工業(yè)機(jī)器人技術(shù)與社會發(fā)展有什么關(guān)聯(lián)

　　工業(yè)機(jī)器人作為自動化技術(shù)的集大成者，被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠上的明珠”。它綜合機(jī)械、電子、計算機(jī)、傳感器、自動控制、人工智能等領(lǐng)域的最新成果，正在越來越多的取代操作工人完成單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間工作。在傳統(tǒng)制造領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過誕生、成長、成熟期以后，已經(jīng)成為不可缺少的核心自動化裝備。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車產(chǎn)業(yè)之后迅速崛起的新型產(chǎn)業(yè)，在科技日新月異的21世紀(jì)，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在這片“溫床”上得到了茁壯成長。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步與完善，提高了社會生產(chǎn)力，促進(jìn)了社會大發(fā)展。

　　利用互聯(lián)網(wǎng)對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，可實現(xiàn)異地狀態(tài)監(jiān)測，是遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)的前提，有利于提高維護(hù)反應(yīng)速度和超前處理能力，降低故障發(fā)生率，對保障工業(yè)機(jī)器人的高效運(yùn)行具有較高的實際應(yīng)用價值。在工業(yè)界，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在國外工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)中得到越來越多的運(yùn)用。瑞典ABB公司開發(fā)了“遠(yuǎn)程服務(wù)”（RemoteService）平臺，其核心裝置為一個帶有通信單元的硬件服務(wù)箱，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析處理、預(yù)判故障問題等功能，能有效的降低工業(yè)機(jī)器人使用和售后成本。

　　日本發(fā)那科公司（FANUC）也提出了自己的遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)方案，與ABB的方案不同，發(fā)那科工業(yè)機(jī)器人本身都支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程診斷維護(hù)操作，不需要外加類似服務(wù)箱的設(shè)備，發(fā)那科的遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程溝通、故障分析，并能及時通知現(xiàn)場操作人員和發(fā)那科的服務(wù)工程師進(jìn)行故障維修。

　　在學(xué)術(shù)界，美國辛辛那提大學(xué)大學(xué)JayLee等人將遠(yuǎn)程預(yù)測分析用于NISSAN公司工業(yè)機(jī)器人的健康管理，通過扭矩和溫度信號成功預(yù)測工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂的早期故障特征［4］。西澳大利亞大學(xué)KenTaylor對一臺具有六個自由度的ABB工業(yè)機(jī)器人在與Internet連接的情況下進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠成功的進(jìn)行抓取和搬運(yùn)物體來搭建復(fù)雜的模型。Carter等人對發(fā)那科公司（FANUC）工業(yè)機(jī)器人R-J3IB的控制器無線接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行研究，并在密西西比州日產(chǎn)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)成功的設(shè)計和開發(fā)了用于工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控的原型網(wǎng)絡(luò)。

　　Bjerkeng等人基于加權(quán)偽逆冗余解決方法，對帶有主動攝像頭控制的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行研究，提出了一種系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案，并在庫卡KR-16機(jī)械臂上得到成功的實驗驗證［7］。Sallinen等人提出了基于Web用戶界面的工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)的框架，這對工業(yè)機(jī)器人實施安全監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)起到關(guān)鍵性的作用。

　　Leutert等人開發(fā)出一種用于遠(yuǎn)程監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程信息控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許快速分析工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前的工作周期和數(shù)據(jù)處理，并使數(shù)據(jù)得到更好的直觀表示。Suzuki等人提出了利用觸覺信息的觸覺界面對工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控進(jìn)行評估，并完成工業(yè)機(jī)器人的震動觸覺信息的實驗。在我國，東南大學(xué)陳勇提出基于Ethernet網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，通過信息融合技術(shù)處理多傳感器信號，并在南汽集團(tuán)汽車生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人上得到應(yīng)用。哈爾濱工業(yè)大學(xué)李長峰提出了基于TCP/IP協(xié)議的并聯(lián)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，解決了慣性核約束聚變裝置中并聯(lián)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制問題，實現(xiàn)了對并聯(lián)機(jī)器人的遠(yuǎn)程實時控制。

　　復(fù)旦大學(xué)陸璐采用網(wǎng)絡(luò)三層模型結(jié)構(gòu)，提出了一種基于www的遠(yuǎn)程監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的方案，該方案通過Internet/Intranet進(jìn)行實時遠(yuǎn)程監(jiān)測，并能與其它自動化系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的全局管理。

　　大連理工大學(xué)劉磊對瑞典ABB公司和日本發(fā)那科公司開發(fā)的遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過分析它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)后，提出了具有兩者優(yōu)點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并成功的應(yīng)用于新松SR6C型工業(yè)機(jī)器人。廣州數(shù)控設(shè)備有限公司張愛民等人針對Socket組建以及多線程技術(shù)的發(fā)展，提出了基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)過程，通過該系統(tǒng)可以隨時隨地查看或修改現(xiàn)場工業(yè)機(jī)器人的位置、運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)參數(shù)信息。

　　中南大學(xué)周理在研究傳統(tǒng)的基于web的工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控方案的基礎(chǔ)之上，提出了基于CORBA和JSP/JavaBean技術(shù)的機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案，實現(xiàn)了Web技術(shù)與CORBA技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用［16］。江蘇大學(xué)徐前對嵌入式系統(tǒng)上集成Web服務(wù)器和工業(yè)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制平臺進(jìn)行了研究，操作人員可以通過網(wǎng)頁瀏覽器對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　杭州電子科技大學(xué)梅旭紅等人提出了用于遠(yuǎn)程監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人的C/S（客戶端和服務(wù)器）模式。中南大學(xué)尹紅麗提出了一種基于互聯(lián)網(wǎng)和傳感器驅(qū)動的架構(gòu)，從而保證控制信息的無失真和減少本地模擬虛擬工業(yè)機(jī)器人和遠(yuǎn)程實時工業(yè)機(jī)器人之間的動作時間差，將遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制友好的結(jié)合在一起。

　　就目前來看，工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控主要借助于基于互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，Internet通訊技術(shù)、計算機(jī)可視化技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)有著雄厚的理論基礎(chǔ)與良好的技術(shù)支撐。但是，在實際生活中，遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷中的機(jī)密數(shù)據(jù)可能存在泄漏、篡改或者丟失的安全隱患，加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷中的數(shù)據(jù)安全研究勢在必行。

　　對工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場信號進(jìn)行采集、處理與融合是實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷的基礎(chǔ)。工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場信號采集后，從多傳感器獲取的信號不能直接用來評估、診斷和預(yù)測工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，因為多傳感器信號的數(shù)據(jù)量很大，信息之間可能存在冗余和矛盾，很難直接進(jìn)行分析和應(yīng)用，必須對這些信號進(jìn)行處理、變換和融合，提取能較準(zhǔn)確反映工業(yè)機(jī)器人狀態(tài)的信號特征值，通過建立這些信號特征值與性能、壽命和故障之間的映射關(guān)系，才能實現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人具體狀態(tài)的可靠識別。在信號采集方面，DavidAlejandro等人提出了一種利用加速度器和陀螺儀兩種傳感器完成工業(yè)機(jī)器人振動現(xiàn)象的信號采集的新方法。

　　中國科技大學(xué)張興悟等人采用以數(shù)字信號處理（DSP）為核心的信號采集與信息處理技術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)代智能傳感器技術(shù)的設(shè)計理念，設(shè)計了具有廣泛適應(yīng)性的工業(yè)機(jī)器人智能信號采集處理模塊。浙江大學(xué)胡旭東討論了基于網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程信號采集案例。在信號處理方面，中國科學(xué)院自動化研究所陳細(xì)軍等人提出了一種采用多DSP控制和處理各類非視覺傳感器的方法，給出了傳感器信號處理的原理和具體實現(xiàn)過程。華中理工大學(xué)王軍等人介紹了一種高精度多功能型的工業(yè)機(jī)器人六維腕力傳感器及其信號處理系統(tǒng)，對機(jī)械手腕部的力/力矩信號進(jìn)行實時檢測。中國科學(xué)院沈陽自動化研究所機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實驗室馬玉龍等人討論了基于加速度信號增強(qiáng)的無色卡爾曼濾波方法在機(jī)器人中的應(yīng)用。

　　淮陰師范學(xué)院俞阿龍將多重小波變換應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人腕力傳感器信號去噪中，采用浮動閥值法消除噪聲，小波變換方法可更有效地處理信號，具有傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性。同濟(jì)大學(xué)CIMS研究中心付宜利等人提出了一種基于數(shù)字信號處理器（DSP）和復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）的信號處理系統(tǒng)，適合于實時信號處理。

　　中南民族大學(xué)程立等人在分析芯片信號特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種信號譯碼方法，設(shè)計了相應(yīng)的算法，并在具體的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中得到了實現(xiàn)。在信號融合方面，國內(nèi)外學(xué)者對多傳感器信號融合技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，目前在多傳感器信號融合領(lǐng)域具有代表性的方法有加權(quán)平均、貝葉斯估計、卡爾曼濾波、S-D推理，模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。

　　PatrikAxelsson等人開發(fā)了一種用于柔性工業(yè)機(jī)器人狀態(tài)估計的傳感器信號融合方法。浙江大學(xué)管天云提出了基于模糊積分理論的多傳感器信號智能融合系統(tǒng)，并成功的運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人的非視覺傳感器信號的融合。