近年來機(jī)器人發(fā)展與應(yīng)用綜述

1、近年來國內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展與運(yùn)用綜述我國機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略之我見姓名：班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：2010-5-29前言1920年，一個捷克作家（K-恰彼克）寫了一個劇本RossumUniversalRobot。劇中有一個長得像人，而且動作也像人，可以整日工作，不知疲倦的機(jī)器人名叫羅伯特robot。此后“robot”這一詞就向全世界鋪展開來，它體現(xiàn)了人類長期的一種愿望，這種愿望就是創(chuàng)造出一種機(jī)器，能夠代替人進(jìn)行各種工作。這種想法成為機(jī)器人產(chǎn)生的一種客觀的要求。一、國內(nèi)外機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用目前，機(jī)器人還沒有一個明確的定義，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）采納了美國機(jī)器人協(xié)會給“機(jī)器人”下的定義：“一種可以反復(fù)編程

2、和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或者為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變的和可編程動作的專門系統(tǒng)”。而機(jī)器人的外表不一定像人，或者根本不像人。制造機(jī)器人的目的是為了讓機(jī)器人能具有人的勞動機(jī)能，來代替人工作，減輕人的勞動負(fù)擔(dān)。機(jī)器人學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。它與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的機(jī)械學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機(jī)學(xué)、控制論、人工智能、電子工程、仿生學(xué)、行為學(xué)、認(rèn)知論等都有著密切的聯(lián)系。這些科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動了機(jī)器人學(xué)的發(fā)展，而機(jī)器人學(xué)的發(fā)展反過來也推動了這些相關(guān)科學(xué)的發(fā)展。1942年美國科幻巨匠阿西莫夫提出了“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來卻成為了學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。自

3、從20世紀(jì)60年代人類制造了第一臺工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人就顯示出了極強(qiáng)的生命力。在經(jīng)過40年的飛速發(fā)展之后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用各領(lǐng)域中。其按用途可分為：工業(yè)機(jī)器人、海洋開發(fā)機(jī)器人、極限環(huán)境機(jī)器人、宇宙開發(fā)機(jī)器人、軍事應(yīng)用機(jī)器人、農(nóng)牧業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療福利機(jī)器人、類人機(jī)器人、娛樂競賽機(jī)器人等。20世紀(jì)50年代末，美國在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置，并將其稱為工業(yè)機(jī)器人。60年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。近些年，國際上工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為制造行業(yè)的一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而在工業(yè)界廣泛

4、應(yīng)用。而現(xiàn)在比較著名的工業(yè)機(jī)器人有瑞典的ABB日本的FANUCYaskwa德國的KU鄴KA美國的AdeptTechnology、意大利的COMAU等。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，工業(yè)機(jī)器人主要用于汽車工業(yè)及汽車零部件工業(yè)，這部分占整個機(jī)器人市場的61%工業(yè)機(jī)器人一般由機(jī)械本體、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置等構(gòu)成，是一種仿人操作、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(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。其中，焊接機(jī)器人可用于汽車車身裝焊、汽車零部件焊接等方面，代替人在惡劣的環(huán)境下工作，改善了手工焊、專機(jī)焊焊接質(zhì)量不易保證，生產(chǎn)柔性差的缺點，減輕了人的勞動強(qiáng)度，適應(yīng)了現(xiàn)代汽車生產(chǎn)的需要。止匕外，工業(yè)

5、機(jī)器人還用于噴漆、噴涂，搬運(yùn)、上下料，加工、裝配等各個方面。目前，國際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對個領(lǐng)域的研究不斷深入，精益求精，提出了新的要求的目標(biāo)，所以除了工業(yè)機(jī)器人，人類的活動領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用也從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域發(fā)展。像海洋開發(fā)、宇宙探測、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂等行業(yè)都提出了自動化和機(jī)器人化的要求。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點是工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因而對機(jī)器人的要求更高，需要機(jī)器人具有行走功能，對外感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等，是機(jī)器人技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。(1)水下機(jī)器人：美國的AUSS俄羅斯的MT-88

6、、法國的EPAVLARD水下機(jī)器人已用于海洋石油開采，海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和維護(hù)、以及大壩檢查等方面，形成了有纜水下機(jī)器人(remoteoperatedvehicle)和無纜水下機(jī)器人(autonomousunderwatervehicle)兩大類。(2)空間機(jī)器人：空間機(jī)器人一直是先進(jìn)機(jī)器人的重要研究領(lǐng)域。目前美、俄、加拿大等國已研制出各種空間機(jī)器人。如美國NASA勺空間機(jī)器人Sojanor等。Sljanor是一輛自主移動車，重量為11.5kg,尺寸63048mm有6個車輪，它在火星上的成功應(yīng)用，引起了全球的廣泛關(guān)注。(3)核工業(yè)用機(jī)器人：國外的研究主要集中在機(jī)構(gòu)靈巧

7、，動作準(zhǔn)確可靠、反應(yīng)快、重量輕、剛度好、便于裝卸與維修的高性能伺服手，以及半自主和自主移動機(jī)器人。已完成的典型系統(tǒng)，如美國ORM基于機(jī)器人的放射性儲罐清理系統(tǒng)、反應(yīng)堆用雙臂操作器，加拿來大研制成功的輻射監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，德國的C7靈巧手等。(4)地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要包括采掘機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器人兩在類。主要研究內(nèi)容為：機(jī)械結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、傳感器及定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信及遙控技術(shù)。目前日、美、德等發(fā)達(dá)國家已研制出了地下管道和石油、天然氣等大型管道檢修用的機(jī)器人，各種采機(jī)器人及自動化系統(tǒng)正在研制中。(5)醫(yī)用機(jī)器人：醫(yī)用機(jī)器人的主要研究內(nèi)容包括：醫(yī)療外科手術(shù)的規(guī)劃與仿真、機(jī)器人輔助外

8、科手術(shù)、最小損傷外科、臨場感外科手術(shù)等。美國已開展臨場感外科(telepresencesurgery)的研究，用于戰(zhàn)場模擬、手術(shù)培訓(xùn)、解剖教學(xué)等。法、英、意、德等國家聯(lián)合開展了圖像引導(dǎo)型矯形外科(telematics)計劃、袖珍機(jī)器人(biomed)計劃以及用于外科手術(shù)的機(jī)電手術(shù)工具等項目的研究，并已取得一些卓有成效的結(jié)果。(6)建筑機(jī)器人：日本已研制出20多種建筑機(jī)器人。如高層建筑抹灰機(jī)器人、預(yù)制件安裝機(jī)器人、室內(nèi)裝修機(jī)器人、地面拋光機(jī)器人、擦玻璃機(jī)器人等，并已實際應(yīng)有和。美國卡內(nèi)基梅隆重大學(xué)、麻省理工學(xué)院等都在進(jìn)行管道挖掘和埋設(shè)機(jī)器人、內(nèi)墻安裝機(jī)器人等型號的研制、并開展了傳感器、移動技術(shù)和

9、系統(tǒng)自動化施工方法等基礎(chǔ)研究。英、德、法等國也在開展這方面的研究。(7)軍用機(jī)器人：近年來，美、英、法、德等國已研制出第二代軍用智能機(jī)器人。其特點是采用自主控制方式，能完成偵察、作戰(zhàn)和后勤支援等任務(wù)，在戰(zhàn)場上具有看、嗅和角摸能力，能夠自動跟蹤地形和選擇道路，并且具有自動搜索、識別和消滅敵方目標(biāo)的功能。如美國的Navplab自主導(dǎo)航車、SSV半自主地面戰(zhàn)車，法國的自主式快速運(yùn)動偵察車(DARDS,德國MV4S炸物處理機(jī)器人等。目前美國ORNLE在研制和開發(fā)Abrams坦克、愛國者導(dǎo)彈裝電池用機(jī)器人等各種用途的軍用機(jī)器人、美國戰(zhàn)斗機(jī)械狗等。二、我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展戰(zhàn)略目前國內(nèi)外機(jī)器人技術(shù)

10、正朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內(nèi)容集中在工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，機(jī)器人控制技術(shù)，多傳感系統(tǒng)，一體化技術(shù)，遙感及監(jiān)控技術(shù)，虛擬機(jī)器人技術(shù)，多智能體調(diào)控技術(shù)，微型和微小機(jī)器人技術(shù)，軟件機(jī)器人技術(shù)，仿生和仿人技術(shù)等這些方面。工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高，機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊化、重構(gòu)化，控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化。21世紀(jì)，機(jī)器人化機(jī)械開始興起，機(jī)器人技術(shù)成為影響我國發(fā)展的一個至關(guān)重要的因素，所以機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對我國至關(guān)重要。隨著新興應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展及傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的需求，我國機(jī)器人的需求不斷增加，特別是制造業(yè)的發(fā)展使機(jī)器人的應(yīng)用保持穩(wěn)定增長的勢頭。中國作為亞洲第三大的工業(yè)機(jī)器人需求國，隨著

11、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級不斷深入和國際制造也中心向中國轉(zhuǎn)移，我國機(jī)器人市場會進(jìn)一步加大，市場擴(kuò)展的速度也會進(jìn)一步提高，然而，我國自己工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展卻存在很多不利因素，限制了我國機(jī)器人的應(yīng)用。首先，近年來我國引進(jìn)了大量的先進(jìn)技術(shù)，對提升我國的科研水平起到了重要的作用，但是我國的行業(yè)自主創(chuàng)新意識和能力不強(qiáng)，加之我國機(jī)器人技術(shù)的研究起步晚，技術(shù)儲備和發(fā)達(dá)國家有很大的差距，所以我國自主創(chuàng)新的能力相對較弱，機(jī)器人研發(fā)的水平與機(jī)器人需求不能很好的適應(yīng)，導(dǎo)致我國絕大部分的機(jī)器人需要國外進(jìn)口，這使我國的發(fā)展在一定程度上對國外的技術(shù)產(chǎn)生了依賴性，受到了技術(shù)制約。所以我國應(yīng)著重培養(yǎng)機(jī)器人方面的創(chuàng)造型人才，為國家以后發(fā)展

12、儲備一直比較強(qiáng)大的隊伍，使我國的機(jī)器人技術(shù)可以穩(wěn)步長足發(fā)展。其次，我國進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人主要來自日本，2004年日本對華出口的機(jī)器人占我國進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人的一半，其他歐洲品牌機(jī)器人，如ABBKUKACOMAU等，占據(jù)市場的另一半。近年隨著我國經(jīng)濟(jì)快速增長，特別是汽車業(yè)的高速發(fā)展，每年新增工業(yè)機(jī)器人的臺數(shù)和總量都在快速增長。在我國制造業(yè)從勞動密集型向現(xiàn)代化方向發(fā)展的同時，機(jī)器人保有量達(dá)到一定的規(guī)模，但與發(fā)達(dá)國家相比仍然有不少差距。我國機(jī)器人需求的不斷增長與我國機(jī)器人的開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)相對較弱、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模小形成的強(qiáng)烈的反差，這為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化提供了很大的發(fā)展空間。面對中國這樣龐大的市場，每一個機(jī)器人供

13、應(yīng)商都有著非常大的用武之地。目前，我國的不少機(jī)器人實現(xiàn)了小批量生產(chǎn)，但是規(guī)模小，不能形成自己的品牌，一些基礎(chǔ)零部件的制造在能力低，精度差，造成一些關(guān)鍵的零部件依賴進(jìn)口，造成我國一些產(chǎn)品制造的成本提高，使市場價格上漲，影響了機(jī)器人的推廣，從而一定程度抑制了機(jī)器人應(yīng)用的推廣。另外，由于我國人口眾多，勞動力廉價，所以讓你們運(yùn)用機(jī)器人代替人類工作的意識不強(qiáng)；并且如果機(jī)器人迅速席卷，大量的工作由機(jī)器人來做，會導(dǎo)致勞動力需求下降，那么中國13億人口將有很大一部分沒有工作可做，失去生活來源，這種情況也在某程度上使機(jī)器人的廣泛運(yùn)用受到了抑制。中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在正處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點。鑒于以上種種因素，第一，政府應(yīng)增大對機(jī)器人技術(shù)研究的鼓勵政策和經(jīng)濟(jì)支持，重視基礎(chǔ)項目的研究；第二，鼓勵機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，投資支持機(jī)器人的研究開發(fā)，并進(jìn)行重點突破；第三，鼓勵企業(yè)應(yīng)用自己民族的機(jī)器人產(chǎn)品，從而擺脫對進(jìn)口機(jī)器人的依賴性，發(fā)展自己民族的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，并且開拓國外機(jī)器人市場；第四，鼓勵基礎(chǔ)部件的開發(fā)研究，降低機(jī)器人開發(fā)的成本，促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)，降低機(jī)器人市場價格，使機(jī)器人更易于被接受，能廣泛的應(yīng)用到生活中去，而不是對家用機(jī)器人等望而卻步；第五，對機(jī)器人前沿科技的研究給予大力支持，加強(qiáng)國際