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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划机器人报告工业机器人发展现状与研究趋势崔磊摘要:机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术。是当代十分活跃的研究开发领域，它包括正在逐步深入的机器人学基础技术研究，也包扩对国民经济有着重要作用的机器人工程应用技术研究。关键词：发展现状研究趋势一、工业机器人的概念及其作用1.概念工业机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置以执行各种任务
2、,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。2.作用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。20世纪80年代以来，工业机器人技术逐渐成熟，并很快得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业机器人逐渐得到推广和普及的过程中，下面三个方面的技术进步起着非常重要的作用。1.驱动方式的改变采用液压驱动的机器人逐渐被伺服电动机驱动的机器人
3、所取代，其在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大提高，成为工业机器人驱动方式的主流。2.信息处理速度的提高随着信息技术的不断发展，CPU的计算能力有了很大提高，机器人控制器的性能也有了很大提高。机器人控制器性能的提高也进一步促进了工业机器人本身性能的提高，并扩大了工业机器人的应用范围。3.传感器技术的发展近年来，随着信息处理技术和传感器技术的迅速发展，触觉、力觉、视觉等外部传感器已经在工业机器人中得到广泛应用。各种新型传感器的使用不但提高了工业机器人的智能程度，也进一步拓宽了工业机器人的应用范围。二、工业机器人的发展现状(来自:写论文网:机器人报告)国外工业机器人的发展现状机器人是最典型的机电
4、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越来越重要的作用。据国际机器人联合会统计，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90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10%左右，XX年增长率上升到15%，预计21世纪初，工作在各领域的工业机器人将突破100万台。机器人广泛应用于各行各业。主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业。以机器人为核心的自动化生产线适应了现代制造业多品种、少批量的柔性生产发展方向，具有广阔的市场发展前景和强劲生命力，已开发出
5、多种面向汽车、电气机械等行业的自动化成套装备和生产线产品。国内工业机器人的现状我国的机器人研究开发是在“七五”、“八五”、“九五”期间有了重大发展，并取得了长足的进步。在机器人基础技术方面：诸如机器人机构的运动学、动力学分析与综合研究，机器人运动的控制算法及机器人编程语言的研究，内外部传感器的研究与开发，离线编程技术、遥控机器人的控制技术等均取得长足进展，并在实际工作中得到应用。另外在机器人的单元技术和基础元部件的研究开发方面、机器人控制装置的研制方面、机器人的应用工程方面也获得了很大的提高。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车
6、制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。三、工业机器人的研究趋势目前，国外机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，其现状及研究趋势主要体现在以下几个方面：(1)工业机器人性能不断提高，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的万美元降至97年的万美元。(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
7、一体化等。(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靠性、易操作性和可维修性。(4)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。参考文献:1马香峰，等工业机器人的操作机设计M北京：冶金工业出版社，19962吴振彪工业机器人M武汉：华中理工大学出版社，XX3蔡自兴机器人学M北京：清华大学出版社，XX4王天然，曲道奎工业机器人控制系统的开放体系结构工业机器人行业调研报告投资部*、*二零一三年三月三十一日近几年，受
8、我国劳动力出现结构性短缺、劳动力成本不断上升、产业结构转型等因素影响，工业机器人行业发展迅猛。工业机器人已成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志，在市场需求和行业环境已初具条件的基础上，国家也陆续推出相关产业扶植政策以显示其对发展工业机器人行业高度重视。国内工业机器人现阶段主要应用于汽车及汽车零部件制造业，但伴随着其他行业如电子电气、工程机械、烟草、印刷、造纸、食品、医药、军工的发展，工业机器人市场潜在容量非常可观。相较于国外机器人厂商，国内厂商虽具有价格及售后服务方面的优势，但因其存在着核心技术缺失、关键零部件依赖进口、配套机制不完善等先天性缺陷，至使国内机器人生产企业普遍规模偏小，产
9、品主要集中在竞争比较激烈的非标设备领域，较难打入国内合资汽车企业或在标准化设备领域取得进展。随着国家对机器人行业的扶持力度加大，我们相信通过国内机器人制造企业在技术和经验上的不断积累，中国机器人真正走向世界已为时不远。第一部分：工业机器人概述一基本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，是一种仿人操作自动控制，可重复编程，能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备，特别适合于多品种，变批量柔性生产。工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业。二基本组成从体系结构来看，机器人可分为三大部分六个系统，其中三大部分为：机
10、械部分、传感部分、控制部分；六个系统为：人机交互系统、控制系统、驱动系统、机械机构系统、感受系统、机器人环境交互系统。具体结构如下图所示：1.驱动系统要使机器人运行起来,需给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、气动传动、电动传动,或者把它们结合起来应用的综合系统;可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。由于气动和液压驱动的局限，除了特殊场合下，已不再占主要地位，随着电动伺服马达和控制技术的发展，目前工业机器人中主要采用伺服马达驱动。2.机械结构系统工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、末端执行器三大部分组成。每一
11、部分都有若干自由度,构成一个多自由度的机械系统。若基座具备行走机构,则构成行走机器人;若基座不具备行走及腰转机构,则构成单机器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端执行器是直接装在手腕上的一个重要部件,它可以是二手指或多手指的手爪,也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。3.感受系统感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成,用以获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的,然而,对于一些特殊的信息,传感器比人类的感受系统更有效。4.机器人-环境交互系统机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境
12、中的设备相互联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元,如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。当然,也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。5.人机交互系统人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，例如,计算机的标准终端,指令控制台,信息显示板,危险信号报警器等。该系统归纳起来分为两大类:指令给定装置和信息显示装置。6.控制系统控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。假如工业机器人不具备信息反馈特征,则为开环控制系统;若具备信息反馈特征,则
13、为闭环控制系统。根据控制原理,控制系统可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运动的形式,控制系统可分为点位控制和轨迹控制。三工业机器人分类1.按用途分类目录1.无差别擂台机器人2.双轮平衡小车3.能够识别并捡起乒乓球的机器人1.无差别擂台机器人综述：老师要求我们搭建一台擂台机器人，具体要求如下：搭建的机器人长度不超过40厘米，宽度不超过20厘米，高度不超过30厘米。在黑胶带围成的指定区域里活动，不能出胶带区域，否则失败；需要能够推动对方，将对方推出黑胶带围成的区域即获胜。要尽量避免自己被推出指定区域，采取一些必要方法。根据要求，做出以下设计：要在黑胶带围成的制定区域里活
14、动不超出范围，就需要有传感器进行活动范围边缘的检测。当机器人发现已经靠近边缘时立刻采取行动。黑胶带贴成的区域边缘是与普通地面相比是有灰度变化的，我们可以在机器人底部装上灰度传感器，探头向下，来判读机器人覆盖区域的灰度变化，从而判读机器人相对场地的方向。可以通过整体灰度值来判读机器人位置是不是靠近边缘，如果机器人靠近边缘就马上做出相应动作。要能够发现对方。能够发现对方的实现方法很多，这里我们采用红外接近传感器来发现对手。要能够将对方推下擂台。首先考虑推到对方机器人要进行的过程：首先要发现对方，其次贴上去推动对方。要推动对方必须要有足够的动力。增加动力，可以考虑：1.增加驱动轮；2.增加摩擦力。如
15、果动力不足，我们的机器人很可能被对方的机器人推着倒着走，如果摩擦力不够，机器人在推对方的时候轮子会打滑，轮子一直在转，但小车就不能往前走。需要避免自己被推出指定区域。如果我方机器人在前进过程中北对方机器人从后方推挤，那么对方可以很轻松的把我方机器人推出指定区域。所以要设置相关程序，在察觉到被推挤时能够采取相关手段避开推挤。此外，适当增大机器人与地面摩擦力也对防止自己被推出标定区域以外很有作用。之后进行搭建机器人、布置传感器。需要在规则允许的条件下搭建机器人，通过上述的分析，将机器人的构型定义为一个四轮驱动的小车。机器人的腹部应该安装灰度传感器阵列，用于判读场地灰度变化。前方应该安装红外测距传感器，用于判断对方机器人和指定区域边沿。在我们的设计中，在机器人的前、后方各安装了两个红外线测距传感器，下方前后各有2个灰度传感器。机器人要想赢得比赛，就得在这块指定区域里行动自如。这就要求机器人必须能随时确定自己所处的位置。要想确定自己的位置，机器人就必须有雪亮的眼睛。在擂台赛中，机器人的眼睛
