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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、“機械系統診斷與控制”教育部創新團隊帶頭人、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計劃規劃專家組成員、第七屆教育部科技委委員、中國自動化學會制造系統控制專業委員會主任委員、陜西省機器人產業技術創新聯盟副理事長兼秘書長、《機械工程學報》編委等。

長期從事數控技術與裝備、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“數控技術”教材2部；發表期刊論文150余篇（SCI/EI收錄120余篇），獲發明專利授權40余項。

編者按：

機器人作為重要的戰略新興產業，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。工業機器人作為機器人領域的一個重要分支，據IDC預計，2020年全球工業機器人在制造業的市場規模將達到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，請他分享有關工業機器人發展現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控機床控制方面的研究工作，從2010年開始，我在解決企業自動化生產技術問題過程中，根據企業需求，運用自身所積累的運動控制與伺服驅動技術，開發了沖壓、印刷設備等行業的上下料工業機器人，逐步地進入機器人行業。就像很多傳統的機床數控系統企業，如廣州數控、華中數控等近年來都轉入機器人行業一樣，由于我們具備機床控制系統開發和應用的基礎，因此，從技術基礎來講，進入機器人行業進行研究并不困難。

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機器人新的應用發展方向，進行機器人運動控制參數的智能優化與自適應調整、人機協作技術、機器人運動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。該研究方向主要針對工業機器人整機及部件特性測試評價技術進行工業機器人整機性能測試評價技術、關節減速器失效機理與綜合性能評價技術、運動控制系統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控制理論與應用。

（4）機器人仿生學研究與機構創新設計。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理論與方法、機器人運動機構創新設計、仿生驅動理論與方法等仿生學的研究。

經過幾年的深入研究，實驗室近期完成了工業機器人精密減速器綜合性能自動測試儀、面向服務業的智能交互全向移動機器人、固體火箭發動機絕熱層自動粘貼機器人技術、基于工業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，相關研究成果已服務于各工業制造行業。研發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絲綢之路機器人創意大賽中獲得了一等獎。

另外，重點實驗室注重研究成果轉化，自主開發設計的系列自主導航無人小車，可以實現室內、室外高精度移動定位。我們據此與米其林公司合作開發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艾智合機器人公司，公司多次獲得初創公司大獎，近日還獲得了亞洲智能硬件大賽亞洲賽區第一名。其他幾個有市場前景的機器人技術也在開展成果轉化工作，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：您認為工業機器人在我國制造業中發揮著怎樣的作用？目前的發展現狀如何？在大面積推廣應用的過程中還存在哪些問題？

梅雪松：工業機器人對我國制造業發展的重要性不言而喻。目前正在發展的智能工廠，其實就是利用工業機器人替代現場操作工人，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線，使得離散工業像流程工業一樣可以實現整體系統地優化控制，從而實現高效、高質量、柔性化的制造。工業機器人引入制造過程后，對生產線柔性、制造一致性、生產效率等帶來了極大的提升。因此，工業機器人應用是提升我國工業制造水平、實現產業優化升級的重要手段。同時，由于生產一線工作繁重單一、工資相對較低，導致沿海等工業密集區出現用工荒，而工業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。

從應用行業來看，汽車行業作為工業機器人最早應用的傳統行業，仍是我國工業機器人市場最大的消費行業，電氣、機械等制造業位居第二位，金屬加工行業位居第三位。在制造業中，廣泛采用工業機器人，不僅可以提高產品的質量與數量，而且可以提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本，對促進我國制造業崛起和工業轉型升級以及提升制造業整體發展質量和核心競爭力意義重大。

目前，國際機器人聯合會數據顯示，每萬人擁有工業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，盡管工業機器人在我國制造業中的應用領域越來越廣，但我國制造業中的工業機器人市場仍有很大的發展空間。

工業機器人運用技術發展緩慢是限制工業機器人大范圍推廣應用的主要障礙之一。現有工業機器人控制器多為封閉式系統，用戶難以根據自身需求進行個性化修改或嵌入具有行業特點的應用軟件，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靈活示教，且界面操作復雜，這也導致對工業機器人操作者素質要求較高，提高了工業機器人的應用技術門檻。目前的工業機器人技術智能化程度低，環境感知能力差，難以響應精密操作以及與人協作工作環境的要求，也限制了工業機器人在裝配、精密操作等領域的應用。因此，工業機器人技術在各行業大范圍應用之前，需解決以上障礙，使工業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機器人與國際品牌存在著哪些差距？

梅雪松：我國工業機器人產業起步晚，但發展迅速。據報道，今年1～4月份，我國工業機器人的產量已達到35073臺，增長幅度非常大。然而，我國工業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、驅動器、控制器等關鍵基礎部件和工業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、電機等產品在靜態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，導致我國工業機器人成本居高不下，利潤率低。因此，企業在基礎研究投入方面不足，就限制了我國工業機器人各項性能的提升。但隨著我國政府對工業機器人產業的支持力度加大，我國工業機器人廠商集中于下游集成產業的狀況已逐漸得到改善，預計我國工業機器人產業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機器人在制造業的應用中是否也有一定的優勢？

梅雪松：我國工業機器人在中低端應用領域具有較高的性價比，國產品牌如廣數、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品水平。與國外廠商相比，本土工業機器人廠商對于企業特殊要求的響應更快，對中小企業重視程度更高，在中小企業生產線自動化改造領域具有一定的優勢。

摘自《自動化博覽》2017年9月刊