腦機(jī)接口的康復(fù)機(jī)器人、下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人等前沿機(jī)器人，在理論基礎(chǔ)工程化方面取得了較大的進(jìn)展。其中基于腦機(jī)接口的康復(fù)機(jī)器人在2017絲綢之路機(jī)器人創(chuàng)意大賽中獲得了一等獎(jiǎng)。

另外，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室注重研究成果轉(zhuǎn)化，自主開發(fā)設(shè)計(jì)的系列自主導(dǎo)航無人小車，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、室外高精度移動定位。我們據(jù)此與米其林公司合作開發(fā)了用于汽車輪胎故障檢測的巡檢機(jī)器人，并由此孵化了西安優(yōu)艾智合機(jī)器人公司，公司多次獲得初創(chuàng)公司大獎(jiǎng)，近日還獲得了亞洲智能硬件大賽亞洲賽區(qū)第一名。其他幾個(gè)有市場前景的機(jī)器人技術(shù)也在開展成果轉(zhuǎn)化工作，相信不久的將來還會有機(jī)器人公司被孵化出來。

自動化博覽：您認(rèn)為工業(yè)機(jī)器人在我國制造業(yè)中發(fā)揮著怎樣的作用？目前的發(fā)展現(xiàn)狀如何？在大面積推廣應(yīng)用的過程中還存在哪些問題？

梅雪松：工業(yè)機(jī)器人對我國制造業(yè)發(fā)展的重要性不言而喻。目前正在發(fā)展的智能工廠，其實(shí)就是利用工業(yè)機(jī)器人替代現(xiàn)場操作工人，將離散的制造設(shè)備有機(jī)地連接起來，形成完整的自動化生產(chǎn)線，使得離散工業(yè)像流程工業(yè)一樣可以實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)地優(yōu)化控制，從而實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量、柔性化的制造。工業(yè)機(jī)器人引入制造過程后，對生產(chǎn)線柔性、制造一致性、生產(chǎn)效率等帶來了極大的提升。因此，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用是提升我國工業(yè)制造水平、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的重要手段。同時(shí)，由于生產(chǎn)一線工作繁重單一、工資相對較低，導(dǎo)致沿海等工業(yè)密集區(qū)出現(xiàn)用工荒，而工業(yè)機(jī)器人正是解決用工荒的絕佳途徑。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，我國工業(yè)機(jī)器人仍主要從事非精細(xì)操作領(lǐng)域工作，主要應(yīng)用于上下料和材料搬運(yùn)領(lǐng)域，占工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用總量的43.8%；焊接與釬焊機(jī)器人作為第二大應(yīng)用領(lǐng)域，占工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用總量的18%；涂層、膠封以及加工是我國機(jī)器人應(yīng)用的第三大領(lǐng)域；裝配及拆卸機(jī)器人應(yīng)用相對較少。

從應(yīng)用行業(yè)來看，汽車行業(yè)作為工業(yè)機(jī)器人最早應(yīng)用的傳統(tǒng)行業(yè)，仍是我國工業(yè)機(jī)器人市場最大的消費(fèi)行業(yè)，電氣、機(jī)械等制造業(yè)位居第二位，金屬加工行業(yè)位居第三位。在制造業(yè)中，廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量，而且可以提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，對促進(jìn)我國制造業(yè)崛起和工業(yè)轉(zhuǎn)型升級以及提升制造業(yè)整體發(fā)展質(zhì)量和核心競爭力意義重大。

目前，國際機(jī)器人聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示，每萬人擁有工業(yè)機(jī)器人密度的世界平均水平為69臺/萬人，密度最高的韓國為531臺/萬人，而我國僅為49臺/萬人。因此，盡管工業(yè)機(jī)器人在我國制造業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，但我國制造業(yè)中的工業(yè)機(jī)器人市場仍有很大的發(fā)展空間。

工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用技術(shù)發(fā)展緩慢是限制工業(yè)機(jī)器人大范圍推廣應(yīng)用的主要障礙之一。現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人控制器多為封閉式系統(tǒng)，用戶難以根據(jù)自身需求進(jìn)行個(gè)性化修改或嵌入具有行業(yè)特點(diǎn)的應(yīng)用軟件，同時(shí)也限制了與其它自動化設(shè)備的集成能力，導(dǎo)致用戶在自動化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)集成時(shí)碰到較大困難。此外，已有的編程示教功能難以實(shí)現(xiàn)靈活示教，且界面操作復(fù)雜，這也導(dǎo)致對工業(yè)機(jī)器人操作者素質(zhì)要求較高，提高了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用技術(shù)門檻。目前的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)智能化程度低，環(huán)境感知能力差，難以響應(yīng)精密操作以及與人協(xié)作工作環(huán)境的要求，也限制了工業(yè)機(jī)器人在裝配、精密操作等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在各行業(yè)大范圍應(yīng)用之前，需解決以上障礙，使工業(yè)機(jī)器人操作像手機(jī)操作一樣靈活。

自動化博覽：我國自主品牌的工業(yè)機(jī)器人與國際品牌存在著哪些差距？

梅雪松：我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步晚，但發(fā)展迅速。據(jù)報(bào)道，今年1～4月份，我國工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)量已達(dá)到35073臺，增長幅度非常大。然而，我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)仍處在中低端水平，主要通過低價(jià)模式進(jìn)行推廣，難以在性能方面與國際主流品牌抗衡。我國工業(yè)機(jī)器人在整機(jī)可靠性、性能穩(wěn)定性以及定位精度等性能指標(biāo)方面與國外主流產(chǎn)品還具有一定的差距，功能不夠豐富。這主要是由于我國在減速器、驅(qū)動器、控制器等關(guān)鍵基礎(chǔ)部件和工業(yè)機(jī)器人零部件裝配制造工藝，以及運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)等方面研究不足造成的。關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件方面，我國制造的減速器、電機(jī)等產(chǎn)品在靜態(tài)指標(biāo)上與國外差距較??；但在噪音、壽命、可靠性等方面，與國外差距較大，難以滿足工業(yè)機(jī)器人的要求，使得關(guān)鍵部件大部分依賴進(jìn)口，導(dǎo)致我國工業(yè)機(jī)器人成本居高不下，利潤率低。因此，企業(yè)在基礎(chǔ)研究投入方面不足，就限制了我國工業(yè)機(jī)器人各項(xiàng)性能的提升。但隨著我國政府對工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的支持力度加大，我國工業(yè)機(jī)器人廠商集中于下游集成產(chǎn)業(yè)的狀況已逐漸得到改善，預(yù)計(jì)我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與國外水平的差距將快速縮小。

自動化博覽：您認(rèn)為我國自主品牌的工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用中是否也有一定的優(yōu)勢？

梅雪松：我國工業(yè)機(jī)器人在中低端應(yīng)用領(lǐng)域具有較高的性價(jià)比，國產(chǎn)品牌如廣數(shù)、新時(shí)達(dá)、眾為興等在中低端應(yīng)用中的性能已達(dá)到國外主流產(chǎn)品水平。與國外廠商相比，本土工業(yè)機(jī)器人廠商對于企業(yè)特殊要求的響應(yīng)更快，對中小企業(yè)重視程度更高，在中小企業(yè)生產(chǎn)線自動化改造領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢。

摘自《自動化博覽》2017年9月刊