第一篇：機(jī)器人相關(guān)論文

《自動化制造系統(tǒng)》課程結(jié)課論文

工業(yè)機(jī)器人

姓名：柳樹果 班級序號：43 班級：機(jī)自10級2班 學(xué)號：14101901536

Abstract:The application of robot has been more and more widely used and the require is bigger and bigger.Its research and development becomes deeper and deeper.This will improve the effective of society and the quality of production．Also it will make great poverty for the society． 摘要：機(jī)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(jī)器人技術(shù) 市場需求 技術(shù)應(yīng)用 研究進(jìn)展 發(fā)展趨勢

一、引言

工業(yè)機(jī)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(jī)器人技術(shù)。它是綜合了計算機(jī)、控制論、機(jī)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)。在我國,工業(yè)機(jī)器人的真正使用到現(xiàn)在已經(jīng)接近20 多年了,已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了試驗、引進(jìn)到自主開發(fā)的轉(zhuǎn)變,促進(jìn)了我國制造業(yè)、勘探業(yè)等行業(yè)的發(fā)展。隨著我國改革開放的逐漸深入,國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將面對越來越大的競爭與沖擊,因此,掌握國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場的實(shí)際情況,把握我國工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)與研究進(jìn)展,顯得十分重要。

二、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展 2.1 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)概念

工業(yè)機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)三部分組成。

1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種具有和人手臂有相似的動作功能，可在空間抓放物體或執(zhí)行其他操作的機(jī)械裝置，通常包括機(jī)座、手臂、手腕和末端執(zhí)行器。

2、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)用來控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定要求動作，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3、驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)是按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令將信息放大，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的傳動裝置。常用的有氣電、液壓、氣動和機(jī)械等四種驅(qū)動方式。

除此之外，機(jī)器人可以配置多種傳感器（如位置、力、觸覺、視覺等傳感器），用以檢測其運(yùn)動位置和工作狀態(tài)。

2.2 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

《自動化制造系統(tǒng)》課程結(jié)課論文

在普及第一代工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上，第二代工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)推廣，成為主流安裝機(jī)型，第三代智能機(jī)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(jī)械結(jié)構(gòu)： 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(jī)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(jī)器人大量用于焊接和上、下料。應(yīng)3K 和汽車、建筑、橋梁等行業(yè)需求，超大型機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。如焊接樹10米長、10噸以上大構(gòu)件的弧焊機(jī)器人群，采取螞蟻啃骨頭的協(xié)作機(jī)構(gòu)。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)：

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。協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實(shí)現(xiàn)了多手與變位機(jī)、多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制，正逐步實(shí)現(xiàn)多智能體的協(xié)調(diào)控制。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(jī)器人中。DD 驅(qū)動技術(shù)則廣泛地用于裝配機(jī)器人中。

2)新一代的侍服電機(jī)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(jī)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(jī)器人數(shù)量呈上升趨勢，不少機(jī)器人裝有兩種傳感器，有些機(jī)器人留了多種傳感器接口。（5）通用機(jī)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?；瘔K語言RAPID。最近美國“機(jī)器人工作空間技術(shù)公司”開發(fā)了Robot Script V.10通用語言，運(yùn)行于該公司的通用機(jī)器人控制器URC 的Win NT/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(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)的NC 機(jī)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(jī)器人技術(shù)的另一特點(diǎn)是應(yīng)用從單機(jī)、單元向系統(tǒng)發(fā)展。百臺以上的機(jī)器人群與微機(jī)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(shí)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(jī)器人系統(tǒng)化的發(fā)展推波助瀾。

2.3 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢

工業(yè)機(jī)器人是機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)物，隨著精度機(jī)械技術(shù)、傳感器技術(shù)、微電

《自動化制造系統(tǒng)》課程結(jié)課論文

子及計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)如下特征：

1)提高工作速度和運(yùn)動精度，減少自身重量和占地面積。

2)加快機(jī)器人部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將各種功能（回轉(zhuǎn)、伸縮、俯仰、擺動等）機(jī)械模塊與控制模塊、檢測模塊組合成結(jié)構(gòu)和用途不同的機(jī)器人。3)采用新型結(jié)構(gòu)，如微動機(jī)構(gòu)、多關(guān)節(jié)手臂、類人手指、新型行走機(jī)構(gòu)等，以適應(yīng)各種作業(yè)需要。

4)研制各種傳感檢測裝置，如視覺、觸覺、聽覺和測距傳感器等，來獲取有關(guān)工作對象和外部環(huán)境的信息，使其具有模式識別的功能。5)利用人工智能的推理和決策技術(shù)，使機(jī)器人具有問題求解、動作規(guī)劃等功能。21世紀(jì)隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遺傳算法、仿生技術(shù)、多傳感器集成技術(shù)及納米技術(shù)的崛起，現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)將會發(fā)展到更高的水平。

三、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域

在美洲地區(qū)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用非常廣泛，其中汽車與汽車零部件制造業(yè)為最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，2012年美洲地區(qū)這兩個行業(yè)對工業(yè)機(jī)器人的需求占總份額的61%。

美洲地區(qū)主要行業(yè)對工業(yè)機(jī)器人需求比例

亞洲方面，工業(yè)機(jī)器人大規(guī)模應(yīng)用的時機(jī)已經(jīng)成熟。汽車行業(yè)的需求量持續(xù)快速增長，食品行業(yè)的需求也有所增加，電子行業(yè)則是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用快的行業(yè)。工業(yè)機(jī)器人行業(yè)正成為受亞洲政府財政扶持的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一。

我國現(xiàn)有主要生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人廠家其生產(chǎn)規(guī)模較小，這與當(dāng)前市場需求有較大差距。生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到大批量生產(chǎn)能力，才能提高機(jī)器人的穩(wěn)定性、可靠性及降低成本，才能占領(lǐng)國內(nèi)市場。目前主要生產(chǎn)第一代示教再現(xiàn)型機(jī)器人。隨著建筑施工、石化、食品、核工業(yè)、水下、高空及微加工行業(yè)的需求，將推出一批新機(jī)型，如大負(fù)載、高精度、蛇形的、無人飛行器以及家用、病人護(hù)理、盲人引導(dǎo)犬等。目前正在逐步建立上海、沈陽、北京機(jī)器人及其自動化生產(chǎn)線產(chǎn)業(yè)基地，開

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發(fā)出一批有市場前景的，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人及其自動化生產(chǎn)線產(chǎn)品。進(jìn)一步加強(qiáng)與外企合作，引入先進(jìn)技術(shù)及資金使我國成為國際生產(chǎn)機(jī)器人基地，占領(lǐng)國內(nèi)市場，走向世界。

四、總結(jié)

工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)遇的主要途徑。因此我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)要認(rèn)識到以下幾點(diǎn)情況:第一,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是我國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑,政府要對國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有更多的政策與經(jīng)濟(jì)支持,參考國外先進(jìn)經(jīng)驗,加大技術(shù)投入與改造;第二,在國家的科技發(fā)展計劃中,應(yīng)該繼續(xù)對智能機(jī)器人研究開發(fā)與應(yīng)用給予大力支持,形成產(chǎn)品和自動化制造裝備同步協(xié)調(diào)的新局面;第三,部分國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)與國外相當(dāng),企業(yè)采購工業(yè)機(jī)器人時不要盲目進(jìn)口,應(yīng)該綜合評估,立足國產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

周驥平，機(jī)械制造自動化技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社

第二篇：機(jī)器人設(shè)計論文

綠化植樹機(jī)器人設(shè)計

摘要：

這個機(jī)器人是針對大量綠色植樹而設(shè)計的，利用機(jī)械四足作為其活動方式，機(jī)器人通過視頻識別系統(tǒng)在有限范圍內(nèi)對地形與植被作出判斷，然后通過自動行走系統(tǒng)移動到目標(biāo)地點(diǎn)前面，再通過機(jī)械手取出攜帶的植物幼苗，通過這個可以360度旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂進(jìn)行種植工作，機(jī)械臂可以進(jìn)行種植、培土、等工作。種植完成后還將用一層可分解的塑料薄膜覆蓋植物幼苗，保證其在能夠自行成長前的安全。

關(guān)鍵詞：

綠化植樹、四足行走、山坡作業(yè)、視頻識別、機(jī)械臂操作

設(shè)計背景：

地球現(xiàn)在正面臨著綠色植被在不斷減少的危機(jī)，而人類也因為這樣要面對日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題。大量植樹還原綠色植被是一個相當(dāng)重要的手段來解決這個難題，但是依靠人力去做的話，效率始終不夠高。所以在這里我想設(shè)計一個專門用于大作業(yè)量的綠化植樹機(jī)器人。

設(shè)計思路：

這個機(jī)器人，是需要面對山坡這樣的陡峭地形的，由于特殊的使用環(huán)境，機(jī)器人的活動方式要求能夠靈活的應(yīng)對顛簸不平的土地，機(jī)械四足需要能夠根據(jù)不同的地勢調(diào)整四足的高度，確保平穩(wěn)的行走，這種活動方式才能使機(jī)器人輕松到達(dá)山崖大部分位置。移動起來必須十分的輕巧，以避免對其他植物的傷害。由于這個機(jī)器人對視頻識別有著較高的要求，所以必須在這方面有所突破，同時當(dāng)發(fā)現(xiàn)有雜草或者有害植物的時候，還可以通過高溫蒸汽將其殺死，來保證種植的植物幼苗的生長。360度旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂可以保證種植過程的順利進(jìn)行。

詳細(xì)具體設(shè)計方案：

一． 整體結(jié)構(gòu)：

1.整個機(jī)器人分成上下兩大部分，上部分是機(jī)械手臂，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的整個種植操作，下部是機(jī)器人的機(jī)身和四足，包括：植物幼苗存放倉、紅外線距離測量儀、攝像頭、電腦處理系統(tǒng)。

2.機(jī)器人是通過電力驅(qū)動的，所以必須攜帶儲電池，也是安裝在機(jī)身。二． 中央處理系統(tǒng)：

機(jī)器人的機(jī)身將安裝一個中央處理系統(tǒng)，作為機(jī)器人的大腦，它主要調(diào)節(jié)機(jī)器人三大系統(tǒng)：機(jī)械四足行走系統(tǒng)、機(jī)器人視覺系統(tǒng)、機(jī)械臂控制系統(tǒng)。中央處理系統(tǒng)要接收和分析紅外線距離測量儀、攝像頭、機(jī)械臂傳感器等反饋信息，以及控制四足的行進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)械臂操作等。三． 機(jī)械四足行走系統(tǒng)： 1.機(jī)械四足的形狀：

一開始的時候，我曾經(jīng)很困惑于如何把握行走穩(wěn)定與行走速度之間的平衡，后來設(shè)想出仿人類四肢的關(guān)節(jié)加上圓形的腳盤這個方案，總體感覺可以滿足行走的需要。2.如何實(shí)現(xiàn)行進(jìn)：

參考了機(jī)械小狗的設(shè)計，將機(jī)械四足連接在機(jī)器人的中央處理系統(tǒng)而成為一個整體，接受中央處理系統(tǒng)的控制。每次改變一個機(jī)械足的位置，實(shí)現(xiàn)整個機(jī)器人的行

走。

3.如何保持位置穩(wěn)定：

在機(jī)器人機(jī)身安裝有3個紅外線距離探測器，當(dāng)機(jī)器人識別到了目標(biāo)之后，三個探測器同時從3個方向測量其與目標(biāo)的實(shí)時距離，這樣就可以確定機(jī)器人和目標(biāo)的相對三維位置。確定了相對位置之后，將數(shù)據(jù)傳送給中央處理系統(tǒng)。再次調(diào)節(jié)四足關(guān)節(jié)處的角度以及腳盤關(guān)節(jié)處的角度，讓機(jī)器人可以平穩(wěn)的站立。四． 機(jī)器人視覺系統(tǒng)：

1.識別原理：

當(dāng)機(jī)器從人移動到距離目標(biāo)五米范圍內(nèi)，就開始識別目標(biāo)的過程了。負(fù)責(zé)識別目標(biāo)地點(diǎn)的攝像頭就安裝在機(jī)身上。

識別的工作原理是根據(jù)環(huán)境顏色和形狀的不同作判斷，再通過視頻攝像和經(jīng)過中央處理系統(tǒng)程序計算識別出來的。2.攝像頭要求：

由于工作需要，攝像頭的視角范圍必須足夠大。因此攝像頭的形狀設(shè)計為圓球形，好像眼球一樣可以轉(zhuǎn)動。

五． 機(jī)械臂夾持系統(tǒng)：

當(dāng)目標(biāo)已經(jīng)識別出來之后就應(yīng)該開始收集工作了。這個機(jī)器人的收集垃圾的工作是通過外夾式機(jī)械臂來完成的。1.手指類型：結(jié)合課堂知識，機(jī)械臂的手指類型選擇是由被握持物件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)及表面狀態(tài)的不同而決定的。由于這個機(jī)器人針對的目標(biāo)是裝有植物幼苗的器皿，因此機(jī)械手指的設(shè)計采用針對圓柱形物件的特殊中空手指，你也可以說沒有手指，可以直接將圓柱狀的幼苗器皿卡住，種入泥土中。另外內(nèi)面將采用柔性材料鑲襯橡膠來增加摩擦力。

2.驅(qū)動裝置：采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動機(jī)械臂的各個關(guān)節(jié)。3.除草系統(tǒng)：通過識別系統(tǒng)識別出雜草或者有害植物的時候，還可以通過手臂中的高溫蒸汽將其殺死，來保證種植的植物幼苗的生長。

六． 植物幼苗存放倉：

植物幼苗存放倉將安裝在機(jī)器人機(jī)身上部，以輕型塑料制作，為倉盒狀，可以有透明的材料遮擋惡劣的天氣環(huán)境。倉的下部安裝有平衡測試儀器，防止裝幼苗的時候由于重心變化而導(dǎo)致機(jī)身傾斜。七． 可能遇到的實(shí)際問題：

這只是一個機(jī)器人的理論設(shè)計而已，我也想到了一些實(shí)際上可能遇到的問題，比如：具體的行走效率有多高？遇到坡度太大的地形，如何保證安全的攀登上去？機(jī)器人是采用電力驅(qū)動的，但電池的體積和質(zhì)量都不能太大，如何可以保證電力的持久供給？

簡易設(shè)計圖：

第三篇：智能機(jī)器人論文

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文

學(xué) 院： 工學(xué)院 班 級：11級機(jī)械1班 姓 名： 曾強(qiáng) 學(xué) 號：201140614114 課程論文題目：未來智能機(jī)器人

課程名稱：MCS-51單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用 評閱成績： 評閱意見：

成績評定教師簽名：

日期： 2014年 5月 12日

未來智能機(jī)器人

摘要：機(jī)器人是一種自動化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器。近二十年中，因為電腦技術(shù)、電子產(chǎn)品及生物遺傳工程等技術(shù)的大踏步發(fā)展，“智能機(jī)械人”的研發(fā)熱潮已從專業(yè)人士的實(shí)驗室中走了出來，成為一種綜合科研能力的開發(fā)活動。

關(guān)鍵字:智能，CPU，擬人化，人性化

（一）機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動副（轉(zhuǎn)動副或移動副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。

檢測裝置的作用是實(shí)時檢測機(jī)器人的運(yùn)動及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動作符合預(yù)定的要求。

控制系統(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺微型計算機(jī)完成。另一種是分散（級）式控制，即采用多臺微機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制。如當(dāng)采用上、下兩級微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)計算，并向下級微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)一個CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動，并向主機(jī)反饋信息。

（二）機(jī)器人的未來發(fā)展

機(jī)器人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機(jī)械手、機(jī)械臂的開發(fā)與制作，也是為了以機(jī)械來代替人去做人力所無法完成的勞作或探險。但近十幾年來，機(jī)器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。大而言之，用之于太空開發(fā)，月球車，深海探測器，海洋石油開采，航天飛機(jī)機(jī)械臂等，小至微型手術(shù)機(jī)械，生命監(jiān)測儀等。軍事上的用途更是日新月異，從拆彈機(jī)器人、清除機(jī)器人到無人駕駛飛機(jī)、自動化戰(zhàn)車，有人甚至預(yù)測未來戰(zhàn)爭可能如星球大戰(zhàn)一樣，是機(jī)器人的戰(zhàn)爭。至于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、遺傳生物產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)、文化產(chǎn)業(yè)、電訊業(yè)、能源開發(fā)，都將因機(jī)器人的大量登場而出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)革命。英國電訊公司未來學(xué)部門研究員曾因準(zhǔn)確預(yù)測手機(jī)短訊、垃圾郵件及網(wǎng)上搜尋引擎的出現(xiàn)而聞名，在最近公布的科技展望五十年的預(yù)測中，其中就有數(shù)條是關(guān)于機(jī)器人的。未來的機(jī)器人將會朝著三個方面發(fā)展：

一、與人類的生活更為密切地結(jié)合起來，以為人提供更多服務(wù)作為要素

二十年后，家中掃除、清潔的工作或老人的護(hù)理保健的工作可能全由機(jī)器人取代。美國舊金山的醫(yī)院已開始使用機(jī)器人為病人送藥、配藥的服務(wù)。美國的阿伊機(jī)器人公司的總裁接受媒體采訪時表示，該公司生產(chǎn)的家用大掃除機(jī)器人產(chǎn)品，2002年只有一百二十萬美元銷售額，到2012年已猛增50倍以上。還有，家居的全自動化，無需駕駛的自動汽車等等，實(shí)在無法一一計數(shù)或做出估計。

二、仿生性，生物性的大趨向

以趣味性、生物性來制造機(jī)器狗、貓、魚等動物。譬如日本三菱重工附屬公司Ryomei Engineering研制成功的金色機(jī)械魚“金魚虎”長1公尺，重25公斤，是一只不小的巨魚，能自動暢游于水中，可協(xié)助監(jiān)察橋梁的保安和搜集魚汛的情況，監(jiān)視河水污染等。索尼公司研制的Aibo機(jī)器狗會對主人聲音有情緒反應(yīng)，已能夠模仿喜怒哀樂和恐懼等情緒，將來可出現(xiàn)代替真正導(dǎo)盲犬的機(jī)器狗。另外，電影《侏羅紀(jì)公園》的恐龍機(jī)器人等也是例子。這類仿生性機(jī)器人還被廣泛用于軍事上的偵察救險、情報傳送，甚至殺敵于無形的手段上去。美國夏威夷大學(xué)設(shè)有水下機(jī)器人研究中心，已具相當(dāng)規(guī)模。今年八月初俄羅斯迷你潛艇在海底為漁網(wǎng)所纏，困于190米下的深海，就得助于英國的“天蝎”號救援艇之助而脫險的，“天蝎”號就是海底機(jī)器人。

三、最重要的發(fā)展是人性化

日本舉行的萬國博覽會，被稱為機(jī)器人的大集合之展覽會，有人甚至將之稱作“機(jī)器人萬國博覽會”，從中亦可看出日本的這一產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢及成果。在展場中，接待處、大會清掃工作、警備工作等，多以機(jī)器人的形式出現(xiàn)與取替。博覽會期間還舉辦多項人與機(jī)器人有關(guān)的活動，其中最引人注目的還是人工智能及人性化的機(jī)器人的表演，譬如接待處的一位女性機(jī)器人能聽、說六國語言，而且說話時眼、嘴皆會動，面部肌肉也有活動。造型奇特有趣的高爾夫球機(jī)器人“坎迪—5”，它內(nèi)置整個高爾夫球場的3D地形和球會會員的資料，并設(shè)置有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能作360度自如旋轉(zhuǎn)，它的系統(tǒng)將愈加精密，并更具人性化，科學(xué)家預(yù)計在2020年完成其全部制作時，它可充當(dāng)球童并可從旁給予擊球建議。此外，尚有具“視覺”、“味覺”的機(jī)器人，它的紅外線測定可以對食物及飲品的成份、含量馬上做出判定，譬如將一只蘋果擺在其手臂前，可以打印出該只蘋果的糖份、維生素含量等。最引人注目的是機(jī)器人管樂隊的演奏，以機(jī)器人演奏真正的樂器，而且隊形不斷變換，演奏技術(shù)臻于上乘。東京大學(xué)于今年八月公布已開發(fā)出人的仿真性皮膚，可如人一樣感受冷熱、痛楚、溫度反應(yīng)，甚至一些人的皮膚未具有的功能都可以設(shè)定，這對仿造機(jī)器人的生命性又是一大進(jìn)步。凡此種種，不一而足。

在世紀(jì)之交，生物遺傳工程因“克隆人”的出現(xiàn)而引致倫理、法律及道德問題的爭議，“克隆人”能否問世仍然是一個未知數(shù)，但機(jī)器人的研發(fā)正在取而代之，以越接近人性化為追尋目標(biāo)。因而還為之出現(xiàn)了新的名詞，比如人工智能（簡稱AI），并以下述二個英文名字用來指人類模樣的機(jī)器人：androids和humanoids。西方的電影導(dǎo)演在談到影視中出現(xiàn)的非常人性化的機(jī)器人時，更常常使用這些有明確傾向的專用詞： A、變得人性化—humanize B、人性化的—humanized C、人道、仁慈—humanity。

我國的機(jī)器人研發(fā)工作基本上屬于科學(xué)研究的項目，據(jù)說，中國科學(xué)院目前已造出說話時嘴唇能夠活動、眼睛能轉(zhuǎn)動、具視覺功能的機(jī)器人，其水準(zhǔn)可媲美日本同行其實(shí)，機(jī)器人的制作絕對并非只是液壓機(jī)械與電子產(chǎn)品的混成物，要將機(jī)器人造得越來越有人性化，就要兼及生命醫(yī)學(xué)、傳感、光學(xué)及創(chuàng)造性的文化產(chǎn)業(yè)等方面，比如機(jī)器人的關(guān)節(jié)就需要研究中醫(yī)的經(jīng)絡(luò)學(xué)、生物學(xué)上的神經(jīng)刺激反應(yīng)以及文化產(chǎn)品的某種造型特征（其中很重要的是民族特征的外表）等等。英國的科學(xué)家甚至預(yù)言，到2020年，隨著機(jī)器人愈來愈精密和使用有機(jī)零件制造，它們將會受到“機(jī)器人權(quán)”的保護(hù)。

在美、日、德、法、韓等國，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的開發(fā)正在日受重視，一般采取所謂的“官產(chǎn)學(xué)”形式?！肮佟奔凑闹贫ㄕ呒皟A斜支持，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。據(jù)情報顯示，日本政府正在調(diào)整全國的產(chǎn)業(yè)制造結(jié)構(gòu)，名古屋中部地區(qū)的未來產(chǎn)業(yè)為新型汽車工業(yè)，以大阪為中心的關(guān)西地方將以機(jī)器人產(chǎn)業(yè)為主，東京地區(qū)以資訊情報化為中心等等；“產(chǎn)”即產(chǎn)業(yè)界的自我分類的研究與開發(fā)，并將之變成產(chǎn)品，取得經(jīng)濟(jì)效益；“學(xué)”即學(xué)校設(shè)置專門的學(xué)科，教材則與以往不同，非全盤為學(xué)校教授所寫，有一些則由產(chǎn)業(yè)研究所編寫教材，利用電腦技術(shù)介入，反過來向大學(xué)師生出售。而專門出售機(jī)器人制作的教科書、教材及裝配零件、專門雜志等也已成行成市，許多公司改變既有行業(yè)，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)為此服務(wù)的產(chǎn)品。那么，這是否將導(dǎo)致一場工業(yè)革命？現(xiàn)在斷言尚為時過早。但可以預(yù)計的是，未來20年，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將成為未來新產(chǎn)業(yè)的一個領(lǐng)先潮流，在現(xiàn)代化的高科技戰(zhàn)爭中，機(jī)器人將發(fā)揮越來越大的戰(zhàn)斗作用，從而減少前線士兵的人命傷亡，并以奇技利器克敵制勝。

總結(jié) ：世界上先進(jìn)的工業(yè)化國家都十分注重機(jī)器人的研究開發(fā)、實(shí)用化及產(chǎn)業(yè)化的動向，投入大量的資金、人力，優(yōu)化環(huán)境及指標(biāo)，特別是重視培養(yǎng)年輕人對此未來科學(xué)的興趣，吸引他們的投入，以形成人材梯隊，鍛造出新的產(chǎn)業(yè)隊伍。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，未來的機(jī)器人將更加智能化。機(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果，代表了高技術(shù)的發(fā)展前沿，它在人類生活應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大正在引起國際上重新認(rèn)識機(jī)器人技術(shù)的作用和影響。

參考文獻(xiàn)：

1.《人工智能的未來》 陜西科學(xué)技術(shù)出版社

作者：杰夫·霍金斯

2.《人工智能:一種現(xiàn)代的方法》 清華大學(xué)出版社

2006 05

第四篇：機(jī)器人導(dǎo)論論文

關(guān)于智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)報告

姓名：XXX

學(xué)號：XXXXXXXXXXXX

專業(yè)：自動化

班級：2012-4

【摘要】人類社會發(fā)展至今，經(jīng)歷了蒸汽機(jī)，電氣，信息3大工業(yè)革命，這三次巨大的變革徹底改變了人類社會的發(fā)展與進(jìn)程。而如今，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展可以視為第四次工業(yè)革命。從世界上第一個機(jī)器人誕生到現(xiàn)在，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一個長期而緩慢的發(fā)展過程。隨著計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列相關(guān)的飛速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。不僅工業(yè)機(jī)器人水平不斷提高，各種用于非制造業(yè)的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)也有了很大的進(jìn)展。機(jī)器人技術(shù)代表了機(jī)電一體化技術(shù)的最高研究成果，涉及機(jī)械工程、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制理論及人工智能等多門學(xué)科，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用程度，在一定程度上代表了一個國家或公司科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力。目前，國際上各大公司都在競相研制各類先進(jìn)機(jī)器人，以向世人展示其強(qiáng)大的工業(yè)實(shí)力。

【關(guān)鍵字】分類 結(jié)構(gòu) 硬件組成 研究熱點(diǎn) 發(fā)展趨勢

一、機(jī)器人分類

機(jī)器人按其智能程度可分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人。

一般機(jī)器人是指不具有智能，只具有一般編程能力和操作功能的機(jī)器人。到目前為止，在世界范圍內(nèi)還沒有一個統(tǒng)一的智能機(jī)器人定義。大多數(shù)專家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個要素：一是感覺要素，用來認(rèn)識周圍環(huán)境狀態(tài)；二是運(yùn) 動要素，對外界做出反應(yīng)性動作；三是思考要素，根據(jù)感覺要素所得到的信息，思考采用什么樣的動作。感覺要素包括能感知視覺、接近、距離的非接觸型傳感器和 能感知力、壓覺、觸覺的接觸型傳感器。這些要素實(shí)質(zhì)上就相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳感器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關(guān)等機(jī)電元器件來實(shí)現(xiàn)。對運(yùn)動要素來說，智能機(jī)器人需要有一個無軌道型移動機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)諸如平地、臺階、墻壁、樓 梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機(jī)構(gòu)來完成。在運(yùn)動過程中要對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時控制，這種控制不僅要包 括位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制及伸縮率控制等。智能機(jī)器人的思考要素是三個要素中的關(guān)鍵，也是應(yīng)賦予機(jī)器人的必備要素。思考要素包 括判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實(shí)質(zhì)上是一個信息處理過程，而計算機(jī)則是完成這個處理過程的主要手段。

智能機(jī)器人根據(jù)智能程度的不同又可分為三種：

(1)傳感型機(jī)器人——具有利用傳感信息(包括視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超聲及激光等)進(jìn)行傳感信息處理及實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。

(2)交互型機(jī)器人——機(jī)器人通過計算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對話，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制與操作。

(3)自主型機(jī)器人——在設(shè)計制作之后，機(jī)器人無需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動完成各項擬人任務(wù)。智能機(jī)器人的研究從20世紀(jì)60年代初開始。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前，基于感覺控制的智能機(jī)器人(又稱第二代機(jī)器人)已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用階段；基于知識控制的智能機(jī)器人(又稱自主機(jī)器人或下一代機(jī)器人)也取得較大進(jìn)展，已研制出多種樣機(jī)。

二、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成

機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械五大部分組成。具體如下：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)——即機(jī)器人本體，其機(jī)械臂部分一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動副（轉(zhuǎn)動副或移動副）稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個數(shù)通常等于機(jī)器人的自由度大小。出于仿生學(xué)擬人化的考慮，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執(zhí)行器）和行走部（對于移動機(jī)器人）等。

驅(qū)動裝置——驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，借助于動力元件使機(jī)器人進(jìn)行一系列動作。它的輸入值是電信號，輸出值是線位移量和角位移量。機(jī)器人使用的驅(qū)動裝置大部分是電力驅(qū)動裝置，當(dāng)然也有采用液壓、氣動等進(jìn)行驅(qū)動的機(jī)器人。

檢測裝置——其作用是在機(jī)器人運(yùn)行實(shí)時檢測機(jī)器人的運(yùn)動及工作情況，根據(jù)實(shí)際需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出調(diào)整指令，以保證機(jī)器人的動作按照預(yù)定的要求進(jìn)行。

控制系統(tǒng)——根據(jù)進(jìn)行方式分類有兩種。一種被稱為集中式控制，即機(jī)器人的全部控制交由一臺計算機(jī)完成。另一種是分散（級）式控制，即采用多臺計算機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人不同部分的控制。而根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)器人的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力（力矩）控制等。

目前來講，機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用最為廣泛（約占70％到80％），而工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用最廣的是機(jī)械臂，目前一般機(jī)械臂的自由度數(shù)不超過6個，而有的時候工廠為了降低制造成本，在滿足一般生產(chǎn)要求動作的情況下，反而適當(dāng)?shù)販p少l到2個自由度以使效率最大化。從技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，把機(jī)器人手臂的6個自由度分成兩部分，即臂部確保3個自由度，腕部為l到3個自由度，這樣的分配方法，符合臂部3個自由度決定它在空間的位置，腕部3個自由度決定它的姿態(tài)的技術(shù)要求。

機(jī)器人臂部的3個自由度可以由移動副和轉(zhuǎn)動副以不同形式的組合而成，而這種組合形式不僅決定了機(jī)器人手臂的運(yùn)動坐標(biāo)形式，同時也決定了機(jī)器人手臂在空間運(yùn)動范圍內(nèi)的不同的形狀。各種坐標(biāo)形式不同的臂部運(yùn)動，即運(yùn)動范圍分為以下四種：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)和關(guān)節(jié)型。

三、機(jī)器人的硬件組成

機(jī)器人系統(tǒng)具有3個基本部件：機(jī)械手、控制器及動力源。在某些機(jī)器人系統(tǒng)中可以看到第4個部件，端部執(zhí)行件，有關(guān)這些部件將在下面小節(jié)描述。這些微信息處理器不是8位、16位就是32位的信息處理器。這種功能使控制器的運(yùn)行具有非常好的柔性。

控制器可通過通訊線路發(fā)出電子信號，發(fā)出能與機(jī)械手各軸線進(jìn)行溝通的電信號，機(jī)器人機(jī)械手與控制器之間這種雙向交流可使系統(tǒng)的位置及運(yùn)行維持在不斷修正及更新得狀態(tài)下，控制器還可以控制安裝在機(jī)器人手腕端部的任意工具。

控制器還有與工廠中不同計算機(jī)開展交流的任務(wù)，這個通訊網(wǎng)絡(luò)可使機(jī)器人成為計算機(jī)輔助制造（CAM）系統(tǒng)的一部分。

根據(jù)上述基本定義，機(jī)器人是一臺可再編程序的多功能機(jī)械手。所以，控制器必須包含某種形式的記憶存儲器，以微信息處理器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)常與固態(tài)記憶裝置連同運(yùn)行。這些記憶裝置可以是磁泡、隨機(jī)存取記憶裝置、軟塑料磁盤或磁帶。每種記憶存儲裝置均可存儲編程信息以便以后回憶使用。

動力源是向控制器及機(jī)械手供給動力得裝置，有兩類動力供給機(jī)器人系統(tǒng)。一類動力是供控制器運(yùn)行的交流點(diǎn)動力，另一類被用于驅(qū)動機(jī)械手各軸。例如，若機(jī)器人的機(jī)械手由液壓或氣壓裝置控制，則控制信號被發(fā)送到這些裝置才能使機(jī)器人運(yùn)動。

每個機(jī)器人系統(tǒng)均需要動力來驅(qū)動機(jī)械手，這種動力既可由液壓動力源、氣壓動力源，也可以由電力動力源提供，這些動力源是機(jī)器人工作單元總的部件及設(shè)備中的一部分。

當(dāng)液壓動力源與及機(jī)器人機(jī)械手底座相連接，液壓源產(chǎn)生液壓流體，這些流體輸送到機(jī)械手各控制元件，于是，使軸繞機(jī)器人底座旋轉(zhuǎn)。

壓力空氣被輸送到機(jī)械手，使軸沿軌道作直線運(yùn)動，也可將這種氣動源連接到鉆床，它可為鉆頭的旋轉(zhuǎn)提供動力。一般情況下，可從工廠得供給站獲取氣動源并做調(diào)整，然后將它輸入機(jī)器人機(jī)械手的軸。

電動機(jī)可以是交流式的，也可以是直流式的?？刂破靼l(fā)出的脈沖信號被發(fā)送到機(jī)械手得電機(jī)。這些脈沖為電機(jī)提供必要的指令信息以使機(jī)械手在機(jī)器人底座上旋轉(zhuǎn)。

用于機(jī)械手軸的三種動力系統(tǒng)任一種均需要使用反饋監(jiān)督系統(tǒng)，這種系統(tǒng)會不斷地將每個軸位置數(shù)據(jù)反饋給控制器。

每種機(jī)器人系統(tǒng)不僅需要動力來開動機(jī)械手的軸，還需要動力來驅(qū)動控制器，這種動力可由制造環(huán)境的動力源提供。

在大部分機(jī)器人應(yīng)用的場合見到的端部執(zhí)行件均是機(jī)械手手腕法蘭相連接的一個裝置，端部執(zhí)行件可應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域中許多不同場合，例如，它可用于撿起零件，用于焊接，或用于噴漆，端部執(zhí)行件為機(jī)器人系統(tǒng)提供了機(jī)器人運(yùn)行時必須的柔性。

通常所設(shè)計得端部執(zhí)行件可滿足機(jī)器人用戶的需要。這些部件可由機(jī)器人制造商或機(jī)器人系統(tǒng)的物主制造。

端部執(zhí)行件事機(jī)器人系統(tǒng)中唯一可將一種工作變成另一種工作的部件，例如，即日起可與噴水割機(jī)相連，它在汽車生產(chǎn)線上被用于切割板邊。也可要求機(jī)器人將零件安放到磁盤中，在這簡單的過程中，改變了機(jī)器人端部執(zhí)行件，該機(jī)器人就可以用于其它應(yīng)用場合，端部執(zhí)行件得變更以及機(jī)器人的再編程序可使該系統(tǒng)具有很高的柔性。機(jī)器人技術(shù)最經(jīng)常使用的傳感器分為接觸式的與非接觸式的。接觸式傳感器可以進(jìn)一步分為觸覺傳感器、力和扭矩傳感器。觸覺或接觸傳感器可以測出受動器端與其他物體間的實(shí)際接觸，微型開關(guān)就是一個簡單的觸覺傳感器，當(dāng)機(jī)器人得受動氣端與其他物體接觸時，傳感器是機(jī)器人停止工作，避免物體間的碰撞，告訴機(jī)器人已到達(dá)目標(biāo)；或者在檢測時用來測量物體尺寸。力和扭矩傳感器位于機(jī)器人得抓手與手腕的最后一個關(guān)節(jié)之間，或者放在機(jī)械手得承載部件上，測量反力與力矩。力和扭矩傳感器有壓電傳感器和裝在柔性部件上的應(yīng)變儀等。

非接觸傳感器包括接近傳感器、視覺傳感器、聲敏元件及范圍探測器等。接近傳感器和標(biāo)示傳感器附近的物體。例如，可以用渦流傳感器精確地保持與鋼板之間的固定的距離。最簡單的機(jī)器人接近傳感器包括一個發(fā)光二極管發(fā)射機(jī)和一個光敏二極管接收器，接收反射面移近時的反射光線，這種傳感器的主要缺點(diǎn)是移近物對光線的反射率會影響接收信號。其他得接近傳感器使用的是與電容和電感相關(guān)的原理。

傳感器有靜態(tài)探測與閉環(huán)探測兩種使用方法。當(dāng)機(jī)器人系統(tǒng)的探測和操作動作交替進(jìn)行時，通常就要使用傳感器，也就是說探測時機(jī)器人不操作，操作時與傳感器無關(guān)，這種方法被稱為靜態(tài)探測，使用這種方法，視覺傳感器先尋找被捕捉物體的位置與方向，然后機(jī)器人徑直朝那個地點(diǎn)移動。

相反，閉式探測的機(jī)器人在操作運(yùn)動中，始終受傳感器的控制，多數(shù)視覺傳感器都采用閉環(huán)模式，它們隨時監(jiān)測機(jī)器人的實(shí)際位置與理想位置間的偏差，并驅(qū)動機(jī)器人修正這一偏差。在閉環(huán)探測中，即使物體在運(yùn)動，例如在傳送帶上，機(jī)器人也能抓住它并把它送到預(yù)定位置。

為使機(jī)器人完成各種任務(wù)和動作所執(zhí)行的各種控制手段。作為計算機(jī)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，計算機(jī)控制技術(shù)包括范圍十分廣泛，從機(jī)器人智能、任務(wù)描述到運(yùn)動控制和伺服控制等技術(shù)。既包括實(shí)現(xiàn)控制所需的各種硬件系統(tǒng)，又包括各種軟件系統(tǒng)。最早的機(jī)器人采用順序控制方式，隨著計算機(jī)的發(fā)展，機(jī)器人采用計算機(jī)系統(tǒng)來綜合實(shí)現(xiàn)機(jī)電裝置的功能，并采用示教再現(xiàn)的控制方式。隨著信息技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，以及機(jī)器人應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，機(jī)器人控制技術(shù)正朝著智能化的方向發(fā)展，出現(xiàn)了離線編程、任務(wù)級語言、多傳感器信息融合、智能行為控制等新技術(shù)。多種技術(shù)的發(fā)展將促進(jìn)智能機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)。

四、機(jī)器人的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢

機(jī)器人技術(shù)雖然已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但是在很多方面還是有待完善。目前機(jī)器人技術(shù)的研究方向有如下幾類：

機(jī)器人機(jī)構(gòu)技術(shù)——目前研究重點(diǎn)是機(jī)器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實(shí)現(xiàn)性，其目的是使機(jī)器功能更強(qiáng)、柔性更大、滿足不同目的的需求，同時研究機(jī)器人一些新的設(shè)計方法，探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載自重比，并且機(jī)器人機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。

機(jī)器人控制技術(shù)——目前重點(diǎn)研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，努力使人機(jī)界面更加友好，使機(jī)器人操作系統(tǒng)具有良好的語言及圖形編輯界面，同時機(jī)器人的控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器也成為研究熱點(diǎn)。

數(shù)字伺服驅(qū)動技術(shù)——目前正研究利用計算機(jī)技術(shù)，探索高效的控制驅(qū)動算法，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度。同時利用現(xiàn)場總線（FILDBUS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式控制。

多傳感系統(tǒng)技術(shù)——目前研究熱點(diǎn)集中在有效可行的（特別是在非線性及非平穩(wěn)非正態(tài)分布的情形下）多傳感器融合算法，以及解決傳感系統(tǒng)的實(shí)用化問題。

機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)——機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)主要包括機(jī)器人工作環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計和智能作業(yè)。優(yōu)化設(shè)計主要利用各種先進(jìn)的計算機(jī)手段，實(shí)現(xiàn)設(shè)計的動態(tài)分析和仿真，提高設(shè)計效率和優(yōu)化；智能作業(yè)則是利用傳感器技術(shù)和控制方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)的高度柔性和對環(huán)境的適應(yīng)性，同時降低操作人員參與的復(fù)雜性。目前用于實(shí)踐的機(jī)器人作業(yè)主要靠人的參與實(shí)現(xiàn)示教，缺乏自我學(xué)習(xí)和自我完善的能力。這方面的研究工作剛剛開始。

機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)——網(wǎng)絡(luò)化使機(jī)器人由獨(dú)立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展，使遠(yuǎn)距離操作監(jiān)控、維護(hù)及遙控腦型工廠成為可能，這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。目前，機(jī)器人僅僅實(shí)現(xiàn)了簡單的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制，網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人是目前機(jī)器人研究中的熱點(diǎn)之一。

機(jī)器人靈巧化和智能化發(fā)展——機(jī)器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 李允明《國外仿人機(jī)器人發(fā)展概況》

第五篇：工業(yè)機(jī)器人論文

走進(jìn)科技論文

0903030409

顏衛(wèi)勤

工業(yè)機(jī)器人論文

在科技界，科學(xué)家會給每一個科技術(shù)語一個明確的定義，但機(jī)器人問世已有幾十年，機(jī)器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因為機(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學(xué)問題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。其實(shí)并不是人們不想給機(jī)器人一個完整的定義，自機(jī)器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什么是機(jī)器人。但隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時代的到來，機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富，機(jī)器人的定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。

在此，我僅根據(jù)自己的所學(xué)及課本給出的定義概述一下有關(guān)機(jī)器人的定義。機(jī)器人（Robot）是1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》的劇本中，塑造的一個具有人的外表、特征和功能，愿意為人服務(wù)的機(jī)器奴仆“Robota”一詞衍生出來的。根據(jù)這個定義，我們可以這樣說：機(jī)器人是一個在三維空間中具有多自由度的，并能實(shí)現(xiàn)諸多擬人動作和功能的機(jī)器；而工業(yè)機(jī)器人（Industrial Robot）則是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機(jī)器人。

而美國機(jī)器人工業(yè)協(xié)會（U.S.RIA）提出的工業(yè)機(jī)器人定義為機(jī)器人是“一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動作來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機(jī)械手(manipulator)或者通過不同程序的調(diào)用來完成各種工作任務(wù)的特種裝置”。日本機(jī)器人協(xié)會(JIRA)的定義則是：工業(yè)機(jī)器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器(end effector)的，能夠轉(zhuǎn)動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機(jī)器”。可見美國機(jī)器人協(xié)會和日本機(jī)器人協(xié)會給出了相類似的定義。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機(jī)器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)”。而我國科學(xué)家對機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器”。在我國，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的機(jī)器人我們稱為工業(yè)機(jī)器人。通常人們對工業(yè)機(jī)器人的定義是：工業(yè)機(jī)器人是一種能模擬人的手、臂的部分動作, 按照預(yù)定的程序、軌跡及其它要求, 實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的自動化裝置。

工業(yè)機(jī)器人的最顯著的特點(diǎn)簡單概述為可編程、擬人化、通用性、機(jī)電一體化。

工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3～6個運(yùn)動自由度，其中腕部通常有1～3個運(yùn)動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制。工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。

工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機(jī)上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機(jī)器人控制柜。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機(jī)器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。

具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。

清潔機(jī)器人的涵蓋范圍廣泛，依照IFR World Robotic的分類，可分為產(chǎn)業(yè)型與家用型兩大類，在產(chǎn)業(yè)型方面例如地板清潔（吸塵與洗地）、風(fēng)管空調(diào)系統(tǒng)清潔、除草、大樓窗戶清洗、水箱清潔等。目前為止應(yīng)用最成功的仍屬地板清潔型機(jī)器人，包括機(jī)場、大賣場、工廠、飯店大廳等大范圍面積的場所，原因在于地板屬于2-D幾何平面，技術(shù)相對較為單純。而家用型的地板清潔機(jī)器人（吸塵器）在近年來則快速竄起，成為市場主流產(chǎn)品，根據(jù)IFR World Robotics 2005的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，服務(wù)型機(jī)器人中，清潔機(jī)器人仍是主要應(yīng)用。其中家用清潔機(jī)器人更占整體服務(wù)型機(jī)器人的95%以上，其中2005-2008年更可高達(dá)447萬臺。

家用型清潔機(jī)器人受到熱烈歡迎的主要原因在于已開發(fā)與開發(fā)中國家多以雙薪家庭為主，并逐漸走向少子化與高齡化的趨勢，在家庭人口結(jié)構(gòu)變少的情況下，清潔工作的替代便成為新興市場發(fā)展的重要需求，遂使的清潔機(jī)器人成為各國爭相投入的技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)。

隨著自動化技術(shù)與人工智能的快速發(fā)展，機(jī)器人在人類的環(huán)境中扮演越來越重要的腳色。傳統(tǒng)上機(jī)器人的應(yīng)用層面多集中于工業(yè)化的生產(chǎn)系統(tǒng)與制造流程上，專門應(yīng)付長時間作業(yè)、大量重復(fù)性動作、系統(tǒng)復(fù)雜且需要精密控制、高危險性等工作上。而近年來的演進(jìn)則漸漸朝向服務(wù)型機(jī)器人的方向快速蓬勃發(fā)展。那么在我們身邊有什么樣的機(jī)器人呢？ 生活中常見的工業(yè)機(jī)器人有如下幾種：

點(diǎn)焊機(jī)器人，這主要是針對汽車生產(chǎn)線，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)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。

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。

由此可見，工業(yè)機(jī)器人是人類的得力助手，隨著社會的發(fā)展，大量的工業(yè)機(jī)器人把人們從繁重的體力和危險的環(huán)境中解放出來，使人們有更好的崗位去工作，去創(chuàng)造更好的精神財富和文化財富，機(jī)器人來做這些危險環(huán)境的工作，展望21世紀(jì)工業(yè)機(jī)器人將是一個與20世紀(jì)計算機(jī)的普及一樣，會深入地應(yīng)用到各個領(lǐng)域，有人說在21世紀(jì)的前20年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個重要時期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個關(guān)鍵時期，目前國際上很多國家，也對機(jī)器人對人類社會的影響的估計提出了新的認(rèn)識，同時，我們也可以看到機(jī)器人技術(shù)，涉及到多個學(xué)科，機(jī)械、電工、自動控制、計算機(jī)測量、人工智能、傳感技術(shù)等等，它是一個國家高技術(shù)實(shí)力的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。所以，作為當(dāng)代大學(xué)生，作為一名機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，我們的使命任重而道遠(yuǎn)。