冗余度机器人机构学研究现状

第24卷第4期 南　京　工　业　大　学　学　报 V ol.24N o.4 2002年7月 JOU R N AL O F N A N JI NG U N IV ERSIT Y O F T ECHN O L OG Y July2002冗余度机器人机构学研究现状

倪受东,袁祖强,文巨峰

(南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009)

摘　要:对国内外冗余度机器人的研究情况进行了概述,对冗余度机器人机构学的研究状况,包括机构学中奇异性和自运动的研究以及冗余度机器人机构设计方面的研究进行了较为详细的阐述,最后对超冗余度机器人机构学的研究也进行了简单的叙述。

关键词:冗余度机器人;奇异性;自运动;机构学

中图分类号:T P24 文献标识码:A 文章编号:1671—7643(2002)04—0107—04

机器人技术集自动化、精密机械、传感、电力等

技术于一体,是典型的机电一体化产品。工业机器人和计算机辅助设计(CAD)系统、计算机辅助制造(CAM)系统一起标志着制造业自动化的崭新阶段。随着工业自动化、航天、核工业等领域的发展,智能机器人技术的应用越来越广泛。而机器人智能的实现,不仅取决于它所具备的智能控制系统,在一定程度上还依赖于机器人的结构特性。机器人机构的几何灵活性与其所配置的智能控制系统相结合,可使机器人完成复杂操作任务。冗余度机器人以其本身几何结构所具有的高度灵活性,得到了广泛研究和迅速发展,已成为机器人技术的一个重要发展方向。目前的研究已从一般的冗余度机器人操作手系统,扩展到多冗余度机器人系统以及超冗余度机器人[1～3]。

冗余度机器人,是指含有自由度数(主动关节数)多于完成某一作业任务所需最少自由度数的一类机器人[2]。可以看出,即使对某一任务是非冗余度的机器人,而对另一任务有可能是冗余度机器人。为了完成在各种几何和运动学约束下的任务,需要使用冗余度机器人。人们很早就注意到:6自由度是具有完整空间定位能力的机器人最小自由度数,更多的自由度可改善机器人的运动学和动力学特性,如增加灵活性、避免障碍和优化驱动力矩等。因此对冗余度机器人的研究变得日益重要,而其中1个重要方面就是冗余度机器人的机构学研究。1　国内外研究动态

迄今为止,国内外已研制了多种冗余度机器人系统,应用范围越来越广泛,一些已实现商品化。东京大学1979年研制了UJIBOT7-DOF机器人操作手;日本M IT I机械工程实验室1987年研制了7-DOF直接驱动型机器人操作手;美国Robo tics Re-search公司1987年设计的用于空间研究的17-DOF机器人系统,由两个7-DOF臂和一个3自由度躯干组成;美国航空航天实验室研制了30-DOF 的超冗余度机器人。法国的Federic Marquet等最近研制了一种新的冗余度机器人平行机构[4],分析了它的运动学和动力学模型,并利用这种机构的冗余度克服了高速运动时的运动奇异。

国内南开大学计算机系研制了机器人双臂协调系统,其中一臂为PUM A560机器人,另一臂为PUM A760机器人,并在其基座上安装有平动导轨,构成了具有冗余度的双臂协调系统;中国科学院机器人开放实验室正在研制多机器人协调操作系统,其中1台机器人安装在具有视觉的可移动小车上,构成了更为复杂的多冗余度机器人系统;北京航空航天大学最近研制成功了1台7-DOF机器人操作臂系统;东南大学机械系机电研究室最近正在研制1台视觉伺服双臂冗余度机器人系统。

冗余度机器人研究的不断发展,从理论和应用

X收稿日期:2001-12-21

基金项目:211基金资助。(No.2102002001)

作者简介:倪爱东(1966-),男,安徽和县人,博士,主要从事冗余度机器人、运动学、动力学及其控制系统研究。

上提出了许多有待进一步深入研究的新问题,特别是在冗余度机器人机构学方面,由于自由度的增加,冗余度机器人机构设计、特别是运动学计算变得十分复杂。另外,对冗余度机器人的性能要求有所不同,因此其研究方法有不同于一般非冗余度机器人的许多特点。

2　冗余度机器人机构学研究现状

2.1　奇异性与自运动的研究

对冗余度机器人基本几何特征—奇异性与自运动的深入研究是冗余度机器人机构学研究的一个重要方面。

机器人的奇异性指末端执行器失去一个或多个运动自由度时的奇异构形及对应工作空间中奇异点的拓扑特性。在两个或多个关节形成相对构形时就会产生奇异构形。当机器人处于奇异构形时,其末端执行器不能沿或绕某个方向运动或施加力(力矩),因而奇异构形影响机器人的运动规划。

对非冗余度机器人,在规划中必须避免奇异位形,这给机器人的任务规划造成很大困难。而对于冗余度机器人,由于增加了关节自由度数,可以消除不可避免的奇异位形,但关节越多,奇异构形也越多,奇异性也越复杂。

机器人的工作空间曲面是以奇异构形为边界的,所以早期的奇异构形的研究与工作空间的边界曲面有密切联系,主要以Jacobian矩阵为基础,Ja-cobian矩阵表示了末端执行器与关节坐标的广义传动比。奇异构形常用Jacobian矩阵降秩的方法来分析,也有采用旋量方法和力方法进行奇异分析。另外,D.R.Smith等将锥线法用于分析工作空间的边界曲线,研究了平面3R操作手的高阶奇异,表明逆运动学高阶根的多重性对应于边界曲线的奇异点。

D.Zlatnov提出由瞬时运动学的速度方程模型分析机器人的机构及其奇异性,将机构考虑为具有相等输入-输出数目的非冗余装置。

上述方法实质上都是从逆运动学解在奇异点不存在即Jaco bian矩阵降秩,求出奇异构形。由于冗余度机器人机构的复杂性,这种方法限制了对机构奇异性问题的深入研究。

60年代中期发展起来的拓扑理论,使我们能够用统一、明确的方法研究冗余度机器人奇异性复杂的拓扑特征。因为机器人的运动学函数是已知的非线性函数,尽管一般情况下比较复杂,但根据拓扑等价性,可以通过线性化研究并确定奇异点所在的所有空间,再将奇异点进行拓扑分类。

C.W.Wampler等将冗余度机器人的奇异性划分为可避免奇异与不可避免奇异两类[5]。T.Shamir 应用光滑函数的奇异理论研究了平面3自由度机器人的结构奇异性问题[6],对奇异进行了拓扑分类。

D.K.Pai从微分拓扑观点,对机器人操作手引入了奇异的通有性概念[7]。K.Techon首次将光滑映射的奇异理论应用于研究冗余度机器人的逆运动学和奇异问题[8],从而在拓扑上为运动学提供了完整的典范形式,对奇异和冗余度机器人逆运动学问题提供了更深刻的描述。

冗余度机器人的自运动与奇异性是一个问题的两个方面,对于工作空间内任意点,冗余度机器人可有无数个不同的构形与之对应,亦即末端执行器沿规定路径运动时,其各杆构形是不唯一的,可根据需要给定其运动规律,这一规律所产生的运动称为自运动(self-motion),自运动是冗余度机器人的运动特征。

应用动力系统方法,可将冗余度机器人的零空间向量即其自运动看作一个微分动力系统,其相空间中的迹线构成了自运动流线,在描述相空间的结构时,奇异点起着重要的作用。由于奇异是流线之间映射的奇异,因而自运动流线的奇异与奇异构形的拓扑特征是相同的,因此,仅需研究冗余度机器人自运动流形即可解决其奇异问题。

C.L.Luck研究了带有关节限制的冗余度机器人自运动拓扑学[9],描述了自运动从一个区域运动到下一个区域时,自运动流形是如何挠曲的,发现有关节限制时,存在半奇异点,即单方向的奇异。

冗余度为一的机器人的自运动是唯一的,由零空间向量即可确定其解析表达式。Z.W ang推导了7-DOF冗余度机器人操作手零空间向量的显式表达式,而对多冗余度机器人如何确定其自运动仍是一个有待解决的问题。

2.2　冗余度机器人机构设计的研究

冗余度机器人操作手的机构设计一般是在非冗余度机器人机构设计的基础上,增加一个或数个关节构成,以改善其工作空间、增加其几何灵活性、避免内部奇异构型等。

对冗余度机器人机构设计的研究,较早的有J. M.H ollerbach研究了7-DOF操作手的优化运动学

问题[10],提出4个运动学原则以设计关节位置,避免操作手的内部奇异。K.J.Wadron在6-DOF操作手优化几何结构的基础上,讨论了7-DOF操作手的运动学[11],并对一种优化几何结构给出了解析逆解。K.J.Davidson基于螺旋理论及工具点、工具面的工作空间几何学,提出了7-DOF机器人的型综合过程[12],并解决了具有可控制灵活工作空间的型综合问题,对末端三关节交于一点的正交轴3自由度球手腕的7-DOF机器人给出了满足具有可控制灵活工作空间的多种机构设计型式。国内沈阳自动化所研究了7-DOF机器人的图谱问题,用位置空间和奇异空间同时评价机构选型,并绘制了立体图。

在机器人灵活性设计方面,C.A.Klein提出了空间各向同性的概念,并用于设计具有空间各向同性的6-DOF、7-DOF机器人,给出了一种7-DOF机器人的设计参数模型。R.V.M ay org a提出了机器人设计的优化运动学度量指标,以评价7-DOF机器人的最佳几何机构设计。

在考虑运动学综合方面,G.L.Long研究了具有3个直角坐标自由度的转动关节串联机器人操作手的无奇异运动学模型[15],特别研究了构成3阶螺旋系的3R操作手的结构,确定了奇异条件,在此基础上,建立了无奇异的4R冗余度操作手的运动学模型。Ou Ma等提出了机器人操作手在动力学各向同性条件下的结构优化设计方法[16],即选择运动学和惯性参数,使广义惯性矩阵为各向同性。

腕设计是机器人机构设计的一个重要部分。冗余度机器人的腕设计和一般非冗余度机器人没有什么不同。腕部的3个自由度一般都是用来确定末端抓手的方位,大部分采用3轴相交的球形腕设计方法。

不同的应用环境,对机器人运动性能的要求有所不同,不同几何结构的冗余度机器人,其灵活性、奇异性、避免障碍的能力也有所不同。目前对7-DOF冗余度机器人机构综合方面的研究较多,但多侧重于某一、二个方面的性能指标进行几何结构优化设计,对影响冗余度机器人特性的杆参数设计方面的研究还很少。

3　结　语

以上论述了一般7自由度冗余度机器人机构学研究的现状。随着机器人技术的发展,超冗余度机器人技术越来越受到人们的关注,其机构学的研究也正成为机器人研究的热点。由于机器人自由度的增多,超冗余度机器人的结构及驱动系统等的设计必须考虑到各单元的质量,如常采用腱传动或形状记忆合金作为动力源,同时,一般冗余度机器人运动规划算法已不适用于超冗余度机器人。作者认为,超冗余度机器人机构学研究方面的难点还是在其运动规划的研究上。目前及最近一段时期内,其运动规划的研究,大致应在以下3个方面:1)基于运动学正解的自律分散控制算法。所谓“自律”,是指机械手各运动关节按指定规律自行运动。所谓“分散”,是指把任务分散到各个关节上,不使某一个关节转动角度过大,且使位形改变比较容易;2)虚拟杆法。即将整个关节型机械手系统按一定规律分为一定数量的子模块,并把机械手末端位置分布给子模块,依此求出子模块中各关节角则完成其运动学逆解;3)基于脊线的运动学规划算法。超冗余度机器人在完成作业任务过程中,如果忽略其几何外形,则类似一条运动的空间曲线。学者们将该曲线称为脊线(backbo ne curve),超冗余度机器人运动学研究就抽象为对应脊线的研究,脊线参数化以及构造的脊线如何映射到驱动空间等问题有待进一步研究。

参考文献:

[1]　周东辉.冗余度机器人机构学研究[D].北京:航空航天大学,

1994.

[2]　熊有伦.机器人学[M].北京:机械工业出版社,1993.

[3]　马香峰.机器人机构学[M].北京:机械工业出版社,1996.

[4]　Federic M arquet.A new r edund ant parallel mech anis m-model-

ing,control and firs t resu lts[M].M on tp ellier cedex5,

France2001.955-961.

[5]　W am pler C W.Inver se kinematic fun ctions for redundant ma-

nipu-lator[C].Proc IEEE Int Conf On Rob an d Au to,1987,

1212-1218.

[6]　S hamir T,Yos ef Yomdin.Repeatability of redundant manipu-

lators math ematical solu tion of the problem[J].IEEE T ran s.

Au tomatic Control,1988,33(1):1004-1009.

[7]　Pai D K.Gener ic s ingularities of robot manipulators[C].Proc

IEEE Int Conf On Rob and Au to.1989,738-743.

[8]　T echon K.Differentional topology of th e invers e kinematic

prob lem for r edund ant robot manipulator[J].Int J Rob Res,

1991,10(5):492-504.

[9]　Lu ck C L,Suk han Lee.S elf-motion topology for redundant

m anipu lators w ith joint lim its[C].Proc of IEEE Conf On Rob and Auto,1993,626-631.

[10]Holler bach J M.Redu ndan cy res olution of manipulator

109

第4期 倪受东等:冗余度机器人机构学研究现状

through torque optimiz ation[C].Proc IEEE Int C on f On Rob an d Auto,1985.1016-1021.

[11]W aldron K J.A study of a k inematiccally redundant manipu la-

tor s tructure[C].Proc IEE E In t Con f On Rob an d Auto,

1986,545-551.

[12]Davidson J K.T w o7-R man ipulator s w hich provide control-

lably dexterous w or k space[C].Proc IEEE Int Conf On Rob an d Auto,1989,435-422.

[13]Klein C A.Dexterity meas ures for the des ign and con trol of

kinema tically redun dant man ipulator[J].Int J Rob Res,

1987,6(2):72-83.

[14]M ayorga R V.A global approach for th e optional p ath genera-

tion of redun dant r ob ot man ipulator[J].J Robotic S es tems,

1990,7(1):107-128.

[15]L on g G L.Sing ularity avoidance an d the control of an eigh t-

revolu te-joint man ipulator[J].Int J Rob Res,1992,11(6):

503-515.

[16]Ou M a,J or ge Ang eles.Optimum des ign of manipulators u nder

dynamic isotropy conditions[C].Proc of IEEE C on f on Rob an d Auto.1993.470-475.[17]As hrafiu on,Kiran H.Developm ent of virtual lin k meth od for

the s olution of hyper-redu ndan t spatial r ob ots[J].J of Robotic S es tems,1996,13(6):371-378.

[18]Chirik jian.Kinem atically optimal hyper-redundant manipulator

configurations[J].IE EE T rans On Robotics and Au tom ation, 1995,11(6):794-806.

[19]Kur tz R.M ultiple goal k inem atic optimiz ation of parallel

s pherical mechanism w ith actuator redun dancy[J].IE EE Int Con f On Robotics and Automation,1992,18(5):644-651. [20]Kokkin is T.A parallel robot-arm regional structure w ith actu-

ation al redundancy[J].M ech anis m an d M achine Th eory, 1991:26(6),629-641.

[21]M arquet F.A red undant mechanism for machinin g w ith unlim-

ited rotation capacities[C].Pr oc of IC AR,2001,1105-1113.

[22]Dasgup ta.Force red undancy in parallel man ipulator s:theoreti-

cal and practical iss ues[J].M ech anism and M achine Th eory, 1998,33(6):727-742.

[23]李春梅.超冗余度机械手自律分散控制算法[J].机器人,

1999,22(4):305-309.

Research actuality of redundant robot mechanism

NI Shou-dong,YU AN Zu-qiang,WEN Ju-feng

(Colleg e of M echenical and P ow er,N anjing U niver sity of T echnolo gy,N anjing210009,China)

Abstract:T he research actuality of the r edundant robot in domestic and oversea w as described.T he re-search status of redundant r obo t machanism,involv ing the singularity and self-motion and the mechanic desig n has been briefly described in detail.T he mechanism of super-redundant robot has been briefly de-scribed in the last.

Key words:redundant robot;singularity;self-mo tio n;m echanism

110 南　京　工　业　大　学　学　报 第24卷

仿生机器人的研究现状及其发展方向

第36卷第6期 上海师范大学学报(自然科学版)Vol.36,No.6 2007年12月 Journal of Shanghai Nor mal University(Natural Sciences)2007,Dec. 仿生机器人的研究现状及其发展方向 王丽慧,周　华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘　要:随着机器人智能化技术的进步,机器人应用领域的拓展,仿生机器人的研究正在引起世界各国研究者的关注.主要对仿生机器人的国内外研究状况进行了综述并对其未来的发展趋势作了展望. 关键词:仿生机器人;研究现状;发展方向 中图分类号:TP24 文献标识码:A 文章编号:100025137(2007)0620058205 人们对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史,人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作.1959年,第一台工业机器人在美国诞生,近几十年,各种用途的机器人相继问世,使人类的许多梦想变成了现实.随着机器人工作环境和工作任务的复杂化,要求机器人具有更高的运动灵活性和在特殊未知环境的适应性,机器人简单的轮子和履带的移动机构已不能适应多变复杂的环境要求.在仿生技术、控制技术和制造技术不断发展的今天,仿人及仿生物机器人相继被研制出来,仿生机器人已经成为机器人家族中的重要成员. 1　仿生机器人的基本概念 仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状、运动原理和行为方式的系统,能从事生物特点工作的机器人.仿生机器人的类型很多,主要为仿人、仿生物和生物机器人3大类.仿生机器人的主要特点:一是多为冗余自由度或超冗余自由度的机器人,机构复杂;二是其驱动方式有些不同于常规的关节型机器人,通常采用绳索、人造肌肉或形状记忆合金等驱动. 2　仿生机器人的国内外研究现状 2.1　水下仿生机器人 水下机器人由于其所处的特殊环境,在机构设计上比陆地机器人难度大.在水下深度控制、深水压力、线路绝缘处理及防漏、驱动原理、周围模糊环境的识别等诸多方面的设计均需考虑.以往的水下机器人采用的都是鱼雷状的外形,用涡轮机驱动,具有坚硬的外壳以抵抗水压.由于传统的操纵与推进装置的体积大、重量大、效率低、噪音大和机动性差等问题一直限制了微小型无人水下探测器和自主式水下机器人的发展.鱼类在水下的行进速度很快,金枪鱼速度可达105k m/h,而人类最快的潜艇速度只有84km/h.所以鱼的综合能力是人类目前所使用的传统推进和控制装置所无法比拟的,鱼类的推进方式已成为人们研制新型高速、低噪音、机动灵活的柔体潜水器模仿的对象.仿鱼推进器效率可达到70%～ 收稿日期:2007209222 基金项目:上海师范大学理工科校级项目(SK200733). 作者简介:王丽慧(1972-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.

多机器人协调与合作系统的研究现状和发展

文章编号　10042924X (2001)022******* 多机器人协调与合作系统的研究现状和发展 高志军,颜国正,丁国清,颜德田,陈忠泽 (上海交通大学电子信息学院820所,上海　200030) 摘要:随着机器人的应用方式正在由部件式单元应用向系统式应用方向发展,提出了由多机器人构成的群体或社会的组织与控制问题。说明了多机器人协调与合作系统中,协调与合作的区别与联系,对多机器人协调与合作系统的研究现状进行了综述,并就基于M A S (M u lti 2A gen t 2System )的多机器人协调与合作系统的发展提出了一些看法,指出基于M A S 的多机器人协调与合作系统是多机器人学发展的一个重要方向。 关　键　词:多机器人;协调系统;合作系统;多智能体系统中图分类号:T P 242.6 文献标识码:A 1　引 言 机器人技术的发展使机器人的能力不断提 高,机器人应用的领域和范围正不断扩展。从自动化工厂的装配工作到深海作业乃至核工业的故障处理、太空中操作任务等都迫切需要机器人进入角色。一方面,由于任务的复杂性,在单机器人难以完成任务时,人们希望通过多机器人之间的协调与合作来完成。另一方面,人们也希望通过多机器人间的协调与合作,来提高机器人系统在作业过程中的效率,进而当机器人工作环境发生变化或系统局部发生故障时,多机器人之间仍可通过本身具有的协调与合作关系完成预定的任务。多机器人协调与合作作为一种新的机器人应用形式日益引起国内外学术界的兴趣与关注。 本文首先说明了多机器人协调与多机器人合作系统的发展、主要研究的问题以及它们之间的区别与联系,接着说明了以M A S (M u lti 2A gen t 2System )为基础的多机器人系统,并就它的发展提出了一些看法。 2　多机器人协调和合作系统 2.1　多机器人协调系统的主要研究问题 80年代以来,多机器人协调作为一种新的机 器人应用形式日益引起国内外学术界的兴趣与关注,1987年在美国圣地亚哥召开的多机器人协调研讨会上,着重提出了多机器人协调研究的主要问题。1989年,国际杂志《Robo tics and A u 2 tonom ou s System 》 专门推出了多机器人协调研究专辑,此外,IEEE 的机器人与自动化国际会议 从1986年起已将多机器人协调研究列为一个专题组,足见对该问题的重视。在过去的10多年里,人们对多机器人协调控制中的协调和集中、负载分配、运动分解、避碰轨迹规划、操作柔性体等问题进行了大量的研究[1-3]。由于多机器人(主要是多机器人臂)操作物体时形成的闭链系统,存在受限运动以及冗余度控制问题,因此多机器人协调控制问题十分复杂,但它基本上不涉及系统组织与合作机制等高层的控制问题。在多机器人协调控制中,机器人之间的组织与合作关系已经人为的事先确定了。 从研究的角度看,多机器人协调研究比单机器人来说出现了许多本质上全新的问题,主要有[4-5]: (1)复杂协调任务的描述 (2)同一工作空间中多机器人协调和集中(3)多机器人协调系统的自适应控制 (4)多机器人协调系统的负载分配 (5)以多传感器为基础的数据检测和障碍描 述 收稿日期:2000211213;修订日期:2000212205 第9卷　第2期　 光学　精密工程 Vol .9,No .22001年4月 O PT I CS AND PR EC IS I ON EN G I N EER I N G A p r.,2001

工业机器人发展现状与趋势

工业机器人发展现状与趋势 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。 广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。 一、工业机器人技术现状及国内外发展的趋势 工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入20世纪90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10％左右。2004年增长率达到创记录的20％。其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43%，如图1所示。

各区域用户工业机器人定购指数（以1996年作为100） 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可*性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。 2．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 3．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可*性、易操作性和可维修性。 4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

智能机器人的现状和发展趋势

智能移动机器人的现状和发展 姓名 学号 班级：

智能移动机器人的现状及其发展 摘要：本文扼要地介绍了智能移动机器人技术的发展现状，以及世界各国智能移动机器人的发展水平，然后介绍了智能移动机器人的分类，从几个典型的方面介绍了智能移动机器人在各行各业的广泛应用，讨论了智能移动机器人的发展趋势以及对未来技术的展望，最后提出了自己的建议和设想，分析我国在智能移动机器人方面发展并提出期望。 关键词：智能移动机器人；发展现状；应用；趋势 1引言 机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。智能移动机器人则是一个在感知 - 思维 - 效应方面全面模拟人的机器系统，外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。一部智能移动机器人应该具备三方面的能力：感知环境的能力、执行某种任务而对环境施加影响的能力和把感知与行动联系起来的能 力。智能移动机器人与工业机器人的根本区别在于，智能移动机器人具有感知功 能与识别、判断及规划功能[1] 。 随着智能移动机器人的应用领域的扩大，人们期望智能移动机器人在更多领 域为人类服务，代替人类完成更复杂的工作。然而,智能移动机器人所处的环境 往往是未知的、很难预测。智能移动机器人所要完成的工作任务也越来越复杂; 对智能移动机器人行为进行人工分析、设计也变得越来越困难。目前，国内外对 智能移动机器人的研究不断深入。 本文对智能移动机器人的现状和发展趋势进行了综述，分析了国内外的智能 移动机器人的发展，讨论了智能移动机器人在发展中存在的问题，最后提出了对 智能移动机器人发展的一些设想。 1

机器人研究现状及发展趋势

机器人发展历史、现状、应用、及发展 趋势 院系：信息工程学院 专业：电子信息工程 姓名：王炳乾

机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势 摘要：随着计算机技术不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了机器人的国内国外的发展历史、状况、应用、并对机器人的发展趋势作了预测。 关键词：机器人;发展；现状；应用；发展趋势。 1．机器人的发展史 1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶并公开表演。 1738年，法国技师杰克·戴·瓦克逊发明了机器鸭，它会嘎嘎叫、进食和游泳。 1773年，瑞士钟表匠杰克·道罗斯发明了能书写、演奏的玩偶，其体内全是齿轮和发条。它们手执画笔、颜料、墨水瓶，在欧洲很受青睐。 保存至今的、最早的机器人是瑞士的努萨蒂尔历史博物馆里少女形象的玩偶，有200年历史。她可以用风琴演奏。 1893年，在机械实物制造方面，发明家摩尔制造了“蒸汽人”，它靠蒸汽驱动行走。 20世纪以后，机器人的研究与开发情况更好，实用机器人问世。 1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。它是电动机器人，装有无线电发报机。 1959年第一台可以编程、画坐标的工业机器人在美国诞生。 现代机器人 有关现代机器人的研究始于20世纪中期，计算机以及自动化技术的发展、原子能的开发利用是前提条件。1946年，第一台数字电子计算机问世。随后，计算机大批量生产的需要推动了自动化技术的发展。1952年，数控机床诞生，随后相关研究不断深入；同时，各国原子能实验室需要代替人类处理放射性物质的机械。

工业机器人发展现状及趋势

工业机器人发展现状及趋势 1国内工业机器人的发展现状 1.1发展概述 我国的工业机器人研究开始于20世纪80年代中期．在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关．已经基本实现了实验、引进到自主开发的转变。促进了我国制造业、勘探等行业的发展。但随着我国门户的逐渐开放．国内的工业机器人产业面临着越来越大的竞争与冲击。虽然我国机器人的需求量逐年增加，但目前生产的机器人还很难达到所要求的质量．很多机器人的关键部件还需要进口。所以目前来说。我国还处在一个机器人消费型的同家。 现在，我国从事机器人研发的单位有200多家，专业从事机器人产业开发的企业有50家以上。在众多专家的建议和规划下，“七五”期间由机电部主持，中央各部委、中科院及地方科研院所和大学参加，国家投入相当资金，进行了工业机器人基础技术、基础元器件、工业机器人整机及应用工程的开发研究。“九五”期间，在国家“863”高技术计划项目的支持下，沈阳新松机器人自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化设备有限责任公司、上海机电一体化工程公司、北京机械工业自动化所、四川绵阳思维焊接自动化设备有限公司等确立为智能机器人主题产业基地。此外，还有上海富安工厂自动化公司、哈尔滨焊接研究所、国家机械局机械研究院及北京机电研究所、首钢莫托曼公司、安川北科公司、奇瑞汽车股份有限公司等都以其研发生产的特色机器人或应用工程项目而活跃在当今我国工业机器人市场上。 1.2机器人分类 随着科学技术的不断进步，我国工业机器人已经走上了自主研发阶段，这样标志着我国工业自动化走向了新的里程碑按照工业机器人的关键技术发展过程其可分为三代：第一代是示教再现机器人，主要由机器人本体、运动控制器和示教盒组成，操作过程比较简单。第一代机器人使用示教盒在线示教编程，并保存示教信息。当机器人自动运行时，由运动控制器解析并执行存储的示教程序，使机器人实现预定动作。这类机器人通常采用点到点运动，连续轨迹再现的控制方法，可以完成直线和圆弧的连续轨迹运动，然而复杂曲线的运动则由多段圆弧和直线组合而成。由于操作的容易性、可视性强，所以在当前工业中应用最多。

国内外机器人发展现状及发展动向

国外机器人发展现状及发展动向 一、全球机器人行业现状 (一)全球机器人行业现状 1、行业发展：增长态势延续 (1)预计2017年全球工业机器人销售量25万台 从2008年第四季度起，全球金融风暴导致工业机器人的销量急剧下滑。2010年全球工业机器人市场逐渐由2009年的谷底恢复。 2011年是全球工业机器人市场自1961年以来的行业顶峰，全年销售达16.6万台。2012年全球工业机器人销量为15.9万台，略有回落，主要原因是电气电子工业领域的销量有所下滑，但汽车工业机器人销量延续增长态势。 随着全球制造业产能自动化水平提升，特别是中国制造业升级，我们估计到2017年全球工业机器人销量达到25万台，年复合增长率9.5%. (2)预计到2017年全球工业机器人市场容量2700亿 2012年全球机器人本体市场容量为530亿元，本体加集成市场容量按本体大约三倍算，估计1600亿元。 估计2013年至2017年，包含本体和集成在的全球工业机器人市场，年复合增长率约为11%。预计2017年全球工业机器人市场容量将达到2700亿元。 (3)预计到2017年全球服务机器人市场容量接近500亿 根据IFR数据，2012年全球个人(或家庭)用服务机器人市场容量为73亿元，公共服务机器人市场容量为208亿元。目前看公共服务机器人产业化走在前面，市场容量更大。 预计2013-2017年个人(或家庭)用服务机器人市场容量增长率为7%，公共服务机器人市场容量年均复合增长率为17%。到2017年，全球服务机器人市场容量将接近500亿元。如果智能家居算是广义的服务机器人，服务机器人市场容量会大很多。 2、全球机器人行业布局：日欧产业优势明显，中国市场潜力巨大 (1)工业机器人市场销量与存量 全球工业机器人本体市场以中欧美日为主。日、美、德、韩、中五国存量占全球比例达71.24%，销量达69.92%。 截至2012年底，全球机器人累计销量达到247万台。机器人平均使用寿命为12年，最长15年。估计现在全球机器人存量在120万台-150万台之间。 分区域看，亚洲/澳洲增幅达到9%。亚洲增幅主要由中国需求拉动，因为中国2012年工业机器人销量增幅达到30%。 分生产地和消费地看，日本是唯一的工业机器人净出口国，拥有全球最大的机器人产能，占据全球机器人产量的66%。机器人消费地最大的区域是除日本以外的亚洲地区，占比约34%，而且是以中国市场为主。 (2)全球工业机器人与机床行业销量的对比 工业机器人销量占机床销量比反映各国机器人使用情况。这个比例的上升在一定程度上代表着这个国家机器人普及水平的提升。我们给出美日德中四国的机器人销量占机床销量比，从这个数据和历年的变化趋势看各国机器人行业的发展状况。 美日德三国的机器人销量占机床销量比稳定在一定区间(15%-25%)，表明这

工业机器人研究现状及发展趋势_曹文祥

2011／2 机械制造49卷第558期 纵观历史研究文献，国内外对工业机器人的研究热点问题主要分为3个方面：仿生机器人与新型机构、机器人的定位与地图创建、机器人-环境交互。本文将分别就以上3方面对研究现状进行简要分析，并对工业机器人的发展趋势作了预测。 1工业机器人的发展历程 自1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的 概念以来，工业机器人就得以不断地发展。概括起来，工业机器人的发展历程为3代： 第1代：示教再现型机器人，但不具备反馈能力。如郭勇等人[1]研制的挖掘机手柄自动操作机构，该机构结构简单，能够实现动作示教再现。 第2代：有感觉的机器人，不仅具有内部传感器，而且具有外部传感器，能获得外部环境信息。如P.l Liljeb.ck 等人研制的蛇形机器人就装有内部测转速的 传感器，以及外部测力的传感器，该机器人能够在不规则环境中具有一定的运动能力。 第3代：智能机器人。定义为“可自动控制的装置，能理解指示命令，感知环境，识别对象，规划自身操作程序来完成任务”。如John Vannoy 等人采用实时可适应性的运动规划（RAMP ）算法的PUMA560机械臂，它能在复杂动态环境中自动识别来自不同方向的移动或静止的障碍物，主动规划路径，进而完成预定任务。 2 国外工业机器人的研究现状 2.1 仿生机器人与新型机构 对人的研究，国外侧重于对人行走时的步态分析， 通过对人脚形状的分析，得出具有圆形截面的脚趾和脚后跟以及具有扁平截面的连接脚趾和脚后跟的中间 部分具有最佳的动力学性能。对人形机器人步态规划问题，Xia Zeyang 等人提出了一种基于样品的决定性的脚步规划方法，该方法综合考虑了自身独特的运动能力和稳定性。对于在不同类型障碍的复杂环境中脚步规划，Yasar Ayaz 采用与人走近障碍物时绕过的方法，通过脚步实时的生成成功避开障碍物。此外，对于双足步行机器人的复杂地面运动的研究也有新的进展，研究出一种新型的双足机构，能实现不平区域稳定地行走，该足由4个分别带光学传感器的鞋钉组成，总重1.5kg 。对动物的研究则表现为对诸如蛇、鱼的结构以及运动性能的研究。仿蛇机器人不仅可以作为管道检测装置，也可以作为地震或矿难探索装置，更可以当作极地探测器来进行科研活动。Shigeo 和Hiroya Yamada 就将仿蛇机器人的机械结构分为5种类型：活 动的弯曲关节式；活动的弯曲和拉伸关节式；活动的弯曲关节和活动的车轮式；被动弯曲关节和活动车轮式；活动的弯曲关节和履带式。Aksel Andreas Transeth 等采用摩擦力模型方法建立了一蛇形机器人模型，该机器人能与包括地面的障碍物以外的物体接触，对地震或矿区救援很有帮助。Kristin Y.Pettersen 等人对蛇形机器人在存在障碍物环境中运动进行了复合建模，仿真结构证明该模型能实现不规则环境中的一般运动。但蛇形机器人目前要真正达到在复杂环境中畅通无阻地运动，还有待进一步研究。对海洋的开发，相对于其它的水下自动化装置，仿生鱼具有更好的推进力和流体适应性。其研究主要体现在结构和运动特性上。Jun Gao 和K.H.Low 等人对胸鳍驱动和尾鳍驱动鱼形机器 人进行了分析，讨论了鱼结构和运动各参数的关系。 Yu Zhong 等人对由阀体与尾鳍构成的机器人鱼的运 动性能进行了研究，采用量纲分析方法，建立了一种能预测运动的机器鱼模型。Giuseppe Tortora 等人设计了 工业机器人研究现状及发展趋势 □ 曹文祥 □ 冯雪梅 武汉理工大学机电工程学院 武汉 430070 摘 要：作为最典型的机电一体化的高科技装备，工业机器人得到了非常广泛的应用。综述了国内外工业机器人的 研究热点现状，并预测了其发展趋势。 关键词：工业机器人现状 发展趋势 中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1000－4998(2011)02－0041－03 Abstract:As the typical high-tech equipment of mechanoelectronic integration,industrial robots have been widely used.The current situation of research hot points of IR is presented and the developing trend forecasted. Key Words:Industrial Robot (IR)Current Situation Developing Trend 收稿日期：2010年9月 41

协作机器人与传统机器人区别【深度解析】

协作机器人与传统机器人有何区别？ 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 协作机器人只是整个工业机器人产业链中一个非常重要的细分类别，有它独特的优势， 但缺点也很明显：为了控制力和碰撞能力，协作机器人的运行速度比较慢，通常只有传统机 器人的三分之一到二分之一。本文将尝试解答以下问题：为什么需要协作机器人？协作机器 人的起源？协作机器人与传统机器人有什么区别？ 为什么需要协作机器人？ 协作机器人的兴起意味着传统机器人必然有某种程度的不足，或者无法适应新的市场需 求。 总结一下，主要有三点： 1.传统机器人部署成本高 其实相对来讲，工业机器人本身的价格并不高。主流场合使用的机器人，根据负载能力 不同，售价区间在￥10w~￥40w。一般情况下一台机器人的使用使用寿命在5~8年，作 为比较高端的工业设备来讲并不算贵。 传统机器人贵在其部署（将机器人安装到工厂并正常运行）成本上，原因有两个：目前 的工业机器人主要负责工厂中重复性的工作，这依赖于其非常高的重复定位精度（重复到达 空间某些固定位置的能力，一般机器人可以做到0.02mm以下），以及依赖固定的外界环境。 为了保证这一点，除了机器人本身的设计要求之外，还需要待加工的产品放在固定的位置， 以便机器人每次都可以到同一个地方准确的拿取或者执行某项操作。对于现代复杂的流水线

作业来讲，在整个产线上为每一个使用机器人的工序都设计这些固定的外界环境需要耗费大量的资源，占用大片宝贵的车间面积以及长达数月的实施时间。机器人的使用难度较高，只有经过培训的专业人士才能熟练使用机器人完成配置、编程以及维护的工作，普通用户很少具备这样的能力。 将之前以工人操作为主的流水线，变为由机器人和自动化设备为主的生产线，是一个系统工程，绝大多数终端工厂客户并不具备这样的能力，因此就需要一个第三方的角色来完成这部分工作，这个第三方即系统集成商，来根据客户现场的实际情况，来完成机器人的最终部署。 系统集成商的工作至少包括：生产线的自动化改造方案（流程、设备布局、人员配置等）机器人外围支持设备的设计、制造、安装。符合工艺要求的机器人编程、调试。客户技术团队的培训。以及后续的售后维护工作。 根据很多业内机构和前辈统计的数字，整个机器人部署/集成应用的费用大概是机器人售价的3~4倍。近几年随着国内集成商的迅速扩军，竞争越来越激烈，整体价格有所下滑，但也基本在2~3倍。 以常见的弧焊工作站为例，采购一台进口品牌的弧焊机器人价格约在11~15w之间，但是经过系统集成商这一层之后，整体报价不会低于30w，个别夸张的甚至能报到100w。在工资相对较高的长三角和珠三角地区，一名熟练焊工的工资大概在5k~7k，1台机器人代替1~2名工人，ROI不会少于2年，很多中小企业主对机器人会选择犹豫和观望。 如果使用机器人的机器人比较多，则大部分情况下需要对原有的生产线进行改造，甚至重新建设，不仅需要巨大的投资，可能还涉及到停产改造，这也是很多工厂迟迟不上机器人的原因之一。 除此之外，因为每一条生产线上的大部分设备（末端工具、非标机械、控制流程等）都

试论工业机器人国内外发展现状与趋势

试论工业机器人国内外发展现状与趋势 发表时间：2016-05-24T14:01:30.360Z 来源：《电力设备》2016年第2期作者：孔玲爽陈颖超 [导读] （湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲 412007）机器人是人类发展高级阶段的高科技产物，工业机器人的诞生和机器人学的建立无疑是21 世纪人类科学技术的重大成就。 （湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲 412007） 摘要：机器人是人类发展高级阶段的高科技产物，工业机器人的诞生和机器人学的建立无疑是21 世纪人类科学技术的重大成就。在国内，工业机器人市场竞争越来越激烈，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。本文结合国内外机器人发展的经验及近几年的动态，指出了我国工业机器人产业化发展的影响因素和实施策略，探讨了我国机器人发展的方向及策略。 关键词：工业机器人；自动化产业化；发展趋势 工业机器人是综合了计算机科学技术、机械工程技术、电子工程技术、信息传感器技术、控制理论、机构学、人工智能学、仿生学等多学科而形成的高新技术。在国外工业机器人技术日趋成熟，其己经成为一种标准设备而在工业自动化行业广泛应用，从而也形成了一批在国际上较有影响力的工业机器人公司，工业机器人技术的发展水平也成为一个国家工业自动化水平的重要标志。 工业机器人原理及分类20 世纪中期，随着计算机技术、自动化技术和原子能技术的发展，工业机器人开始在美国得到研究和发展，使其在工业生产中得以广泛使用。工业机器人的最初出现是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物，如今工业机器人是综合了多学科而形成的高新技术产物，是当代十分活跃的研究开发领域。为了跟上社会进步、经济发展的步伐，工业机器人以不同的种类正逐步应用在到各行各业，对国民经济发展有着举足轻重的作用。 1. 1 工业机器人工作原理 现代工业自动化领域中应用的各种操作机器人是目前工业机器人技术中最成熟的一类，这种工业机器人实质上是一类能根据预先将程序编制在存储装置中，然后操作程序自动重复执行，进行完全代替人工作业的自动化机器。其系统构成如图1 所示。 由图1 可知，工业机器人构成是个闭环系统，通过运动控制器、伺服驱动器、机器人本体、传感器等部件可以完成人们需要的功能。 工厂中高性能通用型工业机器人一般采用关节型的机械结构，每个关节由独立的驱动电机控制，通过计算机对驱动单元的功率放大电路进行控制，实现机器人的运动控制操作。其控制系统原理流程图如图2所示。 由图2 可知，关节型工业机器人的组成由人机界面(示教器)、伺服驱动器、运动控制器(下位机)、机器人本体等组成，通过机器人末端带不同的夹具来实现不同的功能。示教器是对机器人状态的监控及发出运动指令部分，是人跟机器人信息交互的唯一窗口; 伺服驱动器是对伺服电机的控制，是机械手臂运动的动力源; 运动控制器是各个关节的位姿运算单元，正解和逆解程序的执行、运行都在其中计算; 机器人本体是执行机构，是实现要求功能的最直接部件。 1. 2 工业机器人分类 随着科学技术的不断进步，我国工业机器人已经走上了自主研发阶段，这样标志着我国工业自动化走向了新的里程碑。按照工业机器人的关键技术发展过程其可分为三代： 第一代是示教再现机器人，主要由机器人本体、运动控制器和示教盒组成，操作过程比较简单。第一代机器人使用示教盒在线示教编程，并保存示教信息。当机器人自动运行时，由运动控制器解析并执行存储的示教程序，使机器人实现预定动作。这类机器人通常采用点

协作机器人项目可行性报告模板

协作机器人项目可行性报告 xxx投资公司

摘要 该协作机器人项目计划总投资6001.59万元，其中：固定资产投 资4650.88万元，占项目总投资的77.49%；流动资金1350.71万元， 占项目总投资的22.51%。 达产年营业收入12827.00万元，总成本费用10020.13万元，税 金及附加117.75万元，利润总额2806.87万元，利税总额3311.77万元，税后净利润2105.15万元，达产年纳税总额1206.62万元；达产 年投资利润率46.77%，投资利税率55.18%，投资回报率35.08%，全部投资回收期4.35年，提供就业职位262个。 本报告是基于可信的公开资料或报告编制人员实地调查获取的素 材撰写，根据《产业结构调整指导目录（2011年本）》（2013年修正）的要求，依照“科学、客观”的原则，以国内外项目产品的市场需求 为前提，大量收集相关行业准入条件和前沿技术等重要信息，全面预 测其发展趋势；按照《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》的 具体要求，主要从技术、经济、工程方案、环境保护、安全卫生和节 能及清洁生产等方面进行充分的论证和可行性分析，对项目建成后可 能取得的经济效益、社会效益进行科学预测，从而提出投资项目是否

值得投资和如何进行建设的咨询意见，因此，该报告是一份较为完整的为项目决策及审批提供科学依据的综合性分析报告。

协作机器人项目可行性报告目录 第一章项目概况 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标

工业机器人发展现状

1.1工业机器人发展现状 自从20世纪60年代初发明第一台工业机器人到现在，短短50多年的发展时间，工业机器人技术和周边配套应用得到了迅速的发展，工业机器人系统在高自动化、高智能化、高定制化生产制造领域得到广泛应用。目前在汽车装配及零部件制造业、机械加工业、电子电气行业、橡胶及塑料行业、食品工业、木材与家具制造业等行业中，工业机器人已经大面积取代人工完成相关作业；随着工艺应用技术发展，工业机器人不再只局限于简单的搬运和码垛，弧焊、点焊、喷涂、自动装配、数控加工、去毛刺等复杂工艺工业机器人正在被大量应用；同时工业机器人的应用领域也不断扩大，核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域都在尝试应用工业机器人。可以说，在不久的将来，工业机器人将无处不在。 随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工业机器人正逐步走进公众的视野。各界专家认为，人口红利的持续消退，给机器人产业带来了重大的发展机遇；在国家政策支持下，产业有望迎来爆发期。而我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。日本工业机器人产业的辉煌得益于本国政府的鼓励政策，我国在十一五纲要中也体现出了对发展工业机器人的大力支持。 同时，“中国制造2025”提出了我国在制造强国建设的三个十年的“三步走”战略，应对新一轮科技革命和产业变革，立足我国转变经济发展方式实际需要，围绕创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展、人才为本等关键环节，以及先进制造、高端装备等重点领域，提出了加快制造业转型升级、提升增效的重大战略任务和重大政策举措。工业机器人产业在其中发挥了不可替代的作用。 随着“工业4.0”概念在德国的提出，以“智能工厂、智能制造”为主导的第四次工业革命已经悄然来临。工业4.0是一个高科技战略计划，制造业将由

国内机器人技术分析研究现状

国内机器人技术研究现状分析 王守龙 摘要：随着经济全球化对工农业生产提出越来越高的要求，计算机技术向着智能化发展，机器人越来越普遍的被工农业应用，其在提高工农业产品质量，增加经济效益方面发挥着重大作用。本文又介绍分析了移动机器人和小口径管内机器人及其在我国的技术研究现状。中国的机器人事业面临着新的机遇和挑战。 关键词：机器人；技术研究；移动机器人；小口径管内机器人

前言 有人认为, 应用机器人只是为了节省劳动力, 而我国劳动力资源丰富, 发展机器人不一定符合我国国情。这是一种误解。在我国, 会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益, 而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。 1 工农业机器人 1.1 工业机器人研究现状分析 机器人产业是近30年发展起来的新型产业。我国政府早在“七·五”期间就开始组织了对工业机器人的攻关,到了1987年，国家高技术研究开发计划就把智能机器人作为七大重点领域之一进行集中研究。经过十几年的艰苦奋斗，我国在水下、空间、核领域等特殊机器人方面取得了令人欣慰的成果，一批机器人产品和机器人应用工程应运而生。到20世纪90年代末，我国共完成了l00多项工业机器人应用工程，建成了20个机器人产业化基地，从事机器人研究、开发和应用工程单位200多家，专业从事机器人产业开发的50家左右，全国工业机器人用户近800家，拥有工业机器人约4000台。2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》前沿技术中，我国将智能服务机器人列为重点方向，提出加大科技投入与科技基础条件平台建设。 然而，由于主要依靠科技部门研究开发计划的支持，从资金到产业的支持力度不够，在机器人关键技术方面，我国与国外的差距并没有明显缩小，在关键部件、产品产业化以及基础研究方面的差距还在拉大。到1998年，863计划推动的几个机器人产业化基地产值仅仅1亿元。然而，国外各大机器人公司认识到高速发展中的中国机器人市场的巨大潜力，凭借其技术和资金的优势纷纷进入了中国市场。可以说，目前的中国机器人市场仍然是外国企业一统天下，我国机器人发展尚未进入规模开发利用和产业化的阶段。 我国经过几十年来的研究与引进, 在机器人运动学仿真、动力学仿真和某些典型工业机器人机构分析软件方面取得了一些成果，但总的看来, 我国机器人机械技术的研究状况与国外相比还有较大的差距, 目前既没有建立一种多功能的机器人系统, 也缺乏利用技术对机器人机械学的很多专门问题进行深人研究。我国目前研制的几种工业机器人机型结构主要是直接仿制日本90年代初的样机, 一些主要关键元器件依赖国外进口。虽然国家“七五”期间安排了一些单项研究课题, 但这些课题一时还难于直接用于国产工业机器人, 还远不能从理论及实际技术上建立起我国机器人的完整设计体系, 这与国外相比差距较大。国内利用国产机器人开展应用工程的研究工作刚刚起步。我国对移动机器人研究, 近年来在步行机基础理论方面的成果较多, 而步行机实物模型或样机较少，与国外先进水平相比也存在较大的差距。

国内外温室园艺机器人的研究和应用现状

温室园艺产业化生产在西方发达国家的水平很高、规模很大。由于受到农业用地狭小的条件限制，荷兰、以色列、日本等国家发展温室园艺产业具有明显的特征：重视种苗培育、建设现代化大型温室、大量采用智能化计算机控制、生产流程高度自动化。这种“植物工厂”的专业模式和分工方式能产生非常高的生产效率，大幅提高优质蔬菜、花卉的质量和产出率，能取得很好的经济效益。在信息化时代到来的今天，依托自动控制技术和信息技术的温室精准农业是备受关注的焦点，世界各国都在该领域开展研究，取得一系列很有特色的成果，极大地推动了温室精准农业生产技术的进步。其中，温室园艺生产机器人无疑是最具代表性的。 由于设施生产是在全封闭的设施内周年生产园艺作物的高度自动化控制的生产体系，可以最大限度地规避外界不良环境影响，具有技术密集型的特点，而温室园艺机器人能够满足这种精细管理和精准控制的需求，并且能够解决温室园艺生产的劳动密集和时令性较强的瓶颈问题，大幅提高劳动生产率，改善设施生产劳动环境，避免温室密闭环境施药施肥对人体的危害，保证作业的一致性和均一性等。王树才(2005)指出，目前全世界已经开发出了耕耘机器人、移栽机器人、施肥机器人、喷药机器人、蔬菜嫁接机器人、蔬菜水果采摘机器人、苗盘播种机器人、苗盘覆土消毒机器人等相对比较成熟的可用于设施园艺生产的农业机器人。机器人技术尤其以日本最为代表性，日本作为最早研究机器人的国家之一，由于其老龄化提前到来引发劳动力缺乏以及人力成本高等问题，从20世纪70年代开始，日本的工业机器人开始快速发展，在经过对汽车焊接、汽车喷漆等工业领域的成功应用之后，日本的农业机器人也开始不断取得进展。 佟玲(1 995)指出，日本在20世纪末已经在技术密集型的设施园艺领域开发了多种生产机器人，如嫁接机器人、扦插机器人和采摘机器人等。荷兰花卉生产非常发达，温室园艺产业具有高度工业化的特征，每年花卉产业可创造50亿欧元的价值。由于温室园艺产品生产摆脱了土地约束和天气影响，可以实现按工业方式进行生产和管理，其种植过程可以安排特定的生产节拍和生产周期，产后包装、销售也能够做到与工业生产如出一辙。因此，荷兰的机器人技术得到快速发展。很多温室使用机器人实现不分白昼的连续工作，极大地降低了劳动成本。周增产(2001)

协作机器人市场分析报告

《协作机器人市场分析报告》 前言 2020年中国协作机器人行市场现状和发展前景分析 ——协作机器人是未来—— 协作机器人（collaborative robot）简称cobot或co-robot，是一种被设计成能与人在共同工作空间、近距离、协同工作的机器人。市面上出现很多六轴桌面机器人，就是协作机器人的典型产品。 协作机器人独立性很强，它代替的是单独的人，二者之间可以互换，一个协作机器人坏了，可以找人代替，整个生产流程的灵活性非常高。中小企业是目前协作机器人市场的主要客户。 说起传统工业机器人，一般会联想到大型工厂内、围栏区域保护的、庞大且笨重的机器人。传统工业机器人，一般与人类需隔离开独立工作区域，主要用在大型工厂特定场景，优点是快速、精度高、自动化成程度高；缺点也很明显，投资高，部署成本高，灵活性不足，也无法满足中小企业对成本的控制需求，一般也只有大厂才用得起。 随着以3C行业为代表的多样化、定制化生产对机器人需求的显著增长，柔性生产是必然趋势，传统工业机器人无法满足市场需求，协作机器人应运而生。 协作机器人的四大优势 一、灵活部署 分两个层面：一方面，不需要像工业机器人对厂区专门施工改造，可以快速部署，部署灵活且成本低，所需的空间小；另一方面，应用协作机器人的自动化生产线可随时调整，可根据工厂生产需求重新部署，迅速改变生产任务和方式。 二、低成本 一是机器人本体价格低，投资回报周期短，如果价格做到一个工人一年工资（约6万元，ROI=1年）将极具竞争力；二是部署成本低，节约了一大笔传统工业机器人所需改造部署工厂的费用；三是可根据工厂生产需求重新部署，进一步提高投资回报率。 三、安全 操作安全，采用先进的传感器，主动感知和适应变化的环境，保证与人交互的安全，人与协作机器人在共同的空间内工作，不需要防护栏等隔离措施。 四、易于使用 分两个方面：一、不需要不需要专门的集成团队，可快速连接到其他自动化设备；二、不需要传统机器人编程，可实现人机交互，降低使用门槛，减少时间和成本；

工业机器人行业现状以及未来发展前景分析

目录 CONTENTS 第一篇：智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利------------------------------------------ 1第二篇：中国工业机器人的销售量以40%左右的速度增长 ----------------------------------------- 3第三篇：“机器换人”政策逐步落地工业机器人市场爆发------------------------------------------ 4第四篇：2014年我国工业机器人销量猛增54%-------------------------------------------------------- 5第五篇：机器换人时代来袭工业机器人现状与前景分析--------------------------------------------- 6第六篇：机器人再获政策红利工业机器人产业前景可期--------------------------------------------- 8第七篇：机器人产业十三五规划将出服务/工业机器人同迎利好----------------------------------- 9第八篇：中国制造2025再获力挺工业机器人发展分析 -------------------------------------------- 10第九篇：工业机器人行业现状分析引领智能制造时代 ---------------------------------------------- 12第十篇：2015-2020年中国工业机器人行业年销售量预测数据 ----------------------------------- 13第十一篇：机器人将成富士康支柱业务工业机器人发展态势趋好 ------------------------------ 14第十二篇：大族激光募重金发力机器人工业机器人产业前景窥探 ------------------------------ 15第十三篇：“智”造中国工业机器人三大黄金市场分析------------------------------------------- 17第十四篇：昆山富士康两年裁员5万人工业机器人产业兴起在即 ------------------------------ 18第十五篇：东莞无人工厂探秘：工业机器人前景分析 ---------------------------------------------- 19第十六篇：工业机器人市场空间大传感器发展现状分析------------------------------------------- 20第十七篇：2015年我国工业机器人产业将破万亿 --------------------------------------------------- 21第十八篇：工业4.0概念凶猛引中兴入局工业机器人发展分析 ---------------------------------- 22 本文所有数据出自于《2015-2020年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报 告》 第一篇：智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利 近日，工信部部长苗圩对媒体透露，工信部正在加强智能制造顶层设计，研究制定智能制造发展战略，编制智能制造专项规划;推动传统装备智能化改造和升级，分行业制定传统装备智能化改造路线图，组织开展重点行业智能车间、智能工厂试点，培育一批样板企业并组织推广行业应用示范。 早前，国务院印发了《中国制造2025》通过“三步走”实现我国我国制造强国的战略目标，智能制造成为工业制造转型的重中之重。如今，智能制造战略再获工信部关注，在智能化的大势下，智能装备下游应用领域加快拓展，工业机器人发展可期。