机器人技术的新进展.docx

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1、机器人技术的新进展从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的开展经过。到了90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速开展，机器人技术也得到了飞速开展。除了工业机器人程度不断进步之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。下将按工业机器人和先进机器人两条技术开展道路分述机器人的最新进展情况。1工业机器人1机器人操纵机：通过有限元分析、模态分析及仿真设计等当代设计方法的运用，机器人操纵机已实现了优化设计。以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形构造改为开链构造，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大进步了机器人的性能

2、。此外采用先进的RV减速器及沟通伺服电机，使机器人操纵机几乎成为免维护系统。2并联机器人：采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了根底。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。3控制系统：控制系统的性能进一步进步，已由过去控制标准的6轴机器人开展到如今可以控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。人机界面更加友好，基于图形操纵的界面也已问世。编程方式仍以示教编程为主，但在某些领域的离线编程已实现实用化。4传感系统：激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实

3、现了焊缝自动跟踪和自动化消费线上物体的自动定位以及精细装配作业等，大大进步了机器人的作业性能和对环境的适应性。日本KAWASAKI、YASKAWA、FANUC和瑞典ABB、德国KUKA、REIS等公司皆推出了此类产品。5网络通讯功能：日本YASKAWA和德国KUKA公司的最新机器人控制器已实现了与Canbus、Profibus总线及一些网络的联接，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备开展。6可靠性：由于微电子技术的快速开展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大进步。过去机器人系统的可靠性MTBF一般为几千小时，而如今已到达5万小

4、时，几冬天可以知足任何场合的需求。2先进机器人近年来，人类的活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域开展。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、效劳、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。这些行业与制造业相比，其主要特点是工作环境的非构造化和不确定性，因此对机器人的要求更高，需要机器人具有行走功能，对外感悟才能以及部分的自主规划才能等，是机器人技术的一个重要开展方向。1水下机器人：美国的AUSS、俄罗斯的MT-88、法国的EPAVLARD等水下机器人已用于海洋石油开采，海底勘查、救捞作业、管道敷设和检查、电缆敷设和维护、以及大坝检查等方面，形成了有缆水下机器人remo

5、teoperatedvehicle和无缆水下机器人autonomousunderwatervehicle两大类。2空间机器人：空间机器人一直是先进机器人的重要研究领域。目前美、俄、加拿大等国已研制出各种空间机器人。如美国NASA的空间机器人Sojanor等。Sljanor是一辆自主挪动车，重量为11.5kg，尺寸63048mm，有6个车轮，它在火星上的成功应用，引起了全球的广泛关注。3核工业用机器人：国外的研究主要集中在机构乖巧，动作准确可靠、反响快、重量轻、刚度好、便于装卸与维修的高性能伺服手，以及半自主和自主挪动机器人。已完成的典型系统，如美国ORML基于机器人的放射性储罐清理系统、反响堆

6、用双臂操纵器，加拿来大研制成功的辐射监测与故障诊断系统，德国的C7乖巧手等4地下机器人：地下机器人主要包括采掘机器人和地下管道检修机器人两在类。主要研究内容为：机械构造、行走系统、传感器及定位系统、控制系统、通讯及遥控技术。目前日、美、德等兴旺国家已研制出了地下管道和石油、天然气等大型管道检修用的机器人，各种采机器人及自动化系统正在研制中。5医用机器人：医用机器人的主要研究内容包括：医疗外科手术的规划与仿真、机器人辅助外科手术、最小损伤外科、临场感外科手术等。美国已开展临场感外科telepresencesurgery的研究，用于战场模拟、手术培训、解剖教学等。法、英、意、德等国家结合开展了图像

7、引导型矫形外科telematics方案、袖珍机器人biomed方案以及用于外科手术的机电手术工具等工程的研究，并已获得一些卓有成效的结果。6建筑机器人：日本已研制出20多种建筑机器人。如高层建筑抹灰机器人、预制件安装机器人、室内装修机器人、地面抛光机器人、擦玻璃机器人等，并已实际应有和。美国卡内基梅隆重大学、麻省理工学院等都在进展管道挖掘和埋设机器人、内墙安装机器人等型号的研制、并开展了传感器、挪动技术和系统自动化施工方法等根底研究。英、德、法等国也在开展这方面的研究。7军用机器人：近年来，美、英、法、德等国已研制出第二代军用智能机器人。其特点是采用自主控制方式，能完成侦察、作战和后勤支援等任

8、务，在战场上具有看、嗅和角摸才能，可以自动跟踪地形和选择道路，并且具有自动搜索、识别和消灭敌方目的的功能。如美国的Navplab自主导航车、SSV半自主地面战车，法国的自主式快速运动侦察车DARDS，德国MV4爆炸物处理机器人等。目前美国ORNL正在研制和开发Abrams坦克、爱国者导弹装电池用机器人等各种用处的军用机器人。可以预见，在21世纪各种先进的机器人系统将会进入人类生活的各个领域，成为人类良好的助手和亲密的伙伴。二、目前研究热门及开展趋势目前国际机器人界都在加大科研力度，进展机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向开展。主要研究内容集中在以下10个方面：1工业机器人操纵机构造的

9、优化设计技术：探究新的高强度轻质材料，进一步进步负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向开展。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门。编程技术除进一步进步在线编程的可操纵性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。3多传感系统：为进一步进步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。其研究热门在于有效可行的多传感器交融算法，十分是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器交融算法。另一问题就是传感系统的实用化。4机器人的构造乖巧，控制系统愈来愈小

10、，二者正朝着一体化方向开展。5机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操纵者之间的协调控制，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，建立预先显示进展遥控等。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纵和人机交互。7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构造、互相间的通讯与磋商机理，感悟与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进展研究。8微型和微小机器人技术micro/miniaturerobotics:这是机器人研究的一个新的领域和重点开展方向。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构造、运动方式、控制方法、传感技术、通讯技术以及行走技术等方面。9软机器人技术softrobotics: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严密共处，因此其构造材料多为金属或者硬性材料，软机器人技术要求其构造、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或者人碰撞时是平安的，机器人对人是友好的。10仿人和仿生技术：这是机器人技术开展的最高境界，目前仅在某些方面进展一些根底研究。0