工業(yè)機器人專題報告

1、 報告題目：工業(yè)機器人技術基礎及應用學 院：信息工程與自動化學院專業(yè)班級：測控技術與儀器學 號：2姓 名：何亞琦2015年 12 月 26 日摘要：工業(yè)機器人的應用越來越廣泛，需求越來越大，其技術研究與發(fā)展越來越深入。這將提高社會生產率與產品質量，為社會創(chuàng)造巨大的財富！關鍵詞：工業(yè)機器人、發(fā)展現(xiàn)狀、未來走向引言工業(yè)機器人誕生于20 世紀60 年代,在20 世紀90 年代得到迅速發(fā)展,是最先產業(yè)化的機器人技術。自問世以來，就一直備受矚目。40余年來，有關它的研究取得了長足的進展。各種形態(tài)、功能的機器人相繼面世，而未來的機器人將是一種能夠代替人類在非結構化環(huán)境下從事危險、復雜勞動的自動化機器，是集

2、機械學、力學、電子學、生物學、控制論、計算機、人工智能和系統(tǒng)工程等多學科知識于一身的高新技術綜合體。一、 工業(yè)機器人工業(yè)機器人由操作機（機械本體）、控制器、伺服驅動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。19

3、62年美國推出的一些工業(yè)機器人的控制方式與數(shù)控機床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。后來，出現(xiàn)了具有視覺傳感器的、能識別與定位的工業(yè)機器人系統(tǒng)。作為人類二十世紀最偉大的發(fā)明之一，機器人在短短的幾十年內發(fā)生了日新月異的變化。從自動化生產線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領域，機器人可謂是無處不在。目前機器已經走進人們的生活與工作，機器人已經在很多的領域代替著人類的勞動，發(fā)揮著越來越重要的作用，人們已經越來越離不開機器人幫助。工業(yè)機器人最顯著的特點有以下幾個：(1)可編程。生產自動化的進一步發(fā)展是柔性啟動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔

4、性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。(2)擬人化。工業(yè)機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應能力。(3)通用性。除了專門設計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務時具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務。(4)工業(yè)機器技術涉及的學科相當廣泛，歸納起來是機械學和微電子學的結合-機

5、電一體化技術。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術的應用，特別是計算機技術的應用密切相關。因此，機器人技術的發(fā)展必將帶動其他技術的發(fā)展，機器人技術的發(fā)展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術和工業(yè)技術的發(fā)展水平。二、 我國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀我國的工業(yè)機器人研究開始于20世紀70年代， 進入21世紀，國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要突出增強自主創(chuàng)新能力這一條主線，著力營造有利于自主創(chuàng)新的政策環(huán)境，加快促進企業(yè)成為創(chuàng)新主體，大力倡導企業(yè)為主體，產學研緊密結合。國內一大批企業(yè)或自主研制或與科研院

6、所合作，進入工業(yè)機器人研制和生產行列，我國工業(yè)機器人進入了初步產業(yè)化階段。我國工業(yè)機器人的發(fā)展經歷了一系列國家攻關。計劃支持的應用工程開發(fā)，奠定了我國獨立自主發(fā)展機器人產業(yè)的基礎。但是，我國工業(yè)機器人在總體技術上與國外先進水平相比還有很大差距，僅相當于國外90年代中期的水平。目前工業(yè)機器人的生產規(guī)模仍然不大，多數(shù)是單件小批生產，關鍵配套的單元部件和器件始終處于進口狀態(tài)，工業(yè)機器人的性價比較低。伴隨我國經濟的高速增長，以汽車等行業(yè)需求為牽引，我國對工業(yè)機器人需求量急劇增加，國際工業(yè)機器人知名企業(yè)如ABB、FANAC等紛紛在中國建廠，國外知名品牌工業(yè)機器人價格逐年下降，制約了我國工業(yè)機器人產業(yè)的形

7、成和實現(xiàn)規(guī)?；陌l(fā)展，我國工業(yè)機器人新裝機量近90%仍依賴進口。三、 工業(yè)機器人的未來走向從近幾年國外知名企業(yè)推出和正在研制的產品來看，新一代工業(yè)機器人正在向智能化、柔性化、網(wǎng)絡化、人性化、編程圖形化發(fā)展。目前國際、國內機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內容集中在以下10個方面：1機器人操作機結構的優(yōu)化設計技術：探索新的高強度輕質材料，進一步提高負載/自重比，同時機構向著模塊化、可重構方向發(fā)展。2機器人控制技術：重點研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機器人控制器的標準化和網(wǎng)絡化，以及基于PC機網(wǎng)

8、絡式 控制器已成為研究熱點。編程技術除進一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實用化將成為研究重點。3多傳感系統(tǒng)：為進一步提高機器人的智能和適應性，多種傳感器的使用是其問題解決的關鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實用化。4機器人的結構靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。5機器人遙控及監(jiān)控技術，機器人半自主和自主技術，多機器人和操作者之間的協(xié)調控制，通過網(wǎng)絡建立大范圍內的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預先顯示進行遙控等。6虛擬機器人技術：基于多傳感器、多媒體和虛擬

9、現(xiàn)實以及臨場感技術，實現(xiàn)機器人的虛擬遙操作和人機交互。7多智能體（multi-agent）調控制技術：這是目前機器人研究的一個嶄新領域。主要對多智能體的群體體系結構、相互間的通信與磋商機理，感知與學習方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進行研究。8微型和微小機器人技術（micro/miniaturerobotics）:這是機器人研究的一個新的領域和重點發(fā)展方向。微小型機器人技術的研究主要集中在系統(tǒng)結構、運動方式、控制方法、傳感技術、通信技術以及行走技術等方面。9軟機器人技術（softrobotics）:主要用于醫(yī)療、護理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機器人設計未考慮與人緊密共處，因此其結構材料多為金屬

10、或硬性材料，軟機器人技術要求其結構、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機器人對人是友好的。10仿人和仿生技術：這是機器人技術發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進行一些基礎研究。四、 結束語 工業(yè)機器人的誕生和機器人學的建立，無疑是21世紀人類科學技術的重大成就。工業(yè)機器人市場競爭越來越激烈,中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn),加快工業(yè)機器人技術的研究開發(fā)與生產是我們抓住這個歷史機遇的主要途徑。工業(yè)機器人技術是我國由制造大國向制造強國轉變的主要手段和途徑,政府要對國產工業(yè)機器人有更多的政策與經濟支持,參考國外先進經驗,加大技術投入與改造。工業(yè)機器人產業(yè)和技術的發(fā)展必將大大加速我國制造業(yè)的崛起。參考文獻：1. 吳瑞詳機器人技術與應用北京：北京航空航天大學出版社，19942. 徐元宣工業(yè)機器人北京：中國輕工業(yè)出版社，19993. 朱世強，王宣銀機器人技術及其應用杭州：浙江大學出版社，20004. 21世紀機器人技術的發(fā)展趨勢 - 南京化工大學學報（自然科學版） - 200