工業(yè)機器人專題報告

1、業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用學(xué)院：信息工程與自動化學(xué)院 專業(yè)班級：測控技術(shù)與儀器學(xué) 號：201210402116名：何亞琦2015年12月26 日摘要：工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛，需求越來越大，其技術(shù)研究與發(fā)展越來越深入。這將提高社會生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量，為社會創(chuàng)造巨大的財富!關(guān)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(jì)60年代,在20世紀(jì)90年代得到迅速發(fā)展，是最先產(chǎn)業(yè)化的 機器人技術(shù)。自問世以來，就一直備受矚目。40余年來，有關(guān)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(jié)構(gòu)化環(huán)境 下從事危險、復(fù)雜勞動的自動化機器，是集機械

2、學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計算 機、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識于一身的高新技術(shù)綜合體。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(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是 種仿人操作、自動控制、可重復(fù)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(chǎn) 設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率,機器人技術(shù)是綜合了計算機、控改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研 究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志O1962

3、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)。作從自為人類二十世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，機器人在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。動化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機器人可謂是無處不在。目前機器已經(jīng)走進人們的生活與工作，機器人已經(jīng)在很多的領(lǐng)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(jīng)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(chǎn)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

4、率的柔性制造過程中能發(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(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、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(fù)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(yīng)能力。(3) 通用性。除了專門設(shè)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(wù)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(wù)。-機電一體(4)工業(yè)機器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起

5、來是機械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合而且還具有記憶能力、化技術(shù)。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, 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(shù)的應(yīng)用，特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展，機器 人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。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(jì)70年代，進入21世紀(jì)，國家中長期科學(xué)和技術(shù)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(dǎo)企業(yè)為主體， 產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合。國內(nèi)一大批企業(yè)或

6、自主研制或與科研院所合作， 進入工業(yè)機器人研制和生產(chǎn)行列，我國工業(yè)機器人進入了初步產(chǎn)業(yè) 化階段。我國工業(yè)機器人的發(fā)展經(jīng)歷了一系列國家攻關(guān)。計劃支持的應(yīng)用工程開發(fā)，奠定了我國獨立自主發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。但是，我國工業(yè)機器人在總體技術(shù)上與國外先進水平相比還有很大差距，僅相當(dāng)于國外90年代中期的水平。目前工業(yè)機器人的生產(chǎn)規(guī)模仍然不大,工業(yè)機器人的性價比多數(shù)是單件小批生產(chǎn)， 關(guān)鍵配套的單元部件和器件始終處于進口狀態(tài), 較低。伴隨我國經(jīng)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)機器我國工業(yè)機器人人

7、價格逐年下降，制約了我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的形成和實現(xiàn)規(guī)模化的發(fā)展, 新裝機量近90%仍依賴進口。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(chǎn)品來看，新一代工業(yè)機器人正在向智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、編程圖形化發(fā)展。目前國際、國內(nèi)機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內(nèi)容集中在以下10個方面:1.機器人操作機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)：探索新的高強度輕質(zhì)材料，進一步提高負(fù)載自重比，同時機構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。2.機器人控制技術(shù)：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(biāo)準(zhǔn)化

8、和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PO網(wǎng)絡(luò)式 控制器已成為研究熱點。編程技術(shù)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(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)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(jié)構(gòu)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(shù)，機器人半自主和自主技術(shù)，多機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下， 建立預(yù)先顯示進行遙控等。6.虛擬機器人技術(shù)：基

9、于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)，實現(xiàn)機器人的虛擬遙操作和人機交互。7.多智能體(multi-age nt )調(diào)控制技術(shù)：這是目前機器人研究的一個嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機理,感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進行研究。&微型和微小機器人技術(shù)(micro/miniaturerobotics):這是機器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。微小型機器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運動方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。9.軟機器人技術(shù)(softrobotics ):主要用于醫(yī)療、護理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機器人設(shè)計

10、未考慮與人緊密共處， 因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、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(shù)：這是機器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進行一些基 礎(chǔ)研究。四、結(jié)束語工業(yè)機器人的誕生和機器人學(xué)的建立，無疑是21世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)的重大成就。工業(yè)，加快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)工業(yè)機器人技術(shù)是工業(yè)機器人技術(shù)的研究開發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個歷史機遇的主要途徑。我國由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑，政府要對國產(chǎn)工業(yè)機器人有更多的政策與經(jīng)濟支持，參考國外先進經(jīng)驗，加大技術(shù)投入與改造。工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展必將大 大加速我國制造業(yè)的崛起。參考文獻：吳瑞詳.機器人技術(shù)與應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 徐元宣工業(yè)機器人北京：中國輕工業(yè)出版社，1999朱世強，王宣銀機器人技術(shù)及其應(yīng)用杭州：浙江大學(xué)出版社，-南京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)今日科技， 2001 , 11： 41機