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第一篇：機器人課程學(xué)習(xí)心得體會

11月29日至12月1日，學(xué)校派李守章老師和我去梁鄒小學(xué)參加機器人培訓(xùn)活動。學(xué)習(xí)期間，教育局聘請了廣茂達(dá)公司和納英特公司的四位專家針對近幾年的比賽情況進(jìn)行了專項講座。我主要有以下收獲：

廣茂達(dá)公司和納英特公司都分別介紹了的他們公司的發(fā)展歷程、主要產(chǎn)品以及發(fā)展方向。從中我知道，他們的高科技都在向各方面發(fā)展和延伸。當(dāng)然，對我們來說，最為有用的是中小學(xué)機器人的應(yīng)用與發(fā)展。有關(guān)機器人和創(chuàng)新比賽，是專家們的重點課題。在討論中，專家們介紹了他們的以往產(chǎn)品以及最新產(chǎn)品。通過比較，我深刻地認(rèn)識到，以往產(chǎn)品主要是針對中小學(xué)以及大學(xué)教學(xué)，而現(xiàn)實情況是很多學(xué)校狠抓比賽，不同廠家的產(chǎn)品已經(jīng)很成熟。為了解決教學(xué)和比賽的'矛盾，上海廣茂達(dá)公司推出了最新產(chǎn)品AS-mF系列。除了這些產(chǎn)品，專家們還給我們介紹了AS-eI系列(工程搭建，創(chuàng)新比賽用)、AS-RoBI(基于網(wǎng)絡(luò)的搭建平臺)系列等產(chǎn)品。利用這些產(chǎn)品，我們可以參加很多比賽。主要是：教育部的電腦制作活動，科協(xié)的創(chuàng)新比賽。教育部的比賽以滅火和足球為主。納英特公司介紹了他們新產(chǎn)品的功能：功能強大的產(chǎn)品設(shè)計，提供了多達(dá)數(shù)十個傳感器接口，使用戶在教學(xué)、創(chuàng)新、比賽中游刃有余。低起點高發(fā)展的程序編譯環(huán)境：有針對初學(xué)者的圖形化編程環(huán)境，完全按照流程圖方式生成程序，也有適合高年段交互式c語言的編程環(huán)境。積木化產(chǎn)品設(shè)計，貼近實際生活的搭建方式，更能鍛煉學(xué)生的實際操作與動手能力。各種的傳感器的提供，也可以使用工業(yè)級傳感器，直接使用。各種動力方式的選擇：直流電機、伺服電機，增強了機器人對環(huán)境的征服能力。與眾多的教育用戶建立了良好的合作關(guān)系，針對不同年段的學(xué)生開發(fā)了幾十項專業(yè)課程。螺絲、螺母為主體組成的積木套件，用戶可隨處自行采購。全包圍設(shè)計，更安全更穩(wěn)定。

針對中小學(xué)機器人比賽，老師主講了相關(guān)的機型和使用方法。

硬件是機器人工作的基礎(chǔ)，軟件則是機器人的靈魂。專家配合機器人的講解涉及很多，但涉及基礎(chǔ)的卻不多。針對中小學(xué)機器人應(yīng)用的情況以及近幾年來的參加比賽的情況，專家們專門講了機器人滅火和機器人足球兩項賽事。首先講了教育部比賽中中小學(xué)比賽的規(guī)則以及和以前規(guī)則的不同，今年比賽過程中的規(guī)則漏洞。針對場地、環(huán)境以及一些突發(fā)事件，在編寫程序時的一些注意事項，專家們都做了詳細(xì)介紹。在初中滅火比賽中，房間的穿插方法，時間的算法，左、右手原則的運用，甚至怎樣能更好的節(jié)約時間都給出了最優(yōu)化方案，然后每個學(xué)習(xí)小組都有針對這些方案進(jìn)行了編程測試。在初中足球比賽中，對防守機器人和進(jìn)攻機器人的編程方案也作了詳細(xì)介紹，在進(jìn)攻和防守的過程中一些注意的小技巧也作了介紹，并在編程過程中怎樣體現(xiàn)出來。在講解過程中特別講了為了參加機器人比賽而開發(fā)的一些新的機器人配件，培訓(xùn)為了配合硬件和軟件的講解，我們現(xiàn)場操作了機器人，主要是測試初中滅火和足球。

在培訓(xùn)最后針對各學(xué)校以前所購買的機器人講解了怎樣利用老式機器人進(jìn)行改裝。在使用機器人的過程中可能出現(xiàn)的問題，如：在滅火比賽中機器人為什么不能聲控啟動?機器人在走直線過程中碰到左側(cè)的墻壁是怎么辦?機器人碰到前方障礙物怎么辦?機器人在走直線的過程有抖動現(xiàn)象怎么辦?在足球比賽中馬達(dá)功率的調(diào)整，參賽前建議先調(diào)試好機器人走直線，以保證兩個馬達(dá)同速率前進(jìn);指南針的調(diào)試與抗干擾;紅外球傳感器調(diào)整，最為關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)場地環(huán)境值調(diào)試好相關(guān)變量，不能太敏感;小學(xué)采用兩驅(qū)動輪，兩驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)，靈活性強;初中采用四輪結(jié)構(gòu)，力量強大。這是我在培訓(xùn)中的一些心得體會，希望與老師們共同學(xué)習(xí)提高!

第二篇：淺談工業(yè)機器人

蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)

課程報告

名 稱

現(xiàn)代制造技術(shù)

院

系

機電工程學(xué)院

班

級

12機電3班

姓

名

戴

亮

學(xué)

號

125307306

淺談工業(yè)機器人

戴 亮

（蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院機電一體化專業(yè)

機電一體化12級3班）

【摘要】：

本文對工業(yè)機器人的定義和所涉及到的技術(shù)進(jìn)行了概述，然后從其組成及分類、控制技術(shù)、發(fā)展歷程、現(xiàn)狀、發(fā)展前景、產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式以及主要研究內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，最后分析了其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：發(fā)展

現(xiàn)狀

前景

應(yīng)用

序言

工業(yè)機器人是生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，可用于安裝、制造、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件、電氣電子、化工、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

近年來，工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛，種種跡象表明工業(yè)自動化時代已經(jīng)到來，工業(yè)機器人極有可能成為下一個迎來爆發(fā)式增長的新興產(chǎn)業(yè)。另一方面，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)正處于前所未有的機遇期，政策紅利、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求釋放等機遇疊加，但中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展卻不盡如人意，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展緩慢。

一、工業(yè)機器人的定義及技術(shù)概述

1.定義

工業(yè)機器人是一種可重復(fù)編程的多自由度的自動控制操作機，是涉及機械學(xué)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能、計算機科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)為一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。2.技術(shù)概述

機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、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。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。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。

二、工業(yè)機器人的組成及分類

1.工業(yè)機器人的組成

工業(yè)機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及位置檢測機構(gòu)組成。（1）執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)是一組具有與人手腳功能相似的機械機構(gòu)，俗稱操作機，通常由手部、腕部、臂部、機身、機座及行走機構(gòu)組成。（2）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是機器人的大腦，控制與支配機器人按給定的程序動作，并記憶人們示教的指令信息，如動作順序、運動軌跡、運動速度等，可再實現(xiàn)控制所儲存的示教信息。（3）驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)是機器人執(zhí)行作業(yè)的動力源，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成規(guī)定的作業(yè)。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有機械式、液壓式、氣動式以及電氣驅(qū)動等不同的驅(qū)動形式。（4）位置檢測裝置

通過附設(shè)的力、位移、觸覺、視覺等不同的傳感器，檢測機器人的運動位置和工作狀態(tài)，并隨時反饋給控制系統(tǒng)，以便執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度和速度達(dá)到設(shè)定的位置。

2.工業(yè)機器人的分類

機器人的分類方法有很多，這里僅按機器人的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動方式以及系統(tǒng)功能進(jìn)行分類。

（1）按結(jié)構(gòu)形式分類

①直角坐標(biāo)機器人 ②圓柱坐標(biāo)機器人 ③球坐標(biāo)機器人 ④關(guān)節(jié)機器人（2）按驅(qū)動方式分類

①氣壓傳動機器人 ②液壓傳動機器人 ③電氣傳動機器人（3）按系統(tǒng)功能分類

①專用機器人 ②通用機器人 ③示教再現(xiàn)式機器人 ④智能機器人

三、工業(yè)機器人的控制技術(shù)

1.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的分類

（1）按照控制回路的不同分，可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。

（2）按照控制系統(tǒng)的硬件分，可分為機械控制、液壓控制、射流控制、順序控制、計算機控制。

（3）按自動化程度分，可分為順序控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)。

（4）按編程方式分，可分為物理設(shè)置編程控制系統(tǒng)、示教編程控制系統(tǒng)、離線編程控制系統(tǒng)。

（5）按機器人末端運動控制軌跡分，可分為點位控制和連續(xù)輪廓控制。2.工業(yè)機器人的位置伺服控制（1）關(guān)節(jié)伺服控制

關(guān)節(jié)伺服控制是以大多數(shù)非直角坐標(biāo)機器人為控制對象，它把每一個關(guān)節(jié)作為單獨的單輸入單輸出系統(tǒng)來處理，且獨立構(gòu)成一個個伺服系統(tǒng)。這種關(guān)節(jié)伺服

結(jié)構(gòu)簡單，目前大部分關(guān)節(jié)機器人都由這種關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)來控制。以前這種伺服系統(tǒng)通常采用模擬電路構(gòu)成，而隨著微電子和信號處理技術(shù)的發(fā)展，關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)已普遍采用了數(shù)字電路形式。（2）坐標(biāo)伺服控制

由于關(guān)節(jié)伺服控制結(jié)構(gòu)簡單，被較多的機器人所采用，但在三維空間對手臂進(jìn)行控制時，很多場合都要求直接給定手臂末端運動的位置和姿態(tài)，而關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)中的各個關(guān)節(jié)是獨立進(jìn)行控制的，難以預(yù)測有各個關(guān)節(jié)實際控制結(jié)果所得到的末端位置狀態(tài)的響應(yīng)，且難以調(diào)節(jié)各個關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的增益。因而，將末端位置矢量作為指令目標(biāo)值所構(gòu)成的伺服控制系統(tǒng)，稱為作業(yè)坐標(biāo)伺服系統(tǒng)。3.工業(yè)機器人的自適應(yīng)控制（1）模型參考自適應(yīng)控制

這種方法控制器的作用是使得系統(tǒng)的輸出響應(yīng)趨近于某指定的參考模型，因而必須設(shè)計相應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)機構(gòu)。Dubowsky等人在這個參考系統(tǒng)中采用二維弱衰減模型，然后采用最陡下降法調(diào)整局部比例和微分伺服可變增益，使實際系統(tǒng)的輸出和參考模型的輸出之差為最小。然而該方法從本質(zhì)上忽略了實際機器人系統(tǒng)的非線性項和耦合項，是對單自由度的單輸出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的。此外，該方法也不能保證適用于實際系統(tǒng)時調(diào)整律的穩(wěn)定性。（2）自校正適應(yīng)控制

自校正適應(yīng)控制由表現(xiàn)機器人動力學(xué)離散時間模型各參數(shù)的估計機構(gòu)與用其結(jié)果來決定控制器增益或控制輸入的部分組成，采用輸入輸出數(shù)與機器人自由度相同的模型，把自校正適應(yīng)控制法用于機器人。

四、工業(yè)機器人的發(fā)展

1.工業(yè)機器人的誕生至今（1）工業(yè)機器人的誕生

日本是當(dāng)今的工業(yè)機器人王國，既是工業(yè)機器人的最大制造國也是最大消費國，但實際上工業(yè)機器人的誕生地是美國。機器人的啟蒙思想其實很早就出現(xiàn)了，1920年捷克作家卡雷爾·恰佩克發(fā)表了劇本《羅薩姆的萬能機器人》，劇中敘述了一個叫做羅薩姆的公司將機器人作為替代人類勞動的工業(yè)品推向市場的故事，引起了世人的廣泛關(guān)注。于是在1959年美國的一家汽車公司，工業(yè)機器人應(yīng)運而生。美國人英格伯格和德奧爾制造出了世界上第一臺工業(yè)機器人，他們發(fā)現(xiàn)可以讓機器人去代替工人一些簡單重復(fù)的勞動，而且不需要報酬和休息，任勞任怨。接著他們兩人合辦了世界上第一家機器人制造工廠，生產(chǎn)工業(yè)機器人。（2）工業(yè)機器人在日本發(fā)展

與此同時，十九世紀(jì)七十年代的日本正面臨著嚴(yán)重的勞動力短缺，這個問題已成為制約其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個主要問題。毫無疑問，在美國誕生并已投入生產(chǎn)的工業(yè)機器人給日本帶來了福音。1967年日本川崎重工業(yè)公司首先從美國引進(jìn)機器人及技術(shù)，建立生產(chǎn)廠房，并于1968年試制出第一臺日本產(chǎn)機器人。經(jīng)過短暫的搖籃階段，日本的工業(yè)機器人很快進(jìn)入實用階段，并由汽車業(yè)逐步擴大到其它制造業(yè)以及非制造業(yè)。1980年被稱為日本的“機器人普及元年”，日本開始在各個領(lǐng)域推廣使用機器人，這大大緩解了市場勞動力嚴(yán)重短缺的社會矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓勵政策，這些機器人收到了廣大企業(yè)的歡迎。1980-1990年日本的工業(yè)機器人處于鼎盛時期，后來國際市場曾一度轉(zhuǎn)向歐洲和北美，但日本經(jīng)過短暫的低迷期又恢復(fù)其昔日的輝煌。

1993年末，全世界安裝的工業(yè)機器人有61萬臺，其中日本占60%，美國占8%，歐洲占17%，俄羅斯和東歐占12%。是什么使得日本的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)有如此快速的發(fā)展，現(xiàn)理出幾點原因：

① 根本原因是日本的基本國情，人口少，勞動力嚴(yán)重短缺。日本每年的人口增長率在1.1%左右，而日本人都想接受高等教育導(dǎo)致其勞動力的增長速度卻始終停留在0.7%。為了滿足國民經(jīng)濟(jì)3%的增長要求，必須提高生產(chǎn)效率。

② 1973年十月爆發(fā)的第一次石油危機提高了勞動力成本，日本政府不得不鼓勵私營企業(yè)向自動化領(lǐng)域投資，提高生產(chǎn)效率，以抑制由石油危機帶來的成本型通貨膨脹。

③ 工業(yè)機器人可以代替勞動者從事可能危害身體健康的勞動，避免了大量 的工傷事故和職業(yè)病，受到了人們的歡迎。

④ 日本自80年代起就采用推動工業(yè)機器人的普及和促進(jìn)研究與發(fā)展的政策。

（3）工業(yè)機器人在世界其他主要國家的發(fā)展

美國是工業(yè)機器人的誕生地，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)?，F(xiàn)今美國有著一批具有國際影響力的工業(yè)機器人供應(yīng)商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation 等。

德國工業(yè)機器人的數(shù)量占世界第三，僅次于日本和美國，其智能機器人的研究和應(yīng)用在世界上處于領(lǐng)先地位。目前在普及第一代工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，第二代工業(yè)機器人經(jīng)推廣應(yīng)用成為主流安裝機型，而第三代智能機器人已占有一定比重并成為發(fā)展的方向。

世界上的機器人供應(yīng)商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機器人制造公司之一。1974年研發(fā)了世界上第一臺全電控式工業(yè)機器人IRB6，主要應(yīng)用于工件的取放和物料搬運。1975年生產(chǎn)出第一臺焊接機器人。到1980年兼并traflla噴漆機器人公司后，其機器人產(chǎn)品趨于完備。ABB公司制造的工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用在焊接、裝配鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝、噴漆、水切割等領(lǐng)域。

德國的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上幾家頂級工業(yè)機器人制造商之一。1973年研制開發(fā)了KUKA的第一臺工業(yè)機器人。年產(chǎn)量達(dá)到一萬臺左右。所生產(chǎn)的機器人廣泛應(yīng)用在儀器、汽車、航天、食品、制藥、醫(yī)學(xué)、鑄造、塑料等工業(yè)，主要用于材料處理、機床裝備、包裝、堆垛、焊接、表面休整等領(lǐng)域。

意大利COMAU公司從1978年開始研制和生產(chǎn)工業(yè)機器人，至今已有30多年的歷史。其機器人產(chǎn)品包括Smart系列多功能機器人和MASK系列龍門焊接機器人。廣泛應(yīng)用于汽車制造、鑄造、家具、食品、化工、航天、印刷等領(lǐng)域。

日系是工業(yè)機器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等國際知名公司。2.工業(yè)機器人的現(xiàn)狀

聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)局（UNECE）估計，2004年全球至少安裝了10萬臺新的工業(yè)機器人。其中：歐盟31100臺(比2003年增加15％，但比2001年的記錄僅增加1％)；北美16100臺(比2003年增加27％，比2000年的記錄高24％)；亞洲51400臺，主要在日本，但中國市場增長迅速(比2003年增長24％)。據(jù)電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）統(tǒng)計，至2008年底，世界各地已經(jīng)部署了100萬

臺各種工業(yè)機器人。其中，日本機器人數(shù)量據(jù)世界首位。他們的算法基于制造工人與機器人的比例，即每萬名工人擁有多少臺制造機器人。其中日本的工業(yè)機器人密度達(dá)到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每萬名工人擁有295臺工業(yè)機器人，新加坡169臺，韓國164臺，德國163臺。雖然排在前三位的國家都在亞洲，不過歐洲卻是世界上工業(yè)機器人密度最大的地區(qū)。歐洲國家工業(yè)機器人密度為每萬名工人50臺，美洲為平均31臺，亞洲平均27臺。3.工業(yè)機器人的發(fā)展前景

在發(fā)達(dá)國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀(jì)的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

機器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的科學(xué)家在對未來科技發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測中提出了4個重點發(fā)展方向，機器人技術(shù)就是其中之一。1990年10月，國際機器人工業(yè)人士在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_了一次工業(yè)機器人國際標(biāo)準(zhǔn)大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業(yè)機器人分為四類：⑴順序型。這類機器人擁有規(guī)定的程序動作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。這類機器人執(zhí)行某種移動作業(yè)，如焊接、噴漆等；⑶遠(yuǎn)距作業(yè)型。比如在月球上自動工作的機器人；⑷智能型。這類機器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機通信機能。

4.工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式

縱觀世界各國發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的過程，可歸納為三種不同的發(fā)展模式，即日本模式、歐洲模式和美國模式。（1）日本模式

日本模式的特點是：各司其職，分層面完成交鑰匙工程。即機器人制造廠商以開發(fā)新型機器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，并由其子公司或社會上的工程公司來設(shè)計制造各行業(yè)所需要的機器人成套系統(tǒng)，并完成交鑰匙工程。

（2）歐洲模式

歐洲模式的特點是：一攬子交鑰匙工程。即機器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計制造，全部由機器人制造廠商自己完成。（3）美國模式

美國模式的特點是：采購與成套設(shè)計相結(jié)合。美國國內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機器人，企業(yè)需要機器人通常由工程公司進(jìn)口，再自行設(shè)計、制造配套的外圍設(shè)備，完成交鑰匙工程。（4）中國模式的走向

中國的機器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)走什么道路、如何建立自己的發(fā)展模式確實值得探討。中國工程院在《我國制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究總結(jié)報告》中認(rèn)為，我國應(yīng)從“美國模式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”靠近。

五、工業(yè)機器人的主要研究內(nèi)容

1.示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究

（1）關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。

（2）柔性仿形噴涂機器人開發(fā)：柔性仿形復(fù)合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)，整機安全防爆、防護(hù)技術(shù)開發(fā)，高速噴杯噴涂工藝研究。（3）焊接機器人（把弧焊與點焊機器人作為負(fù)載不同的一個系列機器人，可兼作弧焊、點焊、搬運、裝配、切割作業(yè)）產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。

（4）弧焊機器人用激光視覺焊縫跟蹤裝置的開發(fā)：激光發(fā)射器的選用，CCD成象系統(tǒng)，視覺圖象處理技術(shù)，視覺跟蹤與機器人協(xié)調(diào)控制。（5）焊接機器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動態(tài)仿真。

（6）電子行業(yè)用裝配機器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。（7）批量生產(chǎn)機器人所需的專用制造、裝配、測試設(shè)備和工具的研究開發(fā)。2.智能機器人開發(fā)研究

（1）遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成和控制策略研究

包括建模－遙控機器人模型，人行為模型，人控制動態(tài)建模，圖形仿真建模，虛擬工具和虛擬傳感器建模；以人為主體的人機共享規(guī)劃與控制；局部自治控制；多傳感融合技術(shù)；雙向力反應(yīng)控制；知識庫的建立，學(xué)習(xí)與推理方法；人機交互的高級控制技術(shù)；虛擬現(xiàn)實（VR）控制與真實世界控制的相互關(guān)系；監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

（2）智能移動機器人的導(dǎo)航和定位技術(shù)研究

包括導(dǎo)航和定位系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；在結(jié)構(gòu)環(huán)境或非結(jié)構(gòu)環(huán)境中導(dǎo)航和定位方法研究；感知系統(tǒng)的傳感器和信息處理系統(tǒng)的構(gòu)成；根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)建立環(huán)境模型的方法；模糊邏輯的推理方法用于移動機器人導(dǎo)航的研究。（3）面向遙控機器人的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

包括人機交互圖形生成及其程序設(shè)計；遙控機器人（載體和機械手）幾何動態(tài)圖形建模；遙控操作環(huán)境圖形建模；遙控機器人操作與數(shù)據(jù)的獲取；虛擬傳感器及基于虛擬傳感器的雙向力反應(yīng)、反饋控制；面向任務(wù)的虛擬工具；基于虛擬現(xiàn)實的遙控操作的理論與方法；基于VR模型操作和真實世界操作的可切換、相容性和可交換性；VR監(jiān)控系統(tǒng)。（4）人機交互環(huán)境建模系統(tǒng)

包括CAD建模中的人機交互技術(shù)；求知模型工件的反示過程中的交互技術(shù)；機器人與環(huán)境的布局及功能驗證中的交互技術(shù)；傳感器數(shù)據(jù)處理中的交互技術(shù)；機器人標(biāo)定、運動學(xué)建模、動力學(xué)建模中的交互技術(shù)。（5）基于計算機屏幕的多機器人遙控技術(shù)

包括三維立體視覺建模；模型的計算機顯示；遙控機器人模型的控制；人機接口；網(wǎng)絡(luò)通訊。

3.機器人化機械研究開發(fā)

（1）并聯(lián)機構(gòu)機床（VMT）與機器人化加工中心（RMC）開發(fā)研究

包括VMT與RMC智能化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC關(guān)鍵傳動實現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC加工、裝配、擺放、涂膠、檢測作業(yè)技術(shù)；VMT與RMC監(jiān)控檢測技術(shù)開發(fā)；VMT與MRC智能化開式CMC控制系統(tǒng)開發(fā)；系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件開發(fā)；智能化機構(gòu)、材料機電一體化技術(shù)；作業(yè)狀態(tài)變量智能化傳感技術(shù)；機電一體化的多功能及靈巧作業(yè)終端；通用智能化開式CNC控制硬軟件系統(tǒng)；并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)及動力學(xué)理論；RMC智能控制理論；VMT與RMC典型應(yīng)用工程開發(fā)。

（2）機器人化無人值守和具有自適應(yīng)能力的多機遙控操作的大型散料輸送設(shè)備

包括散料輸送系統(tǒng)監(jiān)控和遙控操作的傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；機器人運動規(guī)劃在等量堆取料、自主操作中的應(yīng)用；基于廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程實時通訊；具有監(jiān)測和管理功能的故障診斷系統(tǒng)。4.以機器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng)（1）開放式模塊化裝配機器人

包括通用要素的提?。粚Ｓ眉?biāo)準(zhǔn)化；裝配機器人模塊CAD設(shè)計；通用主流計算機構(gòu)造的控制器；人機界面方式；網(wǎng)絡(luò)功能。（2）面向機器人裝配的設(shè)計技術(shù)

包括數(shù)字化裝配與CAD集成技術(shù)；產(chǎn)品機器人化裝配規(guī)劃生成技術(shù)；產(chǎn)品可裝配性模糊評價。

（3）機器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

其中單元技術(shù)：供料系統(tǒng)智能化設(shè)計、末端執(zhí)行器快速執(zhí)行、物流傳輸及其控制與通訊；集成技術(shù)：柔性裝配線仿真軟件、管理系統(tǒng)。（4）可重構(gòu)機器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

開展基于任務(wù)和環(huán)境的動態(tài)重構(gòu)機器人柔性裝配系統(tǒng)理論研究；系統(tǒng)基于自治體（Agent）的分布式控制技術(shù)及系統(tǒng)各單元體間的協(xié)作規(guī)劃。（5）裝配力覺、視覺技術(shù)

包括高精度、高集成化六維腕力傳感技術(shù)；視覺識別與定位技術(shù)。（6）智能裝配策略及其控制

包括裝配狀態(tài)實時檢測和監(jiān)控；裝配順序和路徑智能規(guī)劃及控制技術(shù)。5.多傳感器信息融合與配置技術(shù)

（1）機器人的傳感器配置和融合技術(shù)在水泥生產(chǎn)過程控制和污水處理自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

包括面向工藝過程的多傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；面向工藝要求的新型傳感器研制。（2）機電一體化智能傳感器

包括具有感知、自主運動、自清污（自調(diào)整、自適應(yīng)）的機電一體化傳感器研究；面向工藝要求的運動機構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)檢測和清污的自主運動；調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；

機器人機構(gòu)和控制技術(shù)在傳感器設(shè)計中的應(yīng)用。

六、工業(yè)機器人在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

所謂工業(yè)機器人，就是具有簡單記憶和可變控制程序的自動機械。它是在機械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，國外稱為industrial robot。工業(yè)機器人的出現(xiàn)將人類從繁重單一的勞動中解放出來，而且它還能夠從事一些不適合人類甚至超越人類的勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，避免工傷事故和提高生產(chǎn)效率。隨著世界生產(chǎn)力的發(fā)展，必然促進(jìn)相應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)機器人能夠極大地提高生產(chǎn)效率，已經(jīng)廣泛地進(jìn)入人們的生活生產(chǎn)領(lǐng)域。

1.提高自動化生產(chǎn)效率和自動化程度：據(jù)美國J.B Day通過大量的定后發(fā)現(xiàn)：在生產(chǎn)過程中，機器人在機床或其它設(shè)備上做上下料工作，以及在設(shè)備之間做短途搬運工作所花時間占了整個生產(chǎn)時間的80%以上，搬運費占了加工費的30%-40%，而且有85%的生產(chǎn)事故發(fā)生在搬運上，因此工業(yè)機器人的使用解決了很多難題。2.直接從事廣泛的生產(chǎn)勞動：例如噴漆、焊接、熱處理、冶煉、電鍍、沖壓、注塑成型、砂型鑄造以及鍛造等。比如我國灘坊磚廠制造了一只有260個指頭的機械手。

3.進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锲费b配：通過圖紙識別零件并加以組裝，首先取得成功的是美國加利福尼亞的斯坦福大學(xué)。此外還有日本日立制作的Hivip，列寧格勒的“變壓器裝配小組”。

4.倉庫管理自動化：最早出現(xiàn)在法國，現(xiàn)已遍及世界各地，例如芬蘭的漢基亞公司（漢基亞倉庫是歐洲十大倉庫之一）。

5.從事特殊環(huán)境下的勞動：核輻射、無毒氣氛、強噪聲、超低溫或高溫環(huán)境等不合適人工作的環(huán)境，甚至超越人能力范圍的環(huán)境。比如用于發(fā)現(xiàn)輸油管裂縫的機器人，日本生產(chǎn)了一種用于救火的“神奈川”機器人。

6.從事教育衛(wèi)生等服務(wù)：例如美國Centurion公司生產(chǎn)的“機器人教師”已成功為學(xué)生開設(shè)了“邏輯學(xué)”、“概率論”等課程，美國德克薩斯儀表公司制造的微型翻譯機器人，日本稻田大學(xué)研究出的“乳腺檢診機器人”。

參考文獻(xiàn)：

【1】 王握文.世界機器人發(fā)展歷程[J].國防科技, 2001,(01)【2】 陳愛珍.日本工業(yè)機器人的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀[J].機械工程師, 2008,(07)【3】 陳愛珍.國內(nèi)外機器人的發(fā)展現(xiàn)狀[J].機械工程師, 2008,(07)【4】 陳佩云.日本振興工業(yè)機器人的政策[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用, 1994,(01)【5】 陳佩云.與應(yīng)用, 1994 我國工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展的歷史_現(xiàn)狀與展望[J].機器人技術(shù)

第三篇：工業(yè)機器人定稿

工業(yè)機器人

xx

XX大學(xué)XX學(xué)院XX班XX省XX市 郵編

摘要：工業(yè)機器人在現(xiàn)代制造技術(shù)中起著舉足輕重的作用。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：構(gòu)成；分類；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展方向；

一、引言

工業(yè)機器人被譽為工業(yè)自動化三大支柱（工業(yè)機器人、數(shù)控機床和可編程控制器）之一。它誕生于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)。它是綜合了計算機、控制論、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。它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)?；a(chǎn) ,解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。

二、工業(yè)機器人構(gòu)成及其分類

2.1工業(yè)機器人構(gòu)成

工業(yè)機器人由機械本體部分、傳動執(zhí)行部分、傳感檢查部分、信息處理部分和對外接口部分構(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)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。2.2工業(yè)機器人分類 2.2.1按自動化功能層次分類

(1)專用機器人。以固定程序在固定地點工作的機器人，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，適用于在大量生產(chǎn)系統(tǒng)中工作。

(2)通用機器人。具有獨立的控制系統(tǒng)，動作靈活多樣，通過改變控制程序能完成多種作業(yè)的機器人。它的工作范圍大，定位精度高，通用性能強，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于柔性制造系統(tǒng)。

(3)示教再現(xiàn)機器人。這是具有記憶功能、能完成復(fù)雜動作的機器人，它在由人示教操作后，能按示教的順序、位置、條件與其他信息反復(fù)重現(xiàn)示教作業(yè)。

(4)智能機器人。具有各種感覺功能和識別功能，能做出決策自動進(jìn)行反饋糾正的機器人。它采用計算機控制，依賴于識別、學(xué)習(xí)、推理和適應(yīng)環(huán)境等智能，決定其行動或作業(yè)。2.2.2按控制方式分類

(1)固定程序控制機器人。采用固定程序的繼電器控制器或固定邏輯控制器組成控制系統(tǒng)，按預(yù)先設(shè)定的順序、條件和位置，逐次執(zhí)行各階段動作，但不能用編程的方法改變己設(shè)定的信息。

(2)可編程控制機器人。可利用編程方法改變機器人的動作順序和位置。控制系統(tǒng)具有程序選擇環(huán)節(jié)來調(diào)用存儲系統(tǒng)中相應(yīng)的程序。它適用于比較復(fù)雜的工作場合，并能隨著工作對象的不同需要在較大范圍內(nèi)調(diào)整機器人的動作?？梢詫崿F(xiàn)點位控制和連續(xù)軌跡控制。此外還有傳感器控制、非自適應(yīng)控制、自適應(yīng)控制、智能控制等類型的機器人。

三、工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在普及第一代工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，第二代工業(yè)機器人已經(jīng)推廣，成為主流安裝機型，第三代智能機器人已占有一定比重（占日本1998年安裝臺數(shù)的10%，銷售額的36%）

（1）機械結(jié)構(gòu)：1)已關(guān)節(jié)型為主流，80年代發(fā)明的使用于裝配作業(yè)的平面關(guān)節(jié)機器人約占總量的1/3。90年代初開發(fā)的適應(yīng)于窄小空間、快節(jié)奏、360度全工作空間范圍的垂直關(guān)節(jié)機器人大量用于焊接和上、下料。2）應(yīng)3K 和汽車、建筑、橋梁等行業(yè)需求，超大型機器人應(yīng)運而生。如焊接樹10米長、10噸以上大構(gòu)件的弧焊機器人群，采取螞蟻啃骨頭的協(xié)作機構(gòu)。3）CAD、CAE 等技術(shù)已普遍用于設(shè)計，仿真和制造中。

（2）控制技術(shù)：1)大多數(shù)采用32位 CPU，控制軸數(shù)多達(dá)27軸，NC 技術(shù)、離線編程技術(shù)大量采用。2)協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實現(xiàn)了多手與變位機、多機器人的協(xié)調(diào)控制，正逐步實現(xiàn)多智能體的協(xié)調(diào)控制。3)采用基于 PC 的開放結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)已成為一股潮流，其成本低、具有標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)功能。

（3）驅(qū)動技術(shù)：1)80年代發(fā)展起來的 AC 侍服驅(qū)動已成為主流驅(qū)動技術(shù)用于工業(yè)機器人中。DD 驅(qū)動技術(shù)則廣泛地用于裝配機器人中。2)新一代的侍服電機與基于微處理器的智能侍服控制器相結(jié)合已由 FANUC 等公司開發(fā)并用于工業(yè)機器人中，在遠(yuǎn)程控制中已采用了分布式智能驅(qū)動新技術(shù)。

（4）應(yīng)用智能化的傳感器：裝有視覺傳感器的機器人數(shù)量呈上升趨勢，不少機器人裝有兩種傳感器，有些機器人留了多種傳感器接口。

（5）通用機器人編程語言：在 ABB 公司的20多個小型號產(chǎn)品中，采用了通用模化塊語言 RAPID。最近美國“機器人工作空間技術(shù)公司”開發(fā)了 Robot ScriptV.10通用語言，運行于該公司的通用機器人控制器 URC 的 WinNT/95環(huán)境。該語言易學(xué)醫(yī)用，可用于各種開發(fā)環(huán)境，與大多數(shù) WINDOWS 軟件產(chǎn)品兼容。

（6）網(wǎng)絡(luò)通用方式：大部分機器人采用了 Ether 網(wǎng)絡(luò)通訊方式，占總量的41.3，其它采用 RS-232、RA-

422、RS-485等通訊接口。

（7）高速、高精度、多功能化：目前，最快的裝配機器人最大合成速度為16.5m/s。位置重復(fù)精度為正負(fù)0.01mm。但有一種速度競達(dá)到80m/s；而另一種并連機構(gòu)的 NC 機器人，其位置重復(fù)精度大1微秒。

（8）集成化與系統(tǒng)化：當(dāng)今工業(yè)機器人技術(shù)的另一特點是應(yīng)用從單機、單元向系統(tǒng)發(fā)展。百臺以上的機器人群與微機及周邊智能設(shè)備和操作人員形成一個大群體（多智能體）?？鐕蠹瘓F(tuán)的壟斷和全球化的生產(chǎn)將世界眾多廠家的產(chǎn)品連接在一起，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化的“虛擬制造”，為工業(yè)機器人系統(tǒng)化的發(fā)展推波助瀾。

四、工業(yè)機器人技術(shù)的學(xué)科前沿及發(fā)展方向

目前國際機器人界都在加大科研力度，進(jìn)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)容集中在以下幾個方面：

1．操作機

在智能機器人操作機研究方面，人們重點集中在各種具有柔性感、靈巧性的手爪和手臂上。

研究前沿有：手臂結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是其輕質(zhì)化，研究新型高剛度、抗震結(jié)構(gòu)和材料;機器人手、腕及其連接機構(gòu)，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、靈活性、柔順性以及結(jié)構(gòu)的緊湊性；冗余自由度柔性操作機，為適應(yīng)狹小環(huán)境中的靈活操作，需要像人手那樣地靈巧、需達(dá)到27個自由度且結(jié)構(gòu)可變的柔性操作機。

2．動力源和驅(qū)動

智能機器人的機動性要求動力源輕、小、出力大。主要驅(qū)動器是電動機。指、肘、肩、腕各關(guān)節(jié)大致需要3—300N·m的輸出力矩和30一60r／min的輸出轉(zhuǎn)速。減輕電動機質(zhì)量的措施有：采用交流電動機、優(yōu)化電氣及結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用電動機一編碼器一減速器的一體化設(shè)計、把多自由度集成等等。搭載的移動載體上的電動機的功放單元和控制單元，其小型化目標(biāo)是縮小到目前體積的1／20。新型驅(qū)動器，如形狀記憶合金、人工肌肉、壓電元件、撓性軸絲繩集束傳動等已得到人們關(guān)注，但在實用方面近來已達(dá)到伺服電動機水平。

3．移動技術(shù)

新型移動機構(gòu)：開發(fā)用于凹凸不平路面、樓梯、高山、彎管、海面、水下、高空等環(huán)境中的移動機構(gòu)；

用于行走的傳感技術(shù)，高級的三維視覺、觸覺和接近覺等；

移動路途分析，采用動態(tài)規(guī)劃等方法，對移動環(huán)境、成本、時間等進(jìn)行綜合分析、規(guī)劃最佳路徑；

4．微機器人

微機器人可能引起機器人結(jié)構(gòu)的變革。微機器人是一個智能機器人系統(tǒng)，最終目標(biāo)是將移動、傳感、控制、能源集于一身，具有廣泛應(yīng)用前景。執(zhí)行元件和認(rèn)識機構(gòu)的微型化：從感覺傳感器回路的微型化向微小的位置姿態(tài)控制方向發(fā)展：從微型電池向化學(xué)能源和外部能源場的方向發(fā)展：各種材料的微型部件的加工裝配向縮小法和自動生成方向發(fā)展；微小生物運動機、生物執(zhí)行器、生物能源機構(gòu)規(guī)律的探索和人工化。

5.仿生機構(gòu)

生物體構(gòu)造、移動模式、運動機理、能量分配、信息處理與綜合，以及感知和認(rèn)識等方面多層次得到啟發(fā)。目前人工肌肉、以軀體為構(gòu)件的蛇形移動機構(gòu)、仿象鼻子柔性臂、人造關(guān)節(jié)、假肢、多肢體動物的運動協(xié)調(diào)等得到關(guān)注。

6．機構(gòu)與控制的一體化設(shè)計

進(jìn)行機構(gòu)一控制一傳感器一驅(qū)動的一體化優(yōu)化設(shè)計，以滿足機械手高速高精度定的要求。最省能量控制也越來越受到智能機器入關(guān)注。

7．智能控制與人工智能及示教技術(shù)

智能控制方面發(fā)展動向主要是多級分布式計算機控制、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制，以及實現(xiàn)通用模塊、智能機器人核心程序模塊、機器人操作系統(tǒng)的通用化等。

人工智能在機器人技術(shù)方面應(yīng)用主要有：規(guī)劃和知識表述；機器人數(shù)據(jù)庫；自治功能(自治控制、自學(xué)習(xí)、高安全可靠性)；智能通信(人機通信、機器人間通信等)。

五、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20世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)的重大成就。在現(xiàn)代制造技術(shù)快速發(fā)展的今天，我國還必須在研究和開發(fā)上跟蹤機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢。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(xiàn)：

[1]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，1994 [2]徐元宣．工業(yè)機器人．北京：中國輕工業(yè)出版社，1999 [3]王田苗．走向產(chǎn)業(yè)化的先進(jìn)機器人技術(shù)．中國制造業(yè)信息化，2005(10):24 ～ 25 [4] JohnMichuloski．Coordinated Joint Motion Control for an Industrial Robot．National Bureau of Standards Gaithersburg, MD

第四篇：淺談工業(yè)機器人

蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)

課程報告

名 稱

現(xiàn)代制造技術(shù)

院

系

機電工程學(xué)院

班

級

12機電3班

姓

名

戴

亮

學(xué)

號

125307306

淺談工業(yè)機器人

戴 亮

（蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院機電一體化專業(yè)

機電一體化12級3班）

【摘要】：

本文對工業(yè)機器人的定義和所涉及到的技術(shù)進(jìn)行了概述，然后從其組成及分類、控制技術(shù)、發(fā)展歷程、現(xiàn)狀、發(fā)展前景、產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式以及主要研究內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，最后分析了其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：發(fā)展

現(xiàn)狀

前景

應(yīng)用

序言

工業(yè)機器人是生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，可用于安裝、制造、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件、電氣電子、化工、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

近年來，工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛，種種跡象表明工業(yè)自動化時代已經(jīng)到來，工業(yè)機器人極有可能成為下一個迎來爆發(fā)式增長的新興產(chǎn)業(yè)。另一方面，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)正處于前所未有的機遇期，政策紅利、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求釋放等機遇疊加，但中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展卻不盡如人意，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展緩慢。

一、工業(yè)機器人的定義及技術(shù)概述

1.定義

工業(yè)機器人是一種可重復(fù)編程的多自由度的自動控制操作機，是涉及機械學(xué)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能、計算機科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)為一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。2.技術(shù)概述

機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、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。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。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。

二、工業(yè)機器人的組成及分類

1.工業(yè)機器人的組成

工業(yè)機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及位置檢測機構(gòu)組成。（1）執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)是一組具有與人手腳功能相似的機械機構(gòu)，俗稱操作機，通常由手部、腕部、臂部、機身、機座及行走機構(gòu)組成。（2）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是機器人的大腦，控制與支配機器人按給定的程序動作，并記憶人們示教的指令信息，如動作順序、運動軌跡、運動速度等，可再實現(xiàn)控制所儲存的示教信息。（3）驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)是機器人執(zhí)行作業(yè)的動力源，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成規(guī)定的作業(yè)。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有機械式、液壓式、氣動式以及電氣驅(qū)動等不同的驅(qū)動形式。（4）位置檢測裝置

通過附設(shè)的力、位移、觸覺、視覺等不同的傳感器，檢測機器人的運動位置和工作狀態(tài)，并隨時反饋給控制系統(tǒng)，以便執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度和速度達(dá)到設(shè)定的位置。

2.工業(yè)機器人的分類

機器人的分類方法有很多，這里僅按機器人的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動方式以及系統(tǒng)功能進(jìn)行分類。

（1）按結(jié)構(gòu)形式分類

①直角坐標(biāo)機器人 ②圓柱坐標(biāo)機器人 ③球坐標(biāo)機器人 ④關(guān)節(jié)機器人（2）按驅(qū)動方式分類

①氣壓傳動機器人 ②液壓傳動機器人 ③電氣傳動機器人（3）按系統(tǒng)功能分類

①專用機器人 ②通用機器人 ③示教再現(xiàn)式機器人 ④智能機器人

三、工業(yè)機器人的控制技術(shù)

1.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的分類

（1）按照控制回路的不同分，可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。

（2）按照控制系統(tǒng)的硬件分，可分為機械控制、液壓控制、射流控制、順序控制、計算機控制。

（3）按自動化程度分，可分為順序控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)。

（4）按編程方式分，可分為物理設(shè)置編程控制系統(tǒng)、示教編程控制系統(tǒng)、離線編程控制系統(tǒng)。

（5）按機器人末端運動控制軌跡分，可分為點位控制和連續(xù)輪廓控制。2.工業(yè)機器人的位置伺服控制（1）關(guān)節(jié)伺服控制

關(guān)節(jié)伺服控制是以大多數(shù)非直角坐標(biāo)機器人為控制對象，它把每一個關(guān)節(jié)作為單獨的單輸入單輸出系統(tǒng)來處理，且獨立構(gòu)成一個個伺服系統(tǒng)。這種關(guān)節(jié)伺服

結(jié)構(gòu)簡單，目前大部分關(guān)節(jié)機器人都由這種關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)來控制。以前這種伺服系統(tǒng)通常采用模擬電路構(gòu)成，而隨著微電子和信號處理技術(shù)的發(fā)展，關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)已普遍采用了數(shù)字電路形式。（2）坐標(biāo)伺服控制

由于關(guān)節(jié)伺服控制結(jié)構(gòu)簡單，被較多的機器人所采用，但在三維空間對手臂進(jìn)行控制時，很多場合都要求直接給定手臂末端運動的位置和姿態(tài)，而關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)中的各個關(guān)節(jié)是獨立進(jìn)行控制的，難以預(yù)測有各個關(guān)節(jié)實際控制結(jié)果所得到的末端位置狀態(tài)的響應(yīng)，且難以調(diào)節(jié)各個關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的增益。因而，將末端位置矢量作為指令目標(biāo)值所構(gòu)成的伺服控制系統(tǒng)，稱為作業(yè)坐標(biāo)伺服系統(tǒng)。3.工業(yè)機器人的自適應(yīng)控制（1）模型參考自適應(yīng)控制

這種方法控制器的作用是使得系統(tǒng)的輸出響應(yīng)趨近于某指定的參考模型，因而必須設(shè)計相應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)機構(gòu)。Dubowsky等人在這個參考系統(tǒng)中采用二維弱衰減模型，然后采用最陡下降法調(diào)整局部比例和微分伺服可變增益，使實際系統(tǒng)的輸出和參考模型的輸出之差為最小。然而該方法從本質(zhì)上忽略了實際機器人系統(tǒng)的非線性項和耦合項，是對單自由度的單輸出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的。此外，該方法也不能保證適用于實際系統(tǒng)時調(diào)整律的穩(wěn)定性。（2）自校正適應(yīng)控制

自校正適應(yīng)控制由表現(xiàn)機器人動力學(xué)離散時間模型各參數(shù)的估計機構(gòu)與用其結(jié)果來決定控制器增益或控制輸入的部分組成，采用輸入輸出數(shù)與機器人自由度相同的模型，把自校正適應(yīng)控制法用于機器人。

四、工業(yè)機器人的發(fā)展

1.工業(yè)機器人的誕生至今（1）工業(yè)機器人的誕生

日本是當(dāng)今的工業(yè)機器人王國，既是工業(yè)機器人的最大制造國也是最大消費國，但實際上工業(yè)機器人的誕生地是美國。機器人的啟蒙思想其實很早就出現(xiàn)了，1920年捷克作家卡雷爾·恰佩克發(fā)表了劇本《羅薩姆的萬能機器人》，劇中敘述了一個叫做羅薩姆的公司將機器人作為替代人類勞動的工業(yè)品推向市場的故事，引起了世人的廣泛關(guān)注。于是在1959年美國的一家汽車公司，工業(yè)機器人應(yīng)運而生。美國人英格伯格和德奧爾制造出了世界上第一臺工業(yè)機器人，他們發(fā)現(xiàn)可以讓機器人去代替工人一些簡單重復(fù)的勞動，而且不需要報酬和休息，任勞任怨。接著他們兩人合辦了世界上第一家機器人制造工廠，生產(chǎn)工業(yè)機器人。（2）工業(yè)機器人在日本發(fā)展

與此同時，十九世紀(jì)七十年代的日本正面臨著嚴(yán)重的勞動力短缺，這個問題已成為制約其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個主要問題。毫無疑問，在美國誕生并已投入生產(chǎn)的工業(yè)機器人給日本帶來了福音。1967年日本川崎重工業(yè)公司首先從美國引進(jìn)機器人及技術(shù)，建立生產(chǎn)廠房，并于1968年試制出第一臺日本產(chǎn)機器人。經(jīng)過短暫的搖籃階段，日本的工業(yè)機器人很快進(jìn)入實用階段，并由汽車業(yè)逐步擴大到其它制造業(yè)以及非制造業(yè)。1980年被稱為日本的“機器人普及元年”，日本開始在各個領(lǐng)域推廣使用機器人，這大大緩解了市場勞動力嚴(yán)重短缺的社會矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓勵政策，這些機器人收到了廣大企業(yè)的歡迎。1980-1990年日本的工業(yè)機器人處于鼎盛時期，后來國際市場曾一度轉(zhuǎn)向歐洲和北美，但日本經(jīng)過短暫的低迷期又恢復(fù)其昔日的輝煌。

1993年末，全世界安裝的工業(yè)機器人有61萬臺，其中日本占60%，美國占8%，歐洲占17%，俄羅斯和東歐占12%。是什么使得日本的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)有如此快速的發(fā)展，現(xiàn)理出幾點原因：

① 根本原因是日本的基本國情，人口少，勞動力嚴(yán)重短缺。日本每年的人口增長率在1.1%左右，而日本人都想接受高等教育導(dǎo)致其勞動力的增長速度卻始終停留在0.7%。為了滿足國民經(jīng)濟(jì)3%的增長要求，必須提高生產(chǎn)效率。

② 1973年十月爆發(fā)的第一次石油危機提高了勞動力成本，日本政府不得不鼓勵私營企業(yè)向自動化領(lǐng)域投資，提高生產(chǎn)效率，以抑制由石油危機帶來的成本型通貨膨脹。

③ 工業(yè)機器人可以代替勞動者從事可能危害身體健康的勞動，避免了大量 的工傷事故和職業(yè)病，受到了人們的歡迎。

④ 日本自80年代起就采用推動工業(yè)機器人的普及和促進(jìn)研究與發(fā)展的政策。

（3）工業(yè)機器人在世界其他主要國家的發(fā)展

美國是工業(yè)機器人的誕生地，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)?，F(xiàn)今美國有著一批具有國際影響力的工業(yè)機器人供應(yīng)商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation 等。

德國工業(yè)機器人的數(shù)量占世界第三，僅次于日本和美國，其智能機器人的研究和應(yīng)用在世界上處于領(lǐng)先地位。目前在普及第一代工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，第二代工業(yè)機器人經(jīng)推廣應(yīng)用成為主流安裝機型，而第三代智能機器人已占有一定比重并成為發(fā)展的方向。

世界上的機器人供應(yīng)商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機器人制造公司之一。1974年研發(fā)了世界上第一臺全電控式工業(yè)機器人IRB6，主要應(yīng)用于工件的取放和物料搬運。1975年生產(chǎn)出第一臺焊接機器人。到1980年兼并traflla噴漆機器人公司后，其機器人產(chǎn)品趨于完備。ABB公司制造的工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用在焊接、裝配鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝、噴漆、水切割等領(lǐng)域。

德國的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上幾家頂級工業(yè)機器人制造商之一。1973年研制開發(fā)了KUKA的第一臺工業(yè)機器人。年產(chǎn)量達(dá)到一萬臺左右。所生產(chǎn)的機器人廣泛應(yīng)用在儀器、汽車、航天、食品、制藥、醫(yī)學(xué)、鑄造、塑料等工業(yè)，主要用于材料處理、機床裝備、包裝、堆垛、焊接、表面休整等領(lǐng)域。

意大利COMAU公司從1978年開始研制和生產(chǎn)工業(yè)機器人，至今已有30多年的歷史。其機器人產(chǎn)品包括Smart系列多功能機器人和MASK系列龍門焊接機器人。廣泛應(yīng)用于汽車制造、鑄造、家具、食品、化工、航天、印刷等領(lǐng)域。

日系是工業(yè)機器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等國際知名公司。2.工業(yè)機器人的現(xiàn)狀

聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)局（UNECE）估計，2004年全球至少安裝了10萬臺新的工業(yè)機器人。其中：歐盟31100臺(比2003年增加15％，但比2001年的記錄僅增加1％)；北美16100臺(比2003年增加27％，比2000年的記錄高24％)；亞洲51400臺，主要在日本，但中國市場增長迅速(比2003年增長24％)。據(jù)電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）統(tǒng)計，至2008年底，世界各地已經(jīng)部署了100萬

臺各種工業(yè)機器人。其中，日本機器人數(shù)量據(jù)世界首位。他們的算法基于制造工人與機器人的比例，即每萬名工人擁有多少臺制造機器人。其中日本的工業(yè)機器人密度達(dá)到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每萬名工人擁有295臺工業(yè)機器人，新加坡169臺，韓國164臺，德國163臺。雖然排在前三位的國家都在亞洲，不過歐洲卻是世界上工業(yè)機器人密度最大的地區(qū)。歐洲國家工業(yè)機器人密度為每萬名工人50臺，美洲為平均31臺，亞洲平均27臺。3.工業(yè)機器人的發(fā)展前景

在發(fā)達(dá)國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀(jì)的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

機器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的科學(xué)家在對未來科技發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測中提出了4個重點發(fā)展方向，機器人技術(shù)就是其中之一。1990年10月，國際機器人工業(yè)人士在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_了一次工業(yè)機器人國際標(biāo)準(zhǔn)大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業(yè)機器人分為四類：⑴順序型。這類機器人擁有規(guī)定的程序動作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。這類機器人執(zhí)行某種移動作業(yè)，如焊接、噴漆等；⑶遠(yuǎn)距作業(yè)型。比如在月球上自動工作的機器人；⑷智能型。這類機器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機通信機能。

4.工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式

縱觀世界各國發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的過程，可歸納為三種不同的發(fā)展模式，即日本模式、歐洲模式和美國模式。（1）日本模式

日本模式的特點是：各司其職，分層面完成交鑰匙工程。即機器人制造廠商以開發(fā)新型機器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，并由其子公司或社會上的工程公司來設(shè)計制造各行業(yè)所需要的機器人成套系統(tǒng)，并完成交鑰匙工程。

（2）歐洲模式

歐洲模式的特點是：一攬子交鑰匙工程。即機器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計制造，全部由機器人制造廠商自己完成。（3）美國模式

美國模式的特點是：采購與成套設(shè)計相結(jié)合。美國國內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機器人，企業(yè)需要機器人通常由工程公司進(jìn)口，再自行設(shè)計、制造配套的外圍設(shè)備，完成交鑰匙工程。（4）中國模式的走向

中國的機器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)走什么道路、如何建立自己的發(fā)展模式確實值得探討。中國工程院在《我國制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究總結(jié)報告》中認(rèn)為，我國應(yīng)從“美國模式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”靠近。

五、工業(yè)機器人的主要研究內(nèi)容

1.示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究

（1）關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。

（2）柔性仿形噴涂機器人開發(fā)：柔性仿形復(fù)合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)，整機安全防爆、防護(hù)技術(shù)開發(fā)，高速噴杯噴涂工藝研究。（3）焊接機器人（把弧焊與點焊機器人作為負(fù)載不同的一個系列機器人，可兼作弧焊、點焊、搬運、裝配、切割作業(yè)）產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。

（4）弧焊機器人用激光視覺焊縫跟蹤裝置的開發(fā)：激光發(fā)射器的選用，CCD成象系統(tǒng)，視覺圖象處理技術(shù)，視覺跟蹤與機器人協(xié)調(diào)控制。（5）焊接機器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動態(tài)仿真。

（6）電子行業(yè)用裝配機器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。（7）批量生產(chǎn)機器人所需的專用制造、裝配、測試設(shè)備和工具的研究開發(fā)。2.智能機器人開發(fā)研究

（1）遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成和控制策略研究

包括建模－遙控機器人模型，人行為模型，人控制動態(tài)建模，圖形仿真建模，虛擬工具和虛擬傳感器建模；以人為主體的人機共享規(guī)劃與控制；局部自治控制；多傳感融合技術(shù)；雙向力反應(yīng)控制；知識庫的建立，學(xué)習(xí)與推理方法；人機交互的高級控制技術(shù)；虛擬現(xiàn)實（VR）控制與真實世界控制的相互關(guān)系；監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

（2）智能移動機器人的導(dǎo)航和定位技術(shù)研究

包括導(dǎo)航和定位系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；在結(jié)構(gòu)環(huán)境或非結(jié)構(gòu)環(huán)境中導(dǎo)航和定位方法研究；感知系統(tǒng)的傳感器和信息處理系統(tǒng)的構(gòu)成；根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)建立環(huán)境模型的方法；模糊邏輯的推理方法用于移動機器人導(dǎo)航的研究。（3）面向遙控機器人的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

包括人機交互圖形生成及其程序設(shè)計；遙控機器人（載體和機械手）幾何動態(tài)圖形建模；遙控操作環(huán)境圖形建模；遙控機器人操作與數(shù)據(jù)的獲??；虛擬傳感器及基于虛擬傳感器的雙向力反應(yīng)、反饋控制；面向任務(wù)的虛擬工具；基于虛擬現(xiàn)實的遙控操作的理論與方法；基于VR模型操作和真實世界操作的可切換、相容性和可交換性；VR監(jiān)控系統(tǒng)。（4）人機交互環(huán)境建模系統(tǒng)

包括CAD建模中的人機交互技術(shù)；求知模型工件的反示過程中的交互技術(shù)；機器人與環(huán)境的布局及功能驗證中的交互技術(shù)；傳感器數(shù)據(jù)處理中的交互技術(shù)；機器人標(biāo)定、運動學(xué)建模、動力學(xué)建模中的交互技術(shù)。（5）基于計算機屏幕的多機器人遙控技術(shù)

包括三維立體視覺建模；模型的計算機顯示；遙控機器人模型的控制；人機接口；網(wǎng)絡(luò)通訊。

3.機器人化機械研究開發(fā)

（1）并聯(lián)機構(gòu)機床（VMT）與機器人化加工中心（RMC）開發(fā)研究

包括VMT與RMC智能化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC關(guān)鍵傳動實現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC加工、裝配、擺放、涂膠、檢測作業(yè)技術(shù)；VMT與RMC監(jiān)控檢測技術(shù)開發(fā)；VMT與MRC智能化開式CMC控制系統(tǒng)開發(fā)；系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件開發(fā)；智能化機構(gòu)、材料機電一體化技術(shù)；作業(yè)狀態(tài)變量智能化傳感技術(shù)；機電一體化的多功能及靈巧作業(yè)終端；通用智能化開式CNC控制硬軟件系統(tǒng)；并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)及動力學(xué)理論；RMC智能控制理論；VMT與RMC典型應(yīng)用工程開發(fā)。

（2）機器人化無人值守和具有自適應(yīng)能力的多機遙控操作的大型散料輸送設(shè)備

包括散料輸送系統(tǒng)監(jiān)控和遙控操作的傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；機器人運動規(guī)劃在等量堆取料、自主操作中的應(yīng)用；基于廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程實時通訊；具有監(jiān)測和管理功能的故障診斷系統(tǒng)。4.以機器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng)（1）開放式模塊化裝配機器人

包括通用要素的提取；專用件標(biāo)準(zhǔn)化；裝配機器人模塊CAD設(shè)計；通用主流計算機構(gòu)造的控制器；人機界面方式；網(wǎng)絡(luò)功能。（2）面向機器人裝配的設(shè)計技術(shù)

包括數(shù)字化裝配與CAD集成技術(shù)；產(chǎn)品機器人化裝配規(guī)劃生成技術(shù)；產(chǎn)品可裝配性模糊評價。

（3）機器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

其中單元技術(shù)：供料系統(tǒng)智能化設(shè)計、末端執(zhí)行器快速執(zhí)行、物流傳輸及其控制與通訊；集成技術(shù)：柔性裝配線仿真軟件、管理系統(tǒng)。（4）可重構(gòu)機器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

開展基于任務(wù)和環(huán)境的動態(tài)重構(gòu)機器人柔性裝配系統(tǒng)理論研究；系統(tǒng)基于自治體（Agent）的分布式控制技術(shù)及系統(tǒng)各單元體間的協(xié)作規(guī)劃。（5）裝配力覺、視覺技術(shù)

包括高精度、高集成化六維腕力傳感技術(shù)；視覺識別與定位技術(shù)。（6）智能裝配策略及其控制

包括裝配狀態(tài)實時檢測和監(jiān)控；裝配順序和路徑智能規(guī)劃及控制技術(shù)。5.多傳感器信息融合與配置技術(shù)

（1）機器人的傳感器配置和融合技術(shù)在水泥生產(chǎn)過程控制和污水處理自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

包括面向工藝過程的多傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；面向工藝要求的新型傳感器研制。（2）機電一體化智能傳感器

包括具有感知、自主運動、自清污（自調(diào)整、自適應(yīng)）的機電一體化傳感器研究；面向工藝要求的運動機構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)檢測和清污的自主運動；調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；

機器人機構(gòu)和控制技術(shù)在傳感器設(shè)計中的應(yīng)用。

六、工業(yè)機器人在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

所謂工業(yè)機器人，就是具有簡單記憶和可變控制程序的自動機械。它是在機械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，國外稱為industrial robot。工業(yè)機器人的出現(xiàn)將人類從繁重單一的勞動中解放出來，而且它還能夠從事一些不適合人類甚至超越人類的勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，避免工傷事故和提高生產(chǎn)效率。隨著世界生產(chǎn)力的發(fā)展，必然促進(jìn)相應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)機器人能夠極大地提高生產(chǎn)效率，已經(jīng)廣泛地進(jìn)入人們的生活生產(chǎn)領(lǐng)域。

1.提高自動化生產(chǎn)效率和自動化程度：據(jù)美國J.B Day通過大量的定后發(fā)現(xiàn)：在生產(chǎn)過程中，機器人在機床或其它設(shè)備上做上下料工作，以及在設(shè)備之間做短途搬運工作所花時間占了整個生產(chǎn)時間的80%以上，搬運費占了加工費的30%-40%，而且有85%的生產(chǎn)事故發(fā)生在搬運上，因此工業(yè)機器人的使用解決了很多難題。2.直接從事廣泛的生產(chǎn)勞動：例如噴漆、焊接、熱處理、冶煉、電鍍、沖壓、注塑成型、砂型鑄造以及鍛造等。比如我國灘坊磚廠制造了一只有260個指頭的機械手。

3.進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锲费b配：通過圖紙識別零件并加以組裝，首先取得成功的是美國加利福尼亞的斯坦福大學(xué)。此外還有日本日立制作的Hivip，列寧格勒的“變壓器裝配小組”。

4.倉庫管理自動化：最早出現(xiàn)在法國，現(xiàn)已遍及世界各地，例如芬蘭的漢基亞公司（漢基亞倉庫是歐洲十大倉庫之一）。

5.從事特殊環(huán)境下的勞動：核輻射、無毒氣氛、強噪聲、超低溫或高溫環(huán)境等不合適人工作的環(huán)境，甚至超越人能力范圍的環(huán)境。比如用于發(fā)現(xiàn)輸油管裂縫的機器人，日本生產(chǎn)了一種用于救火的“神奈川”機器人。

6.從事教育衛(wèi)生等服務(wù)：例如美國Centurion公司生產(chǎn)的“機器人教師”已成功為學(xué)生開設(shè)了“邏輯學(xué)”、“概率論”等課程，美國德克薩斯儀表公司制造的微型翻譯機器人，日本稻田大學(xué)研究出的“乳腺檢診機器人”。

參考文獻(xiàn)：

【1】 王握文.世界機器人發(fā)展歷程[J].國防科技, 2001,(01)【2】 陳愛珍.日本工業(yè)機器人的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀[J].機械工程師, 2008,(07)【3】 陳愛珍.國內(nèi)外機器人的發(fā)展現(xiàn)狀[J].機械工程師, 2008,(07)【4】 陳佩云.日本振興工業(yè)機器人的政策[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用, 1994,(01)【5】 陳佩云.與應(yīng)用, 1994 我國工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展的歷史_現(xiàn)狀與展望[J].機器人技術(shù)

第五篇：工業(yè)機器人定稿

工業(yè)機器人

xx

XX大學(xué)XX學(xué)院XX班XX省XX市 郵編

摘要：工業(yè)機器人在現(xiàn)代制造技術(shù)中起著舉足輕重的作用。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：構(gòu)成；分類；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展方向；

一、引言

工業(yè)機器人被譽為工業(yè)自動化三大支柱（工業(yè)機器人、數(shù)控機床和可編程控制器）之一。它誕生于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)。它是綜合了計算機、控制論、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。它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)?；a(chǎn) ,解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。

二、工業(yè)機器人構(gòu)成及其分類

2.1工業(yè)機器人構(gòu)成

工業(yè)機器人由機械本體部分、傳動執(zhí)行部分、傳感檢查部分、信息處理部分和對外接口部分構(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)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。2.2工業(yè)機器人分類 2.2.1按自動化功能層次分類

(1)專用機器人。以固定程序在固定地點工作的機器人，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，適用于在大量生產(chǎn)系統(tǒng)中工作。

(2)通用機器人。具有獨立的控制系統(tǒng)，動作靈活多樣，通過改變控制程序能完成多種