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

1963年4月生，西安交通大學(xué)教授、博士生導師，長(cháng)江學(xué)者特聘教授、“機械系統診斷與控制”教育部創(chuàng )新團隊帶頭人、陜西省智能機器人重點(diǎn)實(shí)驗室主任、西安交通大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì )副主任、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家。

任國家“ 十二五” 8 6 3 計劃先進(jìn)制造領(lǐng)域主題專(zhuān)家、科技部“數控一代示范工程”專(zhuān)家組成員、國家“十三五”先進(jìn)制造領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)計劃規劃專(zhuān)家組成員、第七屆教育部科技委委員、中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )制造系統控制專(zhuān)業(yè)委員會(huì )主任委員、陜西省機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新聯(lián)盟副理事長(cháng)兼秘書(shū)長(cháng)、《機械工程學(xué)報》編委等。

長(cháng)期從事數控技術(shù)與裝備、機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，作為第一獲獎人獲教育部科技進(jìn)步一等獎2項、陜西省科技進(jìn)步一等獎1項、國家教學(xué)成果二等獎1項；獲得國家科技進(jìn)步二等獎1項；主編“主軸高精度動(dòng)平衡”等專(zhuān)著(zhù)2部，編寫(xiě)“數控技術(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(zhuān)利授權40余項。

編者按：

機器人作為重要的戰略新興產(chǎn)業(yè)，一直受到廣泛關(guān)注。2017年8月23日～27日，世界機器人大會(huì )在北京舉辦，140余家機器人廠(chǎng)商與研究機構齊聚盛會(huì )。工業(yè)機器人作為機器人領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，據IDC預計，2020年全球工業(yè)機器人在制造業(yè)的市場(chǎng)規模將達到1110億美元。本期記者特別專(zhuān)訪(fǎng)了陜西省智能機器人重點(diǎn)實(shí)驗室主任梅雪松教授，請他分享有關(guān)工業(yè)機器人發(fā)展現狀及趨勢的深入思考。

自動(dòng)化博覽：您從什么時(shí)候開(kāi)始研究工業(yè)機器人？您所負責的陜西省智能機器人重點(diǎn)實(shí)驗室主要的研究?jì)热萦心男?？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控機床控制方面的研究工作，從2010年開(kāi)始，我在解決企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題過(guò)程中，根據企業(yè)需求，運用自身所積累的運動(dòng)控制與伺服驅動(dòng)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了沖壓、印刷設備等行業(yè)的上下料工業(yè)機器人，逐步地進(jìn)入機器人行業(yè)。就像很多傳統的機床數控系統企業(yè)，如廣州數控、華中數控等近年來(lái)都轉入機器人行業(yè)一樣，由于我們具備機床控制系統開(kāi)發(fā)和應用的基礎，因此，從技術(shù)基礎來(lái)講，進(jìn)入機器人行業(yè)進(jìn)行研究并不困難。

在我國著(zhù)名的機器人專(zhuān)家、西安交通大學(xué)校長(cháng)王樹(shù)國的支持和幫助下，我于2014年下半年開(kāi)始主持籌建陜西省智能機器人重點(diǎn)實(shí)驗室。同時(shí)，得益于原西安交通大學(xué)校長(cháng)鄭南寧院士的支持，西安交通大學(xué)負責籌建的陜西省智能機器人重點(diǎn)實(shí)驗室發(fā)展迅速。

目前，陜西省重點(diǎn)實(shí)驗室的主要研究方向包括：

（1）機器人智能運動(dòng)控制理論與自主決策。該研究方向主要面向工業(yè)機器人新的應用發(fā)展方向，進(jìn)行機器人運動(dòng)控制參數的智能優(yōu)化與自適應調整、人機協(xié)作技術(shù)、機器人運動(dòng)路徑規劃與行為自主決策等方面的研究。

（2）機器人核心功能部件失效機理與評價(jià)。該研究方向主要針對工業(yè)機器人整機及部件特性測試評價(jià)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)機器人整機性能測試評價(jià)技術(shù)、關(guān)節減速器失效機理與綜合性能評價(jià)技術(shù)、運動(dòng)控制系統性能評價(jià)技術(shù)等方面。

（3）多信息融合的機器人智能感知與人機交互。該研究方向主要開(kāi)展機器人多信息融合智能感知技術(shù)、視覺(jué)與觸覺(jué)感知技術(shù)、人機交互理論以及基于多源生物信號的機電系統控制理論與應用。

（4）機器人仿生學(xué)研究與機構創(chuàng )新設計。該方向主要開(kāi)展仿生機器人行走機理與動(dòng)物視覺(jué)的仿生實(shí)現理論與方法、機器人運動(dòng)機構創(chuàng )新設計、仿生驅動(dòng)理論與方法等仿生學(xué)的研究。

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

另外，重點(diǎn)實(shí)驗室注重研究成果轉化，自主開(kāi)發(fā)設計的系列自主導航無(wú)人小車(chē)，可以實(shí)現室內、室外高精度移動(dòng)定位。我們據此與米其林公司合作開(kāi)發(fā)了用于汽車(chē)輪胎故障檢測的巡檢機器人，并由此孵化了西安優(yōu)艾智合機器人公司，公司多次獲得初創(chuàng )公司大獎，近日還獲得了亞洲智能硬件大賽亞洲賽區第一名。其他幾個(gè)有市場(chǎng)前景的機器人技術(shù)也在開(kāi)展成果轉化工作，相信不久的將來(lái)還會(huì )有機器人公司被孵化出來(lái)。

自動(dòng)化博覽：您認為工業(yè)機器人在我國制造業(yè)中發(fā)揮著(zhù)怎樣的作用？目前的發(fā)展現狀如何？在大面積推廣應用的過(guò)程中還存在哪些問(wèn)題？

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

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

從應用行業(yè)來(lái)看，汽車(chē)行業(yè)作為工業(yè)機器人最早應用的傳統行業(yè)，仍是我國工業(yè)機器人市場(chǎng)最大的消費行業(yè)，電氣、機械等制造業(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)機器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數量，而且可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節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，國際機器人聯(lián)合會(huì )數據顯示，每萬(wàn)人擁有工業(yè)機器人密度的世界平均水平為69臺/萬(wàn)人，密度最高的韓國為531臺/萬(wàn)人，而我國僅為49臺/萬(wàn)人。因此，盡管工業(yè)機器人在我國制造業(yè)中的應用領(lǐng)域越來(lái)越廣，但我國制造業(yè)中的工業(yè)機器人市場(chǎng)仍有很大的發(fā)展空間。

工業(yè)機器人運用技術(shù)發(fā)展緩慢是限制工業(yè)機器人大范圍推廣應用的主要障礙之一?，F有工業(yè)機器人控制器多為封閉式系統，用戶(hù)難以根據自身需求進(jìn)行個(gè)性化修改或嵌入具有行業(yè)特點(diǎn)的應用軟件，同時(shí)也限制了與其它自動(dòng)化設備的集成能力，導致用戶(hù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)設計集成時(shí)碰到較大困難。此外，已有的編程示教功能難以實(shí)現靈活示教，且界面操作復雜，這也導致對工業(yè)機器人操作者素質(zhì)要求較高，提高了工業(yè)機器人的應用技術(shù)門(mén)檻。目前的工業(yè)機器人技術(shù)智能化程度低，環(huán)境感知能力差，難以響應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)機器人在裝配、精密操作等領(lǐng)域的應用。因此，工業(yè)機器人技術(shù)在各行業(yè)大范圍應用之前，需解決以上障礙，使工業(yè)機器人操作像手機操作一樣靈活。

自動(dòng)化博覽：我國自主品牌的工業(yè)機器人與國際品牌存在著(zhù)哪些差距？

梅雪松：我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)起步晚，但發(fā)展迅速。據報道，今年1～4月份，我國工業(yè)機器人的產(chǎn)量已達到35073臺，增長(cháng)幅度非常大。然而，我國工業(yè)機器人技術(shù)仍處在中低端水平，主要通過(guò)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)機器人在整機可靠性、性能穩定性以及定位精度等性能指標方面與國外主流產(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、驅動(dòng)器、控制器等關(guān)鍵基礎部件和工業(yè)機器人零部件裝配制造工藝，以及運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等方面研究不足造成的。關(guān)鍵基礎零部件方面，我國制造的減速器、電機等產(chǎn)品在靜態(tài)指標上與國外差距較??；但在噪音、壽命、可靠性等方面，與國外差距較大，難以滿(mǎn)足工業(yè)機器人的要求，使得關(guān)鍵部件大部分依賴(lài)進(jìn)口，導致我國工業(yè)機器人成本居高不下，利潤率低。因此，企業(yè)在基礎研究投入方面不足，就限制了我國工業(yè)機器人各項性能的提升。但隨著(zhù)我國政府對工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的支持力度加大，我國工業(yè)機器人廠(chǎng)商集中于下游集成產(chǎn)業(yè)的狀況已逐漸得到改善，預計我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)與國外水平的差距將快速縮小。

自動(dòng)化博覽：您認為我國自主品牌的工業(yè)機器人在制造業(yè)的應用中是否也有一定的優(yōu)勢？

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

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年9月刊