【文章內(nèi)容簡介】 ）模型參考自適應(yīng)控制這種方法控制器的作用是使得系統(tǒng)的輸出響應(yīng)趨近于某指定的參考模型，因而必須設(shè)計相應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)機構(gòu)。Dubowsky等人在這個參考系統(tǒng)中采用二維弱衰減模型，然后采用最陡下降法調(diào)整局部比例和微分伺服可變增益，使實際系統(tǒng)的輸出和參考模型的輸出之差為最小。然而該方法從本質(zhì)上忽略了實際機器人系統(tǒng)的非線性項和耦合項，是對單自由度的單輸出系統(tǒng)進行設(shè)計的。此外，該方法也不能保證適用于實際系統(tǒng)時調(diào)整律的穩(wěn)定性。（2）自校正適應(yīng)控制自校正適應(yīng)控制由表現(xiàn)機器人動力學(xué)離散時間模型各參數(shù)的估計機構(gòu)與用其結(jié)果來決定控制器增益或控制輸入的部分組成，采用輸入輸出數(shù)與機器人自由度相同的模型，把自校正適應(yīng)控制法用于機器人。四、工業(yè)機器人的發(fā)展（1）工業(yè)機器人的誕生日本是當(dāng)今的工業(yè)機器人王國，既是工業(yè)機器人的最大制造國也是最大消費國，但實際上工業(yè)機器人的誕生地是美國。機器人的啟蒙思想其實很早就出現(xiàn)了，1920年捷克作家卡雷爾恰佩克發(fā)表了劇本《羅薩姆的萬能機器人》，劇中敘述了一個叫做羅薩姆的公司將機器人作為替代人類勞動的工業(yè)品推向市場的故事，引起了世人的廣泛關(guān)注。于是在1959年美國的一家汽車公司，工業(yè)機器人應(yīng)運而生。美國人英格伯格和德奧爾制造出了世界上第一臺工業(yè)機器人，他們發(fā)現(xiàn)可以讓機器人去代替工人一些簡單重復(fù)的勞動，而且不需要報酬和休息，任勞任怨。接著他們兩人合辦了世界上第一家機器人制造工廠，生產(chǎn)工業(yè)機器人。（2）工業(yè)機器人在日本發(fā)展與此同時，十九世紀七十年代的日本正面臨著嚴重的勞動力短缺，這個問題已成為制約其經(jīng)濟發(fā)展的一個主要問題。毫無疑問，在美國誕生并已投入生產(chǎn)的工業(yè)機器人給日本帶來了福音。1967年日本川崎重工業(yè)公司首先從美國引進機器人及技術(shù)，建立生產(chǎn)廠房，并于1968年試制出第一臺日本產(chǎn)機器人。經(jīng)過短暫的搖籃階段，日本的工業(yè)機器人很快進入實用階段，并由汽車業(yè)逐步擴大到其它制造業(yè)以及非制造業(yè)。1980年被稱為日本的“機器人普及元年”，日本開始在各個領(lǐng)域推廣使用機器人，這大大緩解了市場勞動力嚴重短缺的社會矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓勵政策，這些機器人收到了廣大企業(yè)的歡迎。19801990年日本的工業(yè)機器人處于鼎盛時期，后來國際市場曾一度轉(zhuǎn)向歐洲和北美，但日本經(jīng)過短暫的低迷期又恢復(fù)其昔日的輝煌。1993年末，全世界安裝的工業(yè)機器人有61萬臺，其中日本占60%，美國占8%，歐洲占17%，俄羅斯和東歐占12%。是什么使得日本的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)有如此快速的發(fā)展，現(xiàn)理出幾點原因：① 根本原因是日本的基本國情，人口少，勞動力嚴重短缺。%左右，%。為了滿足國民經(jīng)濟3%的增長要求，必須提高生產(chǎn)效率。② 1973年十月爆發(fā)的第一次石油危機提高了勞動力成本，日本政府不得不鼓勵私營企業(yè)向自動化領(lǐng)域投資，提高生產(chǎn)效率，以抑制由石油危機帶來的成本型通貨膨脹。③ 工業(yè)機器人可以代替勞動者從事可能危害身體健康的勞動，避免了大量 的工傷事故和職業(yè)病，受到了人們的歡迎。④ 日本自80年代起就采用推動工業(yè)機器人的普及和促進研究與發(fā)展的政策。（3）工業(yè)機器人在世界其他主要國家的發(fā)展美國是工業(yè)機器人的誕生地，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進?，F(xiàn)今美國有著一批具有國際影響力的工業(yè)機器人供應(yīng)商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation 等。德國工業(yè)機器人的數(shù)量占世界第三，僅次于日本和美國，其智能機器人的研究和應(yīng)用在世界上處于領(lǐng)先地位。目前在普及第一代工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，第二代工業(yè)機器人經(jīng)推廣應(yīng)用成為主流安裝機型，而第三代智能機器人已占有一定比重并成為發(fā)展的方向。世界上的機器人供應(yīng)商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機器人制造公司之一。1974年研發(fā)了世界上第一臺全電控式工業(yè)機器人IRB6，主要應(yīng)用于工件的取放和物料搬運。1975年生產(chǎn)出第一臺焊接機器人。到1980年兼并traflla噴漆機器人公司后，其機器人產(chǎn)品趨于完備。ABB公司制造的工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用在焊接、裝配鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝、噴漆、水切割等領(lǐng)域。德國的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上幾家頂級工業(yè)機器人制造商之一。1973年研制開發(fā)了KUKA的第一臺工業(yè)機器人。年產(chǎn)量達到一萬臺左右。所生產(chǎn)的機器人廣泛應(yīng)用在儀器、汽車、航天、食品、制藥、醫(yī)學(xué)、鑄造、塑料等工業(yè)，主要用于材料處理、機床裝備、包裝、堆垛、焊接、表面休整等領(lǐng)域。意大利COMAU公司從1978年開始研制和生產(chǎn)工業(yè)機器人，至今已有30多年的歷史。其機器人產(chǎn)品包括Smart系列多功能機器人和MASK系列龍門焊接機器人。廣泛應(yīng)用于汽車制造、鑄造、家具、食品、化工、航天、印刷等領(lǐng)域。日系是工業(yè)機器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等國際知名公司。聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟局（UNECE）估計，2004年全球至少安裝了10萬臺新的工業(yè)機器人。其中：歐盟31100臺(比2003年增加15％，但比2001年的記錄僅增加1％)；北美16100臺(比2003年增加27％，比2000年的記錄高24％)；亞洲51400臺，主要在日本，但中國市場增長迅速(比2003年增長24％)。據(jù)電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）統(tǒng)計，至2008年底，世界各地已經(jīng)部署了100萬臺各種工業(yè)機器人。其中，日本機器人數(shù)量據(jù)世界首位。他們的算法基于制造工人與機器人的比例，即每萬名工人擁有多少臺制造機器人。其中日本的工業(yè)機器人密度達到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每萬名工人擁有295臺工業(yè)機器人，新加坡169臺，韓國164臺，德國163臺。雖然排在前三位的國家都在亞洲，不過歐洲卻是世界上工業(yè)機器人密度最大的地區(qū)。歐洲國家工業(yè)機器人密度為每萬名工人50臺，美洲為平均31臺，亞洲平均27臺。在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。機器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的科學(xué)家在對未來科技發(fā)展方向進行預(yù)測中提出了4個重點發(fā)展方向，機器人技術(shù)就是其中之一。1990年10月，國際機器人工業(yè)人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業(yè)機器人國際標準大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業(yè)機器人分為四類：⑴順序型。這類機器人擁有規(guī)定的程序動作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。這類機器人執(zhí)行某種移動作業(yè)，如焊接、噴漆等；⑶遠距作業(yè)型。比如在月球上自動工作的機器人；⑷智能型。這類機器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機通信機能。縱觀世界各國發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的過程，可歸納為三種不同的發(fā)展模式，即日本模式、歐洲模式和美國模式。（1）日本模式日本模式的特點是：各司其職，分層面完成交鑰匙工程。即機器人制造廠商以開發(fā)新型機器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標，并由其子公司或社會上的工程公司來設(shè)計制造各行業(yè)所需要的機器人成套系統(tǒng)，并完成交鑰匙工程。（2）歐洲模式歐洲模式的特點是：一攬子交鑰匙工程。即機器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計制造，全部由機器人制造廠商自己完成。（3）美國模式美國模式的特點是：采購與成套設(shè)計相結(jié)合。美國國內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機器人，企業(yè)需要機器人通常由工程公司進口，再自行設(shè)計、制造配套的外圍設(shè)備，完成交鑰匙工程。（4）中國模式的走向中國的機器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)走什么道路、如何建立自己的發(fā)展模式確實值得探討。中國工程院在《我國制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究總結(jié)報告》中認為，我國應(yīng)從“美國模式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”靠近。五、工業(yè)機器人的主要研究內(nèi)容（1）關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品標準化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。（2）柔性仿形噴涂機器人開發(fā)：柔性仿形復(fù)合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)，整機安全防爆、防護技術(shù)開發(fā)，高速噴杯噴涂工藝研究。（3）焊接機器人（把弧焊與點焊機器人作為負載不同的一個系列機器人，可兼作弧焊、點焊、搬運、裝配、切割作業(yè)）產(chǎn)品的標準化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。（4）弧焊機器人用激光視覺焊縫跟蹤裝置的開發(fā)：激光發(fā)射器的選用，CCD成象系統(tǒng)，視覺圖象處理技術(shù)，視覺跟蹤與機器人協(xié)調(diào)控制。（5）焊接機器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動態(tài)仿真。（6）電子行業(yè)用裝配機器人產(chǎn)品標準化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。（7）批量生產(chǎn)機器人所需的專用制造、裝配、測試設(shè)備和工具的研究開發(fā)。（1）遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成和控制策略研究包括建模－遙控機器人模型，人行為模型，人控制動態(tài)建模，圖形仿真建模，虛擬工具和虛擬傳感器建模；以人為主體的人機共享規(guī)劃與控制；局部自治控制；多傳感融合技術(shù)；雙向力反應(yīng)控制；知識庫的建立，學(xué)習(xí)與推理方法；人機交互的高級控制技術(shù)；虛擬現(xiàn)實（VR）控制與真實世界控制的相互關(guān)系；監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。（2）智能移動機器人的導(dǎo)航和定位技術(shù)研究包括導(dǎo)航和定位系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；在結(jié)構(gòu)環(huán)境或非結(jié)構(gòu)環(huán)境中導(dǎo)航和定位方法研究；感知系統(tǒng)的傳感器和信息處理系統(tǒng)的構(gòu)成；根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)建立環(huán)境模型的方法；模糊邏輯的推理方法用于移動機器人導(dǎo)航的研究。（3）面向遙控機器人的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括人機交互圖形生成及其程序設(shè)計；遙控機器人（載體和機械手）幾何動態(tài)圖形建模；遙控操作環(huán)境圖形建模；遙控機器人操作與數(shù)據(jù)的獲??；虛擬傳感器及基于虛擬傳感器的雙向力反應(yīng)、反饋控制；面向任務(wù)的虛擬工具；基于虛擬現(xiàn)實的遙控操作的理論與方法；基于VR模型操作和真實世界操作的可切換、相容性和可交換性；VR監(jiān)控系統(tǒng)。（4）人機交互環(huán)境建模系統(tǒng)包括CAD建模中的人機交互技術(shù)；求知模型工件的反示過程中的交互技術(shù)；機器人與環(huán)境的布局及功能驗證中的交互技術(shù)；傳感器數(shù)據(jù)處理中的交互技術(shù)；機器人標定、運動學(xué)建模、動力學(xué)建模中的交互技術(shù)。（5）基于計算機屏幕的多機器人遙控技術(shù)包括三維立體視覺建模；模型的計算機顯示；遙控機器人模型的控制；人機接口；網(wǎng)絡(luò)通訊。（1）并聯(lián)機構(gòu)機床（VMT）與機器人化加工中心（RMC）開發(fā)研究包括VMT與RMC智能化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC關(guān)鍵傳動實現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC加工、裝配、擺放、涂膠、檢測作業(yè)技術(shù)；VMT與RMC監(jiān)控檢測技術(shù)開發(fā)；VMT與MRC智能化開式CMC控制系統(tǒng)開發(fā)；系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件開發(fā)；智能化機構(gòu)、材料機電一體化技術(shù)；作業(yè)狀態(tài)變量智能化傳感技術(shù)；機電一體化的多功能及靈巧作業(yè)終端；通用智能化開式CNC控制硬軟件系統(tǒng)；并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)及動力學(xué)理論；RMC智能控制理論；VMT與RMC典型應(yīng)用工程開發(fā)。（2）機器人化無人值守和具有自適應(yīng)能力的多機遙控操作的大型散料輸送設(shè)備包括散料輸送系統(tǒng)監(jiān)控和遙控操作的傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；機器人運動規(guī)劃在等量堆取料、自主操作中的應(yīng)用；基于廣域網(wǎng)的遠程實時通訊；具有監(jiān)測和管理功能的故障診斷系統(tǒng)。（1）開放式模塊化裝配機器人包括通用要素的提??；專用件標準化；裝配機器人模塊CAD設(shè)計；通用主流計算機構(gòu)造的控制器；人機界面方式；網(wǎng)絡(luò)功能。（2）面向機器人裝配的設(shè)計技術(shù)包括數(shù)字化裝配與CAD集成技術(shù)；產(chǎn)品機器人化裝配規(guī)劃生成技術(shù)；產(chǎn)品可裝配性模糊評價。（3）機器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)其中單元技術(shù)：供料系統(tǒng)智能化設(shè)計、末端執(zhí)行器快速執(zhí)行、物流傳輸及其控制與通訊；集成技術(shù)：柔性裝配線仿真軟件、管理系統(tǒng)。（4）可重構(gòu)機器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)開展基于任務(wù)和環(huán)境的動態(tài)重構(gòu)機器人柔性裝配系統(tǒng)理論研究；系統(tǒng)基于自治體（Agent）的分布式控制技術(shù)及系統(tǒng)各單元體間的協(xié)作規(guī)劃。（5）裝配力覺、視覺技術(shù)包括高精度、高集成化六維腕力傳感技術(shù)；視覺識別與定位技術(shù)。（6）智能裝配策略及其控制包括裝配狀態(tài)實時檢測和監(jiān)控；裝配順序和路徑智能規(guī)劃及控制技術(shù)。（1）機器人的傳感器配置和融合技術(shù)在水泥生產(chǎn)過程控制和污水處理自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用包括面向工藝過程的多傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；面向工藝要求的新型傳感器研制。（2）機電一體化智能傳感器包括具有感知、自主運動、自清污（自調(diào)整、自適應(yīng)）的機電一體化傳感器研究；面向工藝要求的運動機構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)檢測和清污的自主運動；調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；機器人機構(gòu)和控制技術(shù)在傳感器設(shè)計中的應(yīng)用。六、工業(yè)機器人在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用所謂工業(yè)機器人，就是具有簡單記憶和可變控制程序的自動機械。它是在機械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，國外稱為industrial robot。工業(yè)機器人的出現(xiàn)將人類從繁重單一的勞動中解放出來，而且它還能夠從事一些不適合人類甚至超越人類的勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，避免工傷事故和提高生產(chǎn)效率。隨著世界生產(chǎn)力的發(fā)展，必然促進相應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)機器人能夠極大地提高生產(chǎn)效率，已經(jīng)廣泛地進入人們的生活生產(chǎn)領(lǐng)域。： Day通過大量的定后發(fā)現(xiàn)：在生產(chǎn)過程中，機器人在機床或其它設(shè)備上做上下料工作，以及在設(shè)備之間做短途搬運工作所花時間占了整個生產(chǎn)時間的80%以上，搬運費占了加工費的30%40%，