河北工业大学韩旭教授团队：构建工业机器人可靠性设计理论与方法体系

  当前机器人产业蓬勃发展，极大地改变了人类的生产和生活方式，为经济社会注入了强劲动力。各国学者对机器人有关技术进行了深入研究，在前沿探索、基础理论和关键技术攻关等方面均取得了重要创新进展；机器人标准化、模块化、智能化程度慢慢的升高，在高端制造、航空航天、深海探测、康复医疗等领域发挥了积极作用。

  我国机器人技术探讨研究虽起步较晚，但在国家政策指引与国内市场需求带动下，机器人技术探讨研究和产业化方面取得了迅猛发展，机器人产量持续增长，本体与核心部件也形成了较为完善的产业体系，性能得到极大提升，在保证产品质量、提高生产效率、减少相关成本等方面成效显著。但与工业发达国家相比，还存在一些差距，如核心部件中的精密减速器、伺服电机等依赖进口，关键技术创造新兴事物的能力薄弱，高端产品质量可靠性低、市场占有率不足，机器人标准、检测认证体系亟待健全。

  随着制造业转型升级和机器人应用场景的扩展，工业机器人亟需满足高速度、高精度、重载化、智能化等要求，同时工业机器人从结构化工作环境、单一工作站，延伸到机器人与人、机器人与机器人紧密协作的开放式环境，安全性问题和人机共融成为机器人应用研究的热点。此外，作业环境和作业任务复杂度飞速增加，对工业机器人稳定工作上的能力、可靠性与安全性也提出了新的要求。尽管国产工业机器人的市场占有率持续增长，但大多分布在在中低端应用领域，自主研发能力和整体性能不强，整机可靠性与精度保持性、核心部件寿命和测试评估方法、多位姿定位精度等方面与国外同种类型的产品还存在一定差距，尚不足以满足复杂高端领域的应用需求，成为亟待突破的瓶颈问题。

  围绕工业机器人在实际应用中暴露出来的可靠性问题，河北工业大学韩旭教授团队在国家重点研发计划“智能机器人”重点专项项目“基于数据驱动的工业机器人可靠性质量保障与增长技术”，及其他若干项机器人企业委托项目的支持下，结合多年可靠性研究与工程经验，在广泛调研与实践基础上，提出了工业机器人整机与核心部件的可靠性设计、测评与提升方法。《工业机器人可靠性设计理论与方法》是针对服役工况下工业机器人整机及核心部件，在故障机理分析、可靠性设计、测试与评估，定位精度可靠性评估与优化等基础理论及应用技术的部分研究成果的总结，期望为提升国产机器人可靠性水平，推动核心部件国产替代起到积极作用。

  本书围绕工业机器人设计和服役中常面临的整机可靠性与精度保持性不足、定位精度低、核心部件测评方法准确度不高等关键科学与技术难题，系统阐述工业机器人可靠性设计理论与方法。全书共5章，

  第1章介绍工业机器人整机与核心部件在可靠性设计、测评方面存在的问题，相关研究进展以及未来的发展趋势；

  第2章介绍工业机器人故障影响与可靠性分析，以及适用于工业机器人服役特点和结构特征的可靠性预测与分配技术；

  第3章讨论工业机器人RV减速器和谐波减速器在服役工况下的精度可靠性测试与评价技术，以及关节机电耦合建模和寿命可靠性评估方法；

  第4章介绍工业机器人伺服电机在机-电-热多种应力作用下的故障机理，以及电机绝缘状态评估与故障鲁棒性检测方法；

  第5章介绍工业机器人多种运动形式下定位精度可靠性评估以及考虑不确定参数影响的稳健性设计方法。

  韩旭，河北工业大学党委书记、教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者特聘教授，973项目首席科学家，“万人计划”中青年科学技术创新领军人才。主要研究领域为基于数值模拟的复杂装备先进设计理论与方法，相关理论成果已成功应用于制造装备、车辆工程、航空航天、工程机械、国防特种装备等多个领域。出版《基于数值模拟的设计理论与方法》等多部专著，发表高水平论文300余篇，授权发明专利60余项，连续十年入选爱思维尔机械工程领域中国高被引用学者榜单（Most Cited Chinese Researchers）。以第一完成人获国家科学技术进步二等奖、教育部自然科学一等奖、河北省科学技术突出贡献奖、河北省技术发明一等奖、湖南省科技进步一等奖、中国机械工业科学技术发明一等奖、国际计算力学华人联合会计算力学奖等科技奖励。

  王嘉，河北工业大学研究员、博士生导师，河北省优秀青年基金获得者，河北工业大学元光学者。一直从事复杂装备可靠性理论与方法研究，在机电系统可靠性建模、机器人失效机理与可靠性测评等基础和前沿问题上获得突破，先后主持国家自然科学基金、科技部重点研发计划项目子课题、国防技术基础、省部级重点项目等10余项，以第一/通讯作者发表高水平论文20余篇，参与制定机器人可靠性相关国家标准7项，团体标准8项，授权发明专利10余项，多次在可靠性领域国际会议组织/主持分会并作会议报告。获河北省技术发明一等奖。