《科技前沿技术报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《科技前沿技术报告（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、异孚前沿讲座尸HbQ工业机器人题学生学目:姓名:号:年级/专业/班： 学院（直属系）:工业机器人摘要：智能等多门学科，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。工业机器人工业机器人是20 世纪重大高科技成果之 一，机器人产品已在社会的许多领域得到广泛应用，为提高世界工业自动化水平发挥了重要作用。从机器人诞生到现 在，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技 术也得到了飞速发展。机器人技术代表了机电一体化技术的最高研究成果，涉及机械工程、电子技术、计算机技术、 自动控制理论及人工是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机。它们通常配
2、有机械手、刀具或其 它可装配的加工具，能够搬运材料、工件，完成各种作业，是一种柔性自动化设备。研究机器人的作用和应用状况， 分析其发展趋势，将有助于更好地发展我国的机器人产业。关键词：机器人 工业 发展现状 趋势Industrial robotAbstract: the intelligent etc. The multi-discipline, is one of the most active fields of contemporary science and technology development. Industrial robot industrial robot is one
3、 of the major high-tech achievements of the 20th century, the robot products already is widely applied in many fields of society, in order to improve the world play an important role in industrial automation level. From robot birth to now, the development of robot technology has experienced a long s
4、low process. Along with the computer technology, microelectronics technology, the rapid development of network technology, robot technology has also got rapid development. Robot technology represents the electromechanical integration technology the highest research, involved in mechanical engineerin
5、g, electronic technology, computer technology, automatic control theory and artificial can is a kind of automatic control, repeatable CaoZuoJi programming, multi-function, many degrees of freedom. They are usually equipped with a manipulator, knives, or other assembly processing, can carry materials
6、, artifacts, complete all homework, is a kind of flexible automation equipment. Research function and application status of the robot, analyzes its development trend, will help the better development of robot industry in China.Keywords: robot industry development trend机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类
7、指挥，又可以运行预先编排的程 序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如 生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人是利用机械传动、现代微电子技术组合而成的一种能模仿 人某种技能的机械电子设备，它是在电子、机械及信息技术的基础上发展而来的。一、工业机器人发展历程工程学科的一个共同点是：先有工程实践。机器人学的诞生也不例外，是随着工业机器人的诞生 与发展而进行的，直至七十年代，工业机器人整个系统基本定型，发展主要在于单元器件性能的逐步 改进。这时机器人学向深度和广度发展，成为一门非常综合和活跃的学科，这也是工程性质学科的另 一个共同点：到一定时期，理论将
8、超前于工程实践。工业机器人是指在工业环境中应用的机器人，是一种能自动控制的，可重复编程的、多功能的、 多自由的、多用途的操作机，是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进金属 于一体的重要现代化制造业自动化装备。工业机器人已成为柔性制造系统(FMS)、工厂自动化(FA)、计 算机集成制造系统(CIMS)的自动工具。机器人的历史并不算长，进入 20 世纪以后，机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持，一 些实用化的机器人相继问世，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”，并 在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电动机器人，装有无线电发报机，可以回答一些
9、问题，但 该机器人还不能走动。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，机器人的历史 才真正开始。德沃尔曾于1946年发明了一种系统，可以“重演”所记录的机器的运动。1954年,德沃 尔又获得可编程机械手专利，这种机械手臂按程序进行工作，可以根据不同的工作需要编制不同的程 序，因此具有通用性和灵活性，英格伯格和德沃尔都在研究机器人，认为汽车工业最适于用机器人干 活，因为是用重型机器进行工作，生产过程较为固定。1959 年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台 工业机器人，并由此开创了机器人发展的新纪元。作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推的“VE
10、RSTRAN”和UNIMATION 公司推出的“UNIMATE”这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由 类似人的手和臂组成。1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。1967 年日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年召开了日本首届机器人学术 会。1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。1970年以后，机器人的研究得到迅速广泛 的普及。1973年，辛辛那提米拉克隆公司的理查德豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人， 它是液压驱动的，能提升的有效负载达45公斤。到了 1980 年，
11、工业机器人才真正在日本普及，故称该年为“机器人元年”。 随后，工业机器人在日本得到了巨大发展，日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”。1984年，英格伯格再次推出机器人Helpmate,这种机器人能在医院为病人送饭送药和送邮件。1996年，本田公司推出仿人型机器人P2，双足行走机器人的研究达到了一个新的高度。1998年，丹麦乐高公司推出机器人Mind-storms套件，机器人开始进入个人世界。1999年，日本索尼公司推出机器人偶爱宝（AIB0），娱乐机器人迈入普通家庭。2002年，美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roombar，为世界上商业化最成功的家用机器人。2006年，微软公司推出M
12、icrosoft Robitics Studio机器人，从此机器人模块化平台统一化的趋 势越来越明显。如今，国际上工业机器人技术在制造业应用范围越来越广泛，现已从传统制造业推广到其他制造 业，进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救灾等各种非制造行。二、工业机器人的结构及工作原理1、概述机器人系统是由机器人和作业对象及环境共同组成的，其中包括机器人机械系统，驱动系统，控 制系统，和感知系统四的部分组成。可以说机器人的组成部分与人类极为类似。一个典型的机器人有 一套可移动的身体结构、一部类似于马达的装置、一套传感系统、一个电源和一个用来控制所有这些 要素的计算机“大脑”。从本质上讲，机器人是由人类
13、制造的“动物”，它们是模仿人类和动物行为的 机器。2、结构 工业机器人的机械系统包括机身，臂部，手腕，末端操作器和行走机构等部分组成，每一部分都 有若干自由度的机械系统。此外，有的机器人还具有行走机构，若具有行走机构则构成行走机器人， 若没有则构成单机器人手臂。工业机器人的机械机械系统相当于人的身体（骨骼，手，臂，腿等）。驱动系统主要是指驱动机械系统动作的驱动装置。这部分的作用相当于人的肌肉。根据驱动源的 不同，驱动系统分为电气，液压，气压以及把它们结合起来应用的综合系统。电气驱动在工业机器人 中应用的最为广泛，主要分为步进电动机，直流伺服电机和交流伺服电机三种。液压驱动运动平稳， 且负载能力
14、大，对于重载的搬运和零件加工机器人，采用液压驱动比较合理。但液压驱动管道复杂， 清洁困难，因此限制了在装配作业中的作用。无论电气还是液压驱动的机器人，其手爪的开合都采用 气动形式。控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机 构，使其完成规定的运动和功能。如果机器人不具备信息反馈特征，则该控制系统称为开环控制系统； 如果机器人具备信息反馈特征，则还控制系统称为闭环控制系统。该部分主要由计算机硬件和控制软 件组成。软件主要有人与机器人联系的人机交互系统和控制算法等组成。该部分的作用相当于人的大 脑。感知系统由内部传感器和外部传感器组成，其作用是获取机器人内
15、部和外部环境信息，并把这些 信息反馈给控制系统。内部状态传感器用于检测各个关节的位置，速度等变量，为闭环伺服控制系统 提供反馈信息。外部状态传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离，接近程度 和接触情况等，用于引导机器人，便于其实别物体并作出相应处理。该部分的作用相当于人的五官。3、工作原理及应用 机器人系统实际上是一个典型的机电一体化系统，其工作原理为：控制系统发出动作指令，控制 驱动器动作，驱动器带动机械系统运动，使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态，实施一定 的作业任务。末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统，控制系统把实际位姿与目标 位姿相比较，发出下
16、一个动作指令，如此循环，直到完成作业任务为止。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，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工、金属制品业和 简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。在日、美、 西欧等一些工业发达的国家中，工业机器人得到越来越广泛的应用。随着科技的发展，机器人功能和性能的不断改善和提高，机器人的应用领域日益在扩大，其应用 范围已不限于工业，还用于农业、林业、交通运输业、原子能工业、医疗、福利事业、海洋和深空探 测等事业中。三、工业机器人最新进展情况（1）机器人操作机：通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作 机已实现了优化设计。以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器
