彭永合機(jī)器人論文

1、· 機(jī)器人暢想論文· 專業(yè)；機(jī)械工程系· 班級；模具設(shè)計與制造二班 · 學(xué)號200803220203· 姓名；彭永合· 目錄· 第1章 摘要· 第2章 緒論 第3章 機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺介紹及機(jī)械手的設(shè)計· 第4章 控制系統(tǒng)硬件 第5章 總結(jié)· 第1章 摘要· 的機(jī)器人稱為專用機(jī)器人，而把工業(yè)機(jī)械人稱為通用機(jī)器人。簡而言之，機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手，把工件由某個地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工。    機(jī)器人一般分為三類。第一類是不需要人

2、工操作的通用機(jī)器人，也即本文所研究的對象。它是一種獨(dú)立的、不附屬于某一主機(jī)的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它是除具備普通機(jī)械的物理性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)（Manipulator）。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機(jī)器人來進(jìn)行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類是專業(yè)機(jī)器人，主要附屬于自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)器人在國外通常被稱之為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動。除少數(shù)外，工作程

3、序一般是固定的，因此是專用的。    在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，工業(yè)機(jī)器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平，目前，工業(yè)機(jī)器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運(yùn)以及堆垛等重復(fù)性并且勞動強(qiáng)度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。本文將設(shè)計一臺四自由度的工業(yè)機(jī)器人，用于給沖壓設(shè)備運(yùn)送物料。首先，本文將設(shè)計機(jī)器人的底座、大臂、小臂和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，然后選擇合適的傳動方式、驅(qū)動方式，搭建機(jī)器人的結(jié)構(gòu)平臺；在此基礎(chǔ)上，本文將設(shè)計該機(jī)器人的

4、控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡和伺服放大器的選擇、反饋方式和反饋元件的選擇、端子板電路的設(shè)計以及控制軟件的設(shè)計，重點(diǎn)加強(qiáng)控制軟件的可靠性和機(jī)器人運(yùn)行過程的安全性，最終實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包括：關(guān)節(jié)的伺服控制和制動問題、實(shí)時監(jiān)測機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動情況、機(jī)器人的示教編程和在線修改程序、設(shè)置參考點(diǎn)和回參考點(diǎn)。正文第2章 緒論1.1 機(jī)器人概述    在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法；程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動化機(jī)械是有效地解決多品種小批量

5、生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。機(jī)器人的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機(jī)械化奠定了良好的基礎(chǔ)。“工業(yè)機(jī)器人”（Industrial Robot）：多數(shù)是指程序可變（編）的獨(dú)立的自動抓取、搬運(yùn)工件、操作工具的裝置（國內(nèi)稱作工業(yè)機(jī)器人或通用機(jī)器人）。    機(jī)器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢，但功能較少，適應(yīng)性較差。目前我國常把具有上述特點(diǎn)· 1.1工業(yè)機(jī)器人研究的目的和意義工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等

6、多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人以來,機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(tǒng)( FMS) 、自動化工廠( FA) 、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量,而且保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強(qiáng)度、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義。和計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣,工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。20世紀(jì)80年代以來，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)逐漸成熟，并很快得到推廣，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域

7、得到應(yīng)用。在工業(yè)機(jī)器人逐漸得到推廣和普及的過程中，下面三個方面的技術(shù)進(jìn)步起著非常重要的作用。1. 驅(qū)動方式的改變20世紀(jì)70年代后期，日本安川電動機(jī)公司研制開發(fā)出了第一臺全電動的工業(yè)機(jī)器人，而此前的工業(yè)機(jī)器人基本上采用液壓驅(qū)動方式。與采用液壓驅(qū)動的機(jī)器人相比，采用伺服電動機(jī)驅(qū)動的機(jī)器人在響應(yīng)速度、精度、靈活性等方面都有很大提高，因此，也逐步代替了采用液壓驅(qū)動的機(jī)器人，成為工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動方式的主流。在此過程中，諧波減速器、R V減速器等高性能減速機(jī)構(gòu)的發(fā)展也功不可沒。近年來，交流伺服驅(qū)動已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服驅(qū)動方式，直線電動機(jī)等新型驅(qū)動方式在許多應(yīng)用領(lǐng)域也有了長足發(fā)展。

8、2. 信息處理速度的提高機(jī)器人的動作通常是通過機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電動機(jī)的運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)的。為了使機(jī)器人完成各種復(fù)雜動作，機(jī)器人控制器需要進(jìn)行大量計算，并在此基礎(chǔ)上向機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電動機(jī)發(fā)出必要的控制指令。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，C P U的計算能力有了很大提高，機(jī)器人控制器的性能也有了很大提高，高性能機(jī)器人控制器甚至可以同時控制20多個關(guān)節(jié)。機(jī)器人控制器性能的提高也進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人本身性能的提高，并擴(kuò)大了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。近年來，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了多臺機(jī)器人通過網(wǎng)絡(luò)共享信息，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的技術(shù)趨勢。3. 

9、傳感器技術(shù)的發(fā)展機(jī)器人技術(shù)發(fā)展初期，工業(yè)機(jī)器人只具備檢測自身位置、角度和速度的內(nèi)部傳感器。近年來，隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，觸覺、力覺、視覺等外部傳感器已經(jīng)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。各種新型傳感器的使用不但提高了工業(yè)機(jī)器人的智能程度，也進(jìn)一步拓寬了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。1.2工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢目前，工業(yè)機(jī)器人有很大一部分應(yīng)用于制造業(yè)的物流搬運(yùn)中。極大的促進(jìn)物流自動化，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，搬運(yùn)機(jī)器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。氣動機(jī)械手大量的應(yīng)用到物流搬運(yùn)機(jī)器人領(lǐng)域。在手爪的機(jī)械結(jié)構(gòu)方面根據(jù)所應(yīng)用場合的不同以及對工件夾持的特殊要求，采取了多種形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)

10、來完成對工件的夾緊和防止工件脫落的鎖緊措施。在針對同樣的目標(biāo)任務(wù)，采取多種運(yùn)動方式相結(jié)合的方式來達(dá)到預(yù)定的目的。驅(qū)動方面采用了一臺工業(yè)機(jī)器人多種驅(qū)動方式的情況，有液壓驅(qū)動，氣壓驅(qū)動，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，伺服電機(jī)驅(qū)動等等。愈來愈多的搬運(yùn)機(jī)器人是采用混合驅(qū)動系統(tǒng)的，這樣能夠更好的發(fā)揮各驅(qū)動方式的優(yōu)點(diǎn)，避免缺點(diǎn)。并且在它的控制精度方面和搬運(yùn)效率方面有了很大的提高。在搬運(yùn)機(jī)械手的控制方面，出現(xiàn)了多種控制方式。如：由原始的電控的機(jī)械手，較先進(jìn)的基于工控機(jī)控制的，基于PC控制的，進(jìn)一步的嵌入式PC控制技術(shù)，還有采用PLC可編程控制的。在物料搬運(yùn)方面近年來呈現(xiàn)出的趨勢就是系統(tǒng)化。無論是我國還是國外，物料搬運(yùn)的發(fā)展

11、都是由單一設(shè)備走向成套設(shè)備，由單機(jī)走向系統(tǒng)。在制造業(yè)方面，隨著JIT,  FMS,   CIMS等現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，對物料搬運(yùn)系統(tǒng)也提出了新的要求。其特點(diǎn)是力求減少庫存、壓縮等待和輔助時間，使多品種、少批量的物料準(zhǔn)時到達(dá)要求的地點(diǎn)。這一趨勢在機(jī)械工業(yè)方面得到了很大的應(yīng)用。其中采用了機(jī)器人等先進(jìn)的物料搬運(yùn)技術(shù)，促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)水平提高。當(dāng)代工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展一方面表現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)城的擴(kuò)大和機(jī)器人種類的增多。另一方面表現(xiàn)在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)性能的提高和控制系統(tǒng)的智能化。前者是指應(yīng)用領(lǐng)域的橫向拓寬，后者是在性能及水平上的縱向提高。機(jī)

12、器人應(yīng)用領(lǐng)城的拓寬和性能水平的提高二者相輔相承、相互促進(jìn)。應(yīng)用領(lǐng)城的擴(kuò)大對機(jī)器人不斷提出斷的要求，推動機(jī)器人技術(shù)水平的提高.反過來，機(jī)器人性能與智能水乎的提高，又使擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域成為可能。2007年至2008年在全球性金融風(fēng)暴，百業(yè)蕭條的情勢下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的確也受到了不小的影響。尤其是歐美日各主要汽車市場萎靡不振，美國汽車產(chǎn)業(yè)面臨危機(jī)甚至需要其政府紓困，半導(dǎo)體、資訊電子產(chǎn)業(yè)亦受波及，直接沖擊到工業(yè)機(jī)器人的需求。反觀服務(wù)型機(jī)器人（Service Robots），受到影響的程度相對較小。服務(wù)機(jī)器人泛稱提供全自動或半自動之人員照護(hù)、保全、清潔、設(shè)施維護(hù)等服務(wù)功能之非工業(yè)用機(jī)器人。服務(wù)型機(jī)器人常需

13、與人類和環(huán)境互動，配備影像、語音、觸覺等各式感測器（Sensors），結(jié)合人工智慧能及時反應(yīng)外在情況且具備學(xué)習(xí)能力，故又稱為智慧型機(jī)器人。服務(wù)型機(jī)器人可進(jìn)一步區(qū)分為個人/家用機(jī)器人（Personal/Domestic use）與專業(yè)服務(wù)型機(jī)器人（Professional use）。· 第3章 機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺介紹及機(jī)械手的設(shè)計        至2007年底為止，個人/家用服務(wù)型機(jī)器人累計裝置量雖已超過340萬臺，但相較于年銷售量動輒數(shù)仟萬臺的資訊與家電產(chǎn)品，仍具有很大的成長空間。個人家用機(jī)器人主要應(yīng)用于家庭中的產(chǎn)品包

14、括真空吸塵機(jī)器人、除草機(jī)器人（Lawn mowing）與水池清潔機(jī)器人（Pool cleaning）等。娛樂休閒機(jī)器人則包含玩具/嗜好機(jī)器人（Toy/hobby）、教育訓(xùn)練用機(jī)器人（Education and training）等類型；居家保全機(jī)器人（Home Security & Surveillance）未來亦十分有市場潛力，預(yù)估20082011年將有超過12萬臺的銷售量。        真空吸塵機(jī)器人（Cleaner Robot）仍然為家用機(jī)器人最主要的產(chǎn)品項目。在供應(yīng)商方面有瑞典Electrolux、德國Ka

15、rcher、美國iRobot、韓國SamSung、LG等大廠，與國內(nèi)的松騰實(shí)業(yè)。另在娛樂休閒機(jī)器人方面，至2007年底已有超過200萬臺的累計裝置量。隨著個人電腦、家庭娛樂與機(jī)器人技術(shù)的整合發(fā)展，此一類型機(jī)器人的商機(jī)可期，代表性公司如Ugobe、Woo Wee、LEGO等。         （二）專業(yè)服務(wù)型機(jī)器人        至2007年底為止有49,000臺的使用數(shù)量，較2006年底的39,900臺增加約9,100臺。預(yù)計20082011年將

16、增加54,000臺專業(yè)服務(wù)型機(jī)器人，總價值約91.2億美元。（參見圖3、圖4）根據(jù)IFR統(tǒng)計資料顯示：至2007年底為止，全球?qū)I(yè)服務(wù)型機(jī)器人累計裝置數(shù)量為49,000臺。其中包括水底作業(yè)系統(tǒng)、專業(yè)清潔、建筑與拆除機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、機(jī)器人移動平臺、農(nóng)林礦牧、防御救災(zāi)與保全、物流、檢驗(yàn)與公共關(guān)係等用途，總市場值約近78億美元。專業(yè)服務(wù)型機(jī)器人的應(yīng)用范疇殊異且單價差距頗大，有低于1萬美元者，亦有高于30萬美元者，視其應(yīng)用領(lǐng)域的功能要求而定。水底作業(yè)系統(tǒng)的單價最高，從30萬美元至超過100萬美元均有，屬于最昂貴之類型；其次為醫(yī)療用機(jī)器人，約自10萬美元至數(shù)百萬美元。  

17、0;    預(yù)估2008年至2011年專業(yè)服務(wù)型機(jī)器人的裝置量預(yù)估將達(dá)到54,000臺。其中農(nóng)林礦牧用機(jī)器人（Field Robots）最多，共將有19,110臺；防御救災(zāi)與保全機(jī)器人（Defence, rescue, security robots）預(yù)計將有15,600臺銷售量；專業(yè)清潔機(jī)器人亦約有4,000臺銷售量；醫(yī)療用機(jī)器人約達(dá)3,420臺；多用途機(jī)器人移動平臺（Mobile Robot Platforms）約2,375臺；水底作業(yè)系統(tǒng)預(yù)估將有超過925臺銷售量。        

18、; 由以上IFR對全球主要機(jī)器人供應(yīng)商所做調(diào)查結(jié)果的統(tǒng)計與預(yù)測，可看出未來服務(wù)型機(jī)器人的銷售與應(yīng)用數(shù)量上仍以個人/家用型最被看好，2008年起每年預(yù)期將有百萬臺以上的銷售量，商機(jī)可期，故各國投入競爭的廠商亦愈來愈多。而專業(yè)服務(wù)型機(jī)器人由于應(yīng)用領(lǐng)域殊異，具高度專業(yè)技術(shù)要求，數(shù)量不大且單價高昂，雖僅在專業(yè)市場應(yīng)用，但累計金額甚至超過個人/家用機(jī)器人的總和；未來四年中，部份應(yīng)用領(lǐng)域如農(nóng)林礦牧用機(jī)器人、醫(yī)療用機(jī)器人、防御保全機(jī)器人均將呈現(xiàn)較顯著的成長。·   · 編者語： 機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一個是工業(yè)生產(chǎn)制造，一個是與一般人生活關(guān)系密切的服務(wù)機(jī)器人。由于能取代部分人類工作或執(zhí)

19、行人類難以從事的任務(wù)，所以目前服務(wù)機(jī)器人公認(rèn)為是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)悉，2012年服務(wù)機(jī)器人市場需求至少有800億美元，市場規(guī)模將成長至2500億美元。        “因?yàn)槟苋〈糠秩祟惞ぷ骰驁?zhí)行人類難以從事的任務(wù)，目前服務(wù)機(jī)器人被公認(rèn)為是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)業(yè)之一?！睂O增圻教授表示。根據(jù)權(quán)威研究機(jī)構(gòu)預(yù)計，2012年服務(wù)機(jī)器人市場需求至少有800億美元，市場規(guī)模將成長至2500億美元。          面對如此誘人的大“蛋糕

20、”，想分得一杯羹的企業(yè)個個摩拳擦掌。目前光我國從事機(jī)器人的研發(fā)單位就有200多家，專業(yè)從事機(jī)器人產(chǎn)業(yè)開發(fā)的則達(dá)50家以上。          一般來講，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域一個是工業(yè)生產(chǎn)制造，一個是與一般人生活關(guān)系密切的服務(wù)機(jī)器人?！耙?yàn)槠鋺?yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，小到醫(yī)療服務(wù)、幫老助殘，大到執(zhí)行太空探險和戰(zhàn)斗任務(wù)都可以利用機(jī)器人來完成，同時所需要的技術(shù)領(lǐng)域也很多元，包括精密機(jī)械、激光、模具、通訊，要制造出一臺可以執(zhí)行完整任務(wù)的機(jī)器人，不僅需求的技術(shù)缺一不可，整合能力也同樣重要?！睂O增圻教授認(rèn)為。  

21、0;       2008中國機(jī)器人大賽就為交流互動提供了一個良好的契機(jī)。當(dāng)問及舉辦地為什么選在中山時，大賽策劃張飛告訴記者，“要將珠三角的電子信息產(chǎn)業(yè)、計算機(jī)產(chǎn)業(yè)以及機(jī)械產(chǎn)業(yè)綜合起來，以發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)為先機(jī)，帶動相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，同時政府也給了很大支持?！?#160;         機(jī)器人大賽無疑是促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的助推器，自動化領(lǐng)域的多位權(quán)威學(xué)者也表示了認(rèn)同，“應(yīng)該廣泛開展像RoboCup公開賽這樣的機(jī)器人賽事讓更多的人了解機(jī)器人，形成一定的氛圍，加上政策的支

22、持，就可以在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)方面闖出一條新路?！睂O增圻教授表示。          香港中文大學(xué)徐揚(yáng)生院士認(rèn)為機(jī)器人技術(shù)對地方產(chǎn)業(yè)的飛躍有很大的指導(dǎo)作用，“如果將機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用進(jìn)去，就能將中山的機(jī)電產(chǎn)業(yè)提升一個層次。產(chǎn)業(yè)是需要牽引的。我們先把機(jī)器人大賽這件事放在中山，再引進(jìn)其他的配套產(chǎn)業(yè)，這樣才能全面地發(fā)展主產(chǎn)業(yè)和配套產(chǎn)業(yè)?！?#160;        日本現(xiàn)已將智能機(jī)器人列為新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造戰(zhàn)略七大領(lǐng)域之一，韓國也將其列為十大新世代成長動力產(chǎn)業(yè)之一，并投入

23、大量資金、人力積極發(fā)展?，F(xiàn)在家用機(jī)器人的普及正蓄勢待發(fā)，集成了人工智能，語音識別與合成，圖像實(shí)時處理、自動化控制、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)技術(shù)。          相比之下，國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還不充分，有很大的發(fā)展?jié)摿Α?#160;        “目前中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于上升階段?！睂O增圻教授告訴記者，“但和發(fā)達(dá)國家相比，還存在較大的差距。”在歐美日等發(fā)達(dá)國家，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備廣泛應(yīng)用于工

24、業(yè)界。“而我們中國還處在百家爭鳴、百花齊放的階段。不同的行業(yè)根據(jù)自己的理解做應(yīng)用于自己行業(yè)的機(jī)器人，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和平臺，就很難把質(zhì)量做好，也難以形成批量?！?#160;       “機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用有兩種做法：一種是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，另一種是靠機(jī)器人技術(shù)來更新?lián)Q代，開發(fā)新的產(chǎn)品，通過機(jī)器人技術(shù)使產(chǎn)品更智能化?！毙鞊P(yáng)生院士這樣認(rèn)為。國外發(fā)達(dá)國家工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。日本發(fā)那科就是以提供工業(yè)自動化解決方案為核心產(chǎn)業(yè)，成為全球領(lǐng)先的機(jī)器人制造商之一。     

25、;     國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代“七五”科技攻關(guān)項目，經(jīng)歷“八五、九五”科技攻關(guān)，現(xiàn)已基本掌握系統(tǒng)軟硬件設(shè)計技術(shù)、運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，并進(jìn)入實(shí)用化階段，開發(fā)出孤焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、注塑等機(jī)器人。         “九五”期間，國家“863”高技術(shù)計劃已將沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司、哈爾濱搏實(shí)自動化設(shè)備有限公司、一汽集團(tuán)涂裝技術(shù)開發(fā)中心等確立為智能機(jī)器人主題產(chǎn)業(yè)化基地，而最近兩年也不斷有企業(yè)涉足工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和制造，像國產(chǎn)數(shù)控系

26、統(tǒng)主力企業(yè)廣州數(shù)控和成都廣泰等。         “因?yàn)閲鴥?nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較晚，國內(nèi)機(jī)器人也沒有價格優(yōu)勢，目前用在生產(chǎn)上的機(jī)器人以進(jìn)口為主?！睂O增圻教授告訴記者。據(jù)了解，2007年國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人出口量100臺左右，年出口額0.2億元多一點(diǎn)。這和發(fā)達(dá)國家相比數(shù)量微乎其微。因此，人們也不得不反思國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的梗結(jié)到底在哪里。         “如果從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來說，瓶頸可能是材料、電機(jī)等關(guān)鍵部件，但模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化才是最關(guān)鍵的；從研究上講就是機(jī)器人如

27、何提高智能、傳感器等，在技術(shù)方面則是如何與國際接軌。”孫增圻教授認(rèn)為，目前的狀況只是為中外工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)品打開國內(nèi)市場準(zhǔn)備了物質(zhì)和人員條件。         據(jù)專家預(yù)測，到2010年，國內(nèi)市場實(shí)際擁有量將達(dá)到173000臺。而到2015年，國內(nèi)市場容量更將增加到幾十萬臺。面對如此大的市場需求，中國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)該如何占領(lǐng)這個市場將成為目前思考的問題所在，孫增圻教授表示，“要將國內(nèi)機(jī)器人價格降下來、可靠性升上去，發(fā)展我們自己的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)就是要解決這些問題?！?#160;     

28、   “國內(nèi)行業(yè)要盡快的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，建立整合上、中、下游的智能機(jī)器人發(fā)展平臺。這是目前的當(dāng)務(wù)之急。”孫增圻教授認(rèn)為，開創(chuàng)智能機(jī)器人的創(chuàng)意開發(fā)，在機(jī)器人行業(yè)內(nèi)就應(yīng)該有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化平臺，尤其在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域。如果各自為政，很難促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。另外，國內(nèi)勞動力成本提高的話，在某種程度上也會促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。          孫增圻教授告訴記者，“我們這次大賽就是要把機(jī)器人跟市場和產(chǎn)業(yè)化聯(lián)系起來，有些機(jī)器人研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)可以轉(zhuǎn)化到別的機(jī)器人上，如視覺、定位等關(guān)鍵技術(shù)。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要有市場，關(guān)鍵

29、就是如何模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，降低成本，而這些需要一個過程?！?#160;         雖然目前機(jī)器人還主要應(yīng)用在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域，但也已從傳統(tǒng)的制造業(yè)轉(zhuǎn)向其他制造業(yè)，推廣到諸如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、災(zāi)難救援等各種非制造行業(yè)。而服務(wù)型機(jī)器人作為未來發(fā)展的一個重點(diǎn)方向，孫增圻教授認(rèn)為研發(fā)的難點(diǎn)就是就是“讓機(jī)器人有很高的適應(yīng)能力”。       “工欲善其事，必先利其器?！睓C(jī)器人作為效率、品質(zhì)的保證，其推廣和普及的意義不言而喻。中國目前的發(fā)展既不同于歐系的發(fā)展模式，也有

30、別于日本的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)?！霸谄占暗倪^程中真正實(shí)現(xiàn)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，還是要依靠政府的力量。”孫增圻教授語帶感慨，政府把機(jī)器人產(chǎn)業(yè)納入到重要產(chǎn)業(yè)政策中，對制約工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵零部件進(jìn)行重點(diǎn)支持，這或許就是目前要做好的事。  · 第4章電 梯控制系統(tǒng)硬件第一節(jié) 功能特性SD8080及SD8081是專門用于樓宇的電梯控制和集成的電梯專用控制器。通過采用SD8080及SD8081，物業(yè)管理公司或管理人員能對對樓宇內(nèi)各種人員的進(jìn)出進(jìn)行更有效、更安全的管理，有效的控制了閑雜人員的進(jìn)入。所有使用電梯的持卡人，都必須先經(jīng)過系統(tǒng)管理員授權(quán)。使用電梯時，不同的人有不同的權(quán)限分配，每個進(jìn)入電

31、梯的人經(jīng)過授權(quán)可以進(jìn)入指定的區(qū)域或樓層，并且可以根據(jù)時間表進(jìn)行授權(quán)管理。未經(jīng)授權(quán)，無法進(jìn)入管理區(qū)域的樓層，并對重要樓層進(jìn)行時間段控制?？刂破鞑还苁敲摍C(jī)運(yùn)行還是聯(lián)機(jī)控制，都可記錄大量的交易數(shù)據(jù)，使得電梯的所有人員進(jìn)出記錄都有據(jù)可尋。SD8080及SD8081是基于電梯控制軟件使用，可在線運(yùn)行，也可以單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，即使關(guān)閉PC機(jī)，SD8080也可以正常使用，確保其穩(wěn)定可靠的控制功能，從而提高樓宇管理層次。SD8080電梯控制器標(biāo)準(zhǔn)功能： 可控制16層電梯，增加擴(kuò)展控制板可控制32層電梯。 提供兩個標(biāo)準(zhǔn)的讀卡器接口 支持Wiegand 26Bit Wiegand 32Bit Wiegand40Bit

32、 支持ABA（第二軌道） 支持生物識別技術(shù) 支持指紋識別技術(shù) 控制器具有休眠、安全、常開等幾種工程模式 支持RS-485組網(wǎng)功能，可獨(dú)立脫機(jī)運(yùn)行使用 最多可管理10000個使用者，增加RAM存貯器，可擴(kuò)展至80000持卡人 在非聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下可獨(dú)立保存5000條記錄，數(shù)據(jù)掉電保持時間超過90天當(dāng)重新聯(lián)網(wǎng)時數(shù)據(jù)自動上傳 多種系統(tǒng)板狀態(tài)監(jiān)測和自檢（例如：外部電源掉電、數(shù)據(jù)資料出錯、網(wǎng)絡(luò)異常及系統(tǒng)復(fù)位等）輸入: 1組外部緊急停止信號輸入端子 1組消防信號（有源48V）輸入端子 2 組標(biāo)準(zhǔn)RJ45讀卡器輸入端子 2組控制器工作電源輸入端子(+12V/5V)輸出:16組無源干接點(diǎn)輸出控制端子1組擴(kuò)展板信號輸

33、出端子動態(tài)電壓保護(hù):所有輸入/輸出均帶電壓動態(tài)保護(hù)所有繼電器輸出帶有瞬間過電壓保護(hù)網(wǎng)絡(luò)通訊:1個RS485網(wǎng)絡(luò)通訊接口,可連接127個電梯控制器網(wǎng)絡(luò)總長可達(dá)1200米,通過長線驅(qū)動器可擴(kuò)展距離通訊速率: 9600BauteDIP設(shè)置開關(guān):SW 17 位控制器地址碼設(shè)置SW 8 冷熱復(fù)位開關(guān)工作原理電梯控制的工作原理是通過截取電梯的控制面板, 把電梯按鍵或電梯預(yù)留IC控制接口直接串聯(lián)在SD8080及SD8081的輸出端子上，在正常通電工作狀態(tài)下,輸出端子處于帶電開路狀態(tài)，此時電梯按鍵不能正常工作；當(dāng)讀卡器讀到有效卡后,相應(yīng)的輸出端子恢復(fù)為接通狀態(tài), 此時按下電梯樓層按鍵, 電梯邏輯控制器接受到相

34、應(yīng)的樓層請求信號開始運(yùn)行。原理方框圖如圖第五章總結(jié)那么總結(jié)一下，我們認(rèn)為，機(jī)器人有三個發(fā)展階段，那么也就是說，我們習(xí)慣于把機(jī)器人分成三類，一種是第一代機(jī)器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它是通過一個計算機(jī)，來控制一個多自由度的一個機(jī)械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機(jī)器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動作，比方說汽車的點(diǎn)焊機(jī)器人，它只要把這個點(diǎn)焊的過程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對于外界的環(huán)境沒有感知，這個力操作力的大小，這個工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實(shí)際上這種從第一代機(jī)器人，也就存在它這種缺陷，因此，在20世紀(jì)70年

35、代后期，人們開始研究第二代機(jī)器人，叫帶感覺的機(jī)器人，這種帶感覺的機(jī)器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機(jī)器人抓一個物體的時候，它實(shí)際上力的大小能感覺出來，它能夠通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個雞蛋，它能通過一個觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。 那么第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個理想的所追求的最高級的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運(yùn)動，感知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，那么這個目前的發(fā)展還是相對的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種

36、智能機(jī)器人實(shí)際上并沒有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。 那么從三代機(jī)器人發(fā)展過程中，從另一個方面，我們對機(jī)器人從應(yīng)用的角度進(jìn)行了分類，比如說工業(yè)機(jī)器人，它包括點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)、碼垛，在工業(yè)現(xiàn)場中工作的這種機(jī)器人，我們統(tǒng)稱為工業(yè)機(jī)器人，那么從不同的應(yīng)用中，到水下去作業(yè)的叫水下機(jī)器人，到空間作業(yè)的叫空間機(jī)器人，同時又存在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)，對醫(yī)療機(jī)器人叫醫(yī)用機(jī)器人，還包括娛樂機(jī)器人，建筑和居室上用的機(jī)器人，所以從應(yīng)用分類，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進(jìn)行這樣簡單的分類。 下面我簡單介紹一下我國機(jī)器人發(fā)展的基本概況。剛才談到了日本在20世紀(jì)60年

37、代和美國都在開始進(jìn)行機(jī)器人的研究，由于我們國家存在很多其他的各種因素、問題。我們國家在機(jī)器人的研究，在20世紀(jì)70年代后期，當(dāng)時我們在國家北京舉辦一個日本的工業(yè)自動化產(chǎn)品展覽會，在這個會上有兩個產(chǎn)品，一個是數(shù)控機(jī)床，一個是工業(yè)機(jī)器人，這個時候，我們國家的許多學(xué)者，看到了這樣一個方向，開始進(jìn)行了機(jī)器人的研究，但是這時候研究，基本上還局限于理論的探討階段，那么真正進(jìn)行機(jī)器人研究的時候，是在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發(fā)展，發(fā)展最迅速的時候，是在1986年我們國家成立了863計劃是高技術(shù)發(fā)展計劃，就將機(jī)器人技術(shù)作為一個重要的發(fā)展的主題，國家投入將近幾個億的資金開始進(jìn)行了機(jī)器人研究，使得我們國

38、家在機(jī)器人這一領(lǐng)域得到很快地、迅速地發(fā)展。 目前主要單位像中科院沈陽自動化所，原機(jī)械部的北京自動化所，像哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，清華大學(xué)，還包括中科院北京自動化所等等的一些單位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前這幾年來看，我們國家在高校里邊，有很多單位從事機(jī)器人研究，很多研究生和博士生都在從事機(jī)器人方面的研究，目前我們國家比較有代表性的研究，有工業(yè)機(jī)器人，水下機(jī)器人，空間機(jī)器人，核工業(yè)的機(jī)器人，都在國際上應(yīng)該處于領(lǐng)先水平，總體上我們國家與發(fā)達(dá)國家相比，還存在很大的差距，主要表現(xiàn)在，我們國家在機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化方面，目前還沒有固定的成熟的產(chǎn)品，但是在上述這些水下、空間、

39、核工業(yè)，一些特殊機(jī)器人方面，我們?nèi)〉昧撕芏嘤刑厣难芯砍删汀?下邊我簡單介紹一下工業(yè)機(jī)器人的一些情況，到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟，應(yīng)用最廣泛的一類機(jī)器人，世界總量目前已經(jīng)銷售110萬臺，這是1999年的統(tǒng)計，但這110萬臺在已經(jīng)進(jìn)行裝備使用的是75萬臺，這個量也是不小的?？傮w情況看，日本在工業(yè)機(jī)器人這一塊，是首位的，成為機(jī)器人的王國，美國發(fā)展也很迅速，目前在新安裝的臺數(shù)方面，已經(jīng)超過了日本，中國剛開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的階段，已經(jīng)研制出多種工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)，而有小批量在生產(chǎn)中使用，這也是整個在日本、美國以及我們國家在工業(yè)機(jī)器人情況的一些比較。 這是點(diǎn)焊機(jī)器人，點(diǎn)焊機(jī)器人剛才講的，主要是針對汽車生產(chǎn)線

40、，提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質(zhì)量，降低工人的勞動強(qiáng)度的一種機(jī)器人。它的特點(diǎn)是通過機(jī)器人對兩個鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊的時候，需要承載一個很大的焊鉗，一般在幾十公斤以上，那么它的速度要求在每秒鐘一米五到兩米這樣的高速運(yùn)動，所以它一般來說有五到六個自由度，負(fù)載三十到一百二十公斤，工作的空間很大，大概有兩米，這樣一個球形的工作空間，運(yùn)動速度也很高，那么自由度的概念，就是說，是相對獨(dú)立運(yùn)動的部件的個數(shù)，就相當(dāng)于我們?nèi)梭w，腰是一個回轉(zhuǎn)的自由度，我們大臂可以抬起來，小臂可以彎曲，那么這就三個自由度，同時腕部還有一個調(diào)整姿態(tài)來使用的三個自由度，所以一般的機(jī)器人有六個自由度，就能把空間的三個位置，三個姿態(tài)，機(jī)器人完全實(shí)

41、現(xiàn)，當(dāng)然也有小于六個自由度的，也有多于六個自由度的機(jī)器人，只是在不同的需要場合來配置。 弧焊機(jī)器人也是工業(yè)機(jī)器人中一個最重要的方面，像我們汽車的后橋，進(jìn)行焊接的時候，它連續(xù)焊接，所以它的特點(diǎn)是連續(xù)軌跡控制，所以它要求的軌跡精度要求非常高，一般來說也是五到六個自由度，由于它焊槍比較小，所以在五到十公斤就可以了，這個方面是在國際和國內(nèi)應(yīng)用非常大的一類機(jī)器人，在另一方面像搬運(yùn)和鉚接，這些工作場合下，像搬運(yùn)，主要是要求機(jī)器人有很高的速度，承載能力很多、很強(qiáng)，像日本的大庫機(jī)器人，它可以承載三百公斤，抓取、來進(jìn)行搬運(yùn)和碼垛。 第二類是服務(wù)機(jī)器人，隨著工業(yè)化的發(fā)展，尤其近十年以來，機(jī)器人的發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域在不

42、斷拓寬，目前一個很重要的特征，大家都知道，機(jī)器人已經(jīng)從制造業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向了非制造業(yè)和服務(wù)行業(yè)，剛才談的汽車制造屬于是制造業(yè)，但服務(wù)行業(yè)包括清潔、加油、救護(hù)、搶險、救災(zāi)這些等等，都屬于非制造行業(yè)和服務(wù)行業(yè)，那么這里邊跟工業(yè)機(jī)器人相比，它有一個很重要的不同，它主要是一個移動平臺，它能夠移動、去運(yùn)動，上面有一些手臂進(jìn)行操作，同時還裝有一些像力覺傳感器和視覺傳感器、超聲測距傳感器等等。它對周邊的環(huán)境進(jìn)行識別，來判斷它的運(yùn)動，完成某種工作，這是服務(wù)機(jī)器人的基本的一個特點(diǎn)。 比方說這里邊有幾張圖片，這是在美國，他們研制的像大型客機(jī)這種清洗工作，如果人來做的話十分繁重，那么大一個機(jī)體來清洗的話，工作量是很大，而

43、且也很不方便，那么他們采用這種機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)像飛機(jī)的這些清洗的工作，包括一些國家開發(fā)像高層建筑的清洗機(jī)器人，這也都是服務(wù)行業(yè)的機(jī)器人，還包括像家庭使用的，還有一些賓館和一些公共場合使用的這種清潔機(jī)器人，對地面來進(jìn)行清掃，還包括網(wǎng)球場上能夠自動地把撒下的球，集中收集起來，這種機(jī)器人也都是存在的。 另一個方面的服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用，在汽車加油機(jī)器人這塊也很有意思，包括我們現(xiàn)在的一些加油站，都是用自動的計量裝置，實(shí)現(xiàn)了有的這種自動計量，但是還仍然用人去操作，但可以看到在一些美國的高速公路上，汽車流量很大，包括夜間都要對汽車進(jìn)行加油，工作也很煩瑣，所以現(xiàn)在很多國家在開發(fā)這種自動的加油機(jī)器人，它可以自動的計量，

44、自動的把汽車油嘴放到汽車油箱里邊去，這也都是服務(wù)機(jī)器人的一種體現(xiàn)。 導(dǎo)盲機(jī)器人它針對盲人這種安全性考慮，類似于一個小狗的形狀，它能夠?qū)Φ缆返囊恍┱系K，運(yùn)動的車輛和行人進(jìn)行判斷，來引導(dǎo)這個盲人進(jìn)行安全的行走，這個確實(shí)對提高盲人的安全，是非常必要的。 再有導(dǎo)游禮儀機(jī)器人，這也是服務(wù)機(jī)器人，體現(xiàn)出一種智能的，一個體現(xiàn)的代表，在很多大的公司它需要對產(chǎn)品進(jìn)行宣傳，它制作出一些各種卡通形狀的機(jī)器人，能夠跟人進(jìn)行簡單的對話，介紹產(chǎn)品等等，這在一些賓館能夠接待一些客人等等增加企業(yè)或者賓館的這種對社會的影響。 家務(wù)機(jī)器人主要體現(xiàn)在像一些對地毯和地板定期的它能夠進(jìn)行清掃和吸塵，它這個機(jī)器人很有意思，它有傳感器，它

45、能夠把家具和人能識別出來，它自動的按照一種規(guī)律，能根據(jù)路徑把地面全部的清掃干凈，這也是家務(wù)中一些機(jī)器人的表現(xiàn)。 那么表演娛樂機(jī)器人，現(xiàn)在很多國家在開發(fā)這種像動物園、還有娛樂中心、還有迪斯尼這樣的一個大型的游園，它為了增加趣味性，把研究出像模仿人，包裝成各種人的樣子，它能夠說話唱歌和表演，這樣還能跟人進(jìn)行交流，這樣的機(jī)器人，還包括把機(jī)器人包裝成各種有趣的動物，像恐龍、大象、獅子，還有一些小的卡通式的這種動物，它已經(jīng)完成像動物的一些動作的模仿，模仿它的聲音，同時還跟人進(jìn)行交流，尤其是比較有趣的是一個彈鋼琴機(jī)器人，早期在日本的時候，彈了一首世界著名的名曲，在當(dāng)時，在機(jī)器人界引起了很大的轟動，那么這個

46、機(jī)器人特點(diǎn)，它要求手指非常靈活，自由度也特別多，而且在彈的過程中，還要有力控制和感覺的控制，所以它相對來說是對機(jī)器人機(jī)構(gòu)和控制方面提高更高的要求。 還有像這種機(jī)器人的演奏家，包括它的拉小提琴，這個小提琴在樂器里邊最復(fù)雜的，難度最高的一種樂器，它能通過樂曲拉小提琴，力的控制、協(xié)調(diào)、速度等等，都要進(jìn)行選擇或者自動的判斷，還包括這也是一個機(jī)器人在做一個表演，等等就是在服務(wù)機(jī)器人方面，它很寬的一個應(yīng)用領(lǐng)域，它跟人的需求越來越接近，那么總結(jié)一下它有幾個關(guān)鍵技術(shù)，從技術(shù)上的方面有四個，一個是移動機(jī)構(gòu)，前面看過幾種機(jī)器人它跟工業(yè)機(jī)器人不一樣，大多數(shù)的服務(wù)機(jī)器人，它是移動的，有輪式、履帶式、還有步行式的，包括

47、還有組合式的，這種移動機(jī)構(gòu)，對環(huán)境感知功能，這也是服務(wù)機(jī)器人最重要的特點(diǎn)，因?yàn)樗幍沫h(huán)境，不像工業(yè)機(jī)器人對一個固定的環(huán)境，固定的機(jī)座，固定樣子來實(shí)現(xiàn)的，那么這個環(huán)境也許是未知的，也許是變化的，包括清掃機(jī)器人，屋子的形狀，一家一個樣子，家具的擺放不一樣，甚至，還有一些人在走動，這些非結(jié)構(gòu)環(huán)境使得它能夠準(zhǔn)確的描述和感知和判斷，這一點(diǎn)來講，就表現(xiàn)出服務(wù)機(jī)器人具有一定的人的智能的這種功能。 另一個方面是能源技術(shù)，大家知道，早期做仿人形機(jī)器人，都帶一個“辮子”，因?yàn)樗芰刻峁┎蛔?，那么電池能量很小，所以現(xiàn)在的這種服務(wù)機(jī)器人，理想的這種能源它要求是密度高，輸出電壓比較恒定，內(nèi)阻小、耐高溫，還可以充電，成

48、本低，尤其在密度高這個方面是十分重要的，所以能源技術(shù)是未來移動機(jī)器人發(fā)展中的一個十分關(guān)鍵的一個問題，還有控制技術(shù)，控制技術(shù)在感知環(huán)境的過程中，它也需要跟人進(jìn)行交互，它既然是服務(wù)，人總要跟它接觸，那么如何跟人進(jìn)行交互，那么就需要一個開放式的友好的連接接口，包括語音功能，圖形編程方式等等。 另一個方面的體現(xiàn)在農(nóng)林畜產(chǎn)機(jī)器人這方面，國際上也有些很大的進(jìn)展，可能對我們國家農(nóng)業(yè)機(jī)器人，林業(yè)機(jī)器人是否需要，我們也在探討，那么對于一些發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)人口十分有限，包括在一些農(nóng)副產(chǎn)品，松籽的采集，量很大，非常麻煩的一件事情，這樣的話，一個機(jī)器人能夠?qū)ο裎骷t柿，蘋果等水果，它通過形狀和顏色，來判斷它的成熟度，然后摘

49、取，這個確實(shí)提高了農(nóng)業(yè)自動化的一個方面的研究，包括我們國家已經(jīng)研制成功嫁接機(jī)器人，對一些像嫁接，機(jī)器人采摘以后，能夠?qū)蓚€樹枝進(jìn)行自動的對接，然后將樹枝纏起來，這個在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)已經(jīng)研制成功，還包括林業(yè)機(jī)器人，林業(yè)機(jī)器人主要對于農(nóng)林產(chǎn)品，像松籽進(jìn)行采摘，還包括像樹根，進(jìn)行采伐的時候，要拔出來，和植樹這方面也都有開發(fā)，更有意思的是在牧業(yè)的機(jī)器人，包括澳大利亞，綿羊和羊是非常多的一種，他們國家產(chǎn)量最大的一個產(chǎn)業(yè)，那么綿羊，剪羊毛這個量很大，那么它人力又有限，所以它在致力于開發(fā)剪羊毛機(jī)器人，它首先通過機(jī)械手，把一個羊給固定住，通過攝影機(jī)把羊的形狀識別出來，然后，用這種所謂的剪子，然后根據(jù)它的形狀，自

50、動地把羊毛剔出來，同時呢，還不破壞它的皮膚，因?yàn)橐粋€羊一個模樣所以它操作的難度是很大的，對環(huán)境的感知要求很高的，所以這個技術(shù)也是非常復(fù)雜的。 建筑機(jī)器人在國外，用量、需求在逐漸增加，建筑機(jī)器人它主要解決，像我們筑路機(jī)器人，也都需要建筑機(jī)器人，包括噴涂，挖掘機(jī)，包括像一些建筑的模塊化的預(yù)制板來進(jìn)行拼接，都需要一些自動化的裝置，還包括家庭裝修的時候，像墻壁的粉刷這個量也很大，而且也很臟，對人體有害，現(xiàn)在國外一些公司，在開發(fā)面向家庭的粉刷這種機(jī)器人已經(jīng)得到了小批量的使用，這是在建筑方面的一些體現(xiàn)。 還有像食品包裝，縫紉這也都是說，面向服務(wù)家庭也食品這方面的應(yīng)用，包括對香腸的這種包裝，實(shí)際上它一方面提

51、高了自動化水平，但另一方面，也提高了衛(wèi)生程度，不然的話人類參與的話，總會帶來一些不衛(wèi)生的因素，包括服裝裁剪，現(xiàn)在我們做衣服，人們越來越追求個性化，那么現(xiàn)在從他們有些大學(xué)在研究，包括你希望的樣子，包括你站在這塊兒給你掃描以后，把你的體型給你掃描出來，機(jī)器人能自動地給你設(shè)計出適合你這種身材的樣子，通過你的選擇和修改，然后機(jī)械手自動地對它的布料進(jìn)行裁剪，最后，還有一些生產(chǎn)線能夠自動縫紉，在英國，很多國家，也都在開發(fā)這樣的一些機(jī)器人裝置。 還包括消防救護(hù)機(jī)器人，在日本發(fā)展的比較多，那么像高樓建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，那么大家知道這是很危險的事情，也是很痛苦的事情，那么通過機(jī)器人來輔助來進(jìn)行救護(hù)，把人從高樓救下

52、來，然后進(jìn)行搶救，包括高樓著火的時候，它可以用這種機(jī)械爬到大樓上去，進(jìn)行噴水，或者是進(jìn)行切斷一些電纜等等這樣的工作，都可以用機(jī)器人來完成。 那么醫(yī)療機(jī)器人，是近五年來發(fā)展比較迅速的一個新的應(yīng)用領(lǐng)域，那么這個也可以看到幾個方面，包括人是一個非常珍貴的生物，那么包括人的眼球、神經(jīng)、血管都很精細(xì)，那么如果人手術(shù)的時候，醫(yī)生來手術(shù)，一個是疲勞，另一個人手操作的精度還是有限的，那么這是在德國，一些大學(xué)里面，面向人的脊椎，如腰間盤突出這種病，進(jìn)行識別以后，能夠自動地用機(jī)器人來輔助進(jìn)行定位，進(jìn)行操作和手術(shù)。還有一類叫康復(fù)機(jī)器人，康復(fù)機(jī)器人像比方說，現(xiàn)在發(fā)病量比較大的是偏癱和半身不遂這種病患，當(dāng)他恢復(fù)治療完以

53、后，需要對他的肢體進(jìn)行鍛煉和恢復(fù)，那么如果醫(yī)生是有限的，不可能一個醫(yī)生，天天給一個病人進(jìn)行按摩或牽引這樣的工作，那么家庭的人員都上班，沒有時間照顧，那么用一個機(jī)器人，可以對他的手進(jìn)行牽動，天天強(qiáng)迫他進(jìn)行鍛煉，使人的肌肉的恢復(fù)達(dá)到最好，更為精細(xì)的工作像很多大學(xué)和一些醫(yī)院在開發(fā)像人的腦手術(shù)，這個是很危險的事情，但是，已經(jīng)得到了很好的例證，包括北航開發(fā)出了對人腦的定位和鉆孔這樣的工作，還包括像美國已經(jīng)有一千多例機(jī)器人對人眼球進(jìn)行手術(shù)，這樣的機(jī)器人，還包括通過遙控操作的辦法，實(shí)現(xiàn)對人的胃腸這種手術(shù)，大家在電視里邊看到，一個機(jī)械手，大概有手指這樣粗細(xì)的一個機(jī)械手，通過插入腹臟以后，人在屏幕上操作這個機(jī)器

54、手，同時對它用激光的方法對病灶進(jìn)行激光的治療，這樣的話，人就不用很大幅度地破壞人的身體，這實(shí)際對人的一種解放，是非常好一種機(jī)器人，醫(yī)療機(jī)器人它也很復(fù)雜，一方面它完全自動去完成各種工作，是有困難的，一般來說都是人來參與，這是美國開發(fā)的一個林白手術(shù)這樣一個例子，人通過在屏幕上，通過一個遙控操作手來控制另一個機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)通過對人的腹腔進(jìn)行手術(shù)，前幾年我們國家展覽會上，美國已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了對人的心臟瓣膜的手術(shù)和搭橋手術(shù)，這已經(jīng)在機(jī)器人領(lǐng)域中，引起了很大的轟動，還包括，AESOP的這種外科手術(shù)機(jī)器人，它實(shí)際上通過一些儀器能夠?qū)θ说囊恍┎∽冞M(jìn)行檢查，通過一個機(jī)械手就能夠?qū)崿F(xiàn)對人的某些部位進(jìn)行手術(shù)，還包括遙

55、操作機(jī)械手，以及多個醫(yī)生可以在機(jī)器人共同參與下進(jìn)行手術(shù)，包括機(jī)器人給大夫醫(yī)生拿鉗子、鑷子或刀子來代替護(hù)士的工作，同時把照明能夠自動的給醫(yī)生的動作聯(lián)系起來，醫(yī)生的手到哪兒，照明就去哪兒，這樣非常好的，一個醫(yī)生的助手。 那么還有幾個例子，像人肩關(guān)節(jié)的手術(shù)，還包括腦外科神經(jīng)手術(shù)，那么這個手術(shù)應(yīng)該難度是很大的，風(fēng)險是很大的，但是人在參與下，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的定位，對人體的恢復(fù)是十分有益的。另一個比較體現(xiàn)機(jī)器人應(yīng)用的一個顯示度的一個研究，是水下機(jī)器人，首先我們要回答為什么要開發(fā)水下機(jī)器人，那么人隨著人們的對陸地資源的這種不斷地消耗，人們也已經(jīng)認(rèn)識到，我們怎么樣去獲得更多的資源，人們把目光已經(jīng)放到宇宙和水下，那

56、么海洋的資源是非常豐富的，包括礦產(chǎn)資源像銅、錳、鎳、鈷這些資源是地面資源的上千倍，這個資源是非常大的，包括空間，那么海底探測、海上打撈、海下偵查、排險，包括我們看的電影泰坦尼克號，大概我們看到了一個小機(jī)器人來進(jìn)行水下拍攝，還包括俄羅斯的核潛艇，發(fā)生事故以后，實(shí)際上很多大學(xué)希望能夠參與，能夠用機(jī)器人來進(jìn)行救護(hù)等等，那么反過來說水下的應(yīng)用中，機(jī)器人是大顯身手的，因?yàn)槿嗽诤５紫碌墓ぷ?，是非常危險的，這個方面，應(yīng)該說在美國、法國、俄羅斯研究的是水平比較高，那么這是法國的一個水下作業(yè)機(jī)器人，在日本“海溝號”潛水器已經(jīng)到了水下幾千米，進(jìn)行了海底的探測和海底的一些礦物的收集這樣的工作。 那么我們國家的這個方

57、面也不甘落后，應(yīng)該說繼美國、俄國和法國之后，我們國家這個方面，也是走向了國際的前列，這是中科院沈陽自動化所開發(fā)和研制成功，水下六千米無纜自治水下機(jī)器人，那么這個機(jī)器人到水下六千米，能夠無纜進(jìn)行作業(yè)，這是剛被獲得2000年我們國家十大科技成果之一，這個標(biāo)志著我們國家在水下機(jī)器人這塊，已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，目前我們在863計劃，在開發(fā)水下七千米的有載人潛器來對海洋進(jìn)一步的開發(fā)和作業(yè)，這也是投了很大的財力和物力，那么水下機(jī)器人和其他工業(yè)機(jī)器人以及上述的這種服務(wù)機(jī)器人有哪些不同呢？ 第一個要承受深水高壓而不變形，六千米這個氣壓是很高，幾十個大氣壓，你要求它密封要好，而且強(qiáng)度要高，還不變形，另一個方面

58、，耐高水壓的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)和技術(shù)以及遠(yuǎn)距離水上通訊和處理技術(shù)，這方面很重要，在水下怎么樣實(shí)現(xiàn)無線的這種通訊，這也是在水下機(jī)器人遇到的一個技術(shù)難點(diǎn)，還有航行控制技術(shù)，水下機(jī)器人進(jìn)行方位控制的時候，通過衛(wèi)星來進(jìn)行導(dǎo)向，這里邊不像在陸地上進(jìn)行導(dǎo)航，不然沒有一個很好的導(dǎo)航，水下機(jī)器人就偏了，或者走出我們要求的水域，還有環(huán)境的識別，比方說在海底的形貌是十分復(fù)雜的，如何能自動的識別海底的形貌，這也是非常重要的，包括安全和能源技術(shù)，這都是在水下機(jī)器人中一個方面，比較重要的技術(shù)。 再一個我們在空間機(jī)器人研究這塊，國際上也很熱，包括像歐洲十六國在聯(lián)合空間計劃，面向未來太空的這種太空艙這樣一個整個計劃，其中有一點(diǎn)就是空間機(jī)器人，它的主要意義在于開發(fā)宇宙，造福人類，創(chuàng)造人類新的家園，它主要的功能是在于科學(xué)考察，像空間生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，衛(wèi)星和航天器的維修和修理，以及空間建筑的裝配，這幾個應(yīng)用，確實(shí)是必要的，比方說科學(xué)考察，如果對像地面的模擬一些物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不一定非得人在太空艙里邊，因?yàn)槿嗽谔张摾锷嬉惶斓馁M(fèi)用，將近是一百萬美金，而且也很危險，那么其實(shí)有些動作是很簡單的，人通過