一、国内外工业机器人技术的发展

工业机器人技术是当今世界最引人瞩目的高新产业之一。许多国家都把发展工业机器人作为高技术领域的战略目标列入国家发展计划,但各国的发展模式有所不同。美国是最早出现工业机器人的国家,1958年美国联合控制公司研制出第一台数控机器人原型。1959年美国unimation公司推出了第一台工业机器人。20世纪60年代，随着传感器技术和工业自动化的发展，工业机器人进入了成长期，机器人开始向实用化发展，并被用于焊接和喷漆作业中。20世纪70年代随着计算机和人工智能的发展，机器人进入实用化阶段[19]。日本虽然起步较晚，但结合国情，面向中小企业，采取了一系列的鼓励措施，其机器人的拥有量很快超过美国成为机器人王国。20世纪80年代，机器人发展成为具有各种移动机构通过传感器控制的机器人。工业机器人进入普及时代，开始在汽车电子等行业得到大量使用，推动了机器人产业的发展[18]。为满足人们的个性化的要求，工业机器人的生产趋于小批量，多品种。20世纪90年代初期，工业机器人的生产和需求进入高潮期[14]。1990年世界上新装备机器人81000台，1991年新装备76000台，1997年新装备85000台目前世界上已近有近百万台工业机器人工作在各条战线上[15]。20世纪90年代后，出现了具有感知，决策，动作能力的智能机器人，产生了智能机器或机器人化机器，并随着信息技术的发展，机器人概念和应用领域不断扩大[17]。

由中科院沈阳自动化所有关专家组成的课题组研究表明，随着我国机器人自动化技术的不断发展，我国机器人自动化装备的应用领域将非常广泛[1][2]。我国的工业机器人从２０世纪８０年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，已基本掌握了机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有１３０多台套喷漆机器人在２０多家企业的近３０条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊接线上[4]。

目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位２００多家，拥有量为３５００台左右，其中国产占２０％，其余都是从日本、美国、瑞典等４０多个国家引进的。２０００年已生产各种类型工业机器人和系统３００台套，机器人销售额６.７４亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为４７亿元[3]。

据专家预测，在工业机器人的需求上，我国也将同国际市场需求趋势基本一致，即以机器人化的生产系统取代单台机器人，这是因为工业生产所用的机器人大多数是在生产。据介绍，机器人及其成套设备的应用将使现代制造业产生变革，对改变传统生产模式，全面提升企业的综合竞争力具有重大作用[5][6]。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造综合实力的重要标志之一[20]。

二、机器人的控制器发展概述

控制器在七十年代开始从传统使用仪表和继电器组对应的两个不同应用领域派生出来DCS和PLC两类产品。这两类产品在初期确有相当多的不同，DCS对于回路控制这一块更为重视，而PLC对于离散的逻辑控制更为重视。当时的DCS使用通用CPU，采用软解释方式处理程序，而PLC依靠类似于AMD2910的位块处理器处理逻辑，相对而言在系统结构上，DCS更偏向软件，而PLC更像传统的硬件继电器组。在软PLC出现后不久，一场新的技术浪潮冲进了工控市场，这就是现场总线，同时现场总线派生出来FCS的理念。还有多控制系统的通用平台： 在一个小体积的前提下，有PLC、DCS、IPC、数控等多种控制器，各种控制器之间可以通过光纤或者超高速的串行总线也可以是背板进行互通，大家可以共享数据和信息。这种控制系统最核心的是一个数据的交互和共享，这包括编程环境的整合和开发工具的完备，同一个变量必需在不同的控制器内是同样的数据结构，比方说变量A是由PLC产生的，但DCS和PC端也需要使用，那么应该可以在同一个集成的开发环境内可以从DCS的程序中看到同样的变量A，同时在PC端的数据库和HMI软件上可以使用到变量A。同时PC上的分析软件和优化软件也可以在同一个开发环境内对控制系统的工艺和算法进行寻优。专用控制器，也就是用PLC的平台开发专用控制器。近年来发展为智能控制，人工智能的出现并与控制技术的结合，则把控制科学与技术带进了更高层次的智能控制的时代。智能控制是人工智能、自动控制和运筹学三个主要学科相结合的产物。智能控制是一类无需人的干预就能够独立的驱动智能机器实现其目标的自动控制。从工程控制角度看，它的三个基本要素是:智能信息、智能反馈、智能决策[25]。智能控制象征着自动控制的未来，是自动控制科学发展中的又一次飞跃。智能控制则试图将人们从复杂的脑力劳动中解放出来。智能控制的研究现状。近年来，智能控制理论与智能化系统发展十分迅速。其中代表性的理论有专家系统，模糊逻辑控制、神经网络控制、基因控制即遗传算法、混沌控制、小波理论、分层递阶控制、拟人化智能控制、论等。

三、智能控制的研究展望

1 智能控制存在的问题

智能控制以其优越的控制性能逐渐步入了工程界并得到广泛的应用。然而在智能控制的实现方面，还存在很多问题有待解决。具体表现在：(1)扩宽实际应用范围,提高实时控制能力问题。(2)解决知识获取和优化的瓶颈问题，特别是动态系统的知识获取和分类。(3)对智能控制学习研究的问题。(4)各种智能控制方法结合以及同传统控制方法结合研究问题[8]。(5)数值和符号之间的计算问题。目前，在数值和符号之间的计算尚未有一个成型的规则。(6)智能控制的鲁棒性问题缺乏严格的数学推导。(7)如何研究解耦问题，简化控制算法[22]。(8)研究新型智能控制硬件和软件问题[21]。目前，智能控制的研究往往缺少较好的软件环境，硬件方面存在的问题更大。

2 智能控制的发展前景

智能控制的研究虽然取得了一些成果，但实质性进展甚微，理论方面尤为突出,应用则主要是解决技术问题，对象具体而单一。子波变换、遗传算法与模糊神经网络的结合,以及混沌理论等，将成为智能控制的发展方向。智能控制发展的核心仍然是以神经网络的强大自学习功能与具有较强知识表达能力的模糊逻辑推理构成的模糊逻辑神经网络[23]。要做到智能自动化，把机器人的智商提高到智人水平，还需要数十年。微电子学、生命科学、自动化技术突飞猛进，为21世纪实现智能控制和智能自动化创造了很好的条件。对这门新学科今后的发展方向和道路已经取得了一些共识：(1)研究和模仿人类智能是智能控制的最高目标；(2)智能控制必须靠多学科联合才能取得新的突破；(3)智能的提高,不能全靠子系统的堆积,要做到“整体大于组分之和”,只靠非线性效应是不够的[24]。为了达到目标，不仅需要技术的进步，更需要科学思想和理论的突破。很多科学家坚持认为，这需要发现新的原理，或者改造已知的物理学基本定理，才能彻底懂得和仿造人类的智能，才能设计出具有高级智能的自动控制系统。科学界要为保障人类和地球的生存和可持续发展做出必须的贡献，而控制论科学家和工程师应当承担主要的使命。

四、参考文献

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[2] 王坤兴，机器人技术的发展趋势[J]，北京：机械工业出版社，2001. 3。

[3] 国家863计划智能机器人专家组[J]，安徽：中国科学技术出版社，2001。

[4] 陈佩云等，我国工业机器人发展状况[J]，北京：清华大学出版社，2001。

[5] 刘进长，我国机器人发展战略研究[J]，北京：机械工业出版社，2001年第3期。

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[18] 张铁，谢存禧，机器人学[M]，广东：华南理工大学出版社，2005。

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[22] Richard M. etc. The future developing direction of Control sc. and tech. in the information world IEEE Control Systems Magazine 2003(4)