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西安交通大學教授、陜西省智能機器人重點實驗室主任梅雪松

1963年4月生，西安交通大學教授、博士生導師，長江學者特聘教授、“機械系統(tǒng)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實驗室主任、西安交通大學學術委員會副主任、國家重點研發(fā)計劃項目首席科學家。

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

長期從事數(shù)控技術與裝備、機器人與激光精密加工等方面的研究和教學工作。在上述研究領域面，作為第一獲獎人獲教育部科技進步一等獎2項、陜西省科技進步一等獎1項、國家教學成果二等獎1項；獲得國家科技進步二等獎1項；主編“主軸高精度動平衡”等專著2部，編寫“數(shù)控技術”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40余項。

編者按：

機器人作為重要的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，一直受到廣泛關注。2017年8月23日～27日，世界機器人大會在北京舉辦，140余家機器人廠商與研究機構齊聚盛會。工業(yè)機器人作為機器人領域的一個重要分支，據(jù)IDC預計，2020年全球工業(yè)機器人在制造業(yè)的市場規(guī)模將達到1110億美元。本期記者特別專訪了陜西省智能機器人重點實驗室主任梅雪松教授，請他分享有關工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的深入思考。

自動化博覽：您從什么時候開始研究工業(yè)機器人？您所負責的陜西省智能機器人重點實驗室主要的研究內(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)技術問題過程中，根據(jù)企業(yè)需求，運用自身所積累的運動控制與伺服驅(qū)動技術，開發(fā)了沖壓、印刷設備等行業(yè)的上下料工業(yè)機器人，逐步地進入機器人行業(yè)。就像很多傳統(tǒng)的機床數(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)入機器人行業(yè)一樣，由于我們具備機床控制系統(tǒng)開發(fā)和應用的基礎，因此，從技術基礎來講，進入機器人行業(yè)進行研究并不困難。

在我國著名的機器人專家、西安交通大學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器人重點實驗室。同時，得益于原西安交通大學校長鄭南寧院士的支持，西安交通大學負責籌建的陜西省智能機器人重點實驗室發(fā)展迅速。

目前，陜西省重點實驗室的主要研究方向包括：

（1）機器人智能運動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，進行機器人運動控制參數(shù)的智能優(yōu)化與自適應調(diào)整、人機協(xié)作技術、機器人運動路徑規(guī)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。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技術進行工業(yè)機器人整機性能測試評價技術、關節(jié)減速器失效機理與綜合性能評價技術、運動控制系統(tǒng)性能評價技術等方面。

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

（4）機器人仿生學研究與機構創(chuàng)新設計。該方向主要開展仿生機器人行走機理與動物視覺的仿生實現(xiàn)理論與方法、機器人運動機構創(chuàng)新設計、仿生驅(qū)動理論與方法等仿生學的研究。

經(jīng)過幾年的深入研究，實驗室近期完成了工業(yè)機器人精密減速器綜合性能自動測試儀、面向服務業(yè)的智能交互全向移動機器人、固體火箭發(fā)動機絕熱層自動粘貼機器人技術、基于工業(yè)機器人的纖維鋪放系統(tǒng)、基于壁虎功能仿生的轉(zhuǎn)移/輸運機器人，相關研究成果已服務于各工業(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，重點實驗室注重研究成果轉(zhuǎn)化，自主開發(fā)設計的系列自主導航無人小車，可以實現(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(qū)第一名。其他幾個有市場前景的機器人技術也在開展成果轉(zhuǎn)化工作，相信不久的將來還會有機器人公司被孵化出來。

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

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，其實就是利用工業(yè)機器人替代現(xiàn)場操作工人，將離散的制造設備有機地連接起來，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)一樣可以實現(xiàn)整體系統(tǒng)地優(yōu)化控制，從而實現(xiàn)高效、高質(zhì)量、柔性化的制造。工業(yè)機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)機器人應用是提升我國工業(yè)制造水平、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的重要手段。同時，由于生產(chǎn)一線工作繁重單一、工資相對較低，導致沿海等工業(yè)密集區(qū)出現(xiàn)用工荒，而工業(yè)機器人正是解決用工荒的絕佳途徑。

從應用領域來看，我國工業(yè)機器人仍主要從事非精細操作領域工作，主要應用于上下料和材料搬運領域，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域；裝配及拆卸機器人應用相對較少。

從應用行業(yè)來看，汽車行業(yè)作為工業(yè)機器人最早應用的傳統(tǒng)行業(yè)，仍是我國工業(yè)機器人市場最大的消費行業(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(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，國際機器人聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示，每萬人擁有工業(yè)機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)機器人在我國制造業(yè)中的應用領域越來越廣，但我國制造業(yè)中的工業(yè)機器人市場仍有很大的發(fā)展空間。

工業(yè)機器人運用技術發(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。現(xiàn)有工業(yè)機器人控制器多為封閉式系統(tǒng)，用戶難以根據(jù)自身需求進行個性化修改或嵌入具有行業(yè)特點的應用軟件，同時也限制了與其它自動化設備的集成能力，導致用戶在自動化生產(chǎn)線設計集成時碰到較大困難。此外，已有的編程示教功能難以實現(xiàn)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)機器人的應用技術門檻。目前的工業(yè)機器人技術智能化程度低，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、精密操作等領域的應用。因此，工業(yè)機器人技術在各行業(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。

自動化博覽：我國自主品牌的工業(yè)機器人與國際品牌存在著哪些差距？

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(jù)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，增長幅度非常大。然而，我國工業(yè)機器人技術仍處在中低端水平，主要通過低價模式進行推廣，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(wěn)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(qū)動器、控制器等關鍵基礎部件和工業(yè)機器人零部件裝配制造工藝，以及運動學、動力學等方面研究不足造成的。關鍵基礎零部件方面，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小；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)機器人的要求，使得關鍵部件大部分依賴進口，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域具有較高的性價比，國產(chǎn)品牌如廣數(shù)、新時達、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。與國外廠商相比，本土工業(yè)機器人廠商對于企業(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)線自動化改造領域具有一定的優(yōu)勢。

摘自《自動化博覽》2017年9月刊