机器人和科技创新的科技前沿2000字

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最特殊的仿真机器人科技前沿学号：

专业：管理科学与工程姓名：赵永杰

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作为最新的一门科技学技术，仿真机器人的消失，是近几年来科技进展的重大突破和进步，本文从不同的角度来探讨仿真机器人的科技原理、应用、影响等。

随着时代的进展，科学技术日新月异。我们的生活无时无刻不在被新科学新技术影响着、转变着。在人类的进展史中，机器人扮演着一个非常重演的角色，特殊是现代机器人。现代机器人的讨论始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的进展，以及原子能的开发利用。自1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向进展。大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的掌握、机械零件的讨论又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，原子能试验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国原子能委员会的阿尔贡讨论所于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。

因此，机器人的到来给我们的生活和生产带来了很大的转变，特殊是工业机器人在日本大力进展之后。机器人的进展迎来了一个新的春天，日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”。然而怎样才能让机器人能更加接近人类，更加有效的为人类服务呢？于是科学家们开头了讨论一种新的机器人——仿真机器人。

一、仿真机器人的消失。

随着计算机技术和人工智能技术的飞速进展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的进展，推动了机器人概念的延长。80年月，将具有感觉、思索、决策和动作力量的系统称为智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的讨论和应用，而且又给予了机器人技术向深广进展的巨大空间，水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世，很多幻想成为了现实。无论机器人从外部特征如何近似人类，如何将机器人打开，其中一堆简单的连线则与人体内部有着天壤之别。来自欧洲的讨论小组目前着眼于缩小机器人与人类之间的差别，意味着将来的机器人将给予更多的人性化特征。他们研制的新型机器人的“骨骼”是由热塑性聚合物和促动器构成的，响应每一块肌肉和类似筋腱的线路的运动。他们的目标是建立更接近人类的机器人，能够像人类一样与所处环境作出交互反应。将机器人的技术（如传感技术、智能技术、掌握技术等）集中和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——仿真机器人。

二、机器人仿真技术的应用。

机器人仿真主要应用在两个方面：一是机器人本身的设计和讨论，这里机器人本身包括机器人的机械结构以及机器人的掌握系统，它们主要包括机器人的运动学和动力学分析。各种规划和掌握方法的讨论等。机器人仿真系统可为这些研2

究供应敏捷和便利的讨论工具，它的用户主要是从事机器人设计和讨论的部门和高等学校。机器人仿真的第二个方面的主要应用是那些以机器人为主体的自动化生产线，它包括机器人工作站的设计、机器人的选型、离线编程和碰撞检测等。机器人可为此供应既经济又平安的设计和试验的手段，它的用户主要是那些使用机器人的产业部门。目前，用于这方面的机器人仿真系统最常见的ROBCAD和IGRIP。下面以机器人离线编程为例来说明机器人仿真系统的应用。机器人是一种通用机械，通过重新编程，它可以完成不同的工作任务当机器人转变工作任务时，通常需中断机器人的当前工作，先对机器人进行示教编程，然后机器人根据新的程序执行新的工作．若借助于机器人仿真系统．舅4可首先在仿真系统上进行离线编程，然后将编好的程序装到机器人中，机器人便可根据新的程序执行新的工作，因此，机器人可不必中断当前的工作，从而提高了生产效率，而且这种方法既经济又平安。利用机器人仿真系统进行离线编程在国外已非常普遍，它是机器人仿真系统应用最普遍和最典型的例子。机器人仿真系统的另外一个应用是它可以用于机器人的教学和培训。机器人是一个比较昂贵的设备，在进行机器人教学时，不行能用很多实际的机器人来作为教学和培训的试验设备，机器人仿真系统可为此供应一个便利和敏捷的试验工具和手段。

机器人仿真对于遥控操作机器人有着特别的应用。1993年德国空间讨论机构在美国的哥伦比亚号航天飞机上进行了搭载试验，其中一项内容便是地面操作人员对在航天飞机上的空间机器人进行遥控操作，由于从地面到空间的信号传输来回时间达7秒钟。对于这么大的延时，通过手控操作来遥控机器人明显是特别困难的。解决这个大延时间题的唯一有效的途径是利用三维图形实时仿真。即通过对空间机器人及四周环境进行实时仿真，建立一个虚拟的现实环境，操作人员对仿真图形进行操作。由于操作人员与仿真图形之间不存在延时，因而这种掌握是特别简单的。而实际的机器人则在几秒钟后跟着仿真图形的动作而动作，从而实现了地面掌握人员对空问机器人的遥控操作，有效地解决了大时延的问题。这里机器人三维实时图形仿真起到了关键的作用。目前我国已开头从事这方面的讨论工作。

三、机器人系统仿真技术与机器人的仿真设计。

机器人系统仿真是指通过计算机对实际的机器人系统进行模拟的技术。通过计算机对实际的机器人系统进行模拟。机器人系统仿真可以通过单机或多台机器人组成的工作站或生产线。仿真可以通过交互式计算机图形技术和机器人学理论等，在计算机中生成机器人的几何图形，并对其进行三维显示，用来确定机器人的本体及工作环境的动态变化过程。通过系统仿真，可以在制造单机与生产线之前模拟出实物，缩短生产工期，可以避开不必要的返工。在使用的软件中，工作站级的仿真软件功能较全，实时性高且真实性强，可以产生近似真实的仿真画面；而微机级仿真软件随实时性和真实性不高，但具有通用性强、使用便利等优点。目前机器人系统仿真所存在的主要问题是仿真造型与实际产品之间存在误差，需要进一步的讨论解决。

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机器人仿真主要应用在两个方面：一是机器人本身的设计和讨论，这里机器人本身包括机器人的机械结构以及机器人的掌握系统，它们主要包括机器人的运动学和动力学分析。各种规划和掌握方法的讨论等。机器人仿真系统可为这些讨论供应敏捷和便利的讨论工具，它的用户主要是从事机器人设计和讨论的部门和高等学校。机器人仿真的第二个方面的主要应用是那些以机器人为主体的自动化生产线，它包括机器人工作站的设计、机器人的选型、离线编程和碰撞检测等。机器人可为此供应既经济又平安的设计和试验的手段，它的用户主要是那些使用机器人的产业部门。目前，用于这方面的机器人仿真系统最常见的ROBCAD和IGRIP。下面以机器人离线编程为例来说明机器人仿真系统的应用。机器人是一种通用机械，通过重新编程，它可以完成不同的工作任务当机器人转变工作任务时，通常需中断机器人的当前工作，先对机器人进行示教编程，然后机器人根据新的程序执行新的工作．若借助于机器人仿真系统．舅4可首先在仿真系统上进行离线编程，然后将编好的程序装到机器人中，机器人便可根据新的程序执行新的工作，因此机器人可不必中断当前的工作，从而提高了生产效率，而且这种方法既经济又平安。利用机器人仿真系统进行离线编程在国外已非常普遍，它是机器人仿真系统应用最普遍和最典型的例子。

四、机器人系统仿真技术的进展概况。

国外很早便熟悉班机器人仿真在机器讨论和应用方面的重要作用，并从70年月开头进行了这方面的讨论工作。在很多从事机器人讨论的部门都装备有功能较强的机器人仿真软件系统，它们为机器人的讨论供应了敏捷和便利的工具，比如，美国Cornell高校开发了一个通用的交互式机器人图形仿真系INEFFABELLE，它不是针对某个详细机器人，而是利用它可以很简单建立所需要的机器人及环境的模型，并且具有图形显示和运动的功能，它能进行机器人系统的分析、综合及离线编程。美国Maryland高校开发了一个机械手设计和分析的工具，它能产生气械手的动力学模型。依据需要可以自动产生F0RTRAN的仿真程序，同时也可产生符号表示的雅可比矩阵MIT开发了一个机器人CAD软件包OPTARMⅡ，它可用于时间最优轨迹规划的讨论。Michigan高校开发了一个机器人图形编程系统——PR0GREss，其特点是菜单驱动和光标掌握，并能有219图形符号来仿真外界的传感器和执行部件，以使用户获得更加接近真实的编程环境。

国内从80年月后期起，很多单位也开头从事机器人仿真技术的讨论工作。在国家高技术方案自动化领域智能机器凡号题中，清华高校浙江高校、沈阳自动化所及上海受大等单位担当了机器人系统仿真的研制任务，取得了多项讨论成果，本文后面还将对此工作特地介绍。哈工大、北航、国防科大等单位担当了机器人机构仿真的任务，摄后也研制胜利一个大型的机器人仿真软件。还有不少单位针对某一详细方面进行了广泛深化的机器人仿真技术的讨论。

五、几种仿真机器人的介绍和应用。

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