[精品]机器人学未来发展浅谈

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1、摘要：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口动化机器。近二十年中，因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展，“机械人”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来，成为一种综合科研能力的开发活动。1机器人定义机器人(Robot)是口动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，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

2、危险的工作。它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。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: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机器人的结构组成及工作原理机器人一般由执行机构、驱动装苣、检测装置和控制系统等组成。

3、执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级

4、微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向丄机反馈信息。3、机器人的分类及应用3.1工业机器人工业机器人主要应用于工业生产当屮，是现阶段应用最为广泛，技术最为成熟的一类机器人，据不完会统计，世界范周内装备生产的工业机器人已经超过了120万台。其中，口本和美国是工业机器人的生产和应用大国，尽管口本曾因上世纪的金融危机一度丧失了机器人霸主地位，但随着近年来日本经济的迅速发展，在新安装的机器人台数方面，日本已经超过了美国。中国由于各种原因的影响，对于工业机器人

5、的研究起步较晚，虽然已经研制出一系列的工业机器人样机,但只获得了小规模的生产和应用，尖端领域的机器人仍以进口为主。3.2服务机器人服务机器人主要指那些在能够代替人们完成一定工作，或捉供社会及家庭服务的机器人。目前，对于非制造领域的服务机器人的研究己经取得了丰硕的成果,各类收割机器人、除草机器人、嫁接机器人、清洁机器人已经在日常的生产和生活中获得了非常广泛的应用。另外，代替人们完成高空及恶劣工作环境的焊接、涂覆、测量、检查、修补的机器人也已经获得了一定程度的应用，并在不断的改进和完善当屮。4、国内外工业机器人的发展现状

6、4.1国外工业机器人的发展现状美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制岀世界上第一台工业机器人。美国是世界上机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。起步晚于美国五、六年的日木工业机器人，在经历了1960年代摇篮期，1970年代实用期后，1980年代跨入普及提高并广泛应用期。经过短短的吋间，口本工业机器人产业已迅速发展起來，一跃成为”工业机器人王国”。日木在工业机器人的生产出口和使用方面都居世界榜首，日本工业机器人的装备量约山世界工业机器人装备量的60%。仅以2005年计，日本工业机器人的帀场规模达1669亿日元，亚洲（

7、日本除外）为1150亿日元，而当年全球市场规模为4545亿日元。F1本的工业机器人保有量一直远远超过具它国家。尤其在1985—1995期间非常迅速地增。相比Z下，虽然欧美各国的工业机器人保有台数也一直保持上升趋势，但只是在近年来才冇了较大的增长。而除日本外亚洲国家的工业机器人保有量在近年来也有了非常大的增氏。德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日木和美国，德国智能机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。世界各国工业机器人的应用类型与比例见下图。图1、世界各国工业机器人类型及比例在普及笫一代工业机器人的基础上，第二

8、代工业机器人己经推广应用成为主流安装机型，第三代智能机器人已占有一定比重。口前，国际上具有影响力的、著名的工业机器人供应商冇美国的AdeptTechnologe,AmericanRobot,EmersonIndustrialAutomation等公司。还有日本系中的安川,0TC,松卜，FANUC,不二越，川崎等公司。欧洲系中的德国KUKA,CL