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【国金证券】运动控制行业研究:人形机器人“小脑”有望成为主赛道-250314(33页).pdf
2026数控系统AI融合:插补误差降44%,热误差补偿突破|国金证券
国金证券研报显示,AI赋能数控系统插补误差从0.45%降至0.25%,热误差占总误差50-75%可通过神经网络建模补偿,发那科华中数控已推出AI功能,运动控制企业向人形"小脑"延伸。
 2026-07-29
 机械行业
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【国金证券】运动控制行业研究:人形机器人“小脑”有望成为主赛道-250314(33页) 查看报告
国金证券人形机器人"小脑"报告指出,AI技术在运动控制系统中的应用正在深化。在数控机床领域,通过神经网络插补优化,曲线插补误差从0.45%降至0.25%,降低44%。热误差补偿方面,高精度数控机床热误差可占总误差的50%-75%,通过BP神经网络模型可提高预测精度。发那科已推出采用机器学习技术的AI伺服调整、AI热误差补偿等功能;华中数控推出华中9型智能数控系统,融合AI算法。AI对运动控制系统的加持为向人形机器人"小脑"延伸奠定了技术基础。

AI插补优化:神经网络将误差降低44%

数控机床刀具的移动是一步步进行的,为了实现最优加工效果,刀具轨迹应与工件轮廓一致。对于复杂曲线,直接生成一条完全一致的轨迹算法会很复杂,实际应用中主要通过直线/圆弧逼近需要加工的曲线。插补是指根据输入的基本数据(如直线终点坐标值、圆弧终点坐标等),按照一定方法产生直线、圆弧等基本线型,并以此为基础完成轮廓轨迹拟合。通过采用遗传-神经网络对插补进行优化,可以简化计算过程提高插补效率,并且改善刀具路径精度和表面光顺性。实测数据显示,采用神经网络曲线插补的表面加工误差为0.25%,不采用则达0.45%,误差降低44%。这种AI驱动的插补优化技术,为人形机器人复杂轨迹规划提供了技术参考。

AI热误差补偿:从50-75%总误差中找回精度

高精度数控机床的误差主要是热误差,可占总误差的50%-75%。以丝杠热误差补偿为例,传统补偿方式是通过位移传感器测量丝杠总热形变量,或通过温度传感器检测温度变化量,通过软件生成一个误差来抵消热误差影响。目前机器学习已成为热误差建模的主要方法,通过BP神经网络模型可以提高模型预测精度。神经网络热误差建模流程包括数据采集、特征提取、模型训练、实时补偿等环节。发那科已推出采用机器学习的AI热误差补偿功能,华中数控华中9型智能数控系统同样集成了AI芯片和AI算法,遵循"自主感知-自主学习-自主决策-自主执行"新模式。热误差补偿技术对精度控制的思路,可以迁移到人形机器人运动控制的精度补偿场景。
表:AI在运动控制领域的典型应用
应用场景技术方法效果提升对人形机器人的借鉴
插补优化遗传算法+BP神经网络误差从0.45%降至0.25%复杂轨迹规划
热误差补偿BP神经网络建模预测精度提升运动精度补偿
伺服调整机器学习自动化参数优化关节控制优化
智能诊断AI推理故障预测运动状态监测

发那科:机器学习驱动的AI功能已商业化

全球数控系统龙头发那科已推出多项商业化AI功能。AI伺服调整功能通过机器学习自动优化伺服参数,降低调试难度和周期;AI热误差补偿功能实时监测温度变化并自动补偿,保持加工精度稳定;AI分拣功能通过视觉识别自动完成工件分类。这些AI功能在工业场景中已得到大规模验证,证明了AI技术在运动控制系统中的可行性和有效性。发那科的技术路线表明,AI不改变运动控制系统的底层运行逻辑,而是为控制精度、调试效率、自适应能力提供新的工具。

华中数控:国产数控系统智能化突破

华中数控推出华中9型智能数控系统,集成了AI芯片,融合了AI算法,将人工智能、物联网等新一代智能技术与先进制造技术深度融合。华中9型遵循"自主感知-自主学习-自主决策-自主执行"新模式,在加工过程中实时感知切削状态,自主优化加工参数,实现智能化加工。华中数控在数控系统AI融合方面的探索,证明了国内企业在新一代智能运动控制领域已具备技术能力。这种智能化运动控制技术的积累,有望向人形机器人"小脑"领域延伸。国金证券认为,随着人形机器人"大脑"快速迭代,对"小脑"的智能化程度要求越来越高,在数控系统AI融合方面具备技术储备的企业,有望在人形机器人运动控制领域获得先发优势。
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