時(shí)間：2023-03-16 16:29:35
序論：在您撰寫機(jī)器人技術(shù)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.1硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是將系統(tǒng)進(jìn)行模塊化分解來進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括CC2530芯片模塊，電源模塊，射頻電路模塊，控制芯片與機(jī)器人對(duì)接模塊。其中CC2530芯片是一款用于嵌入式應(yīng)用的系統(tǒng)芯片，由TI公司推出，是一種使用了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee和ZigBeeRF4CE解決方案的系統(tǒng)。CC2530內(nèi)部已集成了一個(gè)8051微處理器與高性能的RF收發(fā)器。CC2530能夠以非常低的總材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，擁有較大的Flash，其存儲(chǔ)容量多達(dá)256KB，它是理想的ZigBee專業(yè)應(yīng)用芯片[5]。電源模塊為3.3V與5V供電，控制芯片與機(jī)器人對(duì)接模塊包括穩(wěn)壓部分，電平轉(zhuǎn)換部分以及串口。各部分原理如圖3。
1.2測試平臺(tái)測試平臺(tái)以3個(gè)輪式智能小車作為智能機(jī)器人模型進(jìn)行搭建，智能小車為飛思卡爾車模改裝的，智能小車采用紅外傳感器、攝像頭、超聲波定位儀等設(shè)備進(jìn)行信息的反饋，使每個(gè)機(jī)器人具有自動(dòng)避障，實(shí)時(shí)調(diào)控和定位功能，圖4所示。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
該軟件程序主要包括模塊的定義、參數(shù)類型的初始化以及各個(gè)模塊功能的實(shí)現(xiàn)方式3個(gè)部分。模塊的定義是用來確定節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)，如其中的協(xié)調(diào)機(jī)器人定義為FFD，向其提供全部的IEEE802.15.4MAC服務(wù)，要求其既可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，還具備路由功能，而其他機(jī)器人只需向其提供部分IEEE802.15.4MAC服務(wù)，因此只需將它們定義為RFD設(shè)備，讓它們具備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不充當(dāng)協(xié)調(diào)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)。初始化的目的則是配置系統(tǒng)參數(shù)，首先定義系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，然后定義ZigBee芯片所連接的MCU類型和型號(hào)，接著定義通信模塊性質(zhì)即定義通信模塊所在節(jié)點(diǎn)為全功能節(jié)點(diǎn)還是縮減功能節(jié)點(diǎn)及ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和MAC層的參數(shù)等[6]，如3個(gè)輪式機(jī)器人的16位PAN地址，無線發(fā)送信道的選擇，發(fā)送接收頻率，校驗(yàn)方式等。模塊功能的實(shí)現(xiàn)是通過將每個(gè)模塊分配一個(gè)16位的PAN標(biāo)志符，作為區(qū)分每個(gè)終端設(shè)備的唯一標(biāo)志，人所面對(duì)的主控模塊終端擁有最高的優(yōu)先級(jí)別，并且可以單獨(dú)控制每個(gè)機(jī)器人的行為，也可以向所有機(jī)器人發(fā)送協(xié)作控制命令，讓機(jī)器人自行協(xié)作運(yùn)動(dòng)，當(dāng)協(xié)作命令發(fā)送后，機(jī)器人將以協(xié)調(diào)機(jī)器人作為核心，按照隊(duì)形坐標(biāo)進(jìn)行編隊(duì)運(yùn)行，在此過程中軟件設(shè)定隊(duì)形坐標(biāo)檢測時(shí)間，當(dāng)實(shí)際隊(duì)形坐標(biāo)與超聲輔助系統(tǒng)提供的坐標(biāo)信息不符時(shí)，協(xié)調(diào)機(jī)器人可以通過發(fā)送命令的方式控制其他機(jī)器人進(jìn)行相對(duì)位置的調(diào)整，從而達(dá)到人機(jī)通信與機(jī)器人間相互通信的目的。具體流程圖如圖5。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與問題分析
3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示通過實(shí)驗(yàn)情況可以看到：利用ZigBee無線通信技術(shù)設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人間的組網(wǎng)通信，從而實(shí)現(xiàn)編隊(duì)控制，在此通信系統(tǒng)的控制下，3個(gè)輪式機(jī)器人不但可以通過人機(jī)控制方式進(jìn)行三角形與直線型編隊(duì)間的相互變換，還可以在機(jī)器人間相互通信的基礎(chǔ)上，自動(dòng)地達(dá)到編隊(duì)的目的。
3.2實(shí)驗(yàn)問題分析1)在實(shí)驗(yàn)過程中，由于實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)采用超聲波輔助定位模塊，故實(shí)驗(yàn)場地中設(shè)有超聲定位的固定參考點(diǎn)，因此不同的實(shí)驗(yàn)場地智能機(jī)器人的定位需經(jīng)過測試進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)然輔助定位也可以采用其他模塊進(jìn)行，這并不會(huì)影響此通信系統(tǒng)的性能，依然可以很好地完成隊(duì)形間的變換。2)在實(shí)驗(yàn)過程中，由于超聲定位的坐標(biāo)返回值與系統(tǒng)設(shè)置的相對(duì)坐標(biāo)數(shù)值不可能完全吻合，因此在實(shí)際應(yīng)用中，將系統(tǒng)坐標(biāo)數(shù)值設(shè)置為區(qū)間值，即當(dāng)超聲定位模塊返回的坐標(biāo)值在系統(tǒng)相對(duì)坐標(biāo)值范圍內(nèi)就認(rèn)為已經(jīng)運(yùn)行到指定位置，便進(jìn)行下一步運(yùn)行，因此在不同的實(shí)驗(yàn)測試過程中隊(duì)形可能會(huì)出現(xiàn)一些誤差，但這種誤差經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)坐標(biāo)區(qū)間值范圍的調(diào)整可以適當(dāng)減小，達(dá)到誤差允許范圍內(nèi)，因而對(duì)編隊(duì)的美觀性影響不大。
4結(jié)束語
本文作者：工作單位：安徽埃夫特智能裝備有限公司
從控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來說，可以采用辯證法內(nèi)外因基本原理來分析影響重載機(jī)器人控制品質(zhì)的因素，首先，如果系統(tǒng)存在動(dòng)力學(xué)耦合、柔性等非線性因素，僅僅采用傳統(tǒng)的線性控制很難獲得良好的控制品質(zhì)，底層伺服回路的控制缺陷是影響機(jī)器人控制品質(zhì)的內(nèi)因。第二，如果運(yùn)動(dòng)規(guī)劃環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，傳輸給底層運(yùn)動(dòng)控制回路的運(yùn)動(dòng)指令不合理，即存在位置不連續(xù)，速度不連續(xù)，加速度躍變等情況，對(duì)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊，即便底層伺服控制設(shè)計(jì)再優(yōu)秀，同樣也會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)控制品質(zhì)，這就是所謂的外因。下面就從內(nèi)外因角度對(duì)目前在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和底層伺服控制方面的相關(guān)進(jìn)展進(jìn)行綜述。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與軌跡規(guī)劃是指根據(jù)一定規(guī)則和邊界條件產(chǎn)生一些離散的運(yùn)動(dòng)指令作為機(jī)器人伺服回路的輸入指令。運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的輸入是工作空間中若干預(yù)設(shè)點(diǎn)或其他運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的約束條件；運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的輸出為一組離散的位置、速度和加速度序列。運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法設(shè)計(jì)過程中主要需要考慮以下三個(gè)問題：（1）規(guī)劃空間的選?。和ǔＧ闆r下，機(jī)器人軌跡規(guī)劃是在全局操作空間內(nèi)進(jìn)行的，因?yàn)樵谌植僮骺臻g內(nèi)，對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的軌跡規(guī)劃、避障及幾何約束描述更為直觀。然而在一些情況下，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃會(huì)轉(zhuǎn)換到關(guān)節(jié)空間內(nèi)完成。在關(guān)節(jié)空間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃優(yōu)點(diǎn)如下：a.關(guān)節(jié)空間內(nèi)規(guī)劃可以避免機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)奇異點(diǎn)及自由度冗余所帶來種種問題[1-4]；b.機(jī)器人系統(tǒng)控制量是各軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩，用于調(diào)節(jié)各軸驅(qū)動(dòng)力矩的軸伺服算法設(shè)計(jì)通常情況也是在關(guān)節(jié)空間內(nèi)的，因此更容易將兩者結(jié)合起來進(jìn)行統(tǒng)一考慮[5,6]；c.關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)規(guī)劃可以避免全局操作空間運(yùn)動(dòng)規(guī)劃帶來的每一個(gè)指令更新周期內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆計(jì)算帶來的計(jì)算量，因?yàn)槿绻噶罡轮芷谳^短，將會(huì)對(duì)CPU產(chǎn)生較大的計(jì)算負(fù)荷。（2）基礎(chǔ)函數(shù)光滑性保證：至少需要位置指令C2和速度指令C1連續(xù)，從而保證加速度信號(hào)連續(xù)。不充分光滑的運(yùn)動(dòng)指令會(huì)由于機(jī)械系統(tǒng)柔性激起諧振，這點(diǎn)對(duì)高速重載工業(yè)機(jī)器人更為明顯。在產(chǎn)生諧振的同時(shí)，軌跡跟蹤誤差會(huì)大幅度增加，諧振和沖擊也會(huì)加速機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部件的磨損甚至損壞[7]。針對(duì)這一問題，相關(guān)學(xué)者引入高次多項(xiàng)式或以高次多項(xiàng)式為基礎(chǔ)的樣條函數(shù)進(jìn)行軌跡規(guī)劃，其中Boryga利用多項(xiàng)式多根的特性，分別采用5次、7次和9次多項(xiàng)式對(duì)加速度進(jìn)行規(guī)劃，表達(dá)式中僅含有一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，通過運(yùn)動(dòng)約束條件，最終確定參數(shù)值，并比較了各自性能[8]。Gasparetto采用五次B樣條作為規(guī)劃基礎(chǔ)函數(shù)，并將整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中加速度平方的積分作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以確保運(yùn)動(dòng)指令足夠光滑[9]。劉松國基于B樣條曲線，在關(guān)節(jié)空間內(nèi)提出了一種考慮運(yùn)動(dòng)約束的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法，將運(yùn)動(dòng)學(xué)約束轉(zhuǎn)化為樣條曲線控制頂點(diǎn)約束，可保證角度、角速度和角加速度連續(xù)，起始點(diǎn)和終止點(diǎn)角速度和角加速度可以任意配置[10]。陳偉華則在Cartesian空間內(nèi)分別采用三次均勻B樣條，三次非均勻B樣條，三次非均勻有理B樣條進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃[11]。（3）運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中最優(yōu)化問題：目前常用的目標(biāo)函數(shù)主要為運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行能耗和加速度。其中關(guān)于運(yùn)行時(shí)間最優(yōu)的問題，較為經(jīng)典是Kang和Mckay提出的考慮系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩上限的時(shí)間最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法，然而該算法加速度不連續(xù)，因此對(duì)于機(jī)器人來說力矩指令也是不連續(xù)的，即加速度為無窮大，對(duì)于真實(shí)的電驅(qū)伺服系統(tǒng)來說，這是無法實(shí)現(xiàn)的，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，大幅度降低系統(tǒng)的跟蹤精度，對(duì)機(jī)械本體使用壽命也會(huì)產(chǎn)生影響[12]。針對(duì)上述問題Constantinescu提出了解決方法，在考慮動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，增加對(duì)力矩和加速度的約束，并采用可變?nèi)莶罘▽?duì)優(yōu)化問題進(jìn)行求解[13]。除了以時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)外，其他指標(biāo)同樣被引入最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模型中。Martin采用B函數(shù)，以能耗最少為優(yōu)化目標(biāo)，并將該問題轉(zhuǎn)化為離散參數(shù)的優(yōu)化問題，針對(duì)數(shù)值病態(tài)問題，提出了具有遞推格式的計(jì)算表達(dá)式[14]。Saramago則在考慮能耗最優(yōu)的同時(shí)，將執(zhí)行時(shí)間作為優(yōu)化目標(biāo)之一，構(gòu)成多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，最終的優(yōu)化結(jié)果取決于兩個(gè)目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，且優(yōu)化結(jié)果對(duì)于權(quán)重系數(shù)選擇較為敏感[15]。Korayem則在考慮機(jī)器人負(fù)載能力，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩上限和彈性變形基礎(chǔ)上，同時(shí)以在整個(gè)運(yùn)行過程中的位置波動(dòng)，速度波動(dòng)和能耗為目標(biāo)，給出了一種最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法[6]，然而該方法在求解時(shí)，收斂域較小，收斂性較差，計(jì)算量較大。
考慮部件柔性的機(jī)器人控制算法機(jī)器人系統(tǒng)剛度是影響動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)重要因素。一般情況下，電氣部分的系統(tǒng)剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)械部分。雖然重載工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于輕型臂來說，其部件剛度已顯著增大，但對(duì)整體質(zhì)量的要求不會(huì)像輕型臂那么高，而柔性環(huán)節(jié)仍然不可忽略，原因有以下兩點(diǎn)：（1）在重載情況下，如果要確保機(jī)器人具有足夠的剛度，必然會(huì)增加機(jī)器人部件質(zhì)量。同時(shí)要達(dá)到高速高加速度要求，對(duì)驅(qū)動(dòng)元件功率就會(huì)有很高的要求，實(shí)際中往往是不可實(shí)現(xiàn)（受電機(jī)的功率和成本限制）。（2）即使驅(qū)動(dòng)元件功率能夠達(dá)到要求，機(jī)械本體質(zhì)量加大會(huì)導(dǎo)致等效負(fù)載與電機(jī)慣量比很大，這樣就對(duì)關(guān)節(jié)剛度有較高的要求，而機(jī)器人關(guān)節(jié)剛度是有上限的（主要由減速器剛度決定）。因此這種情況下不管是開鏈串聯(lián)機(jī)構(gòu)還是閉鏈機(jī)構(gòu)都會(huì)體現(xiàn)出明顯的關(guān)節(jié)柔性[16,17]，在重載搬運(yùn)機(jī)器人中十分明顯。針對(duì)柔性部件帶來的系統(tǒng)控制復(fù)雜性問題，傳統(tǒng)的線性控制將難以滿足控制要求[17-19]，目前主要采用非線性控制方法，可以分成以下幾大類：（1）基于奇異攝動(dòng)理論的模型降階與復(fù)合控制首先針對(duì)于柔性關(guān)節(jié)控制問題，美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校著名控制論學(xué)者M(jìn)arkW.Spong教授于1987年正式提出和建立柔性關(guān)節(jié)的模型和奇異攝動(dòng)降階方法。對(duì)于柔性關(guān)節(jié)的控制策略絕大多數(shù)都是在Spong模型基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。由于模型的階數(shù)高，無法直接用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，針對(duì)這個(gè)問題，相關(guān)學(xué)者對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行了降階。Spong首先將奇異攝動(dòng)理論引入了柔性關(guān)節(jié)控制，將系統(tǒng)分成了慢速系統(tǒng)和邊界層系統(tǒng)[20]，該方法為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。Wilson等人對(duì)柔性關(guān)節(jié)降階后所得的慢速系統(tǒng)采用了PD控制律，將快速邊界層系統(tǒng)近似為二階系統(tǒng)，對(duì)其阻尼進(jìn)行控制，使其快速穩(wěn)定[21]。針對(duì)慢速系統(tǒng)中的未建模非線性誤差，Amjadi采用模糊控制完成了對(duì)非線性環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)[22]。彭濟(jì)華在對(duì)邊界層系統(tǒng)提供足夠阻尼的同時(shí)，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入慢速系統(tǒng)控制，有效的克服了參數(shù)未知和不確定性問題。連桿柔性會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程階數(shù)較高，Siciliano和Book將奇異攝動(dòng)方法引入柔性連桿動(dòng)力學(xué)方程的降階，其基本思想與將奇異攝動(dòng)引入柔性關(guān)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程一致，都將柔性變形產(chǎn)生的振動(dòng)視為暫態(tài)的快速系統(tǒng)，將名義剛體運(yùn)動(dòng)視為準(zhǔn)靜態(tài)的慢速系統(tǒng)，然后分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合控制，并應(yīng)用于單柔性連桿的控制中[23]。英國Sheffield大學(xué)A.S.Morris教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組在柔性關(guān)節(jié)奇異攝動(dòng)和復(fù)合控制方面開展了持續(xù)的研究。在2002年利用Lagrange方程和假設(shè)模態(tài)以及Spong關(guān)節(jié)模型建立柔性關(guān)節(jié)和柔性連桿的耦合模型，并對(duì)奇異攝動(dòng)理論降階后的慢速和快速子系統(tǒng)分別采用計(jì)算力矩控制和二次型最優(yōu)控制[24]。2003年在解決柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人軌跡跟蹤控制時(shí)，針對(duì)慢速系統(tǒng)參數(shù)不確定問題引入RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代替原有的計(jì)算力矩控制[25].隨后2006年在文獻(xiàn)[24]所得算法和子系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性和魯棒性要求，在邊界層采用Hinf控制，在慢速系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，并給出了系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析[26]。隨著相關(guān)研究的開展，有些學(xué)者開始在奇異攝動(dòng)理論與復(fù)合控制的基礎(chǔ)上作出相應(yīng)改進(jìn)。由于奇異攝動(dòng)的數(shù)學(xué)復(fù)雜性和計(jì)算量問題，Spong和Ghorbel提出用積分流形代替奇異攝動(dòng)[27]。針對(duì)奇異攝動(dòng)模型需要關(guān)節(jié)高剛度假設(shè)，在關(guān)節(jié)柔度較大的情況下，劉業(yè)超等人提出一種剛度補(bǔ)償算法，拓展了奇異攝動(dòng)理論的適用范圍[28]。（2）狀態(tài)反饋和自適應(yīng)控制在采用奇異攝動(dòng)理論進(jìn)行分析時(shí)，常常要同時(shí)引入自適應(yīng)控制律來完成對(duì)未知或不精確參數(shù)的處理，而采用積分流形的方式最大的缺點(diǎn)也在于參數(shù)的不確定性，同樣需要結(jié)合自適應(yīng)控制律[29,30]。因此在考慮柔性環(huán)節(jié)的機(jī)器人高動(dòng)態(tài)性能控制要求下，自適應(yīng)控制律的引入具有一定的必要性。目前對(duì)于柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人自適應(yīng)控制主要思路如下：首先根據(jù)Spong模型，機(jī)器人系統(tǒng)階數(shù)為4，然后通過相應(yīng)的降階方法獲得一個(gè)二階的剛體模型子系統(tǒng)，而目前的大多數(shù)柔性關(guān)節(jié)自適應(yīng)控制律主要針對(duì)的便是二階的剛體子系統(tǒng)中參數(shù)不確定性。Spong等人提出了將自適應(yīng)控制律引入柔性關(guān)節(jié)控制，其基于柔性關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)奇異攝動(dòng)方程，對(duì)降階剛體模型采用了自適應(yīng)控制律，主要采用的是經(jīng)典的Slotine-Li自適應(yīng)控制律[31]，并通過與Cambridge大學(xué)Daniel之間互相糾正和修改，確立一套較為完善的基于奇異攝動(dòng)模型的柔性關(guān)節(jié)自適應(yīng)控制方法[32-34]。（3）輸入整形控制輸入整形最原始的思想來自于利用PosicastControl提出的時(shí)滯濾波器，其基本思想可以概括為在原有控制系統(tǒng)中引入一個(gè)前饋單元,包含一系列不同幅值和時(shí)滯的脈沖序列。將期望的系統(tǒng)輸入和脈沖序列進(jìn)行卷積,產(chǎn)生一個(gè)整形的輸入來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。最原始的輸入整形方法要求系統(tǒng)是線性的，并且方法魯棒性較差，因此其使用受到限制。直到二十世紀(jì)九十年初由MIT的Signer博士大幅度提高該方法魯棒性，并正式將該方法命名為輸入整形法后[35]，才逐漸為人們重視，并在柔性機(jī)器人和柔性結(jié)構(gòu)控制方面取得了一系列不錯(cuò)的控制效果[36-39]。輸入整形技術(shù)在處理柔性機(jī)器人控制時(shí)，可以統(tǒng)一考慮關(guān)節(jié)柔性和連桿柔性。對(duì)于柔性機(jī)器人的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制問題，要求快速消除殘余振蕩，使機(jī)器人快速精確定位。
這類問題對(duì)于輸入整形控制來說是較容易實(shí)現(xiàn)的，但由于機(jī)器人柔性環(huán)節(jié)較多，呈現(xiàn)出多個(gè)系統(tǒng)模態(tài)，因此必須解決多模態(tài)輸入整形問題。相關(guān)學(xué)者對(duì)多模態(tài)系統(tǒng)的輸入整形進(jìn)行了深入研究。多模態(tài)系統(tǒng)的輸入整形設(shè)計(jì)方法一般有:a)級(jí)聯(lián)法：為每個(gè)模態(tài)設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波器，然后將所有模態(tài)的時(shí)滯濾波器進(jìn)行級(jí)聯(lián),組合成一個(gè)完整的濾波器，以抑制所有模態(tài)的振蕩；b)聯(lián)立方程法:直接根據(jù)系統(tǒng)的靈敏度曲線建立一系列的約束方程，通過求解方程組來得到濾波器。這兩種方法對(duì)系統(tǒng)的兩種模態(tài)誤差均有很好的魯棒性。級(jí)聯(lián)法設(shè)計(jì)簡單，且對(duì)高模態(tài)的不敏感性比聯(lián)立方程法要好；聯(lián)立方程法比較直接，濾波器包含的脈沖個(gè)數(shù)少,減少了運(yùn)行時(shí)間。對(duì)于多模態(tài)輸入整形控制Singer博士提出了一種高效的輸入整形方法，其基本思想為：首先在靈敏度曲線上選擇一些滿足殘留振蕩最大幅值的頻段，在這些特定的頻帶中分別選擇一些采樣頻率，計(jì)算其殘留振蕩；然后將各頻率段的殘留振蕩與期望振蕩值的差平方后累加求和，構(gòu)成目標(biāo)函數(shù)，求取保證目標(biāo)函數(shù)最小的輸入整形序列。將頻率選擇轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題，對(duì)于多模態(tài)系統(tǒng)，則在每個(gè)模態(tài)處分別選擇頻率采樣點(diǎn)和不同的阻尼系數(shù)，再按上述方法求解[40]。SungsooRhim和WayneBook在2004年針對(duì)多模態(tài)振動(dòng)問題提出了一種新的時(shí)延整形濾波器，并以控制對(duì)象柔性模態(tài)為變量的函數(shù)形式給出了要消除殘余振動(dòng)所需最基本條件。同時(shí)指出當(dāng)濾波器項(xiàng)數(shù)滿足基本條件時(shí)，濾波器的時(shí)延可以任意設(shè)定，消除任何給定范圍內(nèi)的任意多個(gè)柔性振動(dòng)模態(tài)產(chǎn)生的殘余振動(dòng)，為輸入整形控制器實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)提供了理論基礎(chǔ)[41]，同時(shí)針對(duì)原有輸入整形所通常處理的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制問題進(jìn)行了有益補(bǔ)充，M.C.Reynolds和P.H.Meckl等人將輸入整形應(yīng)用于關(guān)節(jié)空間的軌跡控制，提出了一種時(shí)間和輸入能量最優(yōu)的軌跡控制方法[42]。（4）不基于模型的軟計(jì)算智能控制針對(duì)含有柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性和無法精確建模，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能計(jì)算方法更多地被引入用于對(duì)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行近似。Ge等人利用高斯徑向函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人系統(tǒng)的反饋線性化，仿真結(jié)果表明相比于傳統(tǒng)的基于模型的反饋線性化控制，采用該方法系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟蹤性能較好，對(duì)于參數(shù)不確定性和動(dòng)力學(xué)模型的變化魯棒性較強(qiáng)，但是整個(gè)算法所用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于所需節(jié)點(diǎn)較多，計(jì)算量較大，并且需要全狀態(tài)反饋，狀態(tài)反饋量獲取存在一定困難[43]。孫富春等人對(duì)于只具有關(guān)節(jié)傳感器的機(jī)器人系統(tǒng)在輸出反饋控制的基礎(chǔ)上引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于逼近機(jī)器人模型，克服無法精確建模的非線性環(huán)節(jié)帶來的影響，從而提高機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)跟蹤性能[44]。A.S.Morris針對(duì)整個(gè)柔性機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型提出了相應(yīng)的模糊控制器，并用GA算法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，之后在模糊控制器的基礎(chǔ)上，綜合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近功能對(duì)剛?cè)狁詈线\(yùn)動(dòng)進(jìn)行了補(bǔ)償[45]。除采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)外，模糊控制也在柔性機(jī)器人控制中得以應(yīng)用。具有代表性的研究成果有V.G.Moudgal設(shè)計(jì)了一種具有參數(shù)自學(xué)習(xí)能力的柔性連桿模糊控制器，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，并與常規(guī)的模糊控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較[46]。Lin和F.L.Lewis等人在利用奇異攝動(dòng)方法基礎(chǔ)上引入模糊控制器，對(duì)所得的快速子系統(tǒng)和慢速子系統(tǒng)分別進(jìn)行模糊控制[4748]?？焖僮酉到y(tǒng)的模糊控制器采用最優(yōu)控制方法使柔性系統(tǒng)的振動(dòng)快速消退，慢速子系統(tǒng)的模糊控制器完成名義軌跡的追蹤，并對(duì)單柔性梁進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。Trabia和Shi提出將關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角和末端振動(dòng)變形分別設(shè)計(jì)模糊控制器進(jìn)行控制，由于對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)只有一個(gè)控制目標(biāo)，所以模糊規(guī)則相對(duì)簡單，最后將兩個(gè)控制器的輸出進(jìn)行合成，完成復(fù)合控制，其思想與奇異攝動(dòng)方法下進(jìn)行復(fù)合控制類似[49]。隨后又對(duì)該算法進(jìn)行改進(jìn)，同樣采用分布式結(jié)構(gòu)，通過對(duì)輸出變量重要性進(jìn)行評(píng)估，得出關(guān)節(jié)和末端點(diǎn)的速度量要比位置量更為重要，因此將模糊控制器分成兩部分，分別對(duì)速度和位置進(jìn)行控制，并利用NelderandMeadSimplex搜索方法對(duì)隸屬度函數(shù)進(jìn)行更新[50]。采用基于軟計(jì)算的智能控制方法相對(duì)于基于模型的控制方法具有很多優(yōu)勢(shì)，特別是可以與傳統(tǒng)控制方法相結(jié)合，完成對(duì)傳統(tǒng)方法無法精確建模的非線性環(huán)節(jié)進(jìn)行逼近，但是目前這些方法的研究絕大部分還處于仿真階段，或在較簡單的機(jī)器人（如單自由度或兩自由度機(jī)器人）進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。其應(yīng)用和工程實(shí)現(xiàn)受限的主要原因在于計(jì)算量大，但隨著處理器計(jì)算能力的提高，這些方法還有廣泛的應(yīng)用前景。
焊接機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)在于:焊接參數(shù)穩(wěn)定，大幅提高了焊接產(chǎn)品的質(zhì)量;使操作工人遠(yuǎn)離焊接弧光、煙霧和焊渣飛濺的侵害，極大地改善了工作條件;可以24h連續(xù)工作，大幅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。我國的工業(yè)機(jī)器人自上世紀(jì)一七五科技攻關(guān)開始起步，經(jīng)過30多年的發(fā)展，在機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制造、控制系統(tǒng)、傳感器技術(shù)和智能應(yīng)用方面都取得了長足的發(fā)展，弧焊機(jī)器人已廣泛應(yīng)用在汽車及裝備制造等領(lǐng)域的焊裝線上?？茖W(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)不斷向大型復(fù)雜開放的方向發(fā)展，反過來又對(duì)焊接機(jī)器人等工業(yè)技術(shù)提出了更高的要求，虛擬仿真技術(shù)、人工智能控制和多智能體協(xié)同工作系統(tǒng)等高新技術(shù)正成為焊接機(jī)器人技術(shù)研究的熱點(diǎn)，不斷推進(jìn)焊接機(jī)器人向著更先進(jìn)的數(shù)字化、信息化、智能化方向發(fā)展。
1虛擬仿真高新技術(shù)
虛擬仿真技術(shù)是在信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，將先進(jìn)的仿真技術(shù)手段與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)事件的現(xiàn)實(shí)性從時(shí)間和空間上進(jìn)行分解后重新組合的技術(shù)。這一技術(shù)包括了三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、多功能傳感技術(shù)、人工智能、高清晰度的顯示技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。在機(jī)器人研發(fā)設(shè)計(jì)階段，由于機(jī)器人的機(jī)械手是多自由度的空間連桿機(jī)構(gòu)，如果采用傳統(tǒng)的力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)理論來進(jìn)行計(jì)算分析，那么難度非常大。如果利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)，將機(jī)械手的幾何參數(shù)及各組成零件的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征與機(jī)器人學(xué)理論結(jié)合，運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件將其模擬出來，再對(duì)其進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)和受力分析，就可以得到直觀且可靠的結(jié)果。在機(jī)器人試驗(yàn)過程中，由真實(shí)設(shè)備和計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)綜合組成虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，讓機(jī)器人在仿真環(huán)境中模擬正常工作狀態(tài)，這樣不僅加快了機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用能力檢測的進(jìn)度，也縮短了其在工作環(huán)境中的安裝和調(diào)整周期，更避免了許多在常規(guī)計(jì)算中難以測算的動(dòng)態(tài)障礙、十涉等問題。
2多智能體協(xié)調(diào)控制高新技術(shù)
多智能體協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是指多個(gè)智能體通過系統(tǒng)控制互相協(xié)調(diào)、配合，協(xié)同工作，能夠共同完成一項(xiàng)工作任務(wù)的組合系統(tǒng)，是近年來剛剛興起的一項(xiàng)開放J陛智能新技術(shù)。多智能體協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是在單體智能機(jī)器人的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)復(fù)雜工作而將多個(gè)機(jī)器人的工作組合協(xié)調(diào)，相互關(guān)聯(lián)。在搭建該控制系統(tǒng)時(shí)，重點(diǎn)考慮多個(gè)智能體的協(xié)調(diào)運(yùn)作，即每個(gè)智能體按控制要求，在規(guī)定時(shí)間和空間內(nèi)完成既定任務(wù)，且與相關(guān)聯(lián)的智能體在時(shí)間和動(dòng)作上協(xié)調(diào)一致，相互間有信息交互，具備一定的調(diào)節(jié)反饋能力。多智能控制體系利用一個(gè)控制系統(tǒng)，組成一個(gè)龐大的復(fù)雜的體系，完成復(fù)雜的工作目標(biāo)，解決了一個(gè)全局性問題。其特點(diǎn)在于，將本應(yīng)非常復(fù)雜的硬件和軟件控制系統(tǒng)，分解成了相對(duì)簡單的、獨(dú)立的、相互間有信息反饋、彼此協(xié)調(diào)的多個(gè)單智能體單元。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了資源共享、信息互通、互相協(xié)調(diào)、互相控制，通過易于管理、可靈活調(diào)整的多個(gè)單體，完成各種復(fù)雜的工作任務(wù)。
3智能傳感器高新技術(shù)
近年來，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)也得到了長足進(jìn)步，在傳統(tǒng)傳感器的基礎(chǔ)上，發(fā)展起了多種新型智能傳感器。在焊接機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用的有電弧傳感器、超聲波觸覺傳感器、靜電電容式距離傳感器、基于光纖陀螺慣性測量的三維運(yùn)動(dòng)傳感器，以及包括光譜、光纖、紅外等在內(nèi)的光傳感器等。智能傳感器技術(shù)對(duì)機(jī)器人技術(shù)向高精方向發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。電弧傳感器的工作原理是直接從焊接電弧本身獲取焊縫偏差信息，不需要任何附加裝置，具有成本低、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采用了視覺傳感器的機(jī)器人，通過視覺控制不需要預(yù)先對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行示教或離線編程，可節(jié)約大量的編程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。同時(shí)，為了使智能機(jī)器人系統(tǒng)獲取更加全面、準(zhǔn)確的環(huán)境信息，以滿足其綜合決策的需要，一種以多傳感器聯(lián)合為基礎(chǔ)的信息采集處理系統(tǒng)，即多傳感器智能信息融合技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)只能測量一種信息的智能傳感器相比，其性能大為提高。
4結(jié)語
機(jī)器人技術(shù)教育是指圍繞機(jī)器人而開展的教與學(xué)活動(dòng)，幼兒到成人都可以是教育對(duì)象，它以多視角、多樣化的教學(xué)模式，達(dá)到寓教于樂的教育目的。機(jī)器人技術(shù)教育的內(nèi)容，并不受限于傳統(tǒng)的教學(xué)模式。以機(jī)器人作為教學(xué)活動(dòng)的載體，不僅可以使教學(xué)具有科技含量，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、綜合實(shí)踐能力和協(xié)作能力。當(dāng)然，在近年來的各類科技活動(dòng)項(xiàng)目中，與機(jī)器人有關(guān)的項(xiàng)目不算很多，關(guān)于機(jī)器人的創(chuàng)新教學(xué)，還處于初級(jí)階段。因此，探究怎樣通過機(jī)器人教學(xué)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，是現(xiàn)階段最迫切需要解決的問題之一。
1.機(jī)器人技術(shù)教育的意義
提升學(xué)生的創(chuàng)新能力創(chuàng)新能力作為一個(gè)國家、民族進(jìn)步和繁榮的動(dòng)力，在當(dāng)今社會(huì)，其價(jià)值不言而喻。我國的傳統(tǒng)應(yīng)試教育模式已被質(zhì)疑多年，每年培養(yǎng)出的人才雖然在數(shù)量上遠(yuǎn)超西方一些國家，但其質(zhì)量參差不齊，尤其是在創(chuàng)新能力方面不能盡如人意。盡管近幾年一直在提倡素質(zhì)教育，卻仍然無法改變現(xiàn)狀。因此，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。隨著機(jī)器人教育活動(dòng)日益普及，它在培養(yǎng)青少年創(chuàng)造力過程中凸顯的優(yōu)勢(shì)已受到各界關(guān)注。機(jī)器人教育圍繞學(xué)生因材施教，教師只扮演引導(dǎo)者的作用，傳授最基本的理論知識(shí)，剩下的需要學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐來獲取新的知識(shí)和信息。對(duì)于一些問題，學(xué)生必須給出自己的創(chuàng)新解決方案，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。
2.提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣
愛因斯坦說過：“對(duì)一切來說，只有熱愛才是最好的老師，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過責(zé)任感。”這表明了興趣的培養(yǎng)對(duì)于學(xué)習(xí)的重要性。因?yàn)橛信d趣，所以會(huì)專注，學(xué)生學(xué)習(xí)效率的高低在很大程度上取決于是否有學(xué)習(xí)興趣。機(jī)器人技術(shù)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并改變傳統(tǒng)的教育模式和理念，以玩帶學(xué)，在娛樂中、在好奇心的驅(qū)使下，讓學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)。
3.增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)
機(jī)器人競賽活動(dòng)所需要的知識(shí)相當(dāng)廣泛，完成這個(gè)任務(wù)需要讓學(xué)生分成組，由組內(nèi)成員一同探索學(xué)習(xí)。如果某一成員有了新發(fā)現(xiàn)，大家可以一起分享、討論、協(xié)商，共同進(jìn)步和學(xué)習(xí)，組與組之間進(jìn)行比拼。這其實(shí)就是團(tuán)體之間的競爭。學(xué)生在團(tuán)隊(duì)精神的作用下，能夠?qū)W會(huì)相互關(guān)心、相互幫助，并且在此過程中產(chǎn)生關(guān)心團(tuán)隊(duì)的責(zé)任意識(shí)，學(xué)會(huì)自覺維護(hù)團(tuán)隊(duì)的集體榮譽(yù)，還學(xué)會(huì)了如何與人溝通、相處、包容，以及約束自己的行為。采用這種培養(yǎng)方式，是讓學(xué)生在實(shí)踐中去學(xué)習(xí)，用心去感受，這種教育模式相比傳統(tǒng)的口頭說教更具有效果。
二、開展機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新教育的有效途徑和方法
1.開設(shè)相關(guān)課程補(bǔ)充專業(yè)知識(shí)
可以采取多種形式相互結(jié)合的方式補(bǔ)充相關(guān)專業(yè)知識(shí)。并且針對(duì)不同基礎(chǔ)的學(xué)生，可以開設(shè)不同的班型，課程包含一些必要的、基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí)，從機(jī)器人發(fā)展史到專業(yè)術(shù)語，以及機(jī)械方面的內(nèi)容，循序漸進(jìn)，由易到難。為了使學(xué)生們便于理解和學(xué)習(xí)，建議理論課學(xué)習(xí)結(jié)束后開始一些簡單的實(shí)驗(yàn)課程來提高孩子們的動(dòng)手實(shí)踐能力。
2.提高授課人的相關(guān)能力
機(jī)器人課程的開設(shè)有別于其他課程，因?yàn)檫@門課程涉及的知識(shí)面很廣，跨越多個(gè)相關(guān)專業(yè)。因此，這門課程的考核評(píng)估辦法也要區(qū)別于其他傳統(tǒng)課程。機(jī)器人課程的開設(shè)，首先要求教師要明確自己課程的目標(biāo)、內(nèi)容，以及相關(guān)課程的組織實(shí)施、課程評(píng)估。機(jī)器人課程需要學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)量大且范圍廣，這就需要授課教師時(shí)刻追蹤相關(guān)課程內(nèi)容的變化更新，并做好相關(guān)課程規(guī)劃，要了解學(xué)生參與課程的程度，并及時(shí)根據(jù)教學(xué)實(shí)際調(diào)整傳授方法。因此，課程開設(shè)后，授課人會(huì)面臨一些新的教學(xué)觀念、材料和策略的挑戰(zhàn)。這就需要教師的授課能力（包含制訂課程目標(biāo)、明確課程內(nèi)容、課程組織實(shí)施、課程評(píng)估等4個(gè)方面的能力）有全面地提高。
3.開展機(jī)器人競賽活動(dòng)
信息化專業(yè)技術(shù)人員是隨著信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而形成的一類特殊的人員群體。從企業(yè)信息化所涉及的內(nèi)容和要解決的問題來看，企業(yè)信息化專業(yè)技術(shù)人員可分為三個(gè)層次，一是技術(shù)支持及操作層人員，這是企業(yè)信息化工作的基礎(chǔ)人員，是信息系統(tǒng)的直接使用者；二是信息管理控制層人員，包括信息管理人員與核心技術(shù)人員，這是企業(yè)信息化工作的中堅(jiān)力量；三是信息化戰(zhàn)略規(guī)劃層人員，這是企業(yè)信息化建設(shè)的關(guān)鍵。一般來說，信息化專業(yè)技術(shù)人員具有以下幾個(gè)方面的突出特點(diǎn)：一是成就動(dòng)機(jī)強(qiáng)。與其他員工相比，從事信息化的專業(yè)技術(shù)人員更有一種表現(xiàn)自己的強(qiáng)烈欲望。信息化專業(yè)技術(shù)人員擁有提升企業(yè)生產(chǎn)管理效率的信息管理知識(shí)和管理技術(shù)，他們往往有著發(fā)揮自己專業(yè)特長、追求事業(yè)成就，實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的目的，并強(qiáng)烈期望得到企業(yè)的承認(rèn)和尊重。二是所從事工作的挑戰(zhàn)性。信息化技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和生物工程技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，具有虛擬性、全球性、交互性與開放性等特點(diǎn)。因此，與其他員工相比，信息化專業(yè)技術(shù)人員更熱衷于具有挑戰(zhàn)性的工作，把攻克難關(guān)看作一種樂趣，一種體現(xiàn)自我價(jià)值的方式。三是工作成果不易量化。信息化建設(shè)工作，技術(shù)含量高，實(shí)施難度大，對(duì)從事工作的人員素質(zhì)要求較高，極大程度上依賴于專業(yè)技術(shù)人員自身的智力投入。信息化工作成果不易直接測量，而且對(duì)于一些科技含量較高的信息產(chǎn)品，往往是眾多實(shí)施團(tuán)隊(duì)和技術(shù)人員集體智慧的結(jié)晶，不易分割，這也給衡量個(gè)人工作業(yè)績帶來了困難。
2國有企業(yè)信息化專業(yè)技術(shù)人員的激勵(lì)機(jī)制存在的問題及原因分析
長期以來，國有企業(yè)信息化專業(yè)技術(shù)人員的收入遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行業(yè)市場勞動(dòng)力價(jià)位，尤其是在以薪酬為核心的激勵(lì)體系方面問題突出。由于激勵(lì)不足，國有企業(yè)信息化專業(yè)技術(shù)人員人員流失問題又相當(dāng)嚴(yán)重，科研部門流失的情況尤為突出。以筆者所在單位為例，近年來有不少科研開發(fā)和項(xiàng)目實(shí)施專業(yè)技術(shù)骨干人才外流。人才流失的原因有諸多因素，但歸納起來，主要有三個(gè)方面：一是認(rèn)為工資薪酬待遇偏低，所付出的勞動(dòng)與所獲得的報(bào)酬不相符合，自身價(jià)值沒有得到應(yīng)有的體現(xiàn)；二是個(gè)別單位對(duì)人才的使用不當(dāng)，人才作用難以發(fā)揮，個(gè)人成長發(fā)展的空間受限；三是外部公司具備較高的管理水平，提供了較好的福利待遇，更能滿足人才的需求。
3構(gòu)建有效的信息化專業(yè)技術(shù)人員激勵(lì)機(jī)制
有效的激勵(lì)機(jī)制對(duì)專業(yè)技術(shù)人員隊(duì)伍的建設(shè)、企業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、企業(yè)核心競爭力的提升起著至關(guān)重要的作用。激勵(lì)方式多種多樣，各有功能和針對(duì)性。企業(yè)只有找到適合信息化專業(yè)技術(shù)人員需求和自身特點(diǎn)的激勵(lì)策略，才能夠形成有效激勵(lì)。
3.1個(gè)人成長激勵(lì)
重視信息化專業(yè)技術(shù)人員的職業(yè)生涯規(guī)劃。企業(yè)應(yīng)充分了解員工個(gè)體成長和職業(yè)發(fā)展的意愿，依據(jù)專業(yè)技術(shù)人員的潛力對(duì)其職業(yè)生涯進(jìn)行設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)調(diào)整，盡量使他們目前的工作與其自身的職業(yè)生涯規(guī)劃相吻合。加強(qiáng)對(duì)員工的培訓(xùn)開發(fā)。企業(yè)應(yīng)為員工提供更多的學(xué)習(xí)培訓(xùn)機(jī)會(huì)，給予員工獲得成長的機(jī)會(huì)。
3.2工作環(huán)境激勵(lì)
積極營造一種激勵(lì)專業(yè)技術(shù)人員的環(huán)境。努力形成一種強(qiáng)烈的輿論導(dǎo)向，激勵(lì)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行自我潛能挖掘，激發(fā)專業(yè)技術(shù)人員的工作積極性、工作熱情和創(chuàng)造性。在人員的使用上，積極引入競爭機(jī)制，淘沙取金，存優(yōu)去劣，應(yīng)該加大競爭力度，把素質(zhì)好、能力強(qiáng)的人才優(yōu)先安排到重要崗位，為信息化工作和企業(yè)的總體發(fā)展提供強(qiáng)有力的人才資源保證。
3.3績效薪酬激勵(lì)
1.1一般資料
本次采用隨機(jī)抽樣的方法，將急診重癥監(jiān)護(hù)室(EICU)人工氣道病人分為集束化組和對(duì)照組，集束化組選取2013年1月～2013年12月我院EICU收治的人工氣道病人172例，其中男92例，女80例;年齡18～92歲;慢性阻塞性肺疾病病人51例，全身麻醉術(shù)后病人20例，急性呼吸窘迫綜合征病人48例，中毒病人15例，外傷病人19例，其它病人19例。對(duì)照組為2012年1月～2012年12月EICU收治的人工氣道病人156例，其中男86例，女70例;年齡18～89歲;慢性阻塞性肺疾病病人45例，全身麻醉術(shù)后病人25例，急性呼吸窘迫綜合征病人41例，中毒病人11例，外傷病人15例，其它病人19例。兩組病人在年齡、急性生理學(xué)與慢性健康狀況評(píng)分Ⅱ(APACHEⅡ)評(píng)分、原發(fā)疾病構(gòu)成等比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，具有可比性。
1.2方法
對(duì)照組采用常規(guī)護(hù)理的方法，如妥善固定導(dǎo)管，保持氣道通暢，嚴(yán)格無菌操作等。集束化組在常規(guī)護(hù)理的基礎(chǔ)上采用集束化護(hù)理管理:成立集束化護(hù)理小組，小組人員由EICU主任醫(yī)師，護(hù)士長，工作5年以上的護(hù)士組成。組員查閱有關(guān)預(yù)防非計(jì)劃拔管的文獻(xiàn)，并以指南和循證醫(yī)學(xué)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出人工氣道病人的治療護(hù)理方案，具體方案如下:
1.2.1加強(qiáng)人工氣道管理
合理氣道的濕化，維持呼吸機(jī)濕化器溫度50℃，吸入人體的溫度為37℃;使用溫濕交換裝置濕化氣道;采用適時(shí)吸痰技術(shù);使用密閉式吸痰管進(jìn)行吸痰;氣囊壓力保持25cmH2O～30cmH2O;妥善固定病人的氣管導(dǎo)管。
1.2.2病人管理
為預(yù)防呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎(VAP)的發(fā)生，將病人的床頭抬高30°～45°。
1.2.3肢體約束管理
有資料顯示因約束問題導(dǎo)致拔管的患者占總拔管人數(shù)的51.16%。對(duì)于昏迷、煩躁、麻醉未清醒的患者，給予及時(shí)的約束，約束的肢體應(yīng)處于功能位，約束時(shí)應(yīng)松緊適度，以能放入一指為宜。加強(qiáng)巡視，每2h放松約束帶一次，避免局部皮膚磨損、血運(yùn)不佳等情況。
1.2.4鎮(zhèn)靜管理
對(duì)于插管時(shí)間長及躁動(dòng)、有強(qiáng)烈拔管傾向的患者，遵醫(yī)囑使用右旋美托咪啶作為鎮(zhèn)靜劑，應(yīng)用Ramsay鎮(zhèn)靜評(píng)分3分～4分為宜;在評(píng)分的基礎(chǔ)上調(diào)整鎮(zhèn)靜藥物的劑量。
1.2.5人工氣道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
掌握非計(jì)劃拔管的評(píng)估技巧。責(zé)任護(hù)士應(yīng)有目的、有重點(diǎn)地觀察并評(píng)估患者意識(shí)狀態(tài)、心理狀況、鎮(zhèn)靜指數(shù)、約束情況，定時(shí)觀察插管深度、固定情況、氣管插管的氣囊是否漏氣、約束的可靠性等，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和阻止患者的非計(jì)劃性拔管現(xiàn)象，確?；颊叩陌踩?。
1.2.6有效的溝通
加強(qiáng)護(hù)患溝通，減輕病人插管的不耐受，采用非語言交流。護(hù)理人員應(yīng)向清醒患者解釋氣管插管的目的、作用及自行拔管的危害性;評(píng)估患者的心理狀態(tài)，給予心理疏導(dǎo)。
1.3觀察指標(biāo)
觀察并比較兩組病人意外脫管、肺部感染、醫(yī)療糾紛及機(jī)械通氣時(shí)間、住院費(fèi)用、住EICU的時(shí)間。
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
兩組數(shù)據(jù)均采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，計(jì)數(shù)資料以率表示，計(jì)量資料以(x±s)表示，分別采用X2檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2討論
2.1集束化護(hù)理干預(yù)可降低人工氣道病人并發(fā)癥的發(fā)生率及醫(yī)療糾紛發(fā)生率
本研究顯示，實(shí)施集束化護(hù)理干預(yù)后，集束化組病人的意外拔管率、肺部感染率、醫(yī)療糾紛發(fā)生率低于對(duì)照組(P值＜0.05)。說明集束化護(hù)理干預(yù)可降低人工氣道病人并發(fā)癥的發(fā)生率及醫(yī)療糾紛發(fā)生率。這可能是集束化護(hù)理干預(yù)是一種全面的主動(dòng)的預(yù)防措施。在集束化護(hù)理實(shí)施前，集束化護(hù)理小組成員查閱了有關(guān)預(yù)防非計(jì)劃拔管的大量文獻(xiàn)，制定出護(hù)理措施。并集中學(xué)習(xí)集束化護(hù)理理念、具體的操作方法及意義等，培訓(xùn)后進(jìn)行考核。在實(shí)施過程中，集束化護(hù)理小組通過動(dòng)態(tài)的觀察，掌握本組病人現(xiàn)存或潛在的危險(xiǎn)因素，提出以下解決的護(hù)理問題:人工氣道管理、病人、肢體約束、病人的鎮(zhèn)靜、人工氣道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及護(hù)患有效溝通，然后查找資料，尋找循證依據(jù)制定護(hù)理干預(yù)措施，因此，集束化護(hù)理干預(yù)與傳統(tǒng)的護(hù)理措施比較，更具有目的性。如實(shí)施妥善固定、有效的使用約束帶和鎮(zhèn)靜、氣道正確的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及護(hù)患有效的溝通相結(jié)合，使非計(jì)劃拔管率降低。
2.2集束化護(hù)理干預(yù)可降低人工氣道病人的機(jī)械通氣時(shí)間、住院費(fèi)用及住EICU的時(shí)間
【關(guān)鍵詞】 技術(shù)工人;激勵(lì)制度
一、中國技術(shù)工人短缺的現(xiàn)狀及問題分析
對(duì)于加工制造業(yè)看似十分發(fā)達(dá)的中國來說,實(shí)際情況其實(shí)是低級(jí)技術(shù)工人數(shù)量很大。特別是在沿海的一些加工制造企業(yè)中,從事生產(chǎn)制造的低技能工人有著非常大的比重,很多所謂的沿?！稗r(nóng)民工”就是這部分群體的很大組成部分。雖然企業(yè)對(duì)技術(shù)工人需求很大,這些低級(jí)技術(shù)工人并不能完全滿足他們的需求,因?yàn)槠髽I(yè)的生存與不斷發(fā)展不僅在于產(chǎn)品的生產(chǎn)與制造,更在于產(chǎn)品的發(fā)明與創(chuàng)新,這就意味著企業(yè)更需要高技能工人。
就連低級(jí)技術(shù)工人也出現(xiàn)了“民工荒”的現(xiàn)象,這是因?yàn)橐恍┢髽I(yè)用工不規(guī)范、侵害勞工權(quán)益,給予的工資也非常低廉,使得工人特別是農(nóng)民技術(shù)工人在仔細(xì)權(quán)衡之后,情愿回家種地,也不愿在企業(yè)工作,所以企業(yè)越來越難招到這類技術(shù)工人,出現(xiàn)了低技能技術(shù)工人的相對(duì)短缺。
雖然我國一直在強(qiáng)調(diào)科技創(chuàng)新,企業(yè)也逐漸重視引進(jìn)高技能人才,但是一些報(bào)道反映的現(xiàn)狀卻是我國高級(jí)技工占技工總數(shù)的比例僅為 3.5%,與發(fā)達(dá)國家40%這一比例相差甚遠(yuǎn)。一些從正規(guī)高級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)校畢業(yè)的學(xué)生,擁有相應(yīng)的學(xué)歷和認(rèn)證證書,按現(xiàn)行的技術(shù)工人評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),可以稱為高級(jí)技術(shù)工人,但現(xiàn)實(shí)卻是他們根本不具備相應(yīng)的企業(yè)要求的實(shí)際操作技能,造成我國高級(jí)技術(shù)工人的“青黃不接”,這樣高級(jí)技術(shù)工人的短缺已成為制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸。
二、激勵(lì)機(jī)制缺失造成中國技術(shù)工人短缺
一些企業(yè)對(duì)技能人才,特別是在一線崗位的機(jī)器旁從事操作工作的低級(jí)技術(shù)工人,別說激勵(lì),連按勞動(dòng)法正規(guī)用工都做不到。工資缺乏吸引力和勞動(dòng)條件差是普通工人短缺的主要原因。長期以來,部分沿海地區(qū)主要依靠技術(shù)含量低的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高速增長,企業(yè)主要靠壓低工資、減少改善勞動(dòng)條件的必要投入來實(shí)現(xiàn)低成本,在國際上能夠有比較大的成本優(yōu)勢(shì),并以此獲得訂單,賺取利潤。企業(yè)在賺取利潤的同時(shí),低級(jí)技工大卻都在環(huán)境惡劣、強(qiáng)度大、加班時(shí)間長、不簽勞動(dòng)合同、不繳社會(huì)保險(xiǎn)的條件下工作,這使得他們不僅基本的生活難以保障,更面臨人身安全隱患。
中高級(jí)技術(shù)工人的薪酬普遍偏低,跟企業(yè)的管理人員的薪酬總體存在差距,而且技術(shù)工人的薪酬結(jié)構(gòu)也不合理。在企業(yè)中,一名高級(jí)技術(shù)工人的技術(shù)再好,對(duì)企業(yè)的貢獻(xiàn)再大,可能其薪酬收入也不會(huì)高過一名中層管理干部。企業(yè)里這種工人與管理人員的差別,必然會(huì)造成技術(shù)工人感覺缺乏社會(huì)地位,造成心理嚴(yán)重失衡。
中國的企業(yè)對(duì)于技術(shù)人才的開發(fā)和培養(yǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。企業(yè)往往忽視技術(shù)人才的引進(jìn),用工注重短期效益,不顧長遠(yuǎn)利益,很多企業(yè)可能寧肯花上萬元甚至幾十萬元的高薪去聘請(qǐng)職業(yè)經(jīng)理人,也不愿花幾百元去培訓(xùn)一名技術(shù)工人。技術(shù)工人的能力是在崗位上不斷實(shí)踐與學(xué)習(xí)才能得以提高的,很多數(shù)據(jù)表明,企業(yè)所花費(fèi)的一定的培訓(xùn)成本通常都會(huì)帶來更高的實(shí)際收益。企業(yè)輕視對(duì)工人的技術(shù)培訓(xùn),讓技術(shù)工人在得不到重視的同時(shí),也看不到自己職業(yè)的發(fā)展前景。實(shí)際上,培訓(xùn)對(duì)技能人才是一種非常重要的長期激勵(lì)手段,像惠普、家樂福這種世界五百強(qiáng)企業(yè),都無一例外地將培訓(xùn)看作是企業(yè)對(duì)員工進(jìn)行激勵(lì)的有效手段之一。
三、設(shè)計(jì)技能人才激勵(lì)機(jī)制
(一)滿足技能人才的物質(zhì)需求,制定符合技能人才的薪酬制度與考核制度
企業(yè)可以建立寬帶薪酬結(jié)構(gòu),減少工作之間的等級(jí)差別,這樣可以提高技術(shù)人才的積極性,同時(shí)也有利于提高效率,從而提升企業(yè)的核心競爭優(yōu)勢(shì)和企業(yè)的整體績效。落實(shí)學(xué)歷證書與職業(yè)資格證書并重的原則,以績效和能力作為提升薪酬檔次的依據(jù),使得低于管理人才薪酬等級(jí)的有能力、績效高的技能人才也有可能拿到高于管理人才的薪酬,這便可以讓他們看到自己在從事技能工作這方面也是有前景的,而不會(huì)一門心思地想跳到管理職位,以便擺脫“藍(lán)領(lǐng)”階級(jí)地位低,物質(zhì)報(bào)酬低的局面。
企業(yè)中薪酬制度與考核制度是緊密聯(lián)系的,除開薪酬的直接激勵(lì)之外,考核制度也能從另一角度對(duì)技能工人產(chǎn)生激勵(lì)。如企業(yè)可以建立以技能為導(dǎo)向的技能人才評(píng)估體系,鼓勵(lì)技能人才注重技能的獲得和提高,以及建立企業(yè)技術(shù)等級(jí)體系,制作與技能掛鉤的技術(shù)等級(jí)證書,建立與能力匹配的職業(yè)發(fā)展通道,為技能人才建立晉升路徑。這樣技能人才就能夠?yàn)榱说玫礁玫目己顺煽兌粩嗟靥岣咦约旱募寄芩?也不會(huì)為了增加薪酬或晉升不得不轉(zhuǎn)為管理人員。
為了更好地激勵(lì)員工,企業(yè)的薪酬設(shè)計(jì)還可以逐漸考慮實(shí)施長期激勵(lì)計(jì)劃,把國外企業(yè)中普遍實(shí)行的股票期權(quán)這些長期激勵(lì)機(jī)制引入到技能人才的薪酬設(shè)計(jì)中,讓技術(shù)人才擁有一部分的股票期權(quán),這樣可以增加他們?yōu)槠髽I(yè)付出與投入的熱情,也能在一定程度上減少企業(yè)中這部分重要人力資源的流失。
(二)營造尊重技能人才的企業(yè)氛圍,用心留人,提高技能人才的社會(huì)地位
企業(yè)可以嘗試取消干部、工人的界限,工人改稱為生產(chǎn)操作人員,營造高級(jí)技術(shù)人才和管理人才都是企業(yè)不可缺少的人才的氛圍,將領(lǐng)導(dǎo)對(duì)技能人才的關(guān)心和重視傳達(dá)給整個(gè)公司的員工,領(lǐng)導(dǎo)的親自獎(jiǎng)勵(lì)是對(duì)技能人才最大的支持。不僅能促使技能人才的不斷提高自己的技能,讓他們?yōu)榱藰s譽(yù)而努力,而且也能在一個(gè)很好的展示平臺(tái)上施展自己的才華。讓他們?cè)讷@得一定物質(zhì)激勵(lì)的同時(shí),又獲得精神激勵(lì)。
企業(yè)還可以制定激勵(lì)性的福利制度,完善技能人才的各種工傷、醫(yī)療等社會(huì)保險(xiǎn)制度。對(duì)于特殊崗位和特殊工作環(huán)境下的勞動(dòng)者給予補(bǔ)償和獎(jiǎng)勵(lì)津貼,為核心技能人才購買人壽保險(xiǎn),并制定特殊福利。如提供高檔轎車的使用權(quán),出差時(shí)允許的高檔住宿和職位消費(fèi)等,這不僅給技能人才帶來便利的物質(zhì)條件。更加重要的是,這讓他們更有“面子”,使他們得到了自尊上的滿足,這用馬斯洛的需求層次理論解釋就是,在由低到高的生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求、和自我實(shí)現(xiàn)需求這五類需求里,他們追求的可能已經(jīng)不是生理需要這種低層次需求了,而在于更高層次的需求,像尊重需要和自我實(shí)現(xiàn)需求等。企業(yè)對(duì)于技術(shù)工人的激勵(lì)制度只有不斷滿足他們這些更高的需求,才會(huì)更有效果。
(三)注重技能人才成長與發(fā)展的需要, 開展多種形式的培訓(xùn)
企業(yè)要充分發(fā)揮在高技能人才培養(yǎng)中的主體作用,建立多形式、多渠道的培訓(xùn)方式,盡可能地建立以職業(yè)能力為培訓(xùn)重點(diǎn),兼顧文化知識(shí)和職業(yè)道德培養(yǎng)的培訓(xùn)體系,并加大培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)的投入。在培訓(xùn)形式方面,企業(yè)可以實(shí)行學(xué)校教育與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合的方式,在生產(chǎn)車間設(shè)立自己的培訓(xùn)基地,現(xiàn)場進(jìn)行操作技能訓(xùn)練,或者學(xué)習(xí)海爾、摩托羅拉這些大企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn),建立企業(yè)大學(xué),對(duì)自己的員工與潛在人力資源進(jìn)行人才深造,爭取培養(yǎng)出大量復(fù)合型人才,來滿足企業(yè)的人才需求。且企業(yè)需注重年輕人的培養(yǎng),特別是在傳統(tǒng)技藝和技能復(fù)雜的崗位上,可以實(shí)行師徒制度,鼓勵(lì)擁有技術(shù)絕活的老技工把技能傳給徒弟,再轉(zhuǎn)化成教材、多媒體教學(xué)課件等理論知識(shí),對(duì)完成好的師徒給予獎(jiǎng)勵(lì),讓傳藝成績顯著的技工或技師將這一成果作為晉升高一級(jí)技師的條件之一。
除此之外,在全球化的今天,企業(yè)可以拓展境外培訓(xùn)渠道,把有發(fā)展?jié)摿Φ募寄苋瞬潘偷絿?讓他們學(xué)習(xí)國外優(yōu)秀企業(yè)先進(jìn)技術(shù)之后,再學(xué)以致用,回報(bào)企業(yè)。這一方面有助于企業(yè)對(duì)于技能人才的培養(yǎng),讓他們的知識(shí)將來轉(zhuǎn)化為企業(yè)的財(cái)富,另一方面企業(yè)也可以利用這一制度吸引與激勵(lì)技術(shù)人才,讓他們?cè)诳吹轿磥砉饷髑熬爸?樂于進(jìn)入企業(yè),并為企業(yè)的成功不斷努力付出。
參考文獻(xiàn)
