工业机器人论文参考文献推荐十篇
工业机器人论文参考文献推荐十篇
主要在工业机器人/机械臂领域,写一些本领域个人认为非常好的偏向总体概述和控制方向的资料,欢迎各位随时补充。综述类:综述类书籍的章节和内容设计偏向于教材,范围广,深度较浅,内容差别不大,看透1~2本即可。《机器人学导论》 John J Craig著,贠超 等译。综合类入门教材,从最基本的坐标变换讲起,内容涉及正/逆运动学、静力变换、操作臂动力学、轨迹规划、机械设计、控制等。《Robotics, vision and control fundamental algorithms in MATLAB》著名的Matlab 机器人工具箱Robotics Toolbox作者Peter Corke编写的机器人入门教材,书中的实例很多,都使用机器人工具箱编写,配合Matlab可以随看随试。PS:该工具箱不仅包含工业机器人的内容,还包括移动机器人,视觉等很多相关模块,并且配有非常详细互动式Demo。上面提到的《机器人学导论》Matlab编程习题部分就要求使用该工具箱来完成。
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论机电一体化技术的应用及其开展趋向摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术相互浸透的产物,是机电工业开展的必然趋向。本文简述了机电一体化技术的根本构造组成和主要应用范畴,并指出其开展趋向。关键词:机械工业 机电一体化 数控 模块化 现代科学技术的开展极大地推进了不同窗科的穿插与浸透,惹起了工程范畴的技术改造与反动。在机械工程范畴,由于微电子技术和计算机技术的疾速开展及其向机械工业的浸透所构成的机电一体化,使机械工业的技术构造、产品机构、功用与构成、消费方式及管理体系发作了宏大变化,使工业消费由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的开展阶段。 一、机电一体化的中心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处置单元和驱动单元等局部组成。因而,为加速推进机电一体化的开展,必需从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必需从改善性能、减轻质量和进步精度等几方面思索。现代机械产品普通都是以钢铁资料为主,为了减轻质量除了在构造上加以改良,还应思索应用非金属复合资料。只要机械本体减轻了重量,才有可能完成驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量耗费,进步效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在进步牢靠性、灵活度和准确度方面,进步牢靠性与防干扰有着直接的关系。为了防止电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋向。对外部信息传感器来说,目前主要开展非接触型检测技术。 (三) 信息处置技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处置设备(特别是微型计算机)的提高应用严密相连。为进一步开展机电一体化,必需进步信息处置设备的牢靠性,包括模/数转换设备的牢靠性和分时处置的输入输出的牢靠性,进而进步处置速度,并处理抗干扰及规范化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被普遍采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极开展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机停止通讯,必需使数据传送的格式规范化、规格化。接口采用同一规范规格不只有利于信息传送和维修,而且能够简化设计。目前,技术人员正努力于开发低本钱、高速串行的接口,来处理信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、规范化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必需谐和分歧地开展。为了减少软件的研制本钱,进步消费维修的效率,要逐渐推行软件规范化,包括程序规范化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用范畴 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的开展,在构造、功用、操作和控制精度上都有疾速进步,详细表如今: 1、 总线式、模块化、紧凑型的构造,即采用多CPU、多主总线的体系构造。 2、 开放性设计,即硬件体系构造和功用模块具有层次性、兼容性、契合接口规范,能最大限度地进步用户的运用效益。 3、 WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和完成二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、含糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不只丰厚了数控功用,同时也增强了CNC系统的控制功用。 5、 能完成多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的才能,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功用,增强了系统组合及构成复杂加工系统的才能。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成构造紧凑的数控安装。 (二) 计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的完成不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它突破原有部门之间的界限,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,完成从运营决策、产品开发、消费准备、消费实验到消费运营管理的有机分离。企业集成度的进步能够使各种消费要素之间的配置得到更好的优化,各种消费要素的潜力能够得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它能够随机地、实时地、按量地依照装配部门的请求,消费其才能范围内的任何工件,特别适于多种类、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量消费。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能依据示教停止反复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏顺应性和灵敏性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,经过计算机处置、剖析,做出一定的判别,对动作停止反应控制,表现出低级智能,已开端走向适用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功用,可停止复杂的逻辑思想、判别和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系亲密。 三、机电一体化技术的开展前景 纵观国内外机电一体化的开展现状和高新技术的开展意向,机电一体化将朝着以下几个方向开展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的开展方向。近几年,处置器速度的进步和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法发明了条件,有力地推进着机电一体化产品向智能化方向开展。智能机电一体化产品能够模仿人类智能,具有某种水平的判别推理、逻辑思想和自主决策才能,从而取代制造工程中人的局部脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系构造进一步采用开放式和形式化的总线构造。系统能够灵敏组态,停止恣意的剪裁和组合,同时寻务实现多子系统谐和控制和综合管理。表现特征之二是通讯功用大大增强,普通除RS232等常用通讯方式外,完成远程及多系统通讯联网需求的部分网络正逐步被采用。将来的机电一体化愈加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可依据一些生物体优秀的结构研讨某种新型机体,使其向着生物系统化方向开展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度交融了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的开展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸普通不超越1cm3,并正向微米、纳米级方向开展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵敏等特性,可进入普通机械无法进入的空间并易于停止精密操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等范畴,都有宽广的应用前景。目前,应用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个开展趋向,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产种类类和消费厂家繁多,研制和开发具有规范机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需求制定一系列规范,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品消费企业可应用规范单元疾速开发新产品,同时也能够不时扩展消费范围。 (五) 网络化 网络技术的飞速开展对机电一体化有严重影响,使其朝着网络化方向开展。机电一体化产品的品种很多,面向网络的方式也不同。由于网络的提高,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备自身就是机电一体化产品。 (六 ) 绿色化 工业的兴旺使人们物质丰厚、生活温馨的同时也使资源减少,生态环境遭到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时期的趋向,其目的是使产品从设计、制造、包装、运输、运用到报废处置的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源应用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指运用时不污染生态环境,报废时能回收应用。绿色制造业是现代制造业的可持续开展形式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术开展的结晶,是社会消费力开展到一定阶段的必然请求。它促使机械工业发作战略性的革新,使传统的机械设计办法和设计概念发作着反动性的变化。鼎力开展新一代机电一体化产品,不只是改造传统机械设备的请求,而且是推进机械产品更新换代和开拓新范畴、开展与复兴机械工业的殊途同归。 【参考文献】: 1、 李运华机电控制[M]北京航空航天大学出版社, 2、 芮延年机电一体化系统设计[M]北京机械工业出版社, 3、 王中杰,余章雄,柴天佑智能控制综述[J]根底自动化,2006(6) 4、 章浩,张西良,周士冲机电一体化技术的开展与应用[J]农机化研讨,2006(7) 5、梁俊彦,李玉翔机电一体化技术的开展及应用[J]科技资讯,2007(9)
人工智能工业机器人论文参考文献
不是的! 1、三D设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上,让设计目标更立体化,更形象化的一种新兴设计方法。学习设计的美术的确很重要。主要是要对立体方面有感觉,但如果经过自己的锻炼和对软件的熟练程度。克服这点小问题应该是可以的。最主要的就是你有足够的时间锻炼自己。熟练对软件的掌握。要相信自己可以。不要硬着头皮去做。每个东西都技巧。 2、人工智能技术的基本原理、控制方法及应用。在简述人工智能的理论与方法基础上,较详细地介绍了人工智能在工业领域中的应用,包括人工智能基础知识专家系统、智能控制、计算智能及其应用、数据挖掘与智能决策、智能制造、智能机器人、综合集成智能系统和智能系统及装备实例等。
接触危险物品的工作岗位高温、低温、高压、辐射等极端环境的工作岗位长时间机械作业的工作岗位长时间监视监控的工作岗位精细工作高强度工作……-----------------------------------随着知识经济时代的到来,高技术已成为世界各国争夺的焦点,机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到了各国政府的重视。据了解,目前日本继前两个机器人计划--“极限作业机器人”计划和“微机械技术”开发计划之后,正在实施第三个“人型机器人”计划;美国仅花在无人机上的费用就已达25亿美元。我国政府也非常重视机器人的研究,早在“七五”期间就开始了工业机器人和水下机器人攻关计划,并取得了一定的成绩。1986年,国家“863”计划将智能机器人列入其中。经过十几年的艰苦奋斗,从跟踪世界先进水平到自主开发,取得了举世瞩目的成果。 机器人技术--科技经济的必争之地 世界各国都非常重视机器人技术的开发与研究,主要有以下几个方面的原因: 第一,发展机器人可以提高综合国力。机器人技术是集光机电信息自动化于一身的高新技术,从某种意义上讲,一个国家机器人水平的高低,代表了一个国家的综合实力。 发展工业机器人可以增强一个国家的制造能力。国内外很多企业都是通过使用工业机器人来提高生产率和产品质量。国外一些大的汽车、电子、机械制造商通过采用工业机器人作为关键生产设备,可以做到根据市场需求,及时调整生产策略,以小批量、多品种,占领更多的市场份额。国家"863"计划正是看到了这一趋势,对工业机器人及其应用工程给予了大力支持,在摩托车、汽车、电子、家电等行业推广了一批示范工程,并形成了拥有自主知识产权的产品系列。 发展特种机器人可增强国家的可持续发展能力。所谓的特种机器人是指除工业机器人之外的各种机器人。在“863”计划实施的初期,我国先后研制出了水下机器人、排险机器人、机器人压路机、微操作机器人、双足步行机器人、灵巧手等多种用途的特种机器人,大大缩短了我国机器人水平与国外发达国家之间的差距,有力地推动了我国机器人技术的发展,加强了机器人与社会、经济的联系。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、自动控制、计算机、人工智能、光电技术、传感技术、通讯技术、仿真技术等多种学科和技术的综合成果。智能机器人做为新一代生产和服务工具,在制造领域和非制造领域占有更广泛、更重要的位置,这对人类开辟新的产业,提高生产与生活水平具有十分现实的意义。例如,我国在争取公海海域优先开采权的过程中,由国家“863”计划研制的6000米水下无缆自治机器人系统先后两次出海,获得了海底锰结核分布的珍贵资料,使我国成为世界上少数几个具有深海探测能力的国家之一。 第二,发展机器人技术可以提高国防实力。在海湾战争、波黑战争、科索沃战争中,各种无人机和地面军用机器人系统在战场侦察、探雷排雷、监视、通讯中继、电子对抗、火力导引、战果评估、骚扰、攻击等方面都起了特殊的作用。鉴于高新技术对未来战争的指挥系统、战场环境将产生重大影响,我国已经开展并将加强这方面的研究。 第三,机器人可以形成一个巨大的产业。尽管目前发展相对成熟的只有工业机器人,但从世界机器人的发展趋势看,服务机器人、个人机器人具有巨大的市场潜力,可以预见,个人机器人将会像个人电脑一样走进千家万户,成为人类社会必不可少的生活用品。 第四,发展机器人可以提高一个国家的国际地位。在国家攻关计划和“863”计划的支持下,我们已经研制出了各种用途的机器人,并加入了由少数发达国家参加的国际先进机器人计划,提高了中国科技的国际地位。 我国发展机器人技术的必要性目前,我国机器人市场还不是很大,其原因是多方面的。我国是一个人口大国,多数人对机器人缺乏了解,认为现在下岗人员就很多,还用机器人干什么。这是一个偏颇的观点。 首先,机器人不是简单地代替人工作,我们使用机器人是让它们完成不适合人直接干、干不了和干不好的一些工作。比如:机器人可以进入病人体内进行检查和治疗,进入煤气管道进行检查和维修,进入核电站检查核泄漏,机器人可以登陆月球、深潜海底,能24小时不停地高质量完成单调或复杂的工作。目前我国有许多人工作在有毒、有害、高温、危险的作业环境中,机器人的应用可以将他们从恶劣环境中解放出来。 市场竞争也需要机器人。机器人的应用,不仅可以提高产品质量,提高产品的改型速度,适应快速变化的市场,满足消费者的需要,而且可以降低产品的成本,提高市场竞争能力,从而提高我国企业在国内外市场上的竟争能力。 另外,随着物质及精神生活水平的提高及老龄人口的增多,人们将需要更多的智能化、社会化、家庭化、个性化、感情化的服务,机器人将大显神通。 最重要的是,站在国家的角度来看,许多尖端技术,尤其是国防高技术必须拥有自主知识产权,才能在国际竞争中得到主动权。霸权主义并不希望我国拥有能与其相抗衡的机器人技术,我们只能依靠自力更生。 前景光明的机器人应用我国是一个发展中大国,经济的高速发展给机器人技术带来了广阔的应用前景。 随着我国高技术产业的兴起和大中型国有企业的扭亏为赢,将出现一批新兴产业,也将诱发新一轮的投资,工业机器人作为先进制造业的核心必将得到广泛应用。近两年,我国大规模的基础设施建设为混凝土喷射机器人、凿岩机器人、机器人压路机、机器人推土机等机器人化工程机械提供了用武之地。新一代机器人化工程机械如装载机、搅拌机、摊铺机、盾构机器人等正在研究中。21世纪是人类走向海洋,向海洋要资源的世纪,我国的系列水下机器人将承担起海洋探测的重任,为我国开发海洋作出贡献。 通过国家“863”计划的实施,我国机器人产业化已初露端倪,而且发展势头良好。一些企业已看到了机器人的巨大潜力,一汽、华录、海尔、嘉陵、长安等大型企业集团都开 始涉足机器人领域,他们都看到了中国潜在的机器人市场。 抓住时机迎接挑战 加速我国机器人产业化的发展迫在眉睫,我们必须采取相应的措施,才能适应形势。 国家应加大对机器人技术的投人,并制定相应的鼓励政策。机器人是具有创新性的、战略性的、对国民经济和国家安全有巨大影响的高技术,是21世纪经济技术的制高点之一。国家必须投入较多的资金加快机器人技术的研究,同时对有关企业给予一定的优惠政策,以推动我国机器人产业的发展。 我国应组建机器人自动化装备产业集团。随着我国制造业的快速发展,国内对机器人自动化装备的需求越来越旺,国外大的机器人公司已纷纷进人中国市场。尽管总的说来我国的特种机器人性能价格比优于国外,但由于企业规模小,产品比较单一、批量小,缺乏足够的资金实力和企业间的协调能力,因此很难与国际大公司抗衡。我们只有成立具有一定规模的公司,增加投入,在提高产品质量的同时降低成本,创造品牌,才能形成企业的良性发展,在国际市场占有一席之地。 筹建中国机器人协会。现在我们国家拥有二级机器人协会、学会不少,但各个分会针对的重点不同,涉及的人员范围也不同,相互沟通不够,给人一种各行其事的感觉。如果能成立一个中国机器人协会,把现有的二级学会组织起来,通过学术交流、科普宣传、市场调查等活动普及知识、培养人才,推动机器人科学技术的研究和应用水平,将对我国的机器人事业大有裨益。----------------------------------中国工业机器人未来发展会怎样?它能不能大规模应用于生产,被市场所接受?这一直以来就是困扰很多人一个的问题。 中国工业机器人发展长期以来受限于成本较高同时国内劳动力价格低廉的状况,这种局面使得工业机器人应用面十分狭窄。但是随着中国经济近30年的持续快速扩张,人民生活水平不断提高,很多情况已经悄然间发生了变化,这些变化改善了工业机器人的使用环境。 加工制造业作为制造业体制最为灵活,发展最为迅速的部分,它对国民经济有着极大的影响。改革开放以来,加工制造业的发展经历了从80年代的“三来一补”到国内外厂商直接投资开办工厂并同时在国内和国外销售。但是这些在中国的投资和开办的工厂利用的只是中国充足和低廉的劳动力,而它所采用的技术和设备大多来自于国外。虽然劳动力近似无限的供应使得中国制造业在二十世纪末已经发展成为世界工厂。但是这种发展却埋下巨大的隐忧,世界工厂的发展依赖于劳动力能否充足供应。经济持续的增强以及在中国推行了20余年的计划生育,中国劳动力供应格局到现在已经开始发生变化。中国劳动力市场逐步从“买方”市场转移到“卖方”市场,劳动力由供远大于求开始向供求平衡的方向发展。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。这种市场的变化使得很多劳动力密集行业中的企业为了提高劳动生产率所采用的依靠增加工人数量,延长工人劳动时间的方法反将使其成本越来越高昂,同时这种方法的使用也受到越来越多法律的限制和政策的阻碍。这种从企业微观层面到整个社会宏观层面的改变对于中国企业影响巨大,它促使企业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以尽量减少用工量来应对这种改变。 随着劳动力过剩程度的降低,单个工人的成本上升、对于产品质量更高的要求以及国家对装备制造业的重视,工业机器人及技术在中国得到了政府和产业界的广泛重视。政府努力加快中国装备制造业尤其是工业机器人的发展,使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额,并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。产业界也开始重视工业机器人在降低劳动成本、减少劳动风险、提高产品质量中所起的巨大作用。正因为如此,最近几年国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人。不少企业通过采用工业机器人及技术满足了自己的要求,从而提高企业的竞争力。各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。最近四年,很多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台,2000年以后已经突破121台,销售量翻了近三倍。快速发展的工业机器人及技术正被大量应用于工业企业的技术提升。在未来,中国的工业机器人产业将作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。 国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用,长期以来推进机器人技术提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业。机器人技术主题不仅积极推动机器人产业化应用而且在普通人群中广泛普及机器人知识,增加人们对于各种机器人的了解和认识。使利用机器人技术提升我国工业发展水平,提高人民生活质量成为全社会的共识。----------------------------------------------1,基于符号的机器人学诞生与发展的简要历史 工程学科的一个共同点是:先有工程实践。机器人学的诞生也不例外,是随着工业机器人的诞生与发展而进行的,直至七十年代,工业机器人整个系统基本定型,发展主要在于单元器件性能的逐步改进。这时机器人学向深度和广度发展,成为一门非常综合和活跃的学科,这也是工程性质学科的另一个共同点:到一定时期,理论将超前于工程实践。George C Devol于五十年代中期发明工业机器人,是可重复编程的PTP控制的操作手,和Jeseph FEngelberger共同发展这一全新工具概念后,于1959年成立第一家工业机器人公司Unimation 启发工业机器人发明的前期工作是二战中开始的主从控制的遥控机器人的开发,主要用于放射性物质的处理。 工业机器人发展的主要历史事件如下: 1954年:美国GCDevol,发明可编程机器人,专利号2988237 1959年:美国行星公司制造第一台商用机器人 1960年:美国Unimation公司成立 1970年:Victor Sheinman验证Starford Manipulator 1971年:日本工业机器人协会成立 1974年:美国Cincinnati Milaeron公司推出第一台小型机控制的机器人T3 1976年:Ralph Bolles发展了机器人编程语言AL 1978年:Unimation公司推出可用于装配的通用机器人PUMA 1978年:日本,牧野洋发明SCARA装配机器人 机器人学研究的主要事件有: 1954年:Denavit和Hartenberg(1954)提出用于表达空间杆件几何关系的一般方法,可用于解机器人正运动学 1962:Ernst(1962)和Boni(1962)分别研究带触觉和压觉传感器的机械手 1964:Uicker(1964)的博士论文研究了空间杆件的动力学 1968:Pieper(1968)的博士论文中用代数方法解逆运动学问题 1968:McCarthy(1968)在Stanford AI Lab研究带摄像机、麦克风的机器人,能根据人的指令发现并抓取积木 1971:Kahn和Roth(1971)研究机器人的最少时间控制 1972:Paul(1972)研究关节空间轨迹规划 1973:Bolles和Paul(1973)用装有视觉和力觉的Stanford arm完成水泵装配 1974:Bejezy(1974)研究机器人的动力学和计算力矩控制 1976:Bolles(1976)发展了机器人编程语言AL 1979:Paul(1979)研究了笛卡尔空间的轨迹规划 1979:Lozano—Perez和Wesley(1979)研究机器人避障问题 1981:RPPaul(1981)出版第一本机器人学课本,“Robot Manipulator:Mathematics,Programmings and Control” 这些事件的选择标准是该项研究开创性的。但是,虽然1954,1964二事件是机器人运动学和动力学的基础,但并不是专门为机器人学研究的。 1978年PUMA通用工业机器人的诞生可看作是工业机器人的成熟,直到现在,工业机器人的整个机械结构,驱动,控制结构,编程语言均和1978无本质差别。 1981年机器人学课本的出版标志着该学科的成熟,Denavit和Hartenberg(1954),Pieper(1968),Paul(1972),Bolles(1976),Paul(1979)等人的研究对工业机器人的成熟作用巨大。 由于学科发展的主要驱动力是求新求深,进入八十年代,机器人学的发展主要向广度和深度发展,主流也渐离工业背景。但由于机器人学是工程学科,太偏离实际肯定要受到制约,也即受到市场驱动力的制约,如那么多的机器人控制和智能方面的研究,但无一实用,这方面的研究肯定要萎缩。这几年,机器人学界意识到这一点(也即研究经费减少了),开始把注意力投向新的工程主题。基于行为的机器人学和生物机器人学将把机器人学推向新的发展时空。2, 基于符号的机器人学的主要研究内容 参照KSFu等(1988)的经典机器人学课本,传统机器人学的研究内容为: ·运动学 ·动力学 ·轨迹规划 ·操作手控制(包括位置与力控制) ·机器人传感器 ·路径规划与任务规划 以上内容均在笛卡尔空间对机器人或环境用符号进行描述(关节空间可映射至笛卡尔空间),然后实施规划和控制,这部分机器人学称之为基于符号的机器人学是恰当的。另外机器人路径规划和任务规划是与基于符号的人工智能特别相关的部分,这部分内容也称之为智能机器人学或基于人工智能的机器人学,基于符号的人工智能引起的危机自然也是它的危机。 进入十年代后,机器人学向深度和广度发展的研究有: ·多机器人系统的运行学、动力学、运动轨划、控制和协调等问题 ·冗余度机器人的运动学、动力学、运动规划和控制问题 ·弹性机器人的运行学、动力学、运动规划和控制问题 ·复杂环境中机器人的基于多传感器的信息处理与任务实现问题 向广度发展的研究为: ·移动机器人的结构、传感器、控制与任务规划等 爬行,步行,飞行,水下,轮式,履带式等等能移动的机器人均是移动机器人,够成非常丰富的研究内容,由于机器人在工作空间中移动,首要问题即是避障与导航。由于移动机器人需要具有在动态环境中的自主运动和作业的能力,另一术语自主机器人也主要指移动机器人。 由于移动机器人的工作环境(动态的,不确定的)与工业机器人的工作环境(结构化的)完全不同,也就需要新的理论,正是这方面的工程需要诞生了基于行为的机器人学及向生物机器人学的发展。3,什么是基于行为的机器人学? 基于行为的机器人学反对抽象的定义,因此采用场景化、具体化的解释更适合该领域的哲学思想,下列表是基于行为的机器人学和基于符号的机器人学在各方面的比较。 特征项 基于行为的机器人学 基于符号的机器人学 研究对象 非结构化环境工作的自主机器人 结构化环境工作的机器人 环境特点 动态的、不确定的、复杂的 确定的、预知的、简单的 传感信息的处理 分布式直接处理,不抽象、不定义 集中式融合处理,抽象、定义 对环境的处理 无中心模型,无中心表达 有模型,有中心表达 行为序列的产生 行为序列由目标、操作场景和机器人之间的交互作用而突现产生 根据给定的任务预先进行精确的规划 行为控制 自组织、分布式 中央控制或隐形中央控制 信息处理方式 并行、计算量极小 串行、计算量极大 任务实现 由自组织行为和环境交互作用的突现行为实现 由算法实现 系统结构 由行为模块并行组织,分层结构动态突现 由功能模块串行组织,结构固定不变 系统理论 主要用语言表达,难以形式化,强调具体化、场景化证实 主要用符号表达,便于分析,多用仿真基于行为的机器人学的重要研究内容是系统结构而不是算法,基于行为的机器人在非结构化动态环境中的性能非常优越,用基于符号的机器人学设计的类似的机器人无法达到如下性能: ·高速度,高灵活性。在动态复杂环境中的移动速度可达到2米/秒。 ·高柔性。迅速适应变化的内外部约束。 ·高鲁棒性。可以承受局部损坏。 ·高效性。软件代码可以是传统的几百分之一,硬件可以是传统的几十分之一。 ·经济性。价格是传统的十几分之一。 ·简易性。没有机器人学正规训练的人也能很快操作。 ·可扩展性。很少改变原有系统便可增加性能。 ·可靠性。分布式自组织并行工作,可靠性强。4,生物机器人学,新的研究共同体 进入九十年代,机器人学研究中出现了许多新名称,如:基于行为的机器人学(Brooks,1991a),进化机器人学(Harvey,92),非笛卡尔机器人学(Gomi,1996),认知机器人学(Brooks,1997)等等。其中,进化机器人学主要研究当前环境行为进化,非笛卡尔机器人学和基于行为的机器人学研究类似的内容,认知机器人学是Brooks新提出的概念。因为Brooks一直领导着这个新的领域,有必要解释这个概念的背景。Brooks研究组研制基于行为的机器人取得很大成功后,(Brooks和Stein,1993)开始进行机器人的最高形式--仿人机器人的研究,主要是想实现其智能一步步累积的思想,更把研究面向人类认知问题,当时建立了很大的研究计划,至1996年底(Brooks,1997)报告了该计划的研究成果,显然,该计划从经费、技术和研究思想上遇到大挫折,目前还停留在单元模块的制造和研究上,在研究思想上,由于系统结构还是基于SA设计,由第三章的分析,根本是不会成功的。从技术上说,人从机体、感觉到大脑,远比想象的复杂,完全模拟人的行为,进一步拥有人的能力,还是长远的研究目标,从研究思想上,Brooks的智能累积思想(1991a)是行不通,一方面Brooks仍采用整体智能的概念,另一方面,智能的进化包含生物基础的进化,并不单纯是行为层次的增加。尽管如此,Brooks的研究计划引起世人注目,因为以前的类人机器人主要是机构的研究,最复杂是早稻田大学加藤一郎研制的会演奏钢琴的机器人,是传统控制方式的杰作,Brooks是第一个用基于行为的方法研制仿人机器人,已制成头眼手模块。德国GMD和日本东京大学也开始这方面的研究。虽然研究计划遭到挫折,但(Brooks,1997)提出了认知机器人学的概念,并把它作为基于行为的机器人学的进一步发展。他把身体形态、动机、一致性、自适应、发展、大脑机理等作为研究主题,可以看出,Brooks想把研究类人机器人作为基于行为的机器人的发展,他所说的认知机器人学即是对类人机器人的研究,也没有提出系统的理论,只是研究对象复杂了。 通过以上分析,进入九十年代,许多研究人员从生物学中寻找启发来开拓机器人学的新方向,主要推动力量是Brooks建立的包容结构理论,许多研究者也发现了包容结构的局限性,在它基础上很难再进行进一步的研究,上一章提出的GBA作出了很大的发展,GBA是一个开放的系统,在GBA的基础上,行为学习、行为进化等等均可以系统地进行研究,同时又面临许多新的问题,如更为有效的驱动系统、传感器,复杂学习问题,计算工具问题,思维问题等等,单一地面对某一问题,如,当前环境行为进化,或认知,都不利于机器人学新的发展,有必要把它们都统一到生物机器人学的范畴中,因为它们的思想基础都是统一的,另外,生物机器人学也不是基于行为的机器人学的发展,而是一种包容,以构成新的研究共同体,以深入、综合的视野拓宽机器人学研究的新时代。 生物机器人学的研究对象是:动态的不确定的环境中工作的自主、半自主的机器人。研究方法是:从生物系统的各个层次获得启发,动态平行应用从上向下和从下向上的研究方法,也即太极研究方法,更多地运用综合策略。 主要研究内容如下: (1)仿生物机构、驱动器、传感器 (2)仿生物计算工具 (3)系统结构与智能结构 (4)意识、动机、情感、成长、相互作用、技能、语言、学习、知识、知觉、行为实现、思考等认知能力 (5)系统设计与制造 这样,生物机器人学就有了明确的指导方向,包容性也很大,如(Harvey,1992)提出的进化机器人学主要研究认知能力中的成长问题,采用动态神经网作为计算结构和工具,认知机器人学也主要针对认知能力中的几个因素。需要指出的是系统结构和智能结构是生物机器人学的基础,认知能力也需要在这个基础上实现。基于行为的机器人学主要研究了系统结构以及行为实现和相互作用问题。显然,生物机器人学能把已进行的该方向的所有领域都包容进来,并能促进和指导进一步的研究,同时避免犯局部性的错误。特别是,在研究方法上得到了和谐统一,一味从下向上的还原主义的研究方法容易犯机械论的错误,如目前发展的神经网络,难以产生高层行为,一味从上向下的研究方法容易脱离实际,如基于符号的机器人,难以适应环境。
机器人和人工智能的区别(2008-07-29 19:00:35)标签:杂谈 我们研究的是人工智能,和机器人有密切关系,但不是为了研究那些现实的机器人。我们不会去研究机器人足球赛、跳舞机器人这些东西,机器人有很多种:工业机器人能够不断重复作一些设定好的精确动作,提高效率,减少失误;军用机器人能够捕捉移动目标并开枪射击,它需要具有简单的图像识别能力;无人飞机也是一种机器人,需要遥感和一些图像识别能力。这些都是已经投入使用了的机器人,但它们显然没有人的智力,只是自动控制技术的延展。人工智能是“类人”机器人所需要的算法和技术,也就是说我们研究的主题是高级智能的本质,而不是其外在表现和辅助部件。人工智能要解决的问题主要是以下几个方面:一、识别过程,外界输入的信息向概念逻辑信息转译,将动态静态图像、声音、语音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式化(大脑中的信息存储形式)的概念逻辑信息。二、智能运算过程,输入信息刺激自我学习、信息检索、逻辑判断、决策,并产生相应反应。三、控制过程,将需要输出的反应转译为肢体运动和媒介信息。实用机器人在第三个方面做得比较多,而识别和智能运算是很弱的,尤其是概念知识的存储形式、逻辑判断和决策这些方面更是鲜有成果,这正是人工智能要重点解决的问题。 【人工和智能】人工智能的定义可以分为两部分,即“人工”和“智能”。“人工”比较好理解,争议性也不大。有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的,或着人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步,等等。但总的来说,“人工系统”就是通常意义下的人工系统。 关于什么是“智能”,就问题多多了。这涉及到其它诸如意识(consciousness)、自我(self)、思维(mind)(包括无意识的思维(unconscious_mind)等等问题。人唯一了解的智能是人本身的智能,这是普遍认同的观点。但是我们对我们自身智能的理解都非常有限,对构成人的智能的必要元素也了解有限,所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。因此人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。其它关于动物或其它人造系统的智能也普遍被认为是人工智能相关的研究课题。 人工智能目前在计算机领域内,得到了愈加广泛的重视。并在机器人,经济政治决策,控制系统,仿真系统中得到应用。
工业机器人论文英文参考文献
据新华社消息,我国目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。“九五”期间我国工业机器人的需求量以每年30%以上的速度增长。2000年,我国工业机器人的拥有量约为3500台,其中以点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人为主,销售额为6.7亿元。 据专家对国内542家用户以及汽车、电子电器、工程机械3个行业的部分用户进行的统计分析,就全国而言,弧焊、点焊、装配、喷涂机器人应用的最多;其次是搬运、上下料(冲压、压铸、铸锻、注塑等用的大多是上下料机器人);再次是包装、码垛、拆垛机器人和密封涂胶机器人;其他机器人用量很少。就行业而言,汽车行业以焊接、喷涂、涂胶作业较多,冲压、搬运、装配次之;电子电器行业集中在装配,如华录一家就用了近300台,其次是搬运和喷涂;工程机械行业集中用于弧焊,喷涂其次。此外包装、码垛、拆垛机器人目前主要用于石化、轻纺和烟草行业。 据对724家用户的统计分析,大机械行业(机械制造和汽车工业)用户共有467家,占用户的65%;电子电器和邮电通讯业用户有92家,占用户的13%。可见,目前国内工业机器人主要应用在汽车、机械制造等行业。 机器人及其自动化成套装备是指以机器人为核心,以信息技术和网络技术为媒介,将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。 目前,国外机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。 国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业(企业级)等已大量使用机器人自动化生产线, 从而保证了其产品的质量和生产的高效。典型的如机器人有大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子和电器等的机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人整车及发动机装配自动化系统技术和成套装备、AGV物流与仓储自动化成套技术及装备等,这些机器人设备的使用大大推动了这些行业的快速发展,提升了制造技术的先进性。 当前,国外将机器人自动化生产线成套装备的共性技术作为重点开发内容: 1.大型自动化生产线的设计开发技术。利用CAX及仿真系统等多种高新技术和设计手段,快速设计和开发机器人大型自动化生产线,并进行数字化验证。 2.自动化生产线“数字化制造”技术。虚拟制造技术发展很快,国外几家早期从事仿真软件的开发公司已经推出可进入实用的所谓“数字化工厂”(DMF)商品化软件。国外企业已利用这类软件建立起自己的产品制造工艺过程信息化平台,再与本企业的资源管理信息化平台和车身产品设计信息平台结合,构成支持本企业产品完整制造过程生命周期的信息化平台。自动化生产线的设计、制造、整定及维护也必须要基于上述信息化平台进行,开展并行工程,实现信息共享,这是最大限度地压缩自动化生产线投产周期所必须的,另外也有利于实现生产线的柔性和质量控制的功能。 3.大型自动化生产线的控制协调和管理技术。利用计算机和信息技术,实现整条生产线的控制、协调和管理,快速响应市场需求,提高产品竞争力。 4.自动化生产线的在线检测及监控技术。利用传感器和机器人技术,实现大型生产线的在线检测,确保产品质量,并且实现产品的主动质量控制。利用网络技术,实现生产线的在线监控,确保生产线安全运行。 5.自动化生产线模块化及可重构技术。利用设计的模块化和标准化,能够实现生产线的快速调整及重构。 6.生产线快速整定(commissioning time)技术。如建立完整的制造过程信息技术,发展机器人等自动化设备的离线编程技术、生产线上的机电设备实现网络控制管理技术、关键工位在线100%产品检测技术、先进的生产线现场安装精度测试技术。
Real-time Open-Platform-Based Control of Cooperating Indus trial Robotic Manipulators在中国知网上搜吧,我不方便发送。提交回答
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人工智能机器人论文参考文献
机器人历史回顾 最早的“机器人”顶多只能 算是结构精密的自动化机械,就 像你不会称一个时钟为机器人 一样。那时的机械以现代的角度来 说也称不上是机器人,但想 象古希腊人看到希洛(H e r o o f Alexandria)或阿加扎利(Al- jazari)所做的精巧自动机器(称为 A u t o m a t o n)时,他们的感觉 恐怕和我们第一次看到 i P h o n e 的感觉差不多吧。而“人形机器 人”的概念来自大发明家(兼科 学家、数学家、工程师、人体解 剖学家、画家、雕塑家、建筑师、 植物学家、音乐家和左手倒着写 字专家)达文西,他的众多草稿 中,就包括一个内含机械构造的 武士盔甲。就像大部份达文西草 稿内的东西一样,没人知道在当 时有没有人做出这么个机器人 来,但看机械,似乎会站会坐、 会挥手,嘴巴还会动呢! 真正意义上的机器人出现于 1959 年。美国人英格伯格和德沃 尔研制出世上第一台工业机器 人。这台机器人外形像一个坦克 的炮架,基座上有个可转动的大 机械臂,该臂上又伸出一个可伸 缩和转动的小机械臂,能进行一 些简单操作,代替人做一些诸如 抓放零件的工作。 经过了 40 年的发展,机器人 获得了很大的发展——无论在 会下楼梯的智能机器人 数量还是质量上,这呈现了各门 科学技术相互融会贯通的结果。 现代工业机器人主要有四种类 型:(1)顺序型——这类机器人 拥有规定的程序动作控制系统; (2)沿轨迹作业型——这类机器 人执行某种移动作业,如焊接、 喷漆等;(3)远距作业型——比 如在月球上自动工作的机器人; (4)智能型——这类机器人具有 感知、适应以及思维和人机通信 机能。 智能机器人是最复杂的机器 人,也是人类最渴望能早日制造 出来的机器人。要制造一台智能 机器人相当困难,这就涉及到了 人工智能技术。人工智能就是研 究、开发用于模拟、延伸和扩展 人的智能的理论、方法、技术及 应用系统的一门新的技术科学, 主要目标就是使机器能够胜任 一些通常需要人类智能才能完 成的复杂工作。 谈谈人工智能 人工智能的奠基者,大部份 人都公认是英国的数学家图灵 (AlanTuring)。他发明了一种称 为图灵试验的测试方式,做为机 器是否有人工智能的判断标准: 让机器和真人分别坐在两个看 不见对方的房间里,通过电脑屏 幕打字交谈。如果人类无法判定 坐在对面盒子里的是人类还是 机器的话,那机器就通过了这个 “图灵试验”。依现在的技术,要 做出在一般性交谈中很像真人 的电脑响应程序已经很容易,但 拿稍微深入一点的内容去戳电 脑,电脑马上就原型毕露了。 这就是为什么一部分哲学 家和科学家相信类似人类的人 工智能永远不可能的原因—— 电脑根据输入的文字操弄自已 手上的数据库,然后再回答出一 个答案来,这样叫做“智慧”吗? 电脑知道自已在做什么吗?以 I B M 的深蓝为例,当年深蓝打败 了世界棋王卡斯珀罗夫被誉为 是人工智能的一大进步,但深蓝 真正在做的,只是把每一步可能的棋步都算出来,并且据此 决定什么步数算出来的赢面最 大而已。如果接下来问深蓝晚 饭吃什么好,深蓝也只有卡壳的 份儿。从某些角度上来看,现在 的人工智能顶多只能说是强化 版的电话语音而已,使用者输入 123,电脑就根据这个切换到不 同的回答。简单来说,电脑无法 像人类一样,整合过去的经验和 知识,产生“灵光一闪”的时刻, 创造出新的发明、新的设计或新 的理念。究竟人工智能还有多遥 远呢? 目前科学家面临着两个大 问题——辨识和常识。人类在辨 识方面没有什么困难(通常情况 下),可以从眼睛看到的画面中, 分析出每个物体的属性,并且过 滤掉不重要的东西;可以从耳朵 听到的声音中,自动将不同的声 音分离开来,甚至专注在被大音 量掩盖的小声音上,一切都不用 特别去想就能办到。但机器人就 没办法了,它们可以看得比人类 清楚,听得比人类清楚,但他们 无法知道究竟它们听到的是什 么,看到的是什么。人类有这样 的能力,源自于长时间的演化, 让许多“运算”都被潜意识中的 脑力分摊掉了,意识所见到的世 界, /asp?ID=33277 论文网,只是经过潜意识计算处理后,剩下来的简化部份。更重要 的,人类有能力跟经验判断、分 类未知的事物,而这是电脑办不 到的。 另一个人工智能的难题是 常识。人类从日常生活中的经验中获得常识,例如“ 水是湿的”、“时间不会倒流”、“绳子可 以拉,但不能推”、“苹果有现实 扭曲力场”等,这些事情不能用 程序来表达,只能在碰到的时候 学起来。海伦凯勒学习“水”的 含意的故事大家都听说过,但人 类有能力将概念(实物的水和文 字的水)连接起来,机器人却做 不到。每一样概念都要用程序写 进机器人的内存里,机器人才会 “懂”。换句话说,就是机器人没 有连结概念的学习能力。 如何让机器人有智能?
机器人和人工智能的区别(2008-07-29 19:00:35)标签:杂谈 我们研究的是人工智能,和机器人有密切关系,但不是为了研究那些现实的机器人。我们不会去研究机器人足球赛、跳舞机器人这些东西,机器人有很多种:工业机器人能够不断重复作一些设定好的精确动作,提高效率,减少失误;军用机器人能够捕捉移动目标并开枪射击,它需要具有简单的图像识别能力;无人飞机也是一种机器人,需要遥感和一些图像识别能力。这些都是已经投入使用了的机器人,但它们显然没有人的智力,只是自动控制技术的延展。人工智能是“类人”机器人所需要的算法和技术,也就是说我们研究的主题是高级智能的本质,而不是其外在表现和辅助部件。人工智能要解决的问题主要是以下几个方面:一、识别过程,外界输入的信息向概念逻辑信息转译,将动态静态图像、声音、语音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式化(大脑中的信息存储形式)的概念逻辑信息。二、智能运算过程,输入信息刺激自我学习、信息检索、逻辑判断、决策,并产生相应反应。三、控制过程,将需要输出的反应转译为肢体运动和媒介信息。实用机器人在第三个方面做得比较多,而识别和智能运算是很弱的,尤其是概念知识的存储形式、逻辑判断和决策这些方面更是鲜有成果,这正是人工智能要重点解决的问题。 【人工和智能】人工智能的定义可以分为两部分,即“人工”和“智能”。“人工”比较好理解,争议性也不大。有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的,或着人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步,等等。但总的来说,“人工系统”就是通常意义下的人工系统。 关于什么是“智能”,就问题多多了。这涉及到其它诸如意识(consciousness)、自我(self)、思维(mind)(包括无意识的思维(unconscious_mind)等等问题。人唯一了解的智能是人本身的智能,这是普遍认同的观点。但是我们对我们自身智能的理解都非常有限,对构成人的智能的必要元素也了解有限,所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。因此人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。其它关于动物或其它人造系统的智能也普遍被认为是人工智能相关的研究课题。 人工智能目前在计算机领域内,得到了愈加广泛的重视。并在机器人,经济政治决策,控制系统,仿真系统中得到应用。
工业机器人论文参考文献2015年后
行业主要上市企业:科大智能(300222)、沃迪智能(830843)、工业富联(601138)、远大智能(002689)、上海沪工(603131)、埃夫特(688165)、ST伯朗特(430394)、ST华昌(300278)、机器人(300024)、科远智慧(002380)、华自科技(300490)、埃斯顿(002747)、ST安控(300370)、泰禾智能(603656)等。本文核心数据:工业机器人产量、工业机器人销售额、全球工业机器人出货量TOP15国家和地区供给端:工业机器人产量大幅增长当前,新一轮科技革命和产业变革加速演进,新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料等与机器人技术深度融合,机器人产业迎来升级换代、跨越发展的窗口期。随着后疫情时代的到来,中国工业经济展现出了应对复杂严峻局面的强大韧性和活力,工业机器人行业表现逆势上扬。根据国家统计局最新发布的数据显示,2021年我国规模以上企业工业机器人产量为30万套,同比增长9%。需求端:——工业机器人销售规模增速近20%《“十四五”机器人产业发展规划》指出,我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。根据IFR数据显示,2020年我国工业机器人销售规模达到5亿元,同比增长9%。2021年底,工信部、国家发改委、科技部等15部门联合印发了《“十四五”机器人产业发展规划》,推动我国机器人产业在“十四五”时期迈向中高端水平。《规划》明确提出,力争到2025年,我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地,机器人产业营业收入年均增长超过20%,制造业机器人密度实现翻番。预计到2025年我国工业机器人销售规模将达到1051亿元左右。——工业机器人出货量居世界首位据IFR《世界机器人2021工业机器人报告》显示,中国工业机器人出货量为168400台,强劲增长20%,居世界第一位。——制造业机器人密度达到246台/万人2020年我国制造业机器人密度达到246台/万人,是全球平均水平的近2倍。——垂直多关节机器人占据半壁江山从机械结构看,据MIR统计,2020年垂直多关节机器人在中国市场中的销量在各机型中依然位居首位,全年销售总销量的63%;SCARA机器人全年销售占比为30%;另外,协作机器人与Delta机器人销售占比分别为4%与3%。综合来看,近年来,在国家政策的支持下,我国工业机器人密度不断提高,产量和销售额逐年增长。未来,随着工业机器人国产化进程加速,工业机器人行业发展空间巨大。以上数据参考前瞻产业研究院《中国工业机器人行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
【摘要】机器人的制造及应用水平,代表了一个国家的制造业水平,发展机器人产业应上升到国家战略高度。机器人的广泛使用是我国从制造业大国走向制造业强国的重要手段和途径。本文分析了现阶段国外工业机器人的应用、发展现状与趋势。通过实例说明了目前我国工业机器人发展的现状和未来的发展趋势,中国先进工业机器人大批量生产制造时代到来。 中国论文网 -htm【关键词】机器人;工业机器人;发展现状;发展趋势工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。一、工业机器人的应用情况经过五十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业。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,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中,弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。二、国内外工业机器人的发展现状1、国外工业机器人的发展现状在国外,工业机器人技术日趋成熟,已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而,相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司,它们包括:瑞典的ABB Robotics,日本的FANUC、Yaskawa,德国的KUKA Roboter,美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测,机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计,世界机器人市场前景看好,从20世纪下半叶起,世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头[1]。在发达国家中,工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线,以保证产品质量,提高生产效率,同时避免了大量的工伤事故。像国际上著名公司ABB、Comau、KUKA、BOSCH、NDC、SWISSLOG、村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供应商。目前,日本、意大利、德国、欧盟、美国等国家产业工人人均拥有工业机器人数量位于世界前列,全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明,工业机器人的普及是实现自动化生产,提高社会生产效率,推动企业和社会生产力发展的有效手段。2、国内工业机器人的发展现状在降低制造成本,解决用工严重不足等口号的呼喊下,近年来机器人产业在全世界范围内兴起。中国作为世界工厂,面临的形式更是尤为的严重。有数据显示中国每年工业机器人的装机量约占全球的1/8,仅次于日本、韩国,预计2015年中国的装机量会超过这两个国家,成为世界上使用工业机器人最多的国家。自2009年以来,中国机器人市场持续快速增长,工业机器人年均增长速度超过40%,到目前为止,中国工业机器人市场份额约占全球市场的1/5;以教育、清扫等为代表的服务机器人在国内也在逐步进入市场。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究的相关进展,显得十分重要。2012年,四种新型工业机器人在中国哈尔滨研制成功。专家们认为这标志着我国已经掌握了第一代工业机器人的生产技术,新的机器人产业已经在我国诞生。这四种工业机器人分别是哈尔滨工业大学和哈尔滨风华机器厂等单位研制的华宇Ⅱ型弧焊机器人,华宇Ⅰ型点焊机器人,哈尔滨工业大学与航天部811厂等单位联合研制的东方1号喷漆机器人和国营星光机器厂研制的星光Ⅰ型直角坐标点焊机器人。近年来,中国河南洛阳市越来越多的企业开始引进工业机器人等智能设备,但目前国内使用的机器80%是国外制造。位于洛阳工业园区的沃德福集团高端智能装备制造基地项目,总投资1。5亿元,将研发制造6轴工业机器人等高端智能设备,达到年产1万台工业机器人的生产、装配能力。该项目计划2014年建成投产,预计年产值20亿元,不久将在这里首次实现先进工业机器人大批量生产制造。随着便宜劳动力时代的结束,可以预计工业机器人将迎来一个伟大的时代,不仅在工业上,而且在服务、医疗等领域都有广泛的应用,从而推动一大批行业的发展,如高端制造业、制造业的个性化、医疗图像处理以及航空航天等。近十年以来,在“十五”、“十一五”攻关计划和863计划等科技计划的支持下,我国有组织、有计划地发展工业机器人产业,通过研制、生产、应用等多个层面的不断探索,在技术攻关和设计水平上有了长足的进步。总的来看,已经掌握了工业机器人的设计、制造、应用过程中的多项关键技术,能够生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人[2]。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术;工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术;机器人软件的设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术;弧焊、点焊及大型机器人自动生产线(工作站)与周边配套设备的开发和制备技术等,某些关键技术已达到或接近了国际先进水平,中国工业机器人在世界工业机器人领域已占有一席之地。 三、工业机器人的发展趋势工业机器人在许多生产领域的使用实践证明,它在提高生产自动化水平,提高劳动生产率和产品质量以及经济效益,改善工人劳动条件等方面,有着令世人瞩目的作用,引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。1、国外发展趋势日本将机器人列为战略产业,韩国将机器人作为“增长发动机产业”,各发达国家政府早年通过制定政策,采取一系列措施鼓励企业应用机器人,设立科研基金鼓励机器人的研发设计,从政策上、资金上给予大力支持,工业机器人的应用和研究走在世界的前列。世界工业机器人市场普遍看好,各国都在期待机器人的应用研究有技术上的突破。从近几年世界机器人推出的产品来看,工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展,其发展趋势主要为:结构的模块化和可重构化;控制技术的开放化、PC化和网络化;伺服驱动技术的数字化和分散化;多传感器融合技术的实用化;工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面[3]。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1)工业机器人性能不断提高,而单机价格不断下降。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;器件集成度提高,控制柜日见小巧,且采用模块化结构;大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。(4)机器人中的传感器作用日益重要,装配、焊接机器人采用了位置、速度、加速度视觉、力觉等传感器,而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制,如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统,而是致力于操作者与机器人的人机交互控制,即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统,使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。(7)机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出虚拟轴机床以来,这种新型装置已成为国际研究的热点之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域[4]。2、国内发展趋势中国工业机器人在“七五”、“九五”、“十五”期间研究取得了较大进展,我国在关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,应用遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。科学院机器人“十二五”规划研究目标:开展高速、高精、智能化工业机器人技术的研究工作,建立并完善新型工业机器人智能化体系结构;研究高速,高精度工业机器人控制方法并研制高性能工业机器人控制器,实现高速,高精度的作业;针对焊接,喷涂等作业任务,研究工业机器人的智能化作业技术,研制自动焊接工业机器人,自动喷涂工业机器人样机,并在汽车制造行业,焊接行业开展应用示范。国家下一步的发展思路,将发展以工业机器人为代表的智能制造,以高端装备制造业重大产业长期发展工程为平台和载体,系统推进智能技术、智能装备和数字制造的协调发展,实现我国高端装备制造的重大跨越。具体分两步进行:第一步,2012~2020年,基本普及数控化,在若干领域实现智能制造装备产业化,为我国制造模式转变奠定基础;第二步,2021~2030年,全面实现数字化,在主要领域全面推行智能制造模式,基本形成高端制造业的国际竞争优势。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,加快工业机器人的研究开发与生产是使我国从制造业大国走向制造业强国的重要手段和途径。未来几年,国内机器人研究人员将重点研究工业机器人智能化体系结构,高速高精度控制,智能化作业,形成新一代智能化工业机器人的核心关键技术体系,并在相关行业开展应用示范和推广。(1)工业机器人智能化体系结构标准研究开放式,模块化的工业机器人系统结构,工业机器人系统的软硬件设计方法,形成切实可行的系统设计行业标准、国家标准和国际标准,以便于系统的集成,应用与改造。(2)工业机器人新型控制器技术研制具有自主知识产权的先进工业机器人控制器。研究具有高实时性的,多处理器并行工作的控制器硬件系统;针对应用需求,设计基于高性能,低成本总线技术的控制和驱动模式。深入研究先进控制方法,策略在工业机器人中的工程实现,提高系统高速,重载,高追踪精度等动态性能,提高系统开放性。通过人机交互方式建立模拟仿真环境,研究开发工业机器人自动/离线编程技术,增强人机交互和二次开发能力。(3)工业机器人智能化作业技术实现以传感器融合,虚拟现实与人机交互为代表的智能化技术在工业机器人上的可靠应用,提升工业机器人操作能力。除采用传统的位置,速度,加速度等传感器外,装配,焊接机器人还应用了视觉,力觉等传感器来进行实现协调和决策控制,基于视觉的喷涂机器人姿态反馈控制;研究虚拟现实技术与人机交互环境建模系统。(4)成线成套装备技术针对汽车制造业,焊接行业等具体行业工艺需求,结合新型控制器技术和智能化作业技术的研究,研究与行业密切相关的工业机器人应用技术,以工业机器人为核心的生产线上的相关成套装备设计技术,开发弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置,喷涂线的喷涂设备的研制以及相关功能部件并加以集成,形成我国以智能化工业机器人为核心的成线成套自动化制造装备。(5)系统可靠性技术可靠性技术是与设计、制造、测试和应用密切相关的。建立工业机器人系统的可靠性保障体系是确保工业机器人实现产业化的关键。在产品的设计环节、制造环节和测试环节,研究系统可靠性保障技术,从而为工业机器人广泛应用提供保证。我国的机器人产业化必须由市场来拉动。机器人作为高技术,它的发展与社会的生产、经济状况密切相关。机器人的研制、开发只有从技术上实现可能性大为原则选择机器人优先应用的领域,并以此为突破口,向其他领域渗透、扩散至为重要。综合国内外工业机器人研究和应用现状,工业机器人的研究正在超智能化、模块化、系统化、微型化、多功能化及高性能、自诊断、自修复趋势发展,以适应多样化、个性化的需求向更大更宽广的应用领域发展。
据新华社消息,我国目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。“九五”期间我国工业机器人的需求量以每年30%以上的速度增长。2000年,我国工业机器人的拥有量约为3500台,其中以点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人为主,销售额为6.7亿元。 据专家对国内542家用户以及汽车、电子电器、工程机械3个行业的部分用户进行的统计分析,就全国而言,弧焊、点焊、装配、喷涂机器人应用的最多;其次是搬运、上下料(冲压、压铸、铸锻、注塑等用的大多是上下料机器人);再次是包装、码垛、拆垛机器人和密封涂胶机器人;其他机器人用量很少。就行业而言,汽车行业以焊接、喷涂、涂胶作业较多,冲压、搬运、装配次之;电子电器行业集中在装配,如华录一家就用了近300台,其次是搬运和喷涂;工程机械行业集中用于弧焊,喷涂其次。此外包装、码垛、拆垛机器人目前主要用于石化、轻纺和烟草行业。 据对724家用户的统计分析,大机械行业(机械制造和汽车工业)用户共有467家,占用户的65%;电子电器和邮电通讯业用户有92家,占用户的13%。可见,目前国内工业机器人主要应用在汽车、机械制造等行业。 机器人及其自动化成套装备是指以机器人为核心,以信息技术和网络技术为媒介,将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。 目前,国外机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。 国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业(企业级)等已大量使用机器人自动化生产线, 从而保证了其产品的质量和生产的高效。典型的如机器人有大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子和电器等的机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人整车及发动机装配自动化系统技术和成套装备、AGV物流与仓储自动化成套技术及装备等,这些机器人设备的使用大大推动了这些行业的快速发展,提升了制造技术的先进性。 当前,国外将机器人自动化生产线成套装备的共性技术作为重点开发内容: 1.大型自动化生产线的设计开发技术。利用CAX及仿真系统等多种高新技术和设计手段,快速设计和开发机器人大型自动化生产线,并进行数字化验证。 2.自动化生产线“数字化制造”技术。虚拟制造技术发展很快,国外几家早期从事仿真软件的开发公司已经推出可进入实用的所谓“数字化工厂”(DMF)商品化软件。国外企业已利用这类软件建立起自己的产品制造工艺过程信息化平台,再与本企业的资源管理信息化平台和车身产品设计信息平台结合,构成支持本企业产品完整制造过程生命周期的信息化平台。自动化生产线的设计、制造、整定及维护也必须要基于上述信息化平台进行,开展并行工程,实现信息共享,这是最大限度地压缩自动化生产线投产周期所必须的,另外也有利于实现生产线的柔性和质量控制的功能。 3.大型自动化生产线的控制协调和管理技术。利用计算机和信息技术,实现整条生产线的控制、协调和管理,快速响应市场需求,提高产品竞争力。 4.自动化生产线的在线检测及监控技术。利用传感器和机器人技术,实现大型生产线的在线检测,确保产品质量,并且实现产品的主动质量控制。利用网络技术,实现生产线的在线监控,确保生产线安全运行。 5.自动化生产线模块化及可重构技术。利用设计的模块化和标准化,能够实现生产线的快速调整及重构。 6.生产线快速整定(commissioning time)技术。如建立完整的制造过程信息技术,发展机器人等自动化设备的离线编程技术、生产线上的机电设备实现网络控制管理技术、关键工位在线100%产品检测技术、先进的生产线现场安装精度测试技术。