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波士顿咨询的制造业专家Hal Sirkin说,从印度等的一个经济体的角度上看,现在布局自动化是行不通的,因为这会抬高物价——「当他们有十亿人可以廉价地生产东西时」。他是技术乐观派的一员,他们相信从中期来看,自动化也将为新兴经济体创造新的业务领域,从而缓和工作岗位减少所带来的伤害。
但是牛津大学的就业和技术专家Carl Frey警告称,如果没有更好的教育和更多的技能,发展中国家将很难从制造业的进步中获益。
「技术技能的要求越来越高,由于很多发展中国家缺乏足够的熟练劳动力,他们在应用这些新技术时面临着极大劣势。」
尚品宅配工厂利用机器人切割木条、钻孔,将生产率提升了40%
中国自己也不能对自动化的负面影响免疫。14亿人口中的四成多仍然生活在乡村,他们大多数过着贫穷的生活,仅仅享受到城市经济奇迹所带来的微小福利。
但是,政府相信推动前沿制造业技术的利润将远远超过它所带来的潜在失业的危害。去年中国政府宣布的工业战略——被称作「中国制造2025」——不仅为了提高中国产业界的技术能力而设计,也旨在支持中国国际形象的发展。
汇丰银行分析师周先生说,中国企业为了增加出口和缓解国内经济放缓的影响,他们更可能专注于提升产品的质量:「产品质量方面的进步将是更重要,即使是在包括机器人工业在内的制造业流程中。」
每年,各公司在机器人领域投入的回收周期都在急剧缩短,这使得让中国自动化领域的小公司和工厂做出投资变得富有吸引力。举例来说,根据花期数据分析师的计算,2010年至2015年间,中国一个焊接机器人的投资回收期从5.3年降低到了1.7年。而到2017年,投资回收期将缩减到1.3年。
「每当改变一件事情,我们就会问:做这件事情,机器人或者人工,哪个效率更高?」Li Gan,尚品宅配家居总经理,佛山
自动化不仅仅是将更加便宜且高效机械臂安装在生产线上。
仿真模型
本文设计了一个基于Simulink7的智能小车仿真平台,能够根据系统性能要求确定PID控制器的最优参数,并且利用虚拟现实技术实时反映智能小车运行过程中的状态,可以为电子设计中掌握小车运动控制提供很好的演示环境
假设车在XOY坐标系的坐标为(X,Y),运行方向与X轴的夹角为θ,则向量[X,Y,θ]表示车的位姿,小车运动方程如下:
式中,b为左右驱动轮间横向距离,vL为左轮线速度,vR为右轮线速度,ω为小车转向速度,v为小车前进速度左右驱动轮选用同一型号电机,车轮摩擦转矩Tf为反抗性恒转矩负载。若i为减速比,η为传动机构效率,则负载转矩折算到电机轴上的等效转矩
T=Tf/iη
采用虚拟仿真技术使得对智能车的测控更加直观,Simulink优化设计模块使系统控制器参数的调节更为方便,两者结合实现了可视化交互性操作,能实时观测智能车运动状态的变化。
4控制器参数优化
本设计采用PID控制,通过调节KP、KI和KD三个控制参数,使智能车能更准确、快速地沿给定路径前进。图3中SimulinkDesignOptimization模块集中的SimulinkConstraint模块是Simulink7.0版本更新的优化设计模块,其集成了基于图形界面的系统控制器优化设计和仿真功能,能够根据设定的性能指标约束对控制器参数进行优化计算。PID控制器输出经过一个驱动器后去控制被控对象,考虑电机工作电压的上、下限,驱动器近似为一个饱和非线性环节,即图一中的Saturation模块。