先进制造技术先进机器人报告

英国大学研制的气囊驱动拟人机器人美国大学研制的电传动拟人机器人1日本研制的拟人机器人2军用机器人（1）随着武器系统的不断发展,士兵在战场上的生存条件越来越差。为了保护士兵的生命,无人作战系统的应用越来越广泛。（2）军用无人作战系统按不同的应用空间分为水下机器人系统、地面机器人系统、无人机(空中机器人)和空间机器人系统。（3）其中无人机发展最快,已得到广泛的应用。在北约对南联盟的空袭过程中就曾大量使用了无人机,其中有多驾被击落。（4）微型无人机是90年代中期出现的一个新生事物,由于微型无人机在战场侦察、生化探测等诸多方面有着巨大的应用潜力,所以发展特别快。现在微型无人机还处于研究阶段,其飞行方式,有像飞机一样采用固定翼的,有像昆虫一样采用扑翼的,也有像直升飞机一样采用旋翼的。微型飞机遇到的主要困难有动力问题、空气动力学问题、通讯与控制问题、侦察传感器问题等。（5）地面军用机器人很多人认为是很遥远的事情,对现在的战争影响不大,其实不然,美国从1999～2005财年计划投入4.586亿美元,2005年以前将有一大批遥控及半自主地面军用机器人装备美国陆海空三军。3扫雷轮式移动军用机器人无人移动侦察车4微型无人飞行机器人小型无人飞行机器人5*水下机器人和空间机器人（1）现在的水下机器人已能下潜到世界上最深的海底,空间机器人索杰纳也已成功地登上了火星。 （2）国家高技术研究发展计划(863计划)支持研制的6000m自治水下机器人于1997年圆满完成了太平洋洋底调查任务,获得了大量数据和资料，表明了我国已掌握水下机器人技术，探测应用的实用阶段,海底作业型机器人如探测、取物、救险、埋缆正在研制之中。6水下机器人-水下移动潜水器7Rocky7(美国喷气动力实验室)。采用六轮独立悬挂系统，前后独立转向机构。其简化型号“索杰纳”曾于1997年4月成功登陆火星8MARSOKHOD月球探测车(俄罗斯)LUNOKHOD月球探测车(俄罗斯)9*服务机器人（1）目前在非制造领域中已开发出多种实用化的服务机器人,如在农业中的收获机器人、嫁接机器人、除草机器人,在建筑业中的钢构架焊接、涂覆、检查、测量机器人,在电力工业中的检查、清扫、除污、高空高压作业机器人,在石油、煤气行业中的管道和贮罐的检查、修补机器人,等等。（2）服务机器人与人们生活密切相关,服务机器人的应用将不断改善人们的生活质量,这也正是人们所追求的目标。一旦服务机器人和其它机电产品一样被人们接受,走进千家万户,其市场将不可限量。

10*服服务务机机器器人人（3））由由机机器器人人主主刀刀的的外外科科手手术术也也已已成成为为现现实实。。现现在在世世界界各各国国都都在在积积极极研研制制各各种种用用途途的的服服务务机机器器人人:智智能能轮轮椅椅、、机机器器人人病病房房、、移移动动病病人人等等助助老老助助残残机机器器人人,火火灾灾侦侦察察、、人人员员营营救救、、灭灭火火等等消消防防机机器器人人,高高楼楼清清洗洗、、飞飞机机清清洗洗等等保保洁洁机机器器人人,等等等等。。11电缆缆操操作作机机器器人人农用用采采摘摘机机器器人人12*微型型机机器器人人（1））微微型型机机器器人人技技术术是是正正在在兴兴起起的的机机器器人人新新领领域域,包包括括微微机机械械及及其其基基础础材材料料、、微微电电子子、、微微驱驱动动与与控控制制技技术术、、微微测测量量技技术术、、微微传传感感器器、、微微能能源源、、微微系系统统设设计计等等。。(2)微微小小型型机机器器人人在在民民用用、、军军用用、、科科学学实实验验中中将将大大有有用用武武之之地地。。尽尽管管其其实实用用化化还还在在研研究究之之中中,但但已已显显现现出出远远大大前前程程。。微微小小型型机机器器人人技技术术将将会会对对机机器器人人引引发发一一场场革革命命,并并将将对对社社会会各各方方面面产产生生重重大大影影响响。。13*机机器器人人化化机机器器（1））基基于于机机器器人人技技术术的的发发展展和和现现实实生生产产与与产产品品的的需需求求,机机器器人人技技术术不不断断向向新新的的领领域域渗渗透透,并并形形成成和和有有望望形形成成机机器器人人新新产产品品,如如在在工工程程机机械械中中的的无无人人驾驾驶驶振振动动压压路路机机、、沥沥青青摊摊铺铺机机、、混混凝凝土土搅搅拌拌机机(站站);地地下下工工程程机机械械中中的的喷喷浆浆机机器器人人、、凿凿岩岩机机器器人人、、盾盾构构机机器器人人。。（2））把把传传统统的的机机器器人人技技术术与与不不断断发发展展的的现现代代科科学学技技术术及及千千变变万万化化的的市市场场需需求求相相结结合合,使使机机器器人人进进入入更更广广阔阔的的天天地地,无无疑疑对对机机器器人人的的发发展展具具有有十十分分重重要要的的意意义义。。14*机器人足球球（1）机器器人足球是是一个新生生事物。现现在的机器器人足球无无论从外形形还是功能能,离人们们的期望值值还很远,有时甚至至感觉机器器人还很笨笨。由于机机器人技术术方面的限限制,机器器人还没有有真正意义义上的腿,所谓的踢踢足球实际际上是用身身子“推””球。（2）现在在的机器人人足球比赛赛主要有两两个分支,一个是韩韩国的微机机器人世界界杯MiroSot,一个是日本本的机器人人世界杯RoboCup。我国国内的的机器人足足球也有了了自己的队队伍,并于于1999年11月月举行首届届中国机器器人足球锦锦标赛。153.3机机器人涉及及的理论和和技术1）机器人人的理论和和技术基础理论（1）机器器人运动学学和动力学学，运动学学分析、动动力学建模模、运动规规划等。（2）机器器人设计理理论，机器器人机构分分析和综合合、机器人人结构设计计优化、机机器人关键键器件设计计、机器人人仿真等。。（3）机器器人仿生学学，仿生运运动和动力力学、仿生生机构学、、仿生感知知和控制理理论、仿生生器件设计计和制造等等（4）机器器人系统理理论，多机机器人系统统理论、机机器人-人人融合、以以及机器人人与其它机机器系统的的协调和交交互。（5）机器器人操作和和移动理论论，机器人人装配理论论、机器人人移动理论论、足式机机器人步态态理论等。。（6）微机机器人学，，微机器人人的分析、、设计、制制造和控制制等理论方方法。16*机器人主主要技术机器人技术术包括：机机器人制造造技术、操操作和执行行技术、驱驱动和控制制技术、检检测和感知知技术、机机器人智能能技术、实实验和评价价技术、人人机交互和和融合技术术、通讯技技术、机器器人的能源源和通讯技技术、技术术规范和标标准等。2）机器人人研究涉及及的学科和和技术机器人是一一个多学科科和技术交交叉和结合合的综合高高技术领域域。从某种种意义上讲讲,一个国国家机器人人技术水平平的高低反反映了这个个国家综合合技术实力力的高低。。智能机器人人是具有感感知、思维维和行动功功能的机器器,是机构构学、测试试技术、制制造技术、、自动控制制、计算机机、人工智智能、微电电子学、光光学、通讯讯技术、传传感技术、、仿生学等等多种学科科和技术的的综合成果果。173.4中国的机器器人研究和和应用1）研究成成果我国的机器器人研究始始于70年年代，经过过“七五””攻关、““863””计划,掌掌握了第一一代示教再再现型机器器人技术，，完成了许许多基础研研究工作。。已研制出各各种工业机机器人，用用于喷漆、、焊接、装装卸料、装装配等作业业，已有数数百台次投投入工业应应用。近十年来，，在第二代代(遥控)机器人和和第三代(智能)机机器人的研研究领域也也获得发展展,使机器器人的应用用研究开始始扩展到各各种非制造造领域,如如核工业、、石油化工工、水下工工程、地下下管道等。。清华大学精精仪系制造造工程研究究所、机械械系、自动动化系和计计算机系等等单位在装装配机器人人、步行机机器人、机机器人化机机器、微操操作机器人人、生物基基因组装机机器人、医医疗康复机机器人、焊焊接机器人人、机器人人仿生学、、机器人智智能和控制制、机器人人视觉等研研究上已取取得国内领领先，甚至至国际先进进的研究成成果，并正正在继续深深入开展先先进机器人人技术的研研究。18清华制造所所研制的国国内第一台台机器人化化机器-虚虚拟轴机床床19清华制造所所研制的履履带式机器器人清华制造所所研制的四足全方位位步行机器器人20清华制造所所研制的双三足步行行机器人清华制造所所研制的五五足步行机机器人21清华制造所所研制的排水管道清清淤机器人人22清华制造所所研制的生生物芯片基基因探针分分配机器人人系统23清华制造所所研制的六六自由度高高精度微动动机器人24清华正在研研制的拟人人机器人252）存在的的问题和差差距工业机器人人的产业化化研究和开开发不力，，基础条件件薄弱、关关键技术与与部件不配配套、市场场应用不足足等种种原原因,未能能形成真正正的产品，，机器人产产业化和应应用水平已已极大的落落后于世界界先进国家家。“九五”期期间我国在在先进机器器人的基础础和技术研研究方面的的投入削减减，各项研研究工作速速度减慢，，与世界水水平的差距距正在加大大。26四、未来展望4.1技技术发展1）21世世纪的技术术热点和特特征机器人已在在工业领域域得到了广广泛的应用用,而且正正以惊人的的速度不断断向军事、、医疗、服服务、娱乐乐等非工业业领域扩展展。毋庸质质疑,21世纪机器器人技术必必将得到更更大的发展展,成为各各国必争之之知识经济济制高点和和研究热点点未来技术发发展特点：：许多国家家都已将机机器人技术术列入高技技术发展计计划。当今今机器人技技术的发展展趋势主要要有两个突突出的特点点:一个是是在横向上上,机器人人的应用领领域在不断断扩大,机机器人的种种类日趋增增多;另一一个是在纵纵向上,机机器人的性性能不断提提高,并逐逐步向智能能化方向发发展。27技术纵向上的的发展特征：：提高机器人的的智能化、机机动性、可靠靠和安全性、、以及与人类类环境的完美美的融入性。。追求的主要要目标是“融融入人类的生生活，和人类类一起协同工工作。从事一一些人类无法法从事的工作作，以更大的的灵活性给人人类社会带来来更多的价值值”。282）机器人技技术发展方向向智能机器人的的发展（1）具有感感知功能的机机器人和具有有自主功能的的智能机器人人技术将迅速速发展，计算算机的小型化化与智能化、、传感器系统统的集成化与与智能化将促促使智能机器器人的发展。。（2）在21世纪,各种种智能机器人人将得到广泛泛应用。具有有像人的四肢肢、灵巧的双双手、双目视视觉、力觉及及触觉感知功功能的仿人型型智能机器人人将被研制成成功,并得到到应用。29微型机器人发发展（1）将登上上历史舞台微微型机器人的的发展还面临临着许多技术术上的难题,但是MEMS技术、LIGA技术和微细加加工技术的进进步将使各种种微型机器人人走向应用。。（2）微型机机器人将会首首先在医疗、、军事、环境境、空间等科科技领域得到到应用。新型机器人关关键器件技术术的发展目前,机器人人技术的发展展尚存在许多多待解决的瓶瓶颈问题，如如驱动器、能能源和控制器器。从仿生学学角度看,21世纪将出出现与人体执执行、感知和和大脑类似的的新的机器人人器件和系统统。30专项技术的发发展（1）到21世纪,机器器人的种类将将大量增加，，机器人种类类的多样性和和机器人应用用的广泛性,要求机器人人系统逐渐走走向标准化、、模块化、开开放化和网络络化。（2）网络机机器人技术，，通信网络技技术的发展完完全能够将各各种机器人连连接到计算机机网络上,并并通过网络对对机器人进行行有效的控制制。这种技术术包括网络遥遥操作控制技技术、众多信信息组的压缩缩与扩展方法法及传输技术术等。（3）虚拟机机器人技术，，许多特种机机器人在使用用时,遥控是是一个主要手手段。基于多多传感、多媒媒体和虚拟现现实、增强现现实(或临场场感)的虚拟拟遥控操作和和人机交互,将成为需要要共同发展的的一项技术。。31专项技术的发发展（4）多智能能体协调控制制技术，用于于实现决策和和操作自治性性的、由多智智能体组成的的群行为控制制是一个具有有挑战性的关关键技术,这这里包括任务务的解释和表表达、学习、、实时推理和和广义反应能能力、监控和和异况处理、、多智能体协协调等。(5)软机器器人技术许许多特种机器器人,特别是是用于医疗和和护理、休闲闲和娱乐等场场合时,经常常处于与人共共存的环境中中。现在的大大多数机器人人,由于在设设计时未考虑虑与人共存,用的是金属属等硬材料。。软机器人技技术要求其结结构和相应的的控制以及所所用的传感器器,在机器人人意外地碰撞撞人或相互碰碰撞时是“软软”的,增强强人对机器人人的安全感和和亲近感。324.2应用前景在未来的100年中,科科学与技术的的发展将会使使机器人技术术提高到一个个更高的水平平。机器人将将成为人类多多才多艺和聪聪明伶俐的““伙伴”,更更加广泛地参参与人类各方方面的生产活活动和社会生生活。1）机器人将将更加广泛地地代替人从事事各种生产作作业它将从目前已已广泛地用的的汽车、机械械制造、电子子工业及塑料料制品等生产产领域扩展到到核能、采矿矿、冶金、石石油、化学、、航空、航天天、船舶、建建筑、纺织、、制衣、医药药、生化、食食品等工业领领域，进而应应用在非工业业领域中,如如在农业、林林业、畜牧业业和养殖业等等方面。机器人将成为为人类社会生生产活动的““主劳力”，，人类将从繁繁重的、重复复单调的、有有害健康和危危险的生产劳劳动中解放出出来,从而有有更多的时间间去学习、研研究和创造。。332）机器人将将成为人类探探索与开发宇宇宙、海洋和和地下未知世世界的有力工工具将人送入太空空进行宇宙探探索非常危险险和昂贵，机机器人将代替替人从事空间间作业和太空空探索。目前前，航天飞机机已经将舱外外作业机器人人带入太空进进行太空作业业，火星探测测车已被送到到火星表面上上,并成功地地完成了预定定的探测任务务。水下和地底作作业对于人来来说是一项危危险作业,也也是人类未解解决的难题，，水下和地下下机器人将解解决这个问题题，被用于海海底和地底的的探索与开发发、海洋和地地下资源的利利用、水下作作业与救生等等。水下和地地底作业对于于人来说是一一项危险作业业,也是人类类未解决的难难题343）机器人将将在未来战争争中发挥重要要作用军用机器人可可以是一个武武器系统,如如机器人坦克克、自主式地地面车辆、扫扫雷机器人等等,也可以是是武器装备上上的一个系统统或装置,如如军用飞机的的“副驾驶员员”系统、舰舰船作战管理理系统、武器器装备的自动动故障诊断与与排除系统、、坦克炮装弹弹机器人系统统等。将来可能出现现机器人化部部队或兵团。。在未来战争争中将会出现现机器人对机机器人的战斗斗。354）机器人将将用于提高人人类健康水平平与生活质量量改善生活条件件,提高生活活水准始终是是人类面临的的一个重要课课题。在21世纪,服务务机器人将进进入家庭和服服务产业。家庭服务机器器人可以从事事清洁卫生、、园艺、炊事事、垃圾处理理、家庭护理理与服务等作作业。在医院,机器器人可以从事事手术、化验验、运输、康康复及病人护护理等作业。。在商业和旅游游业中导购机机器人、导游游机器人和表表演机器人都都将得到发展展。智能机器器人玩具和智智能机器人宠宠物的种类将将不断增加。。各种机器人人体育运动比比赛和文艺表表演将层出不不穷。机器人人不再是只用用于生产作业业的工具,大大量的服务机机器人、表演演机器人、科科教机器人、、机器人玩具具和机器人宠宠物将进入人人类社会,使使人类生活更更加丰富多彩彩。364.3 我国国的未来对策策1）需求面对国外机器器人技术的不不断发展和国国际市场的激激烈竞争,需需要发展我国国的机器人技技术和产业。。改革开放的深深入及与国际际市场的接轨轨,新产品、、新工艺的要要求需要有新新的装备来武武装制造业。。工业机器人人不仅在制造造业中担负简简单、重复的的体力劳动,更重要的是是在保证产品品质量,提高高生产效率,把人从恶劣劣、危险作业业环境中替换换出来等方面面显示优越性性。人民生活水平平的提高和国国防力量的强强大，对非制制造环境下的的机器人技术术和装备开发发提出了迫切切需求。372）对策加速我国国产产机器人的产产业化,从从1993年年开始,已将将研制重点转转移到工业机机器人的开发发应用上，我我国将采取应应用工程与支支柱产业相互互接轨的形式式,选择汽车