工業(yè)機(jī)器人文獻(xiàn)綜述

1、工業(yè)機(jī)器人文獻(xiàn)綜述生產(chǎn)力在不斷進(jìn)步，推動(dòng)養(yǎng)科技的進(jìn)步與革新，以建立更加合理的生產(chǎn)關(guān)系。自工業(yè)革命以來(lái)，人力勞動(dòng)己經(jīng)逐漸被機(jī)械所取代，而這種變革為人類社會(huì)創(chuàng)造出巨大的財(cái)富，極大地推動(dòng)了人類社會(huì)的進(jìn)步時(shí)至今天，機(jī)電一體化，機(jī)械智能化等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并己經(jīng)成為時(shí)代的主旋律。1 .工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展：1.1 機(jī)器人概念的誕生機(jī)器人技術(shù)一詞雖然出現(xiàn)的較晚，但這一概念在人類的想象中卻早已出現(xiàn)。自古以來(lái)，有不少科學(xué)家和杰出工匠都曾制造出具有人類特點(diǎn)或具有動(dòng)物特征的機(jī)器人雛形。我國(guó)西周時(shí)期的能工巧匠就研制出了能歌善舞的伶人，這是我國(guó)最早的涉及機(jī)器人概念的文章記錄，此外春秋后期魯班制造過一只木鳥，能在空中飛行，體現(xiàn)

2、了我國(guó)勞動(dòng)人民的智慧。機(jī)器人一詞由捷克作家-卡雷爾.恰佩克在他的諷刺劇羅莎姆的萬(wàn)能機(jī)器人中首次提出，劇中描述了一機(jī)器奴仆Robot。此次Robot被沿用下來(lái)，中文譯成機(jī)器人。1942年美國(guó)科幻作家埃薩克.阿西莫夫在他的科幻小說我.機(jī)器人中提出了“機(jī)器人三大定律”，這三大定律后來(lái)成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。現(xiàn)代機(jī)器人出現(xiàn)于20世紀(jì)中期，當(dāng)計(jì)算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)，電子技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)及與機(jī)器人相關(guān)的控制技術(shù)和零件加工技術(shù)的成熟，為現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。1.2 國(guó)內(nèi)機(jī)器人的發(fā)展史在我國(guó)目前采用工業(yè)機(jī)器人的行業(yè)主要有汽車行業(yè)、摩托車、電器、工程機(jī)械、石油化工等行業(yè)。我國(guó)作為亞洲第三大的工業(yè)機(jī)器人

3、需求國(guó)，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的需求量在逐年增加，從而吸引了大批工業(yè)機(jī)器人的制造商，加快了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展第一階段是20世紀(jì)80年代，我國(guó)為t跟蹤國(guó)際機(jī)器人技術(shù)的道路，當(dāng)時(shí)以原機(jī)械工業(yè)部為主，航天工業(yè)部等部門聯(lián)合組織國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究單位開展了工業(yè)機(jī)器人的研究，先后推出了弧焊、點(diǎn)焊、噴漆等多種工業(yè)機(jī)器人。直到90年代，通過國(guó)家863計(jì)劃等的K77,我國(guó)具備t獨(dú)!）設(shè)計(jì)不生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的能力，培養(yǎng)了一批高水平的研究生產(chǎn)隊(duì)伍進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展進(jìn)入t一個(gè)嶄新的階段，其中最大的特點(diǎn)是以企業(yè)為主體，以市場(chǎng)為導(dǎo)向、贏利為目標(biāo)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)開發(fā)群體止在形成。盡管國(guó)外大的工業(yè)機(jī)器人公司為了占領(lǐng)中國(guó)不

4、斷擴(kuò)大的市場(chǎng)，加大了其在中國(guó)的經(jīng)銷力度，但是中國(guó)的機(jī)器人企業(yè)以自己獨(dú)有的市場(chǎng)信息優(yōu)勢(shì)、售前售后的服c勢(shì)、針對(duì)中國(guó)企業(yè)的工藝特點(diǎn)的專門化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)努力爭(zhēng)取自己的市場(chǎng)地位隨養(yǎng)全球經(jīng)濟(jì)的一體化發(fā)展，世界制造中心向中國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)會(huì)快速的發(fā)展起來(lái)，特別重要的是研制單位必須和需求緊密結(jié)合，讓機(jī)器人走進(jìn)工廠，實(shí)現(xiàn)真止的產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)過20多年的探索，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)取得t長(zhǎng)足的發(fā)展，但是與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有不小的差距;機(jī)器人應(yīng)用工程起步也較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)落后隨養(yǎng)我國(guó)制造業(yè)-尤其是汽車行業(yè)的發(fā)展，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求日益增長(zhǎng)，工業(yè)機(jī)器人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求量。尤

5、其是基礎(chǔ)零部件和元器件生產(chǎn)和制造、機(jī)器人可靠性以及成木等問題，都存在很多問題。尤其在大負(fù)載工業(yè)機(jī)器人方而，不僅產(chǎn)品長(zhǎng)期大量依靠從國(guó)外引進(jìn)，在維護(hù)、更新改造方而對(duì)國(guó)外的依賴也相當(dāng)嚴(yán)重。1.3 國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展方向?yàn)檫M(jìn)一步提高工業(yè)機(jī)器人的性能，以滿足現(xiàn)代機(jī)械高速度、高精度的要求，世界上各個(gè)工業(yè)強(qiáng)國(guó)紛紛投入t大量的人力和物力來(lái)研究工業(yè)機(jī)器人，使得機(jī)器人向養(yǎng)智能化和多功能化的方向發(fā)展，主要包含有以下幾個(gè)方而:1 工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)方而采用模塊化、可重組的結(jié)構(gòu)，提高自身的材料質(zhì)量，從而提高其負(fù)載能力2 工業(yè)機(jī)器人采用開放式的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)聲、機(jī)交互界而目前世界各國(guó)主要研究機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)

6、化和網(wǎng)絡(luò)化，大大提高在線編程的可操作性，將來(lái)主要研究離線編程3 在工業(yè)機(jī)器人中，為t進(jìn)一步提高機(jī)器人與外界的交互能力，多種傳感器的使用是其研究的關(guān)鍵。目前針對(duì)于機(jī)器人的傳感器的研究主要是多傳感器的融合算法，將多種功能融合與一個(gè)傳感器中，同時(shí)將傳感器進(jìn)行實(shí)用化4 現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人在體積方而越來(lái)越小，控制系統(tǒng)采用集成塊系列，逐步朝養(yǎng)一體化的方向發(fā)展5 采用多傳感器、多媒體和虛擬控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬操作和聲、機(jī)交互6 目前工業(yè)機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新的領(lǐng)域是多智能體控制技術(shù)，主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模不規(guī)劃、群體行為控制等方而進(jìn)行研究2 .機(jī)器人的應(yīng)用

7、情況2.1 機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車與汽車零部件制造業(yè)，機(jī)械加工行業(yè)，電子電器行業(yè)，橡膠及塑料工業(yè)，食品工業(yè)，木材與家具制造業(yè)等領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)中，弧焊機(jī)器人，點(diǎn)焊機(jī)器人，噴涂機(jī)器人及裝配機(jī)器人等都被大量使用。焊接機(jī)器人是從事焊接作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，廣泛用于汽車及其零部件制造，摩托車，工程機(jī)械等行業(yè)，焊接機(jī)器人主要包括弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人量大類。在噴涂工序中霧狀涂料對(duì)人體的危害很大，并且在噴涂環(huán)境中照明通風(fēng)的條件很差，因此在噴涂作業(yè)中大量使用了機(jī)器人，與其他機(jī)器人相比，噴涂機(jī)器人要足夠靈活，平穩(wěn)，控制方式通常為手把手示教的方式，并且還要有防爆機(jī)構(gòu)等。2.2 機(jī)器人在非制造業(yè)

8、中的作用隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域已從傳統(tǒng)的制造業(yè)擴(kuò)大到核能，航空，航天，生化等高科技領(lǐng)域及家庭清潔，醫(yī)療康復(fù)，娛樂，教育等各個(gè)領(lǐng)域。應(yīng)用在非制造業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人主要有雙足步行機(jī)器人，醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人水下機(jī)器人，六足機(jī)器人等。3 .工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及工作原理3.1 概述機(jī)器人系統(tǒng)是由機(jī)器人和作業(yè)對(duì)象及環(huán)境共同組成的，其中包括機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，和感知系統(tǒng)四的部分組成。可以說機(jī)器人的組成部分與人類極為類似。一個(gè)典型的機(jī)器人有一套可移動(dòng)的身體結(jié)構(gòu)、一部類似于馬達(dá)的裝置、一套傳感系統(tǒng)、一個(gè)電源和一個(gè)用來(lái)控制所有這些要素的計(jì)算機(jī)“大腦”。從本質(zhì)上講，機(jī)器人是由人類制造的“動(dòng)物”，

9、它們是模仿人類和動(dòng)物行為的機(jī)器。3.2 結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身，臂部，手腕，末端操作器和行走機(jī)構(gòu)等部分組成，每一部分都有若干自由度的機(jī)械系統(tǒng)。此外，有的機(jī)器人還具有行走機(jī)構(gòu)，若具有行走機(jī)構(gòu)則構(gòu)成行走機(jī)器人，若沒有則構(gòu)成單機(jī)器人手臂。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械機(jī)械系統(tǒng)相當(dāng)于人的身體（骨骼，手，臂，腿等）。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)裝置。這部分的作用相當(dāng)于人的肌肉。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為電氣，液壓，氣壓以及把它們結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。電氣驅(qū)動(dòng)在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用的最為廣泛，主要分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)三種。液壓驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且負(fù)載能力大，對(duì)于重載的搬運(yùn)和零件加

10、工機(jī)器人，采用液壓驅(qū)動(dòng)比較合理。但液壓驅(qū)動(dòng)管道復(fù)雜，清潔困難，因此限制了在裝配作業(yè)中的作用。無(wú)論電氣還是液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，其手爪的開合都采用氣動(dòng)形式?？刂葡到y(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征，則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)；如果機(jī)器人具備信息反饋特征，則還控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該部分主要由計(jì)算機(jī)硬件和控制軟件組成。軟件主要有人與機(jī)器人聯(lián)系的人機(jī)交互系統(tǒng)和控制算法等組成。該部分的作用相當(dāng)于人的大腦。感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，其作用是獲取機(jī)器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息，并把這些信息反饋給控

11、制系統(tǒng)。內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于檢測(cè)各個(gè)關(guān)節(jié)的位置，速度等變量，為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部狀態(tài)傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量，如距離，接近程度和接觸情況等，用于引導(dǎo)機(jī)器人，便于其實(shí)別物體并作出相應(yīng)處理。該部分的作用相當(dāng)于人的五官。4 .工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的預(yù)測(cè)與展望機(jī)器人技術(shù)是感知、決策、行動(dòng)和交互四大技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)正源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，人們發(fā)展了各種特種機(jī)器人和智能機(jī)器，如仿人機(jī)器人、仿生機(jī)器人、微機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、水下機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空間機(jī)器人、農(nóng)林機(jī)器人等。它

12、們從外觀上看已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最初工業(yè)機(jī)器人的形狀，其智能和功能也大大超出了工業(yè)機(jī)器人的范圍，更加符合應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求。傳統(tǒng)的機(jī)器人是對(duì)人體的延伸，一般需要人來(lái)操作；而特種機(jī)器人和智能機(jī)器則是通過感知，由計(jì)算機(jī)推理進(jìn)行響應(yīng)和動(dòng)作，是對(duì)人類智能的延伸。要使機(jī)器人有重大突破必須在下列方面取得技術(shù)進(jìn)步：?縮短實(shí)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)的總時(shí)間（從傳感器到執(zhí)行器）以增強(qiáng)機(jī)器人的性能；?具有先進(jìn)的人工智能以增強(qiáng)自主決策能力;?傳感器和執(zhí)行器更為小巧和輕便以減小機(jī)器人的體積并提高能效；?具有能量監(jiān)測(cè)和發(fā)電能力以延長(zhǎng)自主工作時(shí)間。對(duì)國(guó)家而言，機(jī)器人的研究，制造和應(yīng)用水平逐漸成為一個(gè)國(guó)家科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征，正在受到許多國(guó)家的廣泛重視?，F(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)代技術(shù)領(lǐng)域的先導(dǎo)，吸引了許多有才華的人從事研究。通過他們的努力，現(xiàn)代的，復(fù)雜的，自適應(yīng)甚至是高度智能的機(jī)器人已經(jīng)逐步成為現(xiàn)實(shí)。可以相信，人類社會(huì)的明天和機(jī)器人技術(shù)的明天都將是輝煌的。參考文獻(xiàn)： 1 工機(jī)器人蔣剛、龔迪琛西南交通大學(xué)出版社.20102 業(yè)機(jī)器人韓建海華中