Page 165 - 电气自动化控制技术研究

第六章 工业自动化伺服驱动器系统的相关研究

第一节 工业机器人伺服电机控制及运动控制分析

一、工业机器人技术的发展

工业机器人是一种自动、位置可控、具有编程能力的多功能机械手，可以自主处理各
种工件、零件的加工工作，或者工具的安装工作。历经 50 余年的发展，已经逐渐成熟，

智能化水平越来越高，并在实际生产中得到大量使用，但仍存在一些亟待解决的问题。
（一）工业机器人技术的发展历程
世界上第一台工业机器人诞生于 1959 年，由美国人英格伯格和德沃尔制造出来。这

台机器人研制出来后，只有手臂功能与人相似，外形像一个坦克的炮塔，基座上有一个大
机械臂，大臂上伸出一个可以伸缩和旋转的小机械臂，能进行一些简单的抓举工作。它的
诞生，开创了工业机器人的新纪元。日本于 1967 年从美国引入机器人技术，并在 1968 年

开始自主研制。到1980年，工业机器人在日本开始普及，被称为日本的机器人元年。2012年，
日本已拥有工业机器人 31 万台，位居世界首位，其工业自动化水平得到大幅提高。苏联

从 20 世纪 60 年代展开机器人的研究，并且开始为工业机器人添加外部传感器，1972 年
成功研制具有监控功能的工业机器人。此外，拥有较强工业基础的欧洲强国，也很早开始
进军机器人领域，并且得益于厚实的工业基础和充裕的资金，在较短的时间内取得了惊人

的成果。我国工业机器人计划开始于 1985 年的“七五”计划，历时 40 多年的发展，取得
了很多惊人的科研成果，迅速推进了我国工业自动化进程。现如今，我国自主研制的示教

机器人技术已经发展成熟，可用于切割、焊接、搬运、喷涂等现场作业，在实际生产中得
到广泛应用。具有多种传感器的智能机器人目前正处于试验研究阶段，这种机器人可以根
据客观环境自行编程，有高度的智能化水平。随着各研究院所对工业机器人的深入研究以

及一些相关技术公司的成立，更快推动了我国机器人技术发展。
（二）工业机器人发展趋势
工业机器人是典型的机电一体化设备，有很高的技术附加值，应用范围广泛，是先进

制造业的支撑技术，对未来社会生产的发展起着重要的作用。加强机器人的科研投入，提
高机器人的智能化水平，拓展其应用领域，有利于在未来成功打造“智慧城市”。随着现
代工业的发展要求以及计算机、电子、网络、通信等领域的技术突破，机器人的控制性能

得到大幅提高。开始向着智能化、模块化、网络化方向发展，嵌入式控制技术及开放式控
制也开始应用于机器人控制。总体来说，机器人未来的发展趋势有以下几点：第一，性能

不断提高（高速度、高精度、高稳定性、高可靠性），功能多样化，有更高的智能化水平，
可以满足更复杂环境的应用。第二，机械结构模块化、标准化，电机控制系统一体化，可

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