知的物理定律求得。 逆动力学问题 即机器人在关节变量空间的轨迹已确 定，或末端执行器在笛卡尔空间的轨 迹已确定 ( 轨迹已被规划 ) ，求解机 器人各执行器的驱动力或力矩。 正动力学问题 即机器人各执行器的驱动力或力矩为 已知，求解机器人关节变量在关节变 量空间的轨迹或末端执行器在笛卡尔 空间的轨迹。 机器人运动方程的求解可分为两种不同性质的向题 人们研 执行作业任务之前，应该预先在关节空间或者作业空间规定它的操 作顺序、行动步骤和作业进程，即对工业机器人进行运动轨迹规划。 本 节 导 入 起始点 结束点 中间点 TCP 一个基本的机器人规划系统能自动生成一系列避免与障碍物发生碰 撞的机器人动作轨迹。机器人的运动轨迹规划能力应力争最优，就是 依据某个或某些优化准则 ( 如工作代价最小、行走路线最短、行走时间 最短等 ) ，在其工作空间中找到一条能避开障碍物的最优轨迹。 ，在其工作空间中找到一条能避开障碍物的最优轨迹。 运动规划 分为路径规划、轨迹生成两部分 路径规划 是找到一系列要经过的路径点，这些点只是空间中的一些位置或者关节角度 轨迹生成 是形成一系列运动连续的参考点，需要确定怎么走，走多快 图 3-22 机器人在路径上的依次运动 机器人的轨迹规划是指根据机器人作业任务的要求（作业规划 ) ， 对机器人末端操作器在工作过程中位姿变化的路径、取向及其变化速度

并制造专用机器人。 8.1.2 机器人工作站的一般设计原则 （ 6 ）作业要求是用户对设计人员提出 的技术期望，它是可行性研究和系统设 计的主要依据。 具体内容有年产量、工作制度、生 产方式、工作站占用空间、操作方式和 自动化程度等。要充分分析工厂的实际 情况，多次商讨对于作业的要求，最终 形成行之有效的系统方案。 （ 5 ）工作环境也是机器人工作站设计 中需要引起注意的一个方面。 对于焊接工作站，要注意焊渣飞溅 具体到选择机器人时，可从三方面加以保证： 有足够的持重能力 足够大的工作空间 有足够多的自由度 8.1.2 机器人工作站的一般设计原则 1 ）确定机器人的持重能力 机器人手腕所能抓取的质量是机器人的一个重要性能指标，习惯上 称为机器人的可搬质量。 环境条件可由机器人产品样本的推荐使用领域加以确定。下面分别讨论。 一般说来，同一系列的机器人，其可搬质量越大，它的外形尺寸、手腕工 作空间、自身质量以及所消耗的功率也就越大。 在某些场合，末端执行器比较复杂，结构庞大，如一些装配工作站和搬运 工作站中的末端执行器。 质量参数是选择机器人最基本的参数，决不允许机器人超负荷运行。 8.1.2 机器人工作站的一般设计原则 2 ）确定机器人的工作空间 工作空间是机器人运动时手臂末端或手腕中心所能到达的所有 点的集合，也称为工作区域，它是机器人的另一个重要性能指标。 由于末端执行器的形状和尺寸是多种多样的，为真实反映机器人的 特征参数，故作业范围是指不安装末端执行器时的工作区域。

一 数智赋能是转型创新的基本形态 工业数智化是以新基建创设新空间满足新需求 工业 4.0 与工业数智化的联系及其内在逻辑 工业数智化转型所需要的新观念与新领导力 二 三 四 工业数智化是以新基建创 设新空间满足新需求 人民美好生活不断丰富化的新内涵新表现 决定企业数智化转型的新技术之演进路线图 新基建架构新空间产生新要素激发新能力 一 1 2 3 工业 4.0 与工业数智化的联 线下无接 触服务”、机 器人送餐、 生活用品供 应与投递从 便利到刚需 疫情走势预判、复工复 序依据（绿码：人和数 据的数字平行世界） 透明感带来踏实感 知情权增强信任感 最大限度消除谣言 传播空间和社会恐慌情绪 在线初级问诊最大限度 缓解线下门诊的压力 娱乐会议学习在线化切 断传染路径 依据人际 交往数据 轨迹精准 搜寻与隔 离可能病 毒携带者， 奠定“四 早”基础 温度贴， 电子封条 难关，杭州严格落实“政府过紧日子”的要求，今年对“三公”经费压减 5% 以上、专项资金缩减 20% 、部门预算 压减 10% 。 工业数智化是以新基建创 设新空间满足新需求 人民美好生活不断丰富化的新内涵新表现 决定企业数智化转型的新技术之演进路线图 新基建架构新空间产生新要素激发新能力 二 1 2 3 竞争舞台新特征（除数字技术革命外的两大变量：应对中美贸易战、应对新冠病毒可能的逆全球化加 速）

2. 基础测绘管理  《浙江省基础测绘管理方法》（2012 年）  《浙江省城市建设档案管理方法》（2006 年）  《浙江省测绘项目备案管理暂行方法》（2006 年）  《浙江省地理空间数据交换和共享管理方法》（2010 年）  《浙江省测绘成果管理方法》（2008 年）  《浙江省测绘管理条例（2013 年修正本）》（2013 年）  《浙江省 CORS 网管理规定》（2011 以被利用，导致部分重复 建设。缺少针对各业务领域统一的顶层设计，造成行业之间发展不均衡。 2.5.1.2 信息独立 港区内政府各业务部门、企业当前仍不能实现信息的互联互通，如各领域 都有地理空间信息和园区公共基础数据的共享需求，但目前地理信息存在数据 不完整以及没有相应的共享服务平台，而园区公共基础数据也未能实现统一管 理和信息共享，限制了部门协同工作能力。各行业信息资源虽多，但行业及应 打通环节，保障发展为目标，建设信息共享、统一管理的政府监管一体化核心 建设思想。 2. 强调信息共享，公共资源整合 XX 港区政府非常重视信息的高效整合，资源共享，提出了建设公共服务云 平台基础设施构想。例如：各领域都有地理空间信息和园区公共基础数据的共 享需求，但目前地理信息存在数据不完整以及没有相应的共享服务平台，而园 区公共基础数据也未能实现统一管理和信息共享。目前园区封闭及监控、环境 监测信息系统等仍在按照以

圆柱状关节机器人也称为 SCARA 机器人，这种结构用多重铰接开放 2 、工业机器人的分类 2 、工业机器人的分类 A 悬臂笛卡尔式 • 从支撑架伸出的长度有限， 刚性差，但其工作空间所受 约束较其它机器人所受的约 束少，故重复性和精度高； • 其坐标更近乎自然状态，故 编程容易； • 但有些运动形式，由于需要 大量计算，此结构可能较难 完成，如方向与任何轴都不 完全对称的并联机构具有较好的各向同性。 缺点： • 工作空间较小。 2 、工业机器人的分类 2.2 并联机器人 6 自由度并联机构 3/4 自由度并联机构 2 自由度并联机构 2 、工业机器人的分类 2.2 并联机器人 从运动形式来看，并联机构可分为平面机构和空间机构；细分可分为平面移动 机构、平面移动转动机构、空间纯移动机构、空间纯转动机构和空间混合运动 机构。 按并联机构的自由度数分类： 传感器、检测执行机构的运动状况，根据需要 反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行 机构进行调整以保证其动作符合设计要求。 3 、工业机器人的组成和性能参数 3.1 工业机器人的组成 D 检测系统 性能参数 工作空间 精度 / 重复定位精度 最大工作速度 其它动态特性 3 、工业机器人的组成和性能参数 3.2 工业机器人的性能参数 自由度数 负载能力 端操作器）的开合自由度。 C 2 3

 数字孪生简单说就是在虚拟空间中完成物理对象、系统、数据的映射，以反映相对应的实体的全生命周期 过程，挖掘历史规律，监控实时状态，预测未来趋势。将数字孪生技术应用于物理工厂中，将大幅推动产 品在设计、生产、管理及维护等环节的变革。  数字孪生是综合运用感知、计算、建模等信息技术，通过软件定义，对物理空间进行描述、诊断、预测、决策， 进而实现物理空间与虚拟空间的交互映射。  2016-2018 数字孪生正成为跨国企业业务布局的新方向 数字世界 物理世界 数字孪 生空间 传感器、驱动器 集成层 网络、协议 通信层 数据、模型 （数字孪生实现） 信息层 资产功能 功能层 组织和业务流程 业务层 资产层 物（设备 / 机器 / 产品等） 德国工业 4.0 参考架构  应用平台  数字孪生空间  模型平台  数据平台 图 以数字孪生体框架为核心的工业互联网 Paas

设备设施管理 难度大 缺乏有效的设计协同、 成果质量把控、数据安 全与共享机制 缺乏三维可视化效果， 无法直观表达设计成果 效果 业务痛点 规划设计缺乏 数字化平台 GI 空间智能 数字孪生 综合决策 • 全局统览透视园区全量、关键业务实时状态 • 从人防到技防，将安全风险降到最低，提升决策效率 安全生产保障 • 基于数字孪生精准监管生产安全相关各类因素，替代 设备设施管理 • 数字孪生空间级数据资产管理能力 • 重大危险源管理 • 设备日常维护工作 规划设计数字化平台 • 方案比选； • 规划设计辅助分析（红线分析、缓冲区分析 ... ） 科学决策缺少抓手 安全生产保障能力 待提高 应急响应能力待提升 设备设施管理难度大 规划设计缺乏数字化 平台 P10 建设目标 空间智能 数字孪生 主要任务 有公用设施和配套功能设施 6. 有封闭化管理 7. 有危险化学品专用车辆停车 场 8. 有信息化平台 9. 有化工安全技能实训基地 10. 有消防设施（特勤站） “ 两禁” 依托 GIS 地理信息系统、空间智能和数字孪生技术，以“十有两禁”和建设指南为依据，以重大安 全风险防控治理为目标，建设智慧化工园区平台和安全风险智能化管控平台。 智慧化工园区 基础信息管理 安全生产管理 智慧环保管理

控制系统也有许多特殊之处，如下： 多关节 联动控制 每个关节由一个伺服系 统控制，多个关节的运 动要求各个伺服系统协 同工作以实现联动控制 基于坐标变换的 运动控制 工业机器人的空间点位 运动控制，需要进行复 杂的坐标变换运算，以 及矩阵函数的逆运算 复杂的 数学模型 其数学模型是一个多变 量、非线性和变参数的 复杂模型，控制中经常 使用复杂控制技术 图 上位机运动控制保持不变，把伺服驱动器和伺服电机做一体化集成， 这样电机与驱动器的线缆就得到了极大的节约；与之对应的是，伺服电 机保持不变，运动控制和伺服驱动做一体化的集成。 ONE 传统模式 由于空间相对分散，上层中央控制器 和底层执行机构相对物理空间比较远 TWO ALL in ONE 模式 可以控制几十台上百台设 备，使用非常方便 典型的伺服系统控制结构是上位控制器和伺服驱动器基于脉冲指令 和总线通讯的方式。 选用不同类型的计算机，就有不同的操作系统和它所支持的各种语言、数据库等 （ 2 ）机器人视觉信息处理算法 既像预处理、分割、描述、识别和解释等算法 （ 3 ）机器人控制软件 （ 1 ）摄像机标定 空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相 互关系是由摄像机成像几何模型决定的，这些几何模型参数就是摄像 机参数，必须有实验和计算来确定，此过程称为摄像机标定。摄像机 标定的方法有很多，一般分为三类：

可构建弹性且按需分配的资源池，具备快速上线、安全防 控能力 资源分配和回收慢，虚拟机安全配置复杂且效果差 多厂区建设与管理（含国内外多地分支 工厂） 可实现统一建设与管理，易于维护，且成本低 管理复杂，成本高，占用机房空间 开发测试 性能优异，使用与管理简单，且成本可控 难以平衡性能和成本，数据副本多，成本高，生成速度慢 虚拟桌面 性能优异，良好的使用体验，可控的建设成本 I/O 风暴影响体验，存储性能存在瓶颈，不易于扩展 符合国产化趋势（特定行业）。 8. 可支持 AI 应用并提升资源利用率。 对于中小型制造业企业，则需要满足以下要求： 1. 稳定性能够满足各类业务需求。 2. 运维管理简单。 3. 方案经济，成本可控，能够节省机房空间等使用成本。 4. 能够按需投资，满足未来的业务发展需求。 制造行业 IT 基础架构转型方案与实践 7 IT 架构转型方向与路线选择 不同规模的用户在选择 IT 基础架构转型路线时，往往会有很多顾虑。 选择其他私有云方案，则需要考虑更多方面的问题，比如：系统稳定 性与性能是否能承载重要生产业务，是否有足够多的生产案例？是否 能先小规模投入，按需投资降低风险？运维是否足够简单？如何降低 总拥有成本？是否可以降低机房空间？如何和原有虚拟化方案整合并 平稳过渡？是否支持数据保护、远程容灾、双活等方案？方案是否有 延续性，软硬件的升级如何解决？ 制造行业 IT 基础架构转型方案与实践 8 SmartX 榫卯®企业云平台：

控能力 资源分配和回收慢，虚拟机安全配置复杂且效果差 多厂区建设与管理（含国内外多地分支 工厂） 可实现统一建设与管理，易于维护，且成本低 管理复杂，成本高，占用机房空间 开发测试 性能优异，使用与管理简单，且成本可控 难以平衡性能和成本，数据副本多，成本高，生成速度慢 虚拟桌面 性能优异，良好的使用体验，可控的建设成本 I/O 风暴影响体验，存储性能存在瓶颈，不易于扩展 符合国产化趋势（特定行业）。 8. 可支持 AI 应用并提升资源利用率。 对于中小型制造业企业，则需要满足以下要求： 1. 稳定性能够满足各类业务需求。 2. 运维管理简单。 3. 方案经济，成本可控，能够节省机房空间等使用成本。 4. 能够按需投资，满足未来的业务发展需求。 不同规模企业对 IT 架构 的 要求 制造行业 IT 基础架构转型方案与实践 6 选择其他私有云方案，则需要考虑更多方面的问题，比如：系统稳定 选择其他私有云方案，则需要考虑更多方面的问题，比如：系统稳定 性与性能是否能承载重要生产业务，是否有足够多的生产案例？是否 能先小规模投入，按需投资降低风险？运维是否足够简单？如何降低 总拥有成本？是否可以降低机房空间？如何和原有虚拟化方案整合 并 平稳过渡？是否支持数据保护、远程容灾、双活等方案？方案是否 有 延续性，软硬件的升级如何解决？ 不同规模的用户在选择 IT 基础架构转型路线时，往往会有很多顾虑。