机器人自动化研究前景及进展探究

1、    机器人自动化研究前景及进展探究    张彪摘 要：我国目前从事机器人研发和应用工程的单位相对较少，工业机器人的拥有量远远不能满足需求量，长期大量依靠从国外引进。文章结合本职工作就机器人自动化研究前景及进展探究和分析。关键词：机器人;自动化;发展前景我国机器人学研究起步较晚，但进步较快。已经在工业机器人、特种机器人和智能机器人各个方面区的了明显的成就。近年来我国的机器人自动化技术也取得了长足的发展，但是与世界发达国家相比，还有一定的差距，如可靠性低于国外产品;机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。目前，我国已基本掌握了机

2、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，但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离。当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术。对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。1.工业机器人的研究趋势目前，国外机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，其现状及发展趋势主要体现在以下几个方面：工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而

3、单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。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。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。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。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，

4、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。2.工业机器人研究进展分析2.1国内机器人研究进展针对现有的车辆在崎岖的丘陵山区作业时出现的地面适应性差，由中国农业大学研制的仿地形车辆，车轮易打滑，附着力不足等问题，根据路况较差的特殊的工作环境，采用底盘多自由度大变形的方法，研制出具有8轮驱动全地形仿形车辆，该车辆采用地面仿形原理，底盘具有5个自由度，在崎岖地形行驶能够根据地形变化而变形，实时适应地形环境。该全地形车能够保证车轮与地面附着力，克服一般车辆地形适应性差，车轮易打滑等问题很好的解决了越障问题。北京航空航天大学研制的一种车轮直径可变的月球探测车，由装在轮毂内的电机

5、驱动车轮收缩和张开，车轮直径变化范围为200390mm。月球探测车的车轮直径可以依据所通过的路面状况由车载系统控制张开或收缩，具有机构紧凑、越障能力强和地形适应性好等特点。北京航空航天大学大学研制模块化的可重组履带机构，目的在于解决履带机器人的通用性、地形适应性、便携和微小化问题，得到一个几者之间兼顾的最佳解决方案. 模块化履带机构的运动性较为稳定其中三节稳定性最好，而且比较灵活，越障能力也较强，控制协调也较简单，因此具有较强的实用性。2.2国外机器人研究进展inuktun公司研制了机器人microvgtv，机身可变位，采用电缆控制，含有直视的彩色摄像头，并带有微型话筒和扬声器，可穿越困难地形

6、以向被困者发出双路音频，可用于与压在废墟中的幸存者通话，适用于在小的孔洞和空间中执行任务。由日本东京电子信息大学研制的hanzo机器人，克服了传统轮系越障高度不能高于其轮径的缺点，具有自动变臂功能。该机器人采用无线控制，具有五种变臂模式，能够较强适应复杂环境，该系统采用pid调节，相比传统机器人它有更高的自由度和较强的越障能力。由日本研制的轮腿混合机器人能够实现轮径可变以增强其越障功能，克服了传统轮腿模式的瓶颈，同时具有轮系和腿系运动结构的优点，能够应用于更加复杂的地面环境，增强了其应用范围，并且可以在其结构上安装一些传感器以应用于搜索和救灾领域。3.机器人发展前景分析在日常生活中，机器人身影

7、也悄然出现。目前，出自机器人“奥特曼”之手的“奥式削面”已经悄然面世。“奥式削面”可根据顾客喜好调节面条薄厚，很多顾客在食用后，都对这个“削面师傅”竖起大拇指。从微观生活到规模化操作，机器人正在渗入人类生活中的细枝末节一场可以预见的“机器人代工”时代必将到来，拥有13亿人口的中国又将如何应对？但作为世界第一的劳动力大国，中国应该预见到这种发展趋势。从全球来看，家电生产、汽车制造中已经基本实现机器人作业。而在石油勘探、化工制造以及核电站等危险环境下，则更需要机器人尽快投入使用。资料显示，上世纪60年代末以来，机器人开始进入工业领域。从目前看，全世界60%的机器人出自日本，尤其是高端机器人。作为机器人新兴市场的中国、东南亚、印度等国家和地区也出现显著增长。近年来，工业机器人的应用领域正向电子信息产业以及建筑、采矿等领域延伸。专家预计，未来工业机器人年均增速有望达到25%左右，用于物流、搬运的移动机器人每年增幅将不低于20%。机器人将成为未来市场炙手可热的领域，世界各国都在抢占先机，以期赢在“第一起跑线”。此前有媒体报道说，日本打算在2020年用机器人逐步替代工资高昂的劳工，以占据价格优势。中国潜在的巨大市场需求也初露端倪。资料显示，随着中国制造业的发展，特别是作