浅谈机器人发展之路

浅谈机器人发展之路

——人工智能与人类智能

摘要：人工智能是计算机科学研究中的一个极富诱惑和挑战的领域。本文介绍了机器人的分类和发展，并阐述了机器智能三种不同观点，最后通过人工智能与人类智能比较，展望了机器人发展的方向。

1 机器人的定义

在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。

但是在实用上，机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。机器人可接受人类指挥，也可以执行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“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。”

2 机器人的分类

按其拥有智能的水平可以分为三个层次：

一是工业机器人,它只能死板地按照人给它规定的程序工作,不管外界条件有何变化,自己都不能对程序也就是对所做的工作作相应的调整.如果要改变机器人所做的工作,必须由人对程序作相应的改变,因此它是毫无智能的。

二是初级智能机器人.具有象人那样的感受,识别,推理和判断能力.可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序,也就是它能适应外界条件变化对自己怎样作相应调整.不过,修改程序的原则由人预先给以规定.这种初级智能机器人已拥有一定的智能,虽然还没有自动规划能力,但这种初级智能机器人也开始走向成熟,达到实用水平。

三是高级智能机器人。具有感觉,识别,推理和判断能力,同样可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序。所不同的是,修改程序的原则不是由人规定的,面是机器人自己通过学习,总结经验来获得修改程序的原则。

3 文学和影视作品中的典型机器人元素

1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。

1938年，阿西莫夫发表第一篇科幻小说《偷乘飞船的人》和1941年的作品《理智》第一次提出了著名的“机器人三原则”。

70年代——90年代，《星球大战》系列里的R2D2和C-3PO，都是有着智能化程度比较高的机器人。

1999年，《Bicentennial Man》，中文名《变人》或叫《200岁的人》中的安德鲁。更是拥有了人类的思维，并通过先进科技，变成真正的人类。

2001年，斯皮尔伯格导演的《Artificial Intelligence》，中文名《人工智能》中的小主人公大卫。是生活在未来时代中一个有思想、有情感的小机器人，它是第一个拥有“爱”这一程序的机器人，由0和1组成的电讯号让它像真正的小孩那样享受着被人类关爱。

2004年，根据阿西莫夫小说《i, robot》改编的电影《机械战警》中的索尼。威尔?史密斯曾说：“《我，机器人》的中心概念是机器人没有问题，科技本身也不是问题，人类逻

辑的极限才是真正的问题。”

正是因为机器人一词最早诞生于科幻小说之中，以及阿西莫夫提出的“机器人三原则”都对机器人的发展起到了重要的作用。特别是三原则（一.机器人不得伤害人，也不得见人受到伤害而袖手旁观；二.机器人应服从人的一切命令，但不得违反第一定律；三.机器人应保护自身的安全，但不得违反第一、第二定律。补充的“机器人零定律”：第零定律：机器人必须保护人类的整体利益不受伤害，其它三条定律都是在这一前提下才能成立。）更对机器人研究提供了底线。正是由于人们对机器人幻想，才给了人们充分的创造空间，带领科学工作者在探索的道路上前行。

4图灵实验与人工智能

1950 年英国科学家艾伦·图灵通过一个试验描述了智能的概念，第一次把计算机是否能思维这一问题明确化尖锐化，引起国际学术界广泛强烈的讨论。这篇发表于《心》第59 卷236 期的论文《计算机与智能》中，图灵试验这样描述：试验由被测试的计算机、被测试的人和主持试验的三方组成，主持试验的人通过终端分别与被测试的计算机和被测试的人相连。在测试时主持试验的人提出一个个问题分别叫被测试的计算机和被测试的人回答。如果当主持试验的人在一定时间内分不清回答是由被测试的计算做出的，还是由被测试的人做出的，那么图灵试验就说计算机具有“智能”。图灵试验在计算机科学中具有重要地位，推动和引导了人工智能的研究和发展。

关于人工智能有以下三种观点：

行为主义者认为思维是一种外部动作的属性而不是内部方法的属性，他们认为机器肯定是可以思维的，图灵试验实际上就是对思维进行定义的一种方法，认为人工智能取决于感知和行动，智能控制和智能机器人系统的研究已取得丰硕成果，并在生产生活中得到了广泛应用。

符号主义认为人的认知基元是符号，认知过程是符号的操作过程，计算机也是一个物理符号系统，可以用计算机的符号操作来模拟人的认知过程，知识可用符号表示，也可以用符号推理。专家系统的成功开发与应用，使符号主义成为人工智能的主流派。

联结主义认为人的思维是神经元而不是符号处理过程，人工智能应注意人脑模型的研究，1984 年Hopfield 教授提出用硬件模拟神经网络，近年来利用人工神经网络模仿人类智能的研究有了很大发展，Books 构造的机器虫，应付复杂环境的能力超过现有一些机器人，未来的神经计算机能够类似人类的方式进行“思考”。

5 人工智能与人类智能区别与联系

1997年5月，美国IBM公司的“深蓝”超级计算机首次击败国际象棋男子世界冠军卡斯帕罗夫。这个结果曾经让很多人唏嘘不已，认为最终电脑会战胜人类。然而绕到“深蓝”背后，我们会发现有5位计算机专家在为其编写程序，有一位美国的国际象棋特级大师在做它的专职顾问，还有许多棋坛高手在为它出谋划策。准确地说，卡斯帕罗夫与“深蓝”之间的比赛不是“人机大战”，而是许多国际象棋大师在软件专家的帮助下借助一台超级计算机联手对付他一个人。所以，他的对手并不是“深蓝”，“深蓝”只不过是一个工具而已。他真正的对手是“深蓝”背后的棋坛高手和计算机专家，甚至还包括他自己。比赛结束后，“深蓝”小组公布了一个秘密：每场对局之后，专家小组都会根据卡斯帕罗夫的情况相应地修改特定的参数。

其实，人脑的弱点正是人性的本质。棋王为了避开“深蓝”的计算优势，不惜放弃自己最擅长的攻击棋路，刻意营造“捉摸不定”的布局。但是“深蓝”下棋只有“穷举法”这一招，根本没有任何学习功能。棋王的“攻心为上”碰到“深蓝”的“无心可攻”，不仅白费力气，而且为自己带来无限的挫折和焦虑。在比赛过程中，卡斯帕罗夫时而神情沮丧，时而气急败坏，甚至出现了以前少有的彻夜难眠。由此可见，卡氏一直没有摆脱精神压力，他对“深蓝”戒惧太多，谨慎有余，大胆不足，进而表现失常。

1990年开始，在台湾应氏基金会表示为设计出能击败围棋冠军选手的计算机程序者奖励140万美元的激励下，设计人员不断推出水平越来越高的会下围棋的计算机。但直到2000年奖金到期为止，所有设计的计算机程序还不及一个初学围棋几个月的人的水平。这是因为要想下围棋，计算机就必须能够辨别微妙而又复杂的棋形，并且能够利用凭直观获得的知识。凭直观获得知识是人类智慧的特征，同时在世界冠军级别的国际象棋比赛中，多损失一兵一卒甚至就决定了最后结果，其判断准确率可能高达99％。但是在下围棋时，你经常会听到弃子争先的说法，鹿死谁手还远未可知。

由世纪之战，我们对人类智能与人工智能作一比较，也许可以对我们继续探索有一些启示。

1)人类思维记忆的物质基础是神经网络，而机器智能是集成电路。人类智能来源于人脑神经网络对信息的存储和加工。人脑思维和记忆活动表现为神经网络中相互关联细胞群体的兴奋和抑制。现有计算机系统都是冯·诺依曼结构，解决问题时必须把求解问题形式化，寻求一个算法，然后进行编码设计程序。但所有问题是否可以形式化，比如很多常识问题，是否可以找到可行算法，这些问题至今任然是人工智能不能解决。

2)人类智能是逐渐积累的，而机器智能是人给予的。

3)人类知识是动态存储且不断更新，机器的知识则是死板僵硬的。

人类智能具有自觉性、流动性、联想性和并行性等特点，到目前为止，这些都是机器智能望尘莫及的。

6 人工智能的发展

人工智能是用人工方法模拟人类智能的一种技术。它包括推理、学习和联想三大智能要素。目前，人工智能的推理功能已获突破，学习功能正在研究之中，联想功能尚处在探讨阶段。现有的计算机技术已充分实现了人类左脑的逻辑推理功能，人工智能研究的下一步是模仿人类右脑的模糊处理能力和整个大脑的并行化处理（同时处理大量信息）功能。人工智能将在逻辑推理计算机、模糊计算机和神经网络计算机三者的基础上实现。实现人工智能必须双管齐下，一是利用现有的计算机技术模拟人工智能，这是实现人工智能的必要准备；二是利用一种全新的技术实现信息处理的模糊化和网络化，这是实现人工智能的根本途径。

在计算机领域，机器人仍然是机器，并不具有生命，如果把人类智能的基因植入其中，那么这个东西就具有了智能。更让人担忧的是，有机体完全可以同无机体结合在一起，在动物身上植入芯片已不稀奇，而1998年和2002年，英国里丁大学的电子学教授凯文沃里克先后两次在体内植入芯片，成为世界上第一个将芯片植入体内的人。他计划在有生之年将芯片植入大脑，成为真正的电子人。那时人到底是机器，还是人，是一个非常难以回答的问题。

人工智能在艰难曲折中成长，一方面社会上对人工智能的科学性有所怀疑，或者对人工智能的发展产生恐惧，担心人类沦为智能机器和智能系统的奴隶。另一方面科学界内部对人工智能的怀疑和否定。我们认为人脑是物质的，智能的机制是可以认识的，人工智能的近期目标建造智能机器代替人类从事脑力劳动正在实现中。但是人脑结构和功能远比我们想象的复杂的多，探究人类智能和机器智能的基本原理，研究自动机模拟人类思维过程和智能行为，还有艰巨漫长的路要走。不过，有关的程序仍在不断取得进展。在向机器说明人类是如何理解事物这方面，人们的步子迈得越来越大。一些革命性的软件不断问世。例如，美国人道格拉斯莱纳特设计的“EURISKO”软件就是其中之一。这种软件能够按照自然淘汰的法则自己修改所贮存的内容和规则。在智能机器和程序的设计方面，虽然未能取得重大突破，但它每天都在取得进步。

为了实现人工智能，需要从生物学角度揭开人类思维之谜，为人工智能的研究提供参考；需要从材料学角度研制适合的材料，为人工智能计算机的研制提供基础；还需要以信息技术作为主力军，最终完成人工智能计算机的研制工作。

我们坚信机器智能可以代替人脑的某些功能，但它永远不能取代人脑，充其量只是人类思维的复制。在机器人三原则的前提下，人们对计算机的期盼最终可以实现，并将为人类更加美好的明天服务。

7 参考文献：

[1].蔡自兴徐光佑.人工智能及其应用第二版清华大学出版社，2002年

[2].蔡自兴.关于人工智能学派及其在理论、方法上的观点[J] .高技术通讯，1995，5（5）：55-57

[3].金雄军.用自然辩证法的科学观点指导人工智能的研究.[J] .江苏农林职业技术学院学报，2006，1：55-57

[4].王丽慧.常识知识表示：通向“人工智能”的途径[J] .自然辩证法研究，2007，8：38-41

[5].游敏.模拟人类成长过程的智能机器人研究和讨论[J] .中国科技信息，2007，18：340-341

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

认识机器人教案

教案：认识机器人（第一课时） 一、教学目标 知识目标：了解机器人的概念、产生、发展、种类与应用。技能目标：熟练利用网络查找信息和处理信息。 情感目标：培养学生对机器人的兴趣，培养学生关心科技、热爱科学、勇于探索的精神。 二、重点难点 教学重点：机器人的概念及应用 难点分析：机器人的概念 三、教学过程： 1、新课导入 21世纪被信息技术专家誉为智能机器人的时代，机器人在各行各业将得到更加广泛的应用，机器人技术综合机械工程、电子工程、传感器应用、信息技术、数学、物理、等多种学科，它代表着一个国家的高科技发展水平，例如我国首例远程遥控机器人手术就是由北京的医生通过电脑遥控着沈阳机器人“黎元”进行脑外科手术。 那究竟什么是机器人？我们要学习使用的机器人是什么样子？机器人能够做些什么？我们如何控制机器人？今天开始我一起走进机器人世界去寻找上述问题答案。 观看有关机器人的视频片段 2、教学内容 机器人的概念 各国科学家对机器人的定义有所不同，而且随着时代的变化，机器人的定义也在不断发生变化。 中国的科学家们把机器人定义为一种自动化的机器，具备一些与人或生物相似的能力，如感知能力、规划能力、动作能力、协同能力等，是一种具有高度灵活性的自动化机器，它的外形不一定象人。 判断一个机器人是否是智能机器人我们可以根据下面三个基本特点： （1）具有感知功能，即获取信息的功能。机器人通过“感知”系统可以获取外界环境信息，如声音、光线、物体温度等。 （2）具有思考功能，即加工处理信息的功能。机器人通过“大脑”系统进行思考，它的思考过程就是对各种信息进行加工、处理、决策的过程。 （3）具有行动功能，即输出信息的功能。机器人通过“执行”系统（执行器）来完成工作，如行走、发声等。 机器人的产生、发展、种类与应用 对这些内容请大家以小组合作的形式通过互联网、光盘等媒体检索信息，并设计一个关于机器人的有关知识的演示文稿。 1）成立小组，分工合作，制定活动计划。 小组成员 （2）确定“机器人世界探索”活动的探索主题，构建问题框架。 （3）评价要求 （1）展示 在小组内展示“机器人世界探秘”项目。 各小组推出代表参加班级交流。评选最佳主题奖、最佳演示奖、最佳合作奖。 （2）通过自评和互评的方式进行评价，标准如下： 3、作业布置 （1）说说机器人与一些电动玩具的区别？ （2）完成一个关于机器人演示文稿的制作，包括机器人的发展、机器人的分类、机器人的特点等内容。 三、课堂小结：这节课我们了解了机器人的概念和机器人的产生、发展、种类及应用等知识。并对学生的演示文稿的任务完成情况进行小结和评价。 第12课机器人学走路 教学分析： 本课教学内容为《小学信息技术》教材（浙江教育出版社）第四册第12课，属机器人模块。本课教学是在学生学习了《第10课我们身边的机器人》、《第11课机器人仿真软件》掌握了机器人的简单工作原理，初步掌握机器人仿真软件的使用，并会控制机器人走直线的基础上学习本课，为以后学习《机器人画正多边形》、《机器人分辨颜色》打下基础。 学情分析： 本次市研训活动，是临时选取了机器人模块的第3课作为教学内容，由于学生第一次接触机器人教学内容，且没有了第10课、第11课两课的铺垫，尽管学生对此教学内容充分好奇，但教学过程中教师处理不好，学生会觉得无从下手。因此，本课的教学对教师绝对是一次挑战。 教学目的： 1．知识与技能：学会使用“转向”模块编写程序，控制机器人转向；学会使用“启动电机”“延时”“停止电机”模块编程，控制机器人走弧线。 2．过程方法：通过任务驱动与学生的操作实践，使用学会简单的机器人编程控制思想。 3．情感态度与价值观：让学生在编程控制中体验成功的快乐，充分激发孩子学习信息技术的兴趣。 教学过程： 一、铺垫导入 1．出示机器人，简单师生交流，拓展学生对机器人的了解。讨论：机器人由程序来控制。我们用程序语言把机器人完成任务的步骤与方法表达出来，这个过程叫编程。 2．教师演示机器人控制程序在仿真软件中的仿真。 介绍：这种机器人的编程软件的启动与仿真。 3．学生打开范例尝试仿真。 讨论1：机器人的动作，如直行、拐弯等。 二、小组合作自主探究 1．任务一：让机器人动起来。 教师讲解与学生操作：介绍编程环境（菜单、快捷工具、模块库、编程区）----模块的拖放、移动、删除----直行模块与转向模块的设置---文件的保存 子任务1：机器人直行（教师示范，并讲解仿真环境的“运行、有轨迹、退出”几个按钮的使用。 子任务2：机器人原地转向（学生独立完成） 子任务3：机器人走折线（最好走出一个90度的角出来）

谈谈你对机器人的认识

认识机器人 机器人的发展史： 认识机器人首先先了解下robot机器人这一词是怎么来的。1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中，卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”，“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响，引起了大家的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。从此，“robot”以及相对应的中文“机器人”一词开始在全世界流行。 上个世纪60年代前后，随着微电子学和计算机技术的迅速发展，自动化技术也取得了飞跃性的变化，开始出现了现在普遍意义上的机器人。1959年，美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，取名“尤尼梅逊”，意为“万能自动”。尤尼梅逊的样子像一个坦克炮塔，炮塔上伸出一条大机械臂，大机械臂上又接着一条小机械臂，小机械臂再安装着一个操作器。这三部分都可以相对转动、伸缩，很像是人的手臂了。它的发明人专门研究了运动机构与控制信号的关系，编制出程序让机器记住并模仿、重复进行某种动作。英格伯格和德沃尔认为汽车制造过程比较固定，适合用这样的机器人。于是，这台世界上第一个真正意义上的机器人，就应用在了汽车制造生产中。 经过近百年来的发展，机器人已经在很多领域中取得了巨大的应用成绩，其种类也不胜枚举，几乎各个高精尖端的技术领域更是少不了它们的身影。在这期间，机器人的成长经历了三个阶段。第一个阶段中，机器人只能根据事先编好的程序来工作，这时它好像只有干活

儿的手，不懂得如何处理外界的信息。打个比方，如果让这样的机器人去抓会损坏它的东西，它也一定会去做。第二个阶段中，机器人好像有了感觉神经，具有了触觉、视觉、听觉、力觉等功能，这使得它可以根据外界的不同信息做出相应的反馈。如果再让它去抓某些东西，它可能就不干啦。第三个阶段，机器就真正长大成人啦，这时它不仅具有多种技能，能够感知外面的世界，而且它还能够不断自我学习，用自己的思维来决策该做什么和怎样去做。第一阶段的机器人，是小孩子，人们称它为“示教再现型”；第二阶段的机器人是一个青年，人们称它为“感觉型”；第三阶段的机器人则是成年人，称为“智能型”。1968年，美国斯坦福研究所研制出世界上第一台智能型机器人。这个机器人可以在一次性接受由计算机输出的无线遥控指令后，自己找到目标物体并实施对该物体的某些动作。1969年，该研究所对机器人的智能进行测定。他们在房间中央放置了一个高台，在台上放一只箱子，同时在房间一个角落里放了一个斜面体。科学家命令机器人爬上高台并将箱子推到地下去。开始，这个机器人绕着台子转了20分钟，却无法登上去。后来，它发现了角落里的斜面体，于是它走过去，把斜面体推到平台前并沿着这个斜面体爬上了高台将箱子推了下去。这个测试表明，机器人已经具备了一定的发现、综合判断，决策等智能。 到了上个世纪70年代，第二代机器人开始迅速发展并进入实用和普及的阶段，而第三代机器人在今天也已经得到了突飞猛进的变化。它能够独立判断和行动，具有记忆、推理和决策的能力，在自身

浅谈工业机器人

浅谈工业机器人 发表时间：2018-05-16T17:18:46.193Z 来源：《基层建设》2018年第3期作者：杜景荣王重人程嘉锐刘飞鸿[导读] 摘要：工业机器人的控制技术是在传统机械系统的控制技术的基础上发展起来的，因此两者之间并没有什么不同。 齐齐哈尔工程学院机电工程系齐齐哈尔 161000 摘要：工业机器人的控制技术是在传统机械系统的控制技术的基础上发展起来的，因此两者之间并没有什么不同。在工业上，工业机器人承担的工作越来越多，智能化和自动化的趋势越来越强，机器人的高效率的工作，极大的提高了生产效率，节省了人工，解放了一部分重劳动力的工作人员。 关键词：控制系统；智能控制；适应性 1、工业机器人的控制系统特点和基本要求 1.1特点 工业机器人有若干个关节，典型的工艺机器人有五至六个关节，每个关节由一个伺服系统控制，多个关节的运动要求各个伺服系统协同工作；工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动;工业机器人的工作任务是要求操作机的手部进行空间点位运动或者链接轨迹运动，对工业机器人的运动控制，需要进行复杂的坐标变换运算，以及矩阵函数的逆运算；工艺机器人的数值模型是一个多变量，费线性和变参数的复杂模型，各个变量之间还存在着耦合，因此，工艺机器人的控制中经常使用前馈、补偿、解耦和自适应等复杂的控制技术；较高级的工业机器人对环境条件、控制指令进行测定和分析，采用计算机建立庞大的信息库，用人工智能的方法进行控制、决策、管理和操作，按照给定的要求，自动选择最佳控制规律。 1.2工业机器人控制系统的基本要求有： 实现对工业机器人的位姿、速度、加速度等的控制功能，对于连续轨迹运动的工业机器人还必须具有轨迹的规划与控制功能；方便的人-机的交互功能，操作人员采用直接指令代码的形式对工业机器人进行作业指示。使得工业机器人具有作业知识的记忆、修改和工作程序的跳转功能；具有对外部环境的检测和感觉功能，为使工业机器人具有对外部状态变化的适应能力，工业机器人能对诸如视觉、力觉、触觉等有关信息进行诊断、理解等功能，在自动生产线中，工业机器人应有与其它设备交换信息的能力；具有诊断、故障监视等功能。 2、工业机器人控制系统的分类 2.1程序控制系统 目前工业用的绝大多数第一代机器人属于程序控制机器人，其程序控制系统的结构包括程序装置、信息处理器和放大执行装置。信息处理器对来自程序装置的信息进行变换，放大执行装置则对工业机器人的传动装置进行作用。 2.2适应性控制系统 适应性控制系统多用于第二代工业机器人，即拥有知觉的工业机器热，它具有力觉、触觉或视觉等功能。在这类控制系统中，一般不事先给定运动轨迹，由系统根据外界环境的实时状态实现控制，尔外界环境状态用相应的传感器来检测。 2.3智能控制系统 智能控制系统是最高级、最完善的控制系统，对外界环境变化不定的条件下，为了保证要求的品质，控制系统的结构和参数能自动改变。智能控制系统具有检测所需要新信息的能力，并能通过学习和积累经验不断完善计划，该系统在某种程度上模拟了人的智能活动过程，具有智能控制系统的工业机器人为第三代工业机器人，即自治式工业机器人。 3、工业机器人的控制系统 目前大部分的工业机器人都采用二级计算机控制，第一级为主控制机，第二级为伺服控制系统。主控制级由主要控制计算机及示教盒等外围设备组成，主要用以接受作业指令，协调开关运动，控制运动轨迹，完成作业操作，伺服控制级为一组伺服控制系统，其主体亦为计算机，每一伺服控制系统对应一定关节，用于接收主控制计算级向各关节发出的位置、速度等运动指令信号，以及实时控制操作机各关节的运行。 系统的工作过程是：操作人员利用控制键盘或示教盒输入作业要求，比如要求工业机器人手部在两点之间连续轨迹运动。主控制计算机完成以下工作，分析解释指令，坐标变换，弥补计算，矫正计算，最后求取相应的各个关节协调运动参数。坐标变换即用坐标变换原理。根据运动学方程和动力学方程计算工业机器人与工件的关系，相对位置和绝对位置的关系，是实像控制所不可缺少；插补计算是用直线的方法解决教点之间的过渡问题；矫正计算是为了方便保证在手腕轴运动过程中保持与工件的距离好姿态不变对手腕各轴的运动误差补偿量的计算。运动参数输出到伺服控制级作为各个关节伺服系统的给定信号，实现各关节确定运动。控制操作机完成两点间的连续轨迹运动，操作人员可以直接监视操作机的运动，也可以从显示器控制屏幕上得到有关信息。这一过程反映了操作人员、主控制级、伺服控制级和操作机之间的关系。 主控制级的主要功能是建立操作和工业机器人之间的信息通道，传递作业指令和参数，反馈工作状态，完成作业所需要的各种计算，建立与伺服控制级之间的接口。总之，主控制级是工业机器的“大脑”。 3.1主控制计算机 主要完成从作业任务，运动指令到关节运动要求之间的全部运算，完成机器人所有设备之间的运动协调。对主控制计算机硬件方面的主要要求是运算速度和精度，存储容量及中断处理能力。 3.2主控制软件 工艺机器人控制编程软件是工业机器人控制系统的重要组成部分，指令的分析解释；运动规划；插值计算；坐标变换。 4、工业机器人的应用 工业机器人能够高强度的地、持久地在各种工作环境中从事单调重复的劳动，使得人类从繁重的体力劳动中解放出来。人在连续工作几个小时之后，特别是重复性单调的劳动会产生疲劳和厌倦的感觉，工作效率降低，出错率上升，而工业机器人在正常的额定工作条件下是不受时间限制的。例如：汽车制造生产线中的电焊和螺纹件装配的工作量极大，且由于采用传送带流水作业，速度快，上下工序衔接严格，所以采用工业机器人保质保量的完成生产任务。

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

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.

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。

浅谈对机器人的认识

浅谈对机器人的认识 机器人的定义 在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。 以下是一些不同机构团体对机器人的定义： 在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，就提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人： 1.具有脑、手、脚等三要素的个体； 2.具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器； 3.具有平衡觉和固有觉的传感器。 该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。 1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为：机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象。 1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。 我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增强，从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。 机器人的分类 机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人。智能机器人根据智能程度

浅谈对工业机器人的认识

浅谈对工业机器人的认识 人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据 。，工业机器人做为完成任务的机具，按用途包括以下几种：（a）搬运、上料机器人；（b）喷涞机器人；（c）焊接与切割机器人，点焊与弧焊；（d）装配机器人；（e）最后工序机器人，完成打毛剌、分类、检验、包装等工作。可见工业机器人的用途实为广泛。 工业机器人技术特点： （1）技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。 （2）技术升级工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点，是继动力机械、计算机之后，出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。

（3）应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备，可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业，应用领域非常广泛。 （4）技术综合性强工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。 工业机器人，对我国的经济所做出的贡献是可想而知的。随着我国的建筑业、采矿业、铁路和公共建设、水力工程建设和工程机械、建筑机械等其他制造行业的规模扩大和技术升级也将对工业机器人产业起到推动作用。建筑工程机械的结构件多为焊接件，通过工业机器人焊接可提高焊接质量和效率，满足市场的需求。 我国工业机器人的发展趋势:根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求,瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。我国对未来工业机器人技术发展的重点有: 1、危险，恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人; 2、,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等; 3、仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。

机器人发展概况

目录 （一）、机器人运动系统的组成、基本结构 (1) 1、驱动系统 (2) 2、感受系统 (2) 3、机器人——环境交互系统 (3) 4、人机交互系统 (3) 5、控制系统 (3) 6、机械传动结构 (3) （二）、国内外机器人厂家的对比 (4) 1、技术差距 (4) 2、品牌厂家 (5) 3、产品系列 (5) 4、产品价格及成本 (8) （三）机器人控制的智能化、网络化发展 (9) 1、国产机器人的发展状况 (9) 2、应用市场和产品类型的变化 (10) 3、高端智能化机器人将成重点 (11)

智能机器人运动控制系统的综述及发展摘要：本文简述了机器人控制系统，讨论了该系统的分类。综述了机器人控制系统最新的研究内容和成果，调研了机器人控制系统的市场应用。发现，机器人在工业、国防、科研、教育以及人们的日常生活等诸多领域都已广泛应用，并向着标准化、模块化、智能化不展。 关键词：机器人控制系统研究市场 （一）、机器人运动系统的组成、基本结构如图1和图2所示，机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成。这三大部分可以分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人—环境交互系统六个子系统。

图1 机器人的基本结构示意图 图2 机器人基本组成示意图 1、驱动系统 要使机器人运作起来，各需各个关节即每个运动自由度安置传动装置。这就是驱动系统。驱动系统可以是液压传动、气压传动、电动传动、或者把它们结合起来应用综合系统，可以是直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接传动。 2、感受系统 它由内部传感器模块和外部传感器模块组成，获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能化传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水准。人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧

仿生机器人浅谈

仿生机器人浅谈 02320902 20090440 于苏显众所周知，自然界中的生物以其多彩多姿的形态!灵巧机敏的动作活跃于自然界，这中其人类灵巧的双手和可以直立行走的双足是最具灵活特性的。而非人生物的许多机能又是人类无法比拟的，如柔软的象鼻子，可以在任意管道中爬行的蛇，小巧的昆虫等。因此，自然界生物的运动行为和某些机能已成为机器人学者进行机器人设计!实现其灵活控制的思考源泉，导致各类仿生机器人不断涌现，仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状或某些机能的机器人系统。 在人类发展的历史长河中，对仿生机械（器）的研究，都是多方面的，也就是既要发展模仿人的机器人，又要发展模仿其他生物的机械（器）。机器人未问世之前，人们除研究制造自动偶人外，对机械动物非常感兴趣，如传说诸葛亮制造木牛流马，现代计算机先驱巴贝吉设计的鸡与羊玩具，法国著名工程师鲍堪松制造的凫水的铁鸭子等，都非常有名。几年前，科技工作者为圣地亚哥市动物园制造电子机器鸟，它能模仿母兀鹰，准时给小兀鹰喂食；日本和俄罗斯制造了一种电子机器蟹，能进行深海控测，采集岩样，捕捉海底生物，进行海下电焊等作业。美国研制出一条名叫查理的机器金枪鱼，长1.32米，由2843个零件组成。通过摆动躯体和尾巴，能像真的鱼一样游动，速度为7.2千米/小时。可以利用它在海下连续工作数个月，由它测绘海洋地图和检测水下污染，也可以用它来拍摄生物，因为它模仿金枪鱼惟妙惟肖。 仿生机器人主要分为仿人类肢体机器人和仿非人生物机器人。仿人类肢体又可以分为仿人手臂和双足。仿非人的主要分为宏型和微型。仿人手臂型主要是研

究其自由度和多自由度的关节型机器人操作臂!多指灵巧手及手臂和灵巧手的组合。仿人双足型主要是研究双足步行机器人机构。宏型仿非人生物机器人主要是研究多足步行机器人（四足，六足，八足），蛇形机器人、水下鱼形机器人等，其体积结构较大。微型仿非人生物机器人主要是研究各类昆虫型机器人，如仿尺蠖虫行进方式的爬行机器人、微型机器狗、蟋蟀微机器人、蟑螂微机器人、蝗虫微机器人等。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，采用绳索或人造肌肉驱动。 仿生式体系结构的思想原理：从本质上来讲，慎思式智能、反应式智能以及分布式智能，都是对生物控制逻辑和推理方式的一种借鉴和仿生，但由于客观条件的限制和需求目的的局限，它们都只是从某一个角度和方向对生物智能的一种片面的、局部的模仿。本文的仿生式体系结构就是以前述的生物控制逻辑和行为推理为基础，充分借鉴基于慎思式智能、反应式智能和分布式智能等三种体系结构思想的优点与不足之处，针对目前机器人特别是未知环境下工作的移动机器人在控制体系结构方面所存在的缺点和问题，提出一种具有适应行为与进化能力的新的控制思想与理念。 借鉴分布式智能的思想，在控制体系结构中引人社会式行为控制层； 借鉴生物的自适应性思想，在控制体系结构中实现本代内的由慎思式行为层到反射式行为层的学习； 借鉴生物的自进化性思想，在控制体系结构中实现多代间的由反射式行为层向本能式行为层的进化(或退化)。 所以，仿生式体系结构共有四个行为控制层组成，即本能式行为控制层、反

工业机器人的应用和发展趋势

-370-工业机器人的应用和发展趋势 无锡工艺职业技术学院 郁 晗 【摘要】随着科技进步，工业机器人的应用也不断增大，不同行业对于工业机器人的要求不同，因此很有必要对工业机器人进行深入的研究和分析，这将能够很大的提高其社会生产效率。 【关键词】工业机器人技术；发展现状；发展趋势 0.引言 工业机器人出现于20世纪60年代，并在不断升级发展着。由于工业机器人是结合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科相互交互而形成的高新科技，在当代的研究非常的活跃。由于机器人不怕苦、不怕累，他们能够长期从事单调、重复的体力劳动,并能够在更复杂的领域替代人工作业。 据悉，世界工业机器人行业4大巨头瑞士ABB、日本FANUC发那科、日本YASKAWA安川电机、德国KUKA库卡都在中国设立了分公司，连同其他进口品牌，在中国市场的占有率达到8成以上。 作为世界上最大的制造业国家，中国市场对机器人产业意义重大。根据IFR(国际机器人联盟)的研究，到2014年，全球每年新安装工业机器人将达到16.67万台，届时我国工业机器人年装机量将超过日本，达到近3.2万台，将占到世界总量的20%。 1.工业机器人概念、组成、分类、技术前景 1.1 工业机器人的概念 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。从工业机器人的用途而言，其主要完成的是通过计算机来控制机器人的自主自动化控制系统。 1.2 工业机器人的组成 工业机器人的主要是由三大部分组成：机器人主体、驱动管理、计算机控制系统。具体而言，机器人主体是机器人所需要的操作机械，例如机械手腕、机械臂部、行走设备等，这是构成机器人运行的主体。驱动管理部件主要功能是将计算机控制命令转化成为机械语言，进而实现。控制系统是按照输入流程，对驱动程序、执行机构发出指令信息，并对其进行信息控制。 图1、2为一个工业机器人机械手和其工作 原理图 图1 机械手系统 如图1所以，机械手系统由三套伺服器和 伺服电机组成，分别为X、Y和Z轴，控制板卡 上有三路脉冲+方向输出，可以单独对X、Y和Z 轴进行控制。其中Z轴处于垂直位置，为防止 掉电在重力作用下掉下来，需使用带抱闸的电 机。 图2 伺服驱动器工作原理图 伺服驱动器工作在位置模式，以X轴为 例，系统原理图如图2所示。通过脉冲控制卡 的脉冲输出来控制伺服电机，方向信号控制电 机的运转方向。 Y轴Z轴与X轴控制原理相同。 1.3 工业机器人的分类 (1)移动机器人(AGV) 移动机器人(AGV)是工业机器人的一种类 型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、 多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应 用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、 造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用 于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配 系统(以AGV作为活动装配平台)；同时可在车 站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。 (2)点焊机器人 点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工 作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国 际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期 合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点 焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产 线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导 地位。 (3)激光加工机器人 激光加工机器人是将机器人技术应用于 激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加 柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行 在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系 统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的 模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数 据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打 孔、焊接和模具修复等。 1.4 工业机器人的经济效益 工业机器人是现代工业自动化发展到一定 阶段的必然产物，它主要基于计算机自动化控 制和电子物理相互结合。 采用工业机器人还有如下优点：第一， 改善劳动条件，逐步提高生产效率；第二，更 强与可控的生产能力，加快产品更新换代；第 三，提高零件的处理能力与产品质量；第四， 消除枯燥无味的工作，节约劳动力；第五，提 供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度， 减少劳动风险；第六，提高机床；第七，减少 工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存； 第八，提高企业竞争力。 2.我国机器人技术的发展 2.1 国内工业机器人的现状 我国工业机器人起步比较晚技术与国外的 相比还是有着一定的差距。虽然我国在某些关 键技术上有所突破,但还是缺乏整体核心技术 的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很 少。目前我国工业机器人技术水平不是很高， 特别是在制造工艺与装备方面，不能生产高精 密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较 大进展的机器人技术有：数控机床关键技术与 装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智 能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关 技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装 配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自 动导引车等的工业机器人产品，主要应用于汽 车、摩托车、工程机械、家电等行业。 2.2 制约我国工业机器人的因素 制约我国机器人技术发展的瓶颈是市场， 换句话说，就是对机器人的应用需求。工业机 器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动 力价格低廉的状况，随着中国经济持续快速的 发展，近几年的国民生产总值年平均增长率更 是保持在9%左右，人民生活水平不断地提高， 劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为 “卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。 作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温 饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的 要求。这些情况使得许多劳动密集型企业为了 提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长 工人劳动时间的方法变得成本高昂，同时也受 到法律的限制和政策的阻碍。无论是企业还是 社会都认识到必须采取从改善机器设备入手， 提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对 这种改变。总之，劳动力过剩程度降低、单个 工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家 对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使 用环境，工业机器人及技术在中国已逐步得到 了政府和企业的重视。随着机器人知识的广泛 普及，人们对于各种机器人的了解与认识逐步 深化，利用机器人技术提升我国工业发展水 平、从制造业大国向强国转变，提高人民生活 质量成为全社会的共识。 2.3 如何解决制约我国工业机器人的因素 一是随着我国经济的快速发展，中国机 器人界要能提供质量稳定可靠，价格适宜的各 类机器人商品,要做到这一点，产业化是提高 质量、降低成本的必由之路，是扩大市场销售 (包括出口)量的前提，而现时，中国机器人的 产业化还有一段路程要走。 二是有关各方(包括主管部门和企业界) 要加深工业机器人对稳定提高工业产品质量和 劳动生产率、快速满足商品更新换代要求的突 出作用的认识。才能有决心在工业机器人这一 高新技术领域采取“高投人高产出”的战略措 施。 三是要解决用好机器人的问题，主管部门 除继续鼓励机器人研制生产单位和用户紧密结

浅谈对机械学科认识

浅谈对机械学科认识 摘要：通过老师上课的教导与自己下来的思考，并通过网上查阅资料，写出我对机械 学科现状的认识与对机械学科未来的展望并与自己对机械学科的反省认识 前言：机械工程学科是以数学、力学等为代表的相关自然科学和以设计学、材料 学、制造学为代表的技术科学为理论基础，结合在生产实践中积累的技术经验研究和解决在开发设计、制造、安装、运用和维修各种机械中理论和实际问题的应用学科。通常机械工程科学可划分为机械学和机械制造工程学两个学科, 它们分别对应于机械系统从构思到实现所经历的设计和制造两个阶段。机械工程是现代工业发展的基础和支撑，为科学技术、工业技术、国防建设、人民生活和社会发展提供装备和产品，并形成具有时代特征的机械设计理论、机械制造理论、系统集成方法以及相关的技术和装备，它既有其自身的理论体系和规律又是多学科交集、融合的学科，机械学科飞速发展。它集科学、技术及管理等领域的成就于一体，是国民经济的基础。机械工程与自动化技术，已成为当代国际科技竞争的重点，其水平高低，在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平。 一、机械学科现状 (一）制造业现状 总体上来看，我国制造业发展十分迅猛，产业基础越做越大，但总体科技含量不高，军工上不了解，但民用这一方面明显偏于中低端，虽然我国的开放性是许多国家无法比拟的，但是却依然没能引进有巨大国际市场竞争力的核心技术，反而还付出了高昂的代价，现在我国已经很少能找到地道的民族高端制造企业。反而让自己的自主创新落后了极大一节。 （二）机械业现状 现在谈谈制造中最重要的一个部分——机械制造方面。机器的制造称为制造的制造，目前虽然很多设备可以国产了，但比其品质，稳定性，扩展性上看和国外相比，还有差距。像我现在搞的精密模具，要用的加工中心就是纯进口，现在我国的机械制造这一方面缺少高端技术人才，我国每年几万博士毕业，但是只有极少部分的是机械学科，并且每年都有很多高级人才因为某些原因未选择在国内就业，这是我国的高端研发型人才极度匮乏。并且现在我国出现一个情况便是机械类专业（也是工科普遍现状）：读书艰难，读硕读博都困难且累，但是出去在国企就业的工资与本科毕业差的不是太多，并且可能读硕读博这几年过后出去薪水不如当时毕业就上的同学，这应该是导致国内企业机械研发设计的高端人才匮乏的重要原因。

浅谈工业机器人的运动停止

工业机器人的规范操作–现场操作员的素养 Posted on 2009/05/22 by LT Reply 麻烦是这样来的，当某日机器人宕机，比如电缆故障、系统崩溃等，机器人的resolver counter丢失同步，此时要重新update，当你辛苦做完后，试车机器人轨迹点位，却头大了，点位有偏差！而且不是一个两个点位，且这些点位也不是有规律分布。你所能做的就是只好耐着性子，逐个把点位调整好，整套做下来你会发现宝贵的几小时时间也不在，调点也搞得精疲力竭。 问题是怎样产生的呢？原因就是上一次为此机器人做resolver counter update的操作者并没在机器人的姿态位于正确位置时，进行了更新counter的操作，然后在此错误的前提下又进行了调点的操作。然后下一位操作者又重新做了正确的counter update，于是就面临着点位又一次的调整。 要解决这个问题，可以从两方面着手：一是从机器人本身的设计来说，二是从规范机器人操作员本身的素养来说。 一机器人本身来说 1、备份电池功能失效。counter信息需要由电池电力来保存，一旦电池不足维持记忆，而控制柜又意外断电，那么丢失counter就在所难免。所以维护方面要做好备份电池的及时更换。 2、电缆失效。工作现场的环境恶劣可能会造成电缆的短路、短路，一旦发生，机器人轻则counter丢失、系统损坏，重则损坏硬件。这种失效只能一方面希望生产厂家能采用更高质量的电缆以及更合理的走线方式，另一方面使用厂家也应做好生产环境的妥善管理。 3、机器人的设计。生产厂家可以考虑有更方便的集成调零程序和设备，以便发生丢失counter时，能有操作的一致性。 二从规范机器人操作员素养来说 1、一定要强化做counter update时，机器人各关节一定要位于正确位置的必要性。目前来说工厂大，机器人分布广，操作人员不统一，也是此问题的最大头疼点。 2、培训操作员的理论知识，比如为什么要做counter，以及该在怎样的情况下来做。熟悉机器人结构理论，才会有正确的操作，比如常见的有四连杆机构的IRB2400的