工业机器人的发展现状与发展趋势

1、摘要111111111111111111111111111111110 引言 111111111111111111111111111111工业机器人概念、组成、分类、技术前景111111111.1 工业机器人的概念1111111111111111111111.2 工业机器人的组成1111111111111111111121.3 工业机器人的分类1111111111111111111121.4 工业机器人带来的效益1111111111111111122 我国机器人技术的发展 1111111111111111132.1 国内工业机器人的现状1111111111111111132.2 制约我国工业机

2、器人的因素11111111111111132.3 如何解决制约我国工业机器人的因素111111111142.4 我国工业机器人的发展趋势11111111111111143对未来工业工业机器人的展望1111111111111144目前研究热点及发展趋势1111111111111111155 结语 111111111111111111111111111116参考文献67I V 1111111111111111111111111111工业机器人的发展现状与发展趋势王茹德摘要工业机器人的应用越来越广泛，需求量也越来越大，则很有必要对其进行深 入研究。这将大打地提高社会生产效率与产品质量。关键字：工业机

3、器人技术发展现状发展趋势0引言工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展。它是 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，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为 了适应制造业规模化生产，解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人 工作业。在我国，工业机器人的真正使用到现在已经接近 20多年了，已经基本实 现了试验、引进到自主开发的转变，促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。 随着我国门户的逐渐开放，国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击 因此，掌握国内工业机器人市场的实际情况 ，把握我国工业机器人研

4、究的相关进 展，显得十分重要。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一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机 械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统； 他是可编程、具有 柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人是技术 系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别 在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。”1.2工业机器人的组成工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。 主体即机座和 执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。 大多数

5、工业机器 人有36个运动自由度，其中腕部通常有13个运动自由度；驱动系统包括动 力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程 序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。1.3工业机器人的分类工业机器人按臂部的运动形式分为四种。 直角坐标型的臂部可沿三个直角坐 标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、 俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。工业机器人按执行机构运动的控制机能，乂可分点位型和连续轨迹型。点位 型控制执行机构由一点到另一点的准确定位， 适用于机床上下料、点焊和一般搬 运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运

6、动， 适用于连续焊接 和涂装等作业。工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件， 通过RS232申口或者以太网等通信方式 传送到机器人控制柜。1.4工业机器人带来的效益工业机器人是现代制造业的基础设备，它届于自动化制造系统的物理层次。机器人的过去、现在和未来都与制造业发展密切相关。多年的工业机器人使用经 验表明：使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高了机床的利用率，降低 了工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益也是十分明显的，例 如减少人工用量、减少机床损耗、加快技术创新速度、提高企业竞争力等。机器 人具有执行各种任务

7、特别是高危任务的能力，平均故障间隔期达60000小时以上, 比传统的自动化工艺更加先进。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。在面临全球性竞争的形势下,制造商们正在利用工业机器人技术来帮助生产 价格合理的优质产品。一个公司想要获得一个或多个竞争优势，实现机器人自动化生产将是推动业务发展的有效手

8、段。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。现已开发出金届 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

9、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外右，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

10、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

11、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局新技术领域米取“局投人周产出”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 用户紧密结合，坚持以实际应用带动机器人技术发展的方向，使机器人发展从经济方面走上良性循环的道路，为建立中国自己的机器人产业做好准备外 ，在有关 策上，还应该向应用机器人的企业提供支持。2.4我国工业机器人的发展趋势我国

12、机器人技术主题发展的战略目标是：根据21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。未来工业机器人技术发 展的重点有：第一，危险、恶劣环境作业机器人：主要有防暴、高压带电活扫、星 球检测、油汽管道等机器人；第二，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；第三，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。3. 对未来工业工业机器人的展望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，机器人的应用范围还在不

13、断地扩大，已从汽车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。鉴于此，工业机器人可以说是节约劳动生产力，提高产量的尤物，是人类机械化提高的一个重要标 志，工业机器人的未来发展是十分乐观的。4. 目前研究热点及发展趋势目前国际机器人界都在加大科研力度， 进行机器人共性技术的研究，并朝着 智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下10个

14、方面：(1) 工业机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。(2) 机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。 机器人控制器的标准化和网络化， 以及基于 PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作 性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。(3) 多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线 性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。 另一问

15、题就是传感系统 的实用化。(4) 机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。(5) 机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。(6) 虚拟机器人技术：基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现 机器人的虚拟遥操作和人机交互。 多智能体(multi-agent )调控制技术：这是目前机器人研究的一个崭新领域。 主要对多智能体的群体体系结构、相互问的通信与磋商机理，感知与学习方法， 建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。(8)微型和微小机器人技术(mic

16、ro/miniature robotics ):这是机器人研究的一 个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究 的进展将会引起机器人技术的一场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。软机器人技术(soft robotics ):主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。 传统机器人设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金届或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰 撞时是安全的，机器人对人是友好的。5. 结语工业机器人市场竞争越来越激烈，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际 分工的巨大挑战，加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机 遇的主要途径。因此我国工业机器人行业要认识到以下几点情况 ：第一，工业机器 人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径，政府要对国产工业机器人有更多的政策与经济支持，参考国外先进经验，加大