(9)--Talking-Robot-Chapter 04大话机器人讲义.pdf

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1、“大话”机器人“大话”机器人Talking about Robot Talking about Robot Outline&Contents全球机器人战略工业机器人工业机器人服务机器人特种机器人本章小结2010 年全球先进机器人排行榜全球机器人战略可见美国在先进机器人技术领域有着巨大的优势，而日本则占据着巨大的工业机器人产业优势。全球机器人战略五国机器人产业发展战略类型对比 各国机器人战略 各国机器人战略全球机器人战略2017年全球机器人市场年全球机器人市场结构结构特种机器人（24%）服务机器人（13%）工业机器人（63%）工业机器人147 亿美元，约市场总量的占63%，服务机器人29 亿美元

2、，约占13%，特种机器人56 亿美元，约占24%。从2014 年起，中国机器人市场就进入到与日本类似的高速增长期。全球机器人战略 中国机器人市场2014 年6 月9 日，习近平总书记在两院院士大会的报告中提到，“机器人是制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。为贯彻落实习近平总书记在2014 年两院院士大会上的讲话精神，积极推动创新驱动发展战略，由中国科学技术协会、工业和信息化部、北京市人民政府共同举办世界机器人大会（World Robot Conference，简称WRC），2015 年至2018 年四届大会，打造了我国机器人产业盛会的品牌

3、。历届大会都展出了各种先进的机器人。全球机器人战略 中国机器人市场历届世界机器人大会展品Outline&Contents全球机器人战略工业机器人工业机器人 服务机器人特种机器人本章小结工业机器人下面是较为官方的定义 全球工业机器人市场工业机器人已成为制造业自动化发展的重要标志，其核心部分主要体现在高精度RV减速机、高性能交直流伺服电机和驱动器、稳定的实时操作系统。050100150200250201220132014201520162017201820192020销售额（亿美元）增长率（%）2012-2020年工业机器人销售额据IFR 统计显示，2016 年全球工业机器人销售额首次突破132

4、亿美元，其中亚洲销售额76 亿美元，欧洲销售额26.4 亿美元，北美地区销售额达到17.9 亿美元，2012 年到2020 年机器人销售额预测如图所示。到2020 年，全球工业机器人销售总额预计可达到199 亿美元。年平均增长率在2014 年达到24:2%，预计在2018 年以后将以约10%的增长率增长。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人 全球工业机器人市场中国、韩国、日本、美国和德国等主要国家销售额总计占到了全球销量的3/4，其在2010 至2014 年每年使用装机量如图所示。0100002000030000400

5、005000060000中国韩国日本美国德国20142013201220112010School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人 全球工业机器人市场国外工业机器人市场 美国是工业机器人的诞生地，机器人研发历史最长，有着广泛的机器人应用基础与条件。日本是“工业机器人王国”，工业机器人产业链最齐全，产业规模与实力位居全球之首。德国拥有德国赛威（SEW）、弗兰德（FLENDER）等世界知名减速机公司，并拥有在汽车领域工业机器人全球市场排名第一的德国库卡公司，还有知名机器人集成企业徕斯（REIS）、杜尔（DURR）等，产业实力强。韩国

6、是由现代重工从日本法那科引进技术开始研发工业机器人的。国内工业机器人市场国产工业机器人以中低端产品为主，主要是搬运和上下料机器人，大多为三轴和四轴机器人；应用于汽车制造、焊接等高端行业领域的六轴或以上工业机器人市场主要被日本和欧美企业占据，国产六轴工业机器人占全国工业机器人新装机量不足10%。总体上说，我国工业机器人核心零部件主要靠进口，基础零部件关键技术亟需提高；市场混乱，低层次重复竞争严重。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人 搬运机器人串联关节式搬运机器人Delta 并联机器人AGV 搬运小车搬运机器人Schoo

7、l of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人串联关节式搬运机器人用于搬运的串联机器人，一般由六轴和四轴两类。六轴机器人适用于重物搬运，特别是重型夹具、重型零部件起吊、车身转动等。而四轴机器人关节数少，运动轨迹接近直线，速度上优势大，适合于高速包装、码垛等工序。四轴六轴 搬运机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人串联关节式搬运机器人 搬运机器人川崎重工的MX 系列为垂直多关节型六轴机器人，集成了紧凑的外形设计和高手腕力矩的优点。MX700N 机器人最大负载为7

8、00kg，水平伸展距离2540mm，垂直伸展距离2839mm，重复定位精度为0:5mm，最大线速度2000mm/s，第5 轴(手腕)的扭矩为5488N m。MX700N 下半部转动半径及影响范围都比较小，因此适合在狭窄的空间内一次搬运多个工件以及要以托盘为单位处理的作业。School of Mechanical Engineering,Qinghai UniversityKUKA 公司的KR1000Titan重载型机器人，它被载入吉尼斯世界纪录”的世界上最强壮的机器人”。其水平方向最大工作半径为3200mm，垂直方向最大工作高度为5000mm，工作空间可达78m3，能承受的最大静态力矩为600

9、00N m。工业机器人串联关节式搬运机器人 搬运机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人Delta并联机器人 搬运机器人空间三自由度的Delta 并联机构，一般将其应用到饼干、巧克力等食品产业的分拣、包装工序中。特点：采用双动平台结构，实现三维空间内高速高精度拾放作业，适用于分拣、上下料、装箱和装配作业，在食品、电子行业有广泛应用。Quattro 是Delta 机构的变型形式，具有四个驱动轴，四个自由度，一个转动自由度、三个方向的平动，实现了与原型相同的运动，此机械手相对以前研发的机械手速度快，能耗低，是工业机械手的

10、一个新突破。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人AGV搬运小车 搬运机器人AGV 替代传统人工搬运方式，成为柔性生产线/装配线、仓储物流自动化系统的关键环节。AGV特点自动化程度高充电自动化成本控制灵活性好可长距离传输School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人AGV搬运小车 搬运机器人中联重科研发下线的TB20V1 系列AGV 搬运叉车采用磁条自动导航，可安装在汽车制造仓库里完成上下料工作。一种将工业机械手运动灵活、稳定可靠特点和AGV 地面移动灵活

11、、智能程度高的特点结合起来的新型智能搬运机器人可一定程度上拓展机械手的操作空间，提升AGV 在仓储自动化领域的应用水平。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人船舶焊接机器人白车身焊接机器人焊接机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人船舶焊接机器人 焊接机器人韩国固定焊接机器人DANDY韩国Daewoo Shipbuilding&Marine Engineering 采用一种叫做DANDY的多轴固定焊接机器人对单壳船体进行焊接作业。采用高架天车移

12、动DANDY 机器人进入到工位，但DANDY 不能用于双壳船体焊接中，因为高架天车不能进入到封闭空间中。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人船舶焊接机器人 焊接机器人韩国Dong-eui University 开发了一款叫做RRX 3 的移动机器人，可进入到封闭空间，进行焊接作业Dong-eui University 的RRX 3 机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人船舶焊接机器人 焊接机器人韩国另一种基于PDA 示教的船舶移动焊接机器人

13、Rail Runner 被用于焊接双壳船体。Rain Runner 可在船体结构内部移动，并基于无线通讯实现PDA（Personal Data Assistant）与机器人通讯，以PDA 实现对机器人示教。其优点体现在：可进入到封闭空间自动工作，避免操作者进入到恶劣的工作环境中。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人船舶焊接机器人 焊接机器人船体焊接机器人作业自主研发JARI船体焊接生产线非常复杂，包括若干个6 轴机械手、高架天车、各种管线及控制器，可满足船体焊接工艺要求。中国船舶重工集团于2010 年研制了国内首套自主

14、研发的船舶分段多功能焊接机器人杰瑞（JARI），解决了船舶焊接作用空间大、船舶焊缝规则一致性较差、船舶焊接工艺要求复杂等问题。JARI 可广泛应用于弧焊、点焊、装配、涂装、搬运、码垛等生产加工领域。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人白车身焊接机器人 焊接机器人汽车领域以焊装机器人需求最旺盛。白车身的生产需要在5575 个工位上大批量、快节奏的焊接工序，焊点多达4000 5000 个，涉及到电弧焊、气焊、氩弧焊、点焊、凸焊、缝焊、滚凸焊、CO2 气体保护焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊等多种焊接工艺。KUKA 的机器

15、人及焊接设备，在宝马、戴姆勒、奔驰、大众、福特等大型汽车公司机器人的占有率达到了98%以上，占据全球市场最大份额。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人白车身焊接机器人 焊接机器人意大利柯马（COMAU）公司在多车型混装焊接生产线方面处于领先地位，在白车身领域全球第二。Comau 研制的主焊接线合装平台可同时生产4 种以上不同的车型，具有高度柔性化。OpenRobogate 的柔性化焊接产线能完成1 至6 个车型的任意混流，可实现60JPH生产，在狭长工位上用12 个机器人焊接，为手工焊接提供人机工程学便利。School

16、 of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人FANUC装配机器人 装配机器人装配在整个产品生产周期中分别占总生产时间和总成本的50%和30%以上，装配机器人可有效提高生产效率，降低产品成本。装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备，由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。常用的装配机器人主要有可编程通用装配操作手（Programmable Universal Manipulator for Assembly,PUMA）和平面双关节型机器人(Selective Compliance Assembly Robot Arm)即SCAR

17、A 机器人两种类型。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人FANUC装配机器人 装配机器人机器人厂家中国汽车制造商特点ABB比亚迪（西安）、江淮汽车、吉利汽车集团、大连东风日产、广汽丰田、天津长城、长安福特、铁西宝马价格最高关键零件从日本采购软件系统最优KUKA北京长安汽车、上海大众（宁波、仪征、南京）、一汽大众（佛山、成都）、北京奔驰、比亚迪腾势电动车、奔驰福州操作简单培训时间短可靠性略低于日系FANUC东风御风襄阳、武汉神龙汽车、东风柳州汽车、上海通用（东岳、北盛）、上汽大通、上汽汇众、东风日产、东风本田精度最高过载

18、能力比较差COMAU广汽乘用车、杭州广汽、仪征上汽、嘉定上汽、上海通用、沈阳通用、华晨汽车、华泰鄂尔多斯、长春一汽、广汽菲亚特克莱斯勒、芜湖奇瑞、重庆长安、南京汽车性价比最高川崎杭州福特、一汽丰田、广汽丰田专为福特、丰田打造通用性略差School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人FANUC装配机器人 装配机器人R-2000iB进行零件装配FANUC 公司研发的 R-2000iB 六轴工业机器人，机械结构简单且紧凑，控制器 R-30iA实现了智能化和网络化，可达半径为 2660mm，重复定位精度为 0:2mm，机器人重 1240k

19、g，被广泛用于各种装配场合R-2000iB摩托车装配线实现了连杆、曲轴、活塞、缸体、缸盖的自动化传输和装配，并借助机器视觉实现零件精确定位，利用力控软件模拟人体触觉，避免工件划伤，极大地提高了产线智能化School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人FANUC装配机器人 装配机器人装配生产线FANUC机器人FANUC 与罗克韦尔自动化（AutomationFair）在工博会展示了“超越 4.0 FANUC 定制化柔性化装配生产线”，采用工业自动化控制网络领域最前沿的网络和控制技术School of Mechanical Engin

20、eering,Qinghai University工业机器人FANUC装配机器人 装配机器人汽车装配机器人格力空调装配机器人装配机器人也被用于汽车装配领域同时被用于电视机、洗衣机、电冰箱、空调、计算机等各种电器制造领域,甚至，将机器人用在弹药装配过程，采用 2 台六自由度防爆机器人作为装配机器人，协调完成小型弹药产品的装配，实现弹药装配过程精密化、自动化和智能化School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人双臂协调机器人 装配机器人ABB Yumi此款双臂机器人具有人性化视觉与触觉功能的设计，能够完美的实现人机协作工作。YuMi

21、 还具有高灵敏度，双臂极其灵活，臂展能够达到1.6 米，每个手臂有 7 个轴，可以举起 0.45 千克以内的小物件，适用于各种精密度高的工作，可完成 3C 部件及其他小件的包装、测试等。BaxterBaxter 采用顺应式手臂并具有力度探测功能，能够适应变化的环境，可“感知”异常现象并引导部件就位。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人双臂协调机器人 装配机器人新松双臂机器人基于可动仿生双眼视觉系统实现深度信息和三维重构，可柔性化地实现快速、安全、灵活、精准、高效的旋拧、定位等全套装配工序甘中学团队机器人该机器人为 18

22、轴双臂机器人，由两个高精度 7 自由度手臂和一个 4 自由度的自主移动平台组成。每个机械手臂重复定位精度高可达到 0:03mm，双臂协同定位精度0:1mm，最大臂展能够达到850mmSchool of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人双臂协调机器人 装配机器人分拣过程检测过程并联机器人在高精度拾放作业方面，不仅用于搬运也用于装配领域。ABB 公司的 IRB360 并联装配机器人，具有速度快、柔性强、跟踪能力好等特点，广泛应用于装配、拾料和包装等工序。IRB 360 系列现包括负载为 1kg、3kg、6kg 和 8kg 以及横向活动范围

23、为800mm、1130mm 和1600mm 等多个型号，可满足用户多方面需求。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人SCARA装配机器人 装配机器人SCARA 机器人通过控制器内置的方式及I/O 布线的优化，有着结构 紧凑、节省空间、安装方便等优势SCARA 机器人，臂长分别为 450mm、550mm、650mm，相比 G 系列操作速度快 40%8kg，其机型体积小、灵活性好School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人SCARA装配机器人 装配机器人该机

24、器人系统采用同步混合式 Petri 网络对自动装配过程进行建模，并在 Labview平台上开发了相应的控制系统。装拆机器人系统在电子工业、半导体制造方面有着广泛的需求。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人宏-微结合装配机器人 装配机器人宏微轴孔装配机器人图中宏微轴孔装配机器人由 6轴串联关节式机器手（宏观操作）和并联微平台（微观操作）构成执行系统，在末端执行器上安装六维力/力矩传感器用于微调节，宏观机械手通过视觉定位系统反馈信息来实现操作。School of Mechanical Engineering,Qinghai

25、 University工业机器人宏-微结合装配机器人 装配机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人宏-微结合装配机器人 装配机器人微夹钳采用压电陶瓷，适于对柱形或锥形的微目标操作，可根据受力状况来判断是否与目标接触，基于显微镜自动对焦技术，实现了微观图像反馈，实现了不同形状和形态为目标的抓取、释放动作，微零件最小装配精度可达 30 m。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人 打磨抛光机器人机械零部件不断向复杂化、多样化发展，打磨抛光工艺的“机器

26、换人”需求也随之增大。在打磨抛光加工中，机器人工作方式有两种。一种方式是机器人夹持被加工件贴近 砂轮、砂带等工具，进行抛光打磨。磨削过程中，机器人可控制砂带（或砂轮）的速度、张紧力等参数，并采用视觉定位系统和力传感系统探测抛光工具的磨损情况，实现自动调整抛光位置。此种方式可 有效保持产品表面质量一致性，提高加工效率，其主要可用于复杂曲面的抛光作业，实现 工件的表面打磨、棱角去毛刺和焊缝打磨等加工工序。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人 打磨抛光机器人机器人夹持工具方式另一种方式则是机器人夹持打磨抛光加工工具贴近工件进

27、行加工，此种方式由机械手夹持抛光工具，可利用机械手的灵活性，实现型腔内部或复杂曲面内部的打磨和抛光。因而需要研发可安装在机械手上的专用抛光工具，同时可采用智能算法使机 器人深度学习抛光工艺，提升加工质量。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人 智能化产线随着德国工业 4.0、中国制造 2025 等面向制造业战略的实施，智能工厂的概念也逐步 清晰。工业机器人逐步取代人的过程，将人工化操作变成自动化操作，而进一步多个甚至 群体工业机器人共同协调完成某个产品全部上下料、零部件传输、焊接、加工及打磨抛光 等一系列工序，这应该是智

28、能工厂不可缺少的部分智能化产线。School of Mechanical Engineering,Qinghai University工业机器人 智能化产线在西门子成都工厂，产品的基础数据在 PLM 系统当中，元器件的数据一旦更新，则会自动映射到 ERP 系统当中，更新材料的采购价格，并通过 MES 系统更新制造过程中的原材料信息。有些原材料对应的生产工艺有变化，则也会通过系统之间的无缝集成，自动更新。而智能化生产线仅是数字化工厂的一个部分，通过 MES 系统与其它过程沟通。下图为西门子成都数字化工厂的柔性产线。School of Mechanical Engineering,Qinghai

29、UniversityOutline&Contents全球机器人战略 工业机器人服务机器人特种机器人本章小结School of Mechanical Engineering,Qinghai University服务机器人IFR 统计，2013 年全球专业服务机器人和个人/家用服务机器人的销量分别达到 2.1万台和 400 万台，市值分别为35.7 亿美元和 17 亿美元，分别同比增长 4%和 28%。随着 相互学习与共享知识云机器人技术获得重大突破，小型家庭用辅助机器人大幅度降低生 产成本，将在 2020 年之前形成至少累计 416 亿美元的新兴市场；另一方面虽然残障辅助 机器起步缓慢，但可预测

30、未来 20 年会有高速增长。当一个国家或地区 65 岁以上 老年人口占人口总数的7%，即意味着这个国家或地区的人口处于老龄化社会。中国老年 人口比例严重超标。可以预计，老年人陪伴、护理、辅助家务、娱乐等需求亟待解决，这将刺激家庭服务、公共服务、医疗康复和医疗手术等类型机器人需求的迅速增加。School of Mechanical Engineering,Qinghai University服务机器人AR 接近人类体型，高 1:55m，体重130kg，依靠车轮移动，会使用洗衣机、送餐、拖地，可帮助承担家务负Pepper 配备了语音识别技术以及基于表情和声调的情绪识别技术，并可以通过灵活的肢体语言

31、可与人进行交流。School of Mechanical Engineering,Qinghai University服务机器人Mostitech 机器人iRobi 机器人该机器人能在房间里走动，如检测到失火、煤气泄露或有不速之客进入家中等紧急情况，会拍下照片并把信息发送到主人，主人可通过手机或互联网命令机器人对可疑的情况调查家长通过网络连接 iRobi，借助机器人上摄像头监看孩子们的活动，也通过显示屏跟孩子进行交流。另外，iRobi还会念书和唱歌，是教育孩子的新媒介。School of Mechanical Engineering,Qinghai University服务机器人光伏面板表面清

32、洁机器人Mirakikai 光伏清洁机器人Ecoppia E4 机器人EcoppiaE4 机器人有独立的供能系统，被装载在太阳能电池板一旁移动的框架上，能在太阳能板上来回运动。日本的 Mirakikai 公司开发出一种不需要水就能处理电池板表面灰尘与颗粒清理工作的机器人，这款机器人重约 10.9kg，School of Mechanical Engineering,Qinghai University服务机器人宙斯机器人系统主要包括伊索（Aesop）声控内窥镜定位器、赫米斯（Hermes）声控中心、宙斯（Zeus）机器人手术系统（左右机械臂、术者操作控制台、视讯控制台）和苏格拉底（Socrat

33、es）远程合作系统等部分182。宙斯机器人监控手术画面能放大 15-20 倍，可模拟医师的手部动作，实现抛掷、推动、紧握等动作，使医生可从5-8cm 的小切口进入病人体内进行微创手术。School of Mechanical Engineering,Qinghai University服务机器人针对老年人或特殊需求（如士兵负重等），改善或提升人体功能。而康复机器人应用特点就是机器人与人的交互，因此需要传感、感知及运动等信息与患者大脑进行互适应控制。康复机器人反馈系统示意School of Mechanical Engineering,Qinghai University服务机器人外骨骼机器人（

34、Exoskeleton robots）作为一款辅助人体康复设备近年受到广泛研究和 应用。民用领域外骨骼机器人可帮助老人正常行动；医疗领域，它可以辅助残疾人正常生 活，减轻医护人员压力；军事领域，可训练士兵体能，提高战场作战和救援效率Hardiman 外骨骼机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University服务机器人穿戴外骨骼机器人的场景。该款外骨骼机器人由液压驱动下肢，高约 1m，重约19kg，可帮助截瘫患者实现正常行走的愿望上海傅立叶智能科技有限公司公布了自主研发的 FourierX1 外骨骼机器人，这是国内首款投入商业化运作的外骨骼

35、机器人，可帮助下半身瘫痪的患者实现坐、站、行走和上下楼梯等基本功能School of Mechanical Engineering,Qinghai UniversityOutline&Contents全球机器人战略 工业机器人服务机器人特种机器人本章小结School of Mechanical Engineering,Qinghai University特种机器人将用于家庭个人服务、医疗健康服务和公共场所服务之外的服务型机器人，均划分为特种机器人。从应用场景上进一步细分为安全与救灾机器人和军用机器人。同时在这里介绍两类特殊类型机器人微型机器人和无人机（无人驾驶车），它们都应用十 分广泛。Sch

36、ool of Mechanical Engineering,Qinghai University世界范围内自然灾害、人为灾难频发，威胁着人类的生命财产，利用机器人进入到灾 难现场抢救伤员和人民财产对人民生命安全和财产安全都有着重要意义。救援机器人，主要包括面向再燃灾害等的救灾机器人，反恐排爆机器人，危险搬运与维护检修机器人、能 源维护服务机器人等。能源维护包括核电站监测、缺陷修复、拆装、救援等遥控机器人、电力巡线检测与检修机器人、电站安全监控机器人等。其特点就是机器人要进入到人或者 搜救犬无法到达的地方去开展搜救工作，常用到的运动控制方式包括履带式运动系统、仿 生蛇形系统、仿生蜘蛛系统及可重构

37、变形机器人系统等。特种机器人 救援机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University9.11 中救援机器人19.11 中救援机器人2Micro VGTV、Micro Traces 和Mini Traces 来自 Inuktun 公司，均是体积小、质量轻类型；Talon、SOLEM 和 Urbot 来自Foster Miller 公司，与 Inuktun 公司不同，这三个机器人体积较大，承载能力强，SOLEM用于废墟堆中作业；Packbot 具有自我调整能力，ATRV 体型高大，是唯一一款采用轮式运 动的机器人，均来自iRobot 公司。

38、救援机器人特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University蛇形机器人履带式可变形机器人在蛇形机器人的基础上，研制了一种可重构和自动变形用于废墟搜索与辅助救援履带式机器人，如图 可通过多种形态和步态来适应环境和任务的需要。该款机器人在2013 年 4 月四川雅安市芦山地震救援行动中，实现了 20 余处废墟环境排查，圆满完成了芦山地震救援任务。中国科学院沈阳自动化研究所开发了用于非结构环境中探测和灾难救援的蛇形机器人（见图），可根据地面状况采用蜿蜒、伸缩、侧移和翻滚等多种步姿实现三维运动。特种机器人School of Mechanic

39、al Engineering,Qinghai University美军投入到阿富汗战场的机器人(a)SMSS 系统(b)PackrobotSMSS 系列具备语音控制、自主控制和路径规划等功能，并进入阿富汗战 场进行实战测试Packrobot 目前有三种型号，包括侦察型、探险型和处理爆炸型，可装载模块式轻型携载装置套具内，具有爬楼梯、防水等功能特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University美俄两款战斗机器人Talon 安装了5:56mm 口径 M249 轻机枪或者 7:62mm 口径 M240 机枪，引导系统包括 4 个摄像头和

40、1个夜视仪，由操作员从指挥所实施控制Talon 战斗机器人MRK-27-BT 战斗机器人MRK-27-BT 战斗机器人由鲍曼莫斯科技术大学应用机器人设计所研制，配备了 2 部熊蜂火焰枪、1 部 7:62mm 口径佩彻涅格人机枪和 6 部发烟榴弹。引导系统包括2 部摄像机，可在 200m 范围内有线控制，或 500m 内实施无线电操控。特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University空中军用机器人空中机器人的无人机也是各国研发的重点。美国早在1994 年就成功试飞了 RQ-1“捕食者”无人机。一套完整的“捕食者”系统由 4 架无人机

41、、一个地面控制站和一套卫星通信链路以及 55 名操作维修人员。RQ-1 包括两种型号 RQ-1A 型，主要用于侦察监视；另一种是 RQ-1B（也称 MQ-9 型），加装了对地攻击导弹。特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University欧俄两款无人战斗机(a)欧洲“神经元”(b)俄罗斯“鳐鱼”神经元”无人机借鉴了美国 B-2 隐形轰炸机的设计，采用无尾布局和翼身融合设计，长约 10m，翼展约为 12m，最大起飞重量 7t，有效载荷超过1t资料中其翼展为 11:5m，全长10:25m，机高“2.7m”最大低空飞行速度为 800km/h，

42、最大武器载荷 2t特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University前苏联研制的月球探测车LUNOKHOD 月球探测车-1LUNOKHOD 月球探测车-2空间机器人方面，自 1960 年遥控机器人研究起步，俄罗斯（前苏联）在机器人方面积累了丰富经验。拉沃奇金设计局研制的“月球车-1”（见图)就是前苏联机器人领域的最高成就之一。特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai UniversityNASA 和日本开发的机器人宇航员R2 空间机器人Kirobo 空间机器人Kirobo 的语音处理

43、技术来自丰田汽车公司，头部装有摄像机，具有面部识别功能。R2 是全球首位机器人宇航员，它的外皮材料具有屏蔽功能。从 2011 年起，R2 被放置于国际空间站上，协助宇航员完成清扫和日常维护等工作。特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University2013年12月，玉兔号月球车设计质量140千克，能源为太阳能，能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University无人机类型及其特点类型结构原理稳定性

44、特点及应用固定翼翅膀形状固定，通过流过完整驱动，自稳定系统载重较大，价格较贵自身抵抗气流的干扰来Fixed wing 机翼的风提供升力普通客机、歼击机等保持平衡直升机靠 1-2 主旋翼提供升力完整驱动，不稳定系统在搜救机部分巡视场机械结构复杂，控制旋翼Helicopter可自由调整姿态景中有应用桨面变化来调整升力方向4 个或更多个旋翼不稳定、不完整驱动多旋翼可垂直起降，机械结构简价格较低，常见于娱不稳定、很难控制好、Multi-rotor 单动力系统只需电机直接乐及商业用途侧倾后易坠机连桨特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai Univers

45、ity两款微型无人机图 为两款微型无人机，1 为扑翼的，2 为旋翼的。微型无人机的飞行方式包括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。特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University各种微型机器人特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai UniversityZEUS robotic surgical system,produced by American rob

46、otics company Computer Motion特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University天津大学王树新教授团队妙手(Mircro-Hand)微创外科手术机器人特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University无人驾驶汽车分级分级级别名称特点0 级无无人驾驶由人类驾驶员全权操控汽车，可以得到警告或干预系统的辅助1 级驾驶支援通过驾驶环境对方向盘和加减速中的一项操作提供驾驶支持，其他的驾驶动作都由人类驾驶员进行操作2 级部分自动化通过驾驶环境对方向盘和加减

47、速中的一项操作提供驾驶支持，其他的驾驶动作都由人类驾驶员进行操作3 级有条件自动化由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作。根据系统要求，人类驾驶者需要在适当的时候提供应答由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作。根据系统要4 级高度自动化求，人类驾驶者不一定需要对所有的系统请求做出应答，包括限定道路和环境条件等5 级完全自动化在所有人类驾驶者可以应付的道路和环境条件下，均可以由无人驾驶系统自主完成所有的驾驶操作特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University谷歌无人驾驶汽车包括雷达、车道保持系统、激光测距系统、红外摄像头、立体视觉、GPS/惯性

48、导航系统、车轮角度编码器等，并于 2012 年在内华达州机动车辆管理局获得了无人驾驶汽车牌照，目前测试已超过 30 万英里90。在谷歌交给加利福尼亚州政府的测试报告里称，从 2014 年 9 月到2015 年 11 月期间，行程 42.4 万英里，共发生341 次意外事故，表明谷歌在安全性能和自动控制方面都达到新高度。特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai University博世公司对两辆特斯拉 Model S 电动车进行改装，通过立体摄像机识别车道、路标及畅通路段，车辆周围360 度路况信息可在车内显示屏上显示，并已在美国加州和德国进行测

49、试，实现了汽车电动与自动化结合。特种机器人School of Mechanical Engineering,Qinghai UniversityOutline&Contents全球机器人战略 工业机器人服务机器人特种机器人本章小结School of Mechanical Engineering,Qinghai University本章小结本章在介绍全球范围内机器人市场和各国机器人发展战略的基础上，按照应用领域来阐述了工业机器人、服务机器人和特种机器人的当前应用情况。当前应用中，工业机器人是主要市场，其在物流搬运、机械加工、装配、焊接、打磨抛光及产线上的得到广泛应用。随着信息技术和人工智能技术发

50、展，工业机器人也向着智能化、网络化发展，与各领域间融合发展成为未来趋势。汽车制造业是工业机器人应用的最重要领域，机器人应用程度也一定程度上反映了汽车制造企业的综合实力。但随着非结构环境下机器人需求增多，服务机器人未来市场潜力极大，也是未来各国研究的热点。尤其家用服务和医疗服务眼下已成为研究热点和市场增长点；随着我国社会结构变化和老龄化现象凸显，服务型机器人将成为解决社会问题的重要技术手段，也将促进服务机器人的发展，拓展其应用领域。特种机器人可以说是服务机器人的特殊类别，主要服务于军事、公共安全或自然灾害现场，也是各国研究的热点，其应用能力也反映国家的整体科技实力。School of Mecha