推荐第1篇：工业机器人开题报告
工业机器人开题报告
一、选题的目的和意义：
工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且可以保障人身安全，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。因此，研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。 由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组部分。
二、国内外研究综述：
20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。我国工业机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。
我国工业机器人经过20多年的发展已经初具规模。目前我国已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。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。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世界水平。
虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。从市场占有率来说，更无法相提并论。工业机器人很多核心技术，目前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。
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及未来的发展方向。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。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。
机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。 一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术（产业化），必须具备5个要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。
三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法：
在本次设计中，拟应用到的文献涉及机械原理机械设计类，机械绘图类，机械工程控制类，机械工程材料和力学以及工业机器人或工业机器人手臂相关的资料，在设计过程中这些材料可以首先帮我们从整体上了解与机器人手臂相关的技术以及现在国内外的发展趋势；其次，利用这些资料，可以在设计过程中进行合理的结构分析和设计方案的初步制定；最后，机器人手臂设计过程中的所需材料的选择，设计与校核计算，运动过程的控制以及其他的注意事项，都可以在相关文献资料中得到一些指导与帮助。
机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。 机器人采用电动机驱动。这种驱动方式具有结构简单、易于控制、使用维修方便、不污染环境等优点，这也是现代机器人应用最多的驱动方式。为实现机器人灵活自由地移动，驱动系统使用了蓄电池供电。电动机可以选择步进电机或直流伺服电机。使用直流伺服电机能构成闭环控制，精度高，额定转速高，但价格较高，而步进电机驱动具有成本低，控制系统简单的优点。确定这种机器人的6 个关节都采用步进电驱动，开环控制。各部件组成和功能描述如下： (1) 底座部件： 底座部件包括底座、回转部件、传动部件和步进电机等。底座部件固定在自动引导车（AGV）上，支持整个操作机，步进电机固定在底座上，一级同步带传动将运动传递到腰部回转轴，同时起到减速作用。 2) 腰部回转部件： 腰部回转部件包括腰部支架、回转轴、支架、谐波减速器和步进电机、制动器等。作用是支承大臂部件，并完成腰部回转运动。在腰部支上固定着驱动大臂俯仰和小臂俯仰的电机。 (3) 大臂部件：包括大臂和传动部件。 (4) 小臂部件：包括小臂、减速齿轮箱、传动部件、传动轴等，在小臂前端（靠近大臂的一端）固定驱动手腕三个运动的步进电机 (5) 手腕部件：包括手腕壳体、传动齿轮和传动轴、机械接口等 (6) 末端执行器： 为抓取不同形状、不同材质的物体，末端执行器设计得开合范围比较大，为 0～100mm。考虑在指尖的平面上贴传器片，进行力的控制。
四、主要参考文献与资料获得情况：
[1].孟庆鑫、王晓东.《机器人技术基础》.哈尔滨工业大学出版社，2006. [2].董华梁、彭文生.《机械设计基础》.高等教育出版社，2007.[3].周伯英.《工业机械人设计》.机械工业出版社，1995 [4].郑堤、唐可洪.《机电一体化设计基础》.机械工业出版社，1997 [5].张铁、谢存禧.《机械人学》.华南理工大学出版社，2004 [6].曲兴华.《仪器制造技术》.机械工业出版社，2010 [7].柳晖.《互换性与技术测量基础》.华东理工大学出版社，2006 [8].沈鸿.《机械工程手册》.机械工业出版社，1983
五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明） 第5-6周 收集并整理相关资料
第7-8周 研究资料、编写开题报告
第9-10周 完成毕业设计论文的初稿
第11-12周 根据指导教师意见，修改和完善论文 第13-14周 进一步完善论文，定稿并装订成册 第15-17周 准备毕业答辩，提交论文
推荐第2篇：工业机器人读书报告
工业机器人读书报告
今天刚好没什么事，于是就应老师的要求把我们《工业机器人》这本书老师让我们自己课后看的第二章认真看了一遍。
《工业机器人》第二章讲的是工业机器人机械系统的设计。这本书主要是从以下6个方面来讲的：1.工业机器人总体设计；2.驱动机构；3.机身和臂部设计；4.腕部设计；5.手部设计；6.行走机构设计。
在2.1中，书中主要给我们讲了一下工业机器人的总体设计思路。机器人总体设计一般分为系统分析和技术设计两大步骤。其中系统分析主要分为以下几步：1.根据使用场合，确定机器人的目的和任务；2.分析机器人所在系统的工作环境，包括机器人与已有设备的兼容性；3.分析系统的工作要求，确定机器人的基本功能和方案，准备做技术设计；4.进行必要的调查研究，搜集国内外的有关资料，进行综合分析，找出可供借鉴之处，以及别人的经验教训。技术设计主要有以下几个过程：1.确定机器人的基本参数（自由度数目、工作范围、承载能力、运动速度、定位精度等）；2.确定机器人的运动形式；3.拟定检测传感系统框图；4.确定控制系统总体方案，绘制框图；5.机械结构设计。
在2.2中，书中给我讲了一下机器人的驱动机构。首先它给我们分析了一下液压、气压和电气这三种驱动方式的优缺点，其中液压驱动的优点是：1.体积小，可以获得较大的推力和转矩；2.介质的可压缩性小，系统工作稳定可靠，精度高；3.容易实现对力、速度、方向的自动控制；4.油液介质使系统具有防锈蚀和自润滑性能。缺点是：1.油液的黏度受温度影响，影响工作性能；2.液体泄漏难以克服，要求液压元件制造精度高；3.需要提供相应的供油系统和严格的滤油装置。气压驱动的优点是：1.压缩空气黏度小，容易达到高速（1m/s)；2.工厂一般都自有空气压缩机站，可提供压缩空气，不必再额外的添加动力设备，而且空气介质对环境无污染，使用安全；3.气动元件工作压力低，因此制造要求也低一些，价格低廉；4.空气具有压缩性，是系统能够实现过载自动保护。缺点是：1.压缩空气一般为0.4~0.6Mpa，要想获得较大的压力，结构就要增大；2.空气具有压缩性，工作平稳性差，速度控制困难，要实现准确的位置控制更困难；3.压缩空气排水比较麻烦；4.排气造成噪音污染。电气驱动的特点是：1.步进电机：多为开环控制，简单，功率较小，多用于低精度、小功率的机器人；2.直流伺服电机：易于控制，有较理想的机械特性，但其电刷易磨损，易形成火花；3.交流伺服电机：结构简单，运行可靠，可以频繁的启动、制动。交流伺服电机和直流伺服电机相比：没有电刷等易磨损部件，外形尺寸小，能在重载下高速运行，加速性能好，能实现动态控制和平滑运动，但控制较复杂。其次它把驱动机构分为了直线驱动机构和旋转驱动机构，然后分别深入地给我们讲解了这两种机构。其中直线驱动可以直接由气缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮齿条、丝杠、螺母等传动元件由旋转运动转换而得到。旋转驱动主要有齿轮链驱动、同步带传动装置驱动、谐波齿轮驱动、摆线针轮传动减速器驱动。
在2.3中，书中主要给我们介绍了一下机身和臂部设计，这一节主要是从三方面来给我们讲的：首先是给我们介绍了一下机身设计过程，书中给我们介绍了几种机身的典型机构，并给我们讲了一下机身驱动力和力矩的计算，还给我们列举了一些设计机身时要注意的问题；其次给我们讲了一下机器人的臂部设计，它是先给我们介绍了一下臂部设计的基本要求，再给我们介绍了一些手臂的常用机构；最后还给我们举了一个MOTOMAN SV3机器人的机身与臂部的例子。机身设计要注意以下问题：1.要有足够的刚度和稳定性；2.运动要灵活，升降运动的导套长度不宜过短，避免发生卡死现象，一般要有导向装置；3.结构布置要合理。通常工业机器人的机身具有具有回转、升降、回转与升降、回转与俯仰、回转与升降及俯仰等5种运动方式，采用哪一种方式由工业机器人的总体设计来确定。机身驱动力和力矩的计算主要分为三种：1.垂直升降运动的驱动力的计算：作垂直运动时，除克服摩擦力之外，还要克服机身自身运动部件的重力和其承受的手臂、手腕、手部、工件等总重力以及升降运动的全部部件的惯性力，因此其驱动力的计算如下：
；2.回转运动的驱动力矩的计算：作回转运动时，驱动力矩只包括两项：回转部件的摩擦总力矩；机身自身运动部件和其携带的手臂、手腕、手部、工件等总惯性力矩，因此，其驱动力矩计算方法为：中
，其
。3.升降立柱下降过程不卡死的条件计算偏重力矩是指臂部全部零部件与工件的总重量对机身立柱轴的静力矩。当手臂在最大行程位置时，偏重力矩最大，因此，偏重力矩按悬伸最大行程，最大抓重时进行计算。手臂在总重量G的作用下，产生偏重力矩，导致立柱倾斜。如果偏重力矩过大， 并且导套设计不合理（导套长度不够），立柱在导套中有卡住现象，这时，机身的升降驱动力必须增大，相应驱动及传动装置结构就庞大。如果机身下降靠重力的话，则可能立柱被卡死在导套内而不能作下降运动，这就是自锁。因此必须根据偏重力矩的大小决定立柱导套的长度。要使立柱在导套内自由下降，则臂部总重量必须大于导套与立柱之间的摩擦力，这就是升降立柱靠自重下降而不卡死的条件：在2.4中，书中给我们讲的是机器人的腕部设计。这一节主要是从腕部的作用于自由度和机器人的手腕分类这两个方面给我们讲解
了一下，并给我们举了一个MOTOMAN SV3机器人的手腕机构的例子，还给我们分析了一下六自由度关节型机器人的关节布置与机构特点。工业机器人的腕部是连接手部和臂部的部件，起支承手部的作用，手腕上的自由度主要是使手部（末端操作器）达到目标位置和处于期望的姿态。为了使手部能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴X、Y、Z的转动，即具有翻转、俯仰、偏转三个自由度，如下图所示。一般将手腕的翻转称为Roll，用R表示；将手腕的俯仰称为Pitch，用P表示；将手腕的偏转称为Yaw，用Y表示，图（d）所示的手腕即可实现RPY运动。机器人的手腕分类主要有以下两种方法：1.按自由度数目来分类：可分为单自由度手腕、两自由度手腕、三自由度手腕。2.按驱动方式分类：可分为直接驱动手腕、远距离传动手腕。 在2.5这一节，书中主要是从机器人手部的特点和手部的分类这两个方面给我们着重介绍了一下机器人的手部设计。工业机器人的手部也称末端操作器，是装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。工业机器人手部的特点有：1.手部与手腕相连处可拆卸。手部与手腕有机械接口，也可能有电、气、液接头，当作业对象不同时，可以方便地拆除和更换手部；2.手部是工业机器人末端操作器，它可以是像人手那样具有手指，也可以不具备手指，直接就是进行专业作业的工具。3.手部的通用性比较差，手部属于专用的装置，一只手爪往往只能抓握一种或几种在形状、尺寸、重量等方面近似的工件；一种工具只能执行一种作业任务；4.手部是一个独立的部件。手部的分类主要有以下几种方法：1.按用途分类：可分为手爪、工具。2.按夹持原理分类：可分为机械类、磁力类、真空类。3.按手指或洗盘数目分类：可分为两指手爪、多指手爪。4.按智能化分类：可分为普通手爪、智能手爪。
2.6这一节，书中主要给我们着重介绍了一下车轮式行走机构和履带式行走机构、步行机构，并简单介绍了一下其他行走机构。机器人可分为固定机器人和行走机器人，一般的工业机器人都是固定式的，随着科学技术的发展，行走机器人的应用也越来越多。行走机构是行走机器人的重要执行部件，它由行走的驱动装置、传动机构、位置检测元件、传感器、电缆以及管路组成。一方面它支承机器人的机身、臂部、腕部。手部、工件，另一方面还根据工作任务的要求，带动机器人实现在广阔的空间内运动。行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹式和无固定轨迹式。固定轨迹式行走机构主要用于工业机器人，无固定轨迹式主要有轮式、履带式、步行式。
这一章看起来比较简单，涉及到的计算也不多，但真正想把它搞透彻还是需要一点时间的，我是花了整整一下午才把它理解得差不多。
推荐第3篇：工业机器人调研报告
调研报告
一、本课题的来源及意义
本课题研究的是直角坐标电力控制机械手升降、伸缩部分的设计。机械手是机器人的一个重要组成部分，它是随着机器人技术和传感器技术的不断成熟而不断发展的。而机器人在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，工业机械手尤其如此，因此设计实用高效的机械手对于机械设计者来说是个富有意义和挑战的课题。
通常机械手由多自由度机械臂和末端夹持器组成。机械手通过多自由度机械臂的姿态调整和末端夹持器的动作完成操作任务。球坐标机械手突出特点是具有较强的机动性、灵活性，机构承载能力强，具有较好的通用性，重复定位精度高，动作速度快，能够成功的应用于包装、上下料以及工业生产等广泛领域；而电力控制中步进电机可直接实现数字控制，控制结构简单，控制性能好，通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制，位置误差不会累积；在机器人中，机械手起着连接和承受外力的作用，机械臂需要承受物料的重量和手部、手腕、手臂自身的重量，其结构、工作范围、灵活性以及抓重大小、定位精度等对机械手性能影响很大。综上所述，设计球坐标步进电机驱动的机械手是个很有意义的课题。
二、国内外发展状况
专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的年代。通用机械手的应用和发展又促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用了一些电子技术、电视技术、通信技术、计算技术无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断修改，品种在不断增加，应用领域也在不断扩大。
早在20世纪40年代，随着原子能工业的发展，以出现了模拟关节式的第一代机械手。50~60年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。
1968～1970年，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，使第二代机械手这一新技术进入了应用阶段，70年代机械手可以说是处于技术发展阶段。
80年代以来，国际机械手的发展速度平均保持在25%～30%的年增长率（其中198
6、198
7、199
3、1994年略低，无增长）。如此高的增长率有其深刻的社
会背景。首先，60年代末70年代初，由于世界石油价格的冲击，国际竞争加剧，产品更新换代的速度也越来越快，致使30年代～50年代逐步建立起来的单一产品的大规模生产流水线上遇上了在改变产品品种是，原有的单一产品专用生产装置改变的困难（时间、投资、停产等）以及如何实现多品种、中小批量或混流生产的自动化难题。为此，“柔性生产”的概念及其试验性的设计就诞生了。这些因素都促进了机械手的高速发展。
我国机械手起步较晚,经过30多年的发展。我国机器手的研究，有了长足的发展，有的方面已达到了世界先进水平。但与先进的国家相比，还有很大距离，从总体上看，我国机器手的研究仍然任重道远。
三、本课题研究目标和内容 本文研究的直角坐标电液控制机械手升降伸缩部分的设计，包括机械结构方案的确定，电动机控制系统的确定（设计选型和校核），编制PLC梯形图，绘制I/O端子接线图，控制系统原理图，驱动电路原理图，升降及伸缩机构零件图和装配图。（任务量为3张零号图纸） 目标是希望通过本课题，能巩固和加强专业基本理论知识，理解机械手的功能、组成及工作原理，研究步进电机的性能，熟悉以PLC为核心的编程与控制装置应具备的基本功能，掌握整个机电一体会系统的设计思想和具体方法；同时训练专业基本技能，提高自己查阅资料，独立分析问题和解决问题的能力，为以后深造研究打下良好基础。
四、本课题研究的方法和手段 研究方法：主要是搜索相关文献，包括图书馆电子资源CNKI学术网络总库，Springer link电子期刊，专业图书上课笔记，以及机器人等期刊，网上的豆丁网以及百度文库中的许多论文和专利；通过对已有产品的分析，对信息进行分类和整理，作为依据，确定在我的机械手设计中相应的参数，并对其进行改进和提高。 研究手段：首先是前期准备，收集相关资料，查阅中外文献，请教老师和同学；同时学习使用AutoCAD软件。然后进行机械手的总体设计包括机械手俯仰伸缩机械结构方案的确定，机械传动部分的结构，继而进行电力驱动部分选型和计算，分析工艺流程，绘制PLC的端子接线图和控制图，最后编写论文。努力在老师的指导下，定期完成工作任务。
五、本课题可行性分析和已具备的实验条件
已具备的条件：
我国的机器人研究始于70年代。经过近20年努力，特别是经过“七11.”攻关、“ 863”计划，取得了一批重要成果，已经系统掌握了机器人控制系统硬件设计、软件设计、机器人语言等技术。就全国来说，目前我国机器人研究开发工作做得较好的地区是:以中科院沈阳自动化研究所为首的东北地区机器人工程中心，以机电部广州机床所为龙头的华南地区的机器人工程中心。而各工程中心_L作的侧重点又有所不同:东北地区以特种机器人、水下机器人开发为L,华北地区以喷漆Y1lt人、焊接机器人开发为主，华东地区以搬运机器人、装配机器人、移动机器人开发为主。
我国的高等院校，如长沙国防科技大学、上海交通大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等在步行机器人、精密装配机器人及7自由度机器人研制等前沿领域内也做出了可喜的成绩，有了相当的基础。
通过调研，我知道直角坐标型机器人能够在空间中的任意两点距离中移动，所以能够抓取离地面较高，或者中间有障碍的工件，其位置精度高，位置误差与臂长成正比等。为了在X轴和Y轴的自由移动，可以滚珠丝杠与螺母相连接完成旋转便直线的运动，通过行星齿轮减速机可以使机器人运转更稳使控制更精确。通过交流伺服电机的闭环反馈能达到相当高的精度要求。
该机械手的基本技术参数如下： 水平横梁：3500mm,50mm/s 竖直大臂：1500mm,50mm/s 负载重量：200Kg；
驱动方式：交流伺服电机驱动 样式如图1-1
图1-1 直角坐标机械手
六、进度安排
第一周：获得设计题目，制定毕业设计进度计划；查阅相关资料；着手进行外文
翻译。
第二周：通过实地调查研究和查阅相关资料，完成实习（调研）报告；完成外文翻译，并对其进行完善。
第三周：对机械手相关知识，软件进行学习和准备工作。 第四周：选定传动机构，确定机械手整体机械结构部分。 第五周：计算选定结构的参数和精度，并着手画AutoCAD图。 第六周：确定具体的细节结构，着手画装配图。
第七周：对相关的电机进行选型，查阅在实际中能买到的型号。 第八周：对机械部分进行计算校核。 第九周：PLC选型。
第十周：对机械手控制部分，分析动作顺利，画梯形图。 第十一周：对控制部分进行整理。 第十二周：编写设计计算说明书1份。
第十三周：整理毕业设计材料，对其进行完善、补充；准备毕业设计答辩。 第十四周：进行毕业设计答辩。
七、主要参考文献
[1] 胡玉睿.机械手原理[M].北京：中央广播电视大学出版社，2004 [2] 王承义.机械手及其应用[M].北京：机械工业出版社.1981 [3] 孙志礼等主编.机械设计[M].沈阳：东北大学出版社.2000 [4] 巩云鹏等主编.机械设计课程设计[M].沈阳：东北大学出版社.2000 [5] 蔡春源.机电液设计手册（上）[M].北京：机械工业出版社.1997 [6] 蔡春源.机电液设计手册（下）[M].北京：机械工业出版社.1997 [7] 赵松年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社.2004 [8] 吴中俊 黄永红.可编程控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社.2004 [9] 喻子建等主编.机械设计习题与解题分析[M].沈阳：东北大学出版社.2000 [10]郝桐生.理论力学[M].北京：高等教育出版社.2003 [11] 吴玉香.S7-200PLC集成脉冲输出功能的应用[J].机电工程，2000，17（5）：33-34 [12] 刘涛等.基于S7-200PLC的三维机械手控制设计[J].科技广场，2011.9：180-182 [13] 西门子.S7-200可编程序控制器系统手册.[M].2008.8 [14] 王丰等.利用可编程控制器实现步进电动机控制.[J]微机电，2008，41（9）：87-89
[15] Yoshihiko Nomura ,Yuki Yagi , Tokuhiro Sugiura ,et al.A fingertip guiding manipulator for mental image creation of multi-stroke drawings[J].Microsyst Technol,2007,13:905-910
推荐第4篇：调研报告(工业机器人)
大连交通大学信息工程学院2011届本科生毕业设计（论文）实习（调研）报告
调研报告
1 工业机器人的概念工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
2 工业机器人展现状与前景展望 2.1工业机器人的发展简史
1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。
20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，如图0.2所示，这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。
2.2工业机器人的特点
戴沃尔提出的工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起，预先设定的机械手动作经编程输入后，系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作，示教过程中，机械手可依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存储器内，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。
1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形主要由类似人的手和臂组成。后来，出现了具有视觉传感器的、能识别与定位的工业机器人系统。
当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。目前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。
2.3工业机器人的构造与分类工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。
2.3.1 点焊机器人
焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的生产率。
点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车
生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。
随着汽车工业的发展，焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大，165公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月，机器人研究所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。2009年9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收，该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。
2.3.2弧焊机器人
弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域，国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。本公司主要从事弧焊机器人成套装备的生产，根据各类项目的不同需求，自行生产成套装备中的机器人单元产品，也可向大型工业机器人企业采购并组成各类弧焊机器人成套装备。在该领域，本公司与国际大型工业机器人生产企业既是竞争亦是合作关系。关键技术包括：
(1)弧焊机器人系统优化集成技术：弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以及高精度、高刚性的RV减速机和谐波减速器，具有良好的低速稳定性和高速动态响应，并可实现免维护功能。
(2)协调控制技术：控制多机器人及变位机协调运动，既能保持焊枪和工件的相对姿态以满足焊接工艺的要求，又能避免焊枪和工件的碰撞。
(3)精确焊缝轨迹跟踪技术：结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的优点，采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪，提升焊接机器人对复杂工件进行焊接的柔性和适应性，结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏差，基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正，在各种工况下都能获得最佳的焊接质量。
2.3.3激光加工机器人
激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。
关键技术包括：
(1)激光加工机器人结构优化设计技术：采用大范围框架式本体结构，在增大作业范围的同时，保证机器人精度；
(2)机器人系统的误差补偿技术：针对一体化加工机器人工作空间大，精度高等要求，并结合其结构特点，采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人补偿方法，完成了几何参数误差和非几何参数误差的补偿。
(3)高精度机器人检测技术：将三坐标测量技术和机器人技术相结合，实现了机器人高精度在线测量。
(4)激光加工机器人专用语言实现技术：根据激光加工及机器人作业特点，完成激光加工机器人专用语言。
(5)网络通讯和离线编程技术：具有串口、CAN等网络通讯功能，实现对机器人生产线的监控和管理；并实现上位机对机器人的离线编程控制。
2.3.4真空机器人真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中，实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强，其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查，归属于禁运产品目录，真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。
关键技术包括：
(1)真空机器人新构型设计技术：通过结构分析和优化设计，避开国际专利，设计新构型满足真空机器人对刚度和伸缩比的要求；
(2)大间隙真空直驱电机技术：涉及大间隙真空直接驱动电机和高洁净直驱电机开展电机理论分析、结构设计、制作工艺、电机材料表面处理、低速大转矩控制、小型多轴驱动器等方面。
(3)真空环境下的多轴精密轴系的设计。采用轴在轴中的设计方法，减小轴之间的不同心以及惯量不对称的问题。
(4)动态轨迹修正技术：通过传感器信息和机器人运动信息的融合，检测出晶圆与手指之间基准位置之间的偏移，通过动态修正运动轨迹，保证机器人准确地将晶圆从真空腔室中的一个工位传送到另一个工位。
(5)符合SEMI标准的真空机器人语言：根据真空机器人搬运要求、机器人作业特点及SEMI标准，完成真空机器人专用语言。
(6)可靠性系统工程技术：在IC制造中，设备故障会带来巨大的损失。根据半导体设备对MCBF的高要求，对各个部件的可靠性进行测试、评价和控制，提高机械手各个部件的可靠性，从而保证机械手满足IC制造的高要求。
2.3.5洁净机器人
洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
关键技术包括：
(1)洁净润滑技术：通过采用负压抑尘结构和非挥发性润滑脂，实现对环境无颗粒污染，满足洁净要求。
(2)高速平稳控制技术：通过轨迹优化和提高关节伺服性能，实现洁净搬运的平稳性。
(3)控制器的小型化技术：根据洁净室建造和运营成本高，通过控制器小型化技术减小洁净机器人的占用空间。
(4)晶圆检测技术：通过光学传感器，能够通过机器人的扫描，获得卡匣中晶圆有无缺片、倾斜等信息。
2.4工业机器人的应用
工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。
2.5工业机器人的发展前景
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机器人发展前景及未来的发展方向。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。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。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：⑴顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；⑵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；⑶远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；⑷智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。日本工业机器人产业早在上世纪90年代就已经普及了第一和第二类工业机器人，并达到了其工业机器人发展史的鼎盛时期。而今已在第发展
三、四类工业机器人的路上取得了举世瞩目的成就。日本下一代机器人发展重点有：低成本技术、高速化技术、小型和轻量化技术、提高可靠性技术、计算机控制技术、网络化技术、高精度化技术、视觉和触觉等传感器技术等。根据日本政府2007年指定的一份计划，日本2050年工业机器人产业规模将达到1.4兆日元，拥有百万工业机器人。按照一个工业机器人等价于10个劳动力的标准，百万工业机器人相当于千万劳动力，是目前日本全部劳动人口的15%。我国工业机器人起步于70年代初，其发展过程大致可分为三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。而今经过20多年的发展已经初具规模。目前我国已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。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。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世界水平。一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术（产业化），必须具备5个要素即5M: Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有着“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是人口多，劳动力过剩。刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。日本工业机器人产业的辉煌得益于本国政府的鼓励政策，我国在十一五纲要中也体现出了对发展工业机器人的大力支持。
3结束语
工业机器人是机械科学技术的一个分支， 它的发展需要机械及其他门类学科的发展来推动， 它的发展也能推动工业系统的整体发展。 它有其独特的优势与劣势， 和其他技术一样，需要不断地设计应用修改和完善。
4参考文献
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Proceedings of The 6th
推荐第5篇：工业机器人市场调研报告
工业机器人市场调研报告
江苏省交通技师学院 电气信息系 张xx
一、我国工业机器人发展历程与现状
机器人是人类二十世纪的一项重要发明。1959年美国的英伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，之后，世界各国都在争相开展机器人研究，机器人的的功能和应用领域一直在不断地拓展。
我国机器人的研起步究较晚。先后经历了二十世纪70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的实用化期。1972年，中国科学院沈阳自动化所开始了机器人的研究工作。1977年，南开大学机器人与信息自动化研究所研制出我国第一台用于生物试验的微操作机器人系统。1985年12月12日，我国第一台重达2000公斤的水下机器人“海人一号”在辽宁旅顺港下潜60米，首潜成功，开创了机器人研制的新纪元。随后，我国研制的机器人相继问世：中国科学院沈阳自动化所研制成功了体重36公斤，身高1米的缆浮游作业轻型“金鱼二号”水下机器人；中科院长春光机所发明的“四足遥控仿生载重步行机器人”，在1986年中国第二届发明展览会上获金牌奖；1987年又获第15届日内瓦国际发明与新技术展览会银牌奖。
中国机器人示范工程中心从1987年开始，先后制造了三台“水下机器人”，它们分别是：（1）1987年3月制造的身高4.7米，体重1200公斤的“老大瑞康四号机器人”；（2）1989年6月制造的“老三水下机器人”；（3）1990年9月制造的“老二中型机器人”。
1988年初，中国船舶总公司702所，研制成功了身高3.1米，体重650公斤的载人式“水下机器人”；1988年2月，国防科技大学研制成功六关节平面运动型“两足步行机器人”。
1994年10月，中科院沈阳自动化所研制成功的我国第一台无缆水下机器人“探索者号”长4.4米，宽0.8米，高1.5米，载体重2.2吨，最大潜水深度为1000米。它的研制成功，标志着我国水下机器人技术已走向成熟。
1995年5月，我国第一台高性能精密装配智能型机器人“精密一号”在上海交通大学诞生，它的诞生标志着我国已具有开发第二代工业机器人的技术水平。
1997年中科院沈阳自动化所研制成功的“6000米无缆自治水下机器人”，是我国863计划中的重中之重项目，获得2000年国家十大科技成果奖。2005年4月，中科院沈阳自动化所又研制成功星球探测机器人。2006年，我国又研制成功世界最大潜深载人潜水器“海极一号”，7000米的工作潜深，可以达到世界99.8%的海底，比世界上另外5台同类产品深500米。
经过30多年的发展，我国机器人的研究，有了长足的发展，有的方面已经达到了世界先进水平。但与先进的国家相比，还有恨大距离，从总体上来看，我国机器人研究仍然任重道远。
产业化不足——我国工业机器人之弊端
20世纪90年代末，我国建立了9个机器人产业化基地和7个科研基地。产业化基地的建设给产业化带来了希望，为发展我国机器人产业奠定了基础。目前，我国已经能够生产具有国际先进水平的平面关节型装配机器人、直角坐标机器人、弧焊机器人、点焊机器人、搬运码垛机器人等一系列产品，不少品种已经实现了小批量生产。
“机器人产业化已呈星火燎原之势！”
尽管如此，我国工业机器人产业化却存在着巨大的问题。除了众多历史原因造成制造业水平低下的原因外，更多的是对工业机器人产业的认识和定位上存在着不同的观点。
首先，我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础，但是无论从质量、产品系列全面，还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤其明显，因此造成关键零部件的进口，影响了我国机器人的价格竞争力。
第二，中国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发，但是都没有形成较大的规模，缺乏市场的品牌认知度，在机器人市场方面一直面临国外机器人品牌的打压。国外机器人作为成熟的产业采用整机降价，吸引国内企业购买，而在后续的维护备件费用很高的策略，逐步占领中国市场。
第三，国家认识不到位，在鼓励工业机器人产品方面的政策少。工业机器人的制造及应用水平，代表了一个国家的制造业水平，我们必须从国家高度认识发展中国工业机器人产业的重要性，这是我国从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。
据了解，日本战后对机器人采取的一系列相关政策，极大地推动了机器人产业的发展，目前，日本已是世界上工业机器人的第一生产大国。工业机器人作为高新技术产品，应该比照新能源中的电动汽车，出台相应的扶植政策。
李教授说：“如今，已经有一批机器人企业根据市场需求，自行研制或与科研院所合作，进行机器人产业化开发。可以预见，我国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。”
奇瑞已经制定了2010年年产100台焊接机器人产业化目标。
政策扶持——我国工业机器人之推进剂
李教授指出，中国机器人产业化正处于关键的转折点，如果政府的扶植力度再向前推进一步，中国的机器人产业将会越过目前的“临界期”，跨上一个新的台阶，进入快速发展阶段。
同时，如何适应快速变化的国内外市场需求，如何以高质量、低成本和快速反应的手段在市场中取得生存和发展，已是我国企业不容回避的问题。这些问题为我国工业机器人提供了不同的市场需求，促进我国工业机器人的应用市场日趋成熟。
二、我国工业机器人研发历程与现状
刚才谈到了日本在20世纪60年代和美国都在开始进行机器人的研究，由于我们国家存在很多其他的各种因素、问题。我们国家在机器人的研究，在20世纪70年代后期，当时我们在国家北京举办一个日本的工业自动化产品展览会，在这个会上有两个产品，一个是数控机床，一个是工业机器人，这个时候，我们国家的许多学者，看到了这样一个方向，开始进行了机器人的研究，但是这时候研究，基本上还局限于理论的探讨阶段，那么真正进行机器人研究的时候，是在七
五、八
五、九
五、十五将近这二十年的发展，发展最迅速的时候，是在1986年我们国家成立了863计划是高技术发展计划，就将机器人技术作为一个重要的发展的主题，国家投入将近几个亿的资金开始进行了机器人研究，使得我们国家在机器人这一领域得到很快地、迅速地发展。
目前主要单位像中科院沈阳自动化所，原机械部的北京自动化所，像哈尔滨工业大学，北京航空航天大学，清华大学，还包括中科院北京自动化所等等的一些单位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前这几年来看，我们国家在高校里边，有很多单位从事机器人研究，很多研究生和博士生都在从事机器人方面的研究，目前我们国家比较有代表性的研究，有工业机器人，水下机器人，空间机器人，核工业的机器人，都在国际上应该处于领先水平，总体上我们国家与发达国家相比，还存在很大的差距，主要表现在，我们国家在机器人的产业化方面，目前还没有固定的成熟的产品，但是在上述这些水下、空间、核工业，一些特殊机器人方面，我们取得了很多有特色的研究成就。
三、我国工业机器人主要应用领域分析
目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、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。
图1 国内各主要行业对工业机器人需求比例
汽车制造业是工业机器人最大的应用领域，对工业机器人发展的带动作用最强。在工业机器人全部的需求中，汽车行业的占比普遍在20%以上。
中国汽车市场经过几年快速增长以后，快速发展趋势、速度、效益、质量都超过了我们的预期。根据中国汽车工业协会公布的统计数据表明2012年1-9月份我国汽车累计产销1409.23万辆。
除了汽车行业，对机器人的需要大大提高的是电子行业。在亚洲应用在电子行业的工业机器人，占了总数的30％以上，是工业机器人的最大用户，这与全球范围内汽车工业是工业机器人的最大用户有所不同。
2012年1-6月，电子工业生产保持较快增长，增速比上年同期加快。电子元、器件生产加快增长，通信设备、电子计算机增速继续放缓。1-6月，电子工业累计完成工业总产值（现价）17372亿元，同比增长17.1%，增速比上年同期回落10个百分点，比上月加快1.3个百分点。工业增加值增长16.5%，增速比上年同期回落9.2个百分点，比上月加快1.2个百分点。其中，电子计算机、通讯设备、电子元件、电子器件等产品产值保持两位数增长。产销率为96.75%，比上年同期降低0.68个百分点，处于近年来较低水平。
工业机器人还广泛应用于金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业和食品工业等领域。
除传统制造业如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域，工业机器人同时也已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服务业领域中。如，水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器人、高压线作业机器人、服装裁剪机器人、制衣机器人、管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人、作战机器人、侦察机器人、哨兵机器人、排雷机器人、布雷机器人等军用机器人都广泛应用于各行各业。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场将繁荣兴旺。
四、国内工业机器人市场销售情况
工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。
它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。
发达国家的使用经验表明:使用工业机器人可以降低废品率和产品成本,提高了机床的利用率,降低了工人误操作带来的残次零件风险等,其带来的一系列效益也是十分明显的,例如减少人工用量、减少机床损耗、加快技术创新速度、提高企业竞争力等。机器人具有执行各种任务特别是高危任务的能力,平均故障间隔期达60000小时以上,比传统的自动化工艺更加先进。
目前，我国进口的工业机器人主要来自日本，2004年日本对华出口的机器人占我国进口的工业机器人的一半，其他如欧洲品牌机器人，如ABB、KUKA、COMAU，占据市场的另一半。
2005年，我国工业机器人拥有量达到7000台，年销增长到28.7亿元。近年来，随着我国经济快速增长，特别是汽车业的高速发展，每年新增工业机器人的台数和总量都在快速增长。2006年，我国工业机器人新安装台数达5770台、2007年为6581台，2008年则达到7500台。截止2008年年末，我国已有工业机器人31400台。
随着我国从劳动密集型向现代化制造业方向发展，虽然机器人保有量达到一定的规模，但与发达国家相比仍然有不少差距。
仅从汽车工业每百万名生产工人占有的机器人来讲，（日本1710台、意大利1600台、美国770台、英国610台、瑞典630台，而我国还不到90台），中国仍然是世界上相对比较落后的国家。面对中国这样庞大的市场，每一个机器人供应商都有着非常大的用武之地。
五、国内工业机器人市场特征分析
我国机器人市场的九大特点
一、市场需求增长速度快：有关专家预测，我国机器人到2010年拥有量为17300台，年销售额为93.1亿元。根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势，机器人的需求每年将以40%的速度增长，到2015年我国机器人市场的容量约达十几万台套。
二、从事机器人研发和制造的单位多：目前我国从事机器人研究与制造的技术力量相对分散，企业生产规模小，产品质量不稳定，没有形成一个研发中心、产业集群、规模企业与知名品牌。我国的工业机器人从20世纪80年代“七五”科技攻关开始起步，目前，我国从事机器人研发和制造的单位200多家。由于人事管理体制的束缚，机器人研发的技术力量相对分散，难以形成合力。由于技术、市场、政策等多方面的不确定性，企业也不愿投入巨资，进行机器人的规模化生产。
三、机器人市场容量大：据预测，目前我国仅汽车行业、电子和家电行业、烟草行业、新能源电池行业等，年需求机器人自动化生产线装备线就达300多条，产值约为60多亿元，这些自动化生产线需要配套大量的工业机器人。
四、使用机器人的工种、行业、地区、企业相对集中：就使用的工种而言，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）；就使用的行业而言，大机械行业（机械制造和汽车工业）占用户的65％，电子电器和邮电通讯占用户的13％，工业机器人主要应用在汽车、机械制造等行业；就使用的地区而言，我国工业机器人的使用主要集中在广东、江苏、上海、北京等地,拥有量占全国的一半以上；就使用的企业而言，外商独资企业、中外合资企业和大型国有企业是工业机器人的主要客户。
五、国家支持机器人产业力度有待加强：目前，国家对于机器人研发的资金援助与政策支持不够强。机器人充分体现了人和机器的各自优长，它比传统机器具有更大的灵活性和更广泛的应用范围，机器人的出现和应用是人类生产和社会进步的需要，是科学技术发展和生产工具进化的必然。在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算机之后而出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具。
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，它是先进制造装备的典型代表，是发展先进制造技术实现生产线的数字化、网络化和智能化的重要手段。机器人及其成套设备的应用将使现代制造业产生变革，对改变传统生产模式，全面提升企业的综合竞争力具有重大作用。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综合实力的重要标志之一。因此，国家重视并加大对机器人研发的支持力度是必然趋势。
六、机器人进口比例高：目前我国所拥有的机器人，国产占20％，其余都是从日本、美国、瑞典等40多个国家引进的。现在工业生产所用的机器人大多数是在生产线上使用，组成机器人化的生产系统，单台机器人很少使用。由于我国还不能自主设计和生产先进的大型自动化成套装备，更形不成整体配套能力，目前的状况是几乎全部依赖于进口，被国外公司所垄断，因此与大型自动化成套设备配套的工业机器人也就大部分从国外（特别是日本）进口。国外机器人产品不仅价格昂贵，而且使用效果不理想，这为我们自主生产机器人，满足国内市场需求，发展中国机器人及其自动化成套装备产业提供了良好的机遇。
七、进口机器人“水土不服”严重：在我国花大量外汇引进的“洋”机器人自动化生产设备中，问题较大的占33％，而根本不能用的竟然高达16％，“洋”机器人自动化生产线在我国 “水土不服” 严重，主要原因是国外系统不适合中国企业的工艺现状；国内人员素质较低，培训跟不上；系统选型不合理，配臵不当；缺乏足够的售前、售中和售后服务。
八、独立知识产权缺乏。我国虽然在机器人某些关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,具有中国知识产权的工业机器人则很少,不能生产高精密、高速与高效的关键部件。
九、机器人产业化步伐缓慢：我国机器人研究和制造的单位多，还没有一家大规模进行机器人生产的企业，致使我国工业机器人长期大量依赖进口，仅1992年至1995年（调查统计68家用户）的３年时间，我国就从国外进口工业机器人566台、机器人自动化生产线11条，耗资1.5亿美元。
六、我国工业机器人市场需求
长期以来，由于我国人口众多、劳动力价格低廉、生产技术水平又相对落后，工业机器人的应用受到了很大限制。但是，随着工业机器人价格的不断降低和性能的不断提高，劳动力成本不断上升，尤其是汽车业的快速发展，我国工业机器人应用情况将发生质的变化。
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以提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业。目前,政府正在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。国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人,各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。根据我国海关统计,最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍,年平均增长率超过40%。2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台,国内生产数量约700台左右。2004年市场规模已经增长到万台左右,数量和金额相对于2001年都增长了两倍。2004年国产工业机器人数量突破了1400台,产值突破8亿元人民币。进口机器人数量超过9000台,其中多功能机器人约1700台,简易机器人7500台,进口额约25亿美元。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3倍。可以预见,中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。
据统计，“九〃五”期间，我国工业机器人的需求量以每年30％以上的速度快速增长。至2000年时，我国工业机器人的拥有量已达3500台左右，主要包括点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人，销售额为6．7亿元。2005年时拥有量达到7OOO台，年销售额增长至28．7亿元。近几年来，随着经济的快速增长，特别是汽车业的高速发展，我国每年新增的工业机器人台数以及总安装量都在快速增长。例如，2006年我国工业机器人新安装台数为5770台，2007年为6581台，2008年为7900台，2009年为5000台，截至2009年末，我国工业机器人安装量为36800台。根据国际机器人联合会和美国国家机器人协会最新推测数据数据，2012年我国工业机器人年安装台数将达10000，届时安装量将达60400台。
从工业机器人密度（汽车制造业中，每万名生产工人占有的机器人数量）分析，我国的汽车市场远未饱和。从汽车工业协会会2008年11月提供的具体数据看，日本和意大利分别达到1710和1600，德国为1180，法国1120台，西班牙950台，美国770台，英国610台，瑞典630台，我国还不到90台(08年我国汽车从业工人约为356万)，即使我国达到600台的密度，则拥有213600台的市场潜力。
归纳起来，国内工业机器人市场具有如下特征： 一是国内汽车业的高速发展有力促进了工业机器人市场的发展，自2000年，我国汽车行业进入高速增长期，作为自动化程度高、技术资金密集型产业，汽车行业的增产扩能拉动了工业机器人的需求。
二是沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。我国工业机器人的使用主要集中在广东、江苏、上海、北京等地，其工业机器人拥有量占全国一半以上。
三是外商独资企业、中外合资企业是目前工业机器人的主要用户。外商独资或中外合资企业自动化程度一般比较高，也导致工业机器人的需求量较大。
四是国内一些现代化水平比较高的企业开始越来越多地应用工业机器人。国内一些汽车厂家如奇瑞等为了提高产品竞争力，开始较多地应用工业机器人，军工企业特别是坦克装甲车等开始应用焊接机器人，特种船舶，如液化石油气运输船舶也开始采用焊接机器人，焊接速度和焊接质量得到明显提高。
五是劳动力成本的不断提高促使工业机器人不断进入企业。随着经济的发展，制造业工人从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出更高要求，像焊接、喷涂等恶劣工作条件的岗位将会被机器人代替。
六是我国日益增长的工业机器人市场以及巨大的市场潜力吸引世界著名机器人生产厂家的目光。目前，我国进口的工业机器人主要来自日本，2004年日本对华出口金额占我国进口工业机器人金额的一半。中国是ABB在全球的第一大市场和意大利机器人的第一大进口国。
七、国外工业机器人发展模式
日本模式：各司其职，分层面完成交钥匙工程，即政府制定相应政策，机器人制造厂商以开发新型机器人和批量生产优质产品为主要目标，由其子公司或社会工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统。
欧洲模式：一揽子交钥匙工程，即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造全部由机器人制造厂商自己完成。
美国模式：采购与成套设计相结合。美国国内基本不生产普通工业机器人，企业需要的机器人通常由工程公司进口，再自行设计制造配套的外围设备，完成交钥匙工程。
中国工程院在2003年12月完成并公开的《我国制造业焊接生产现状与发展战略研究总结报告》指出，我国应从“美国模式”着手，在条件成熟后逐步向“日本模式”靠拢，同时欧洲的经验也值得我们学习。
八、工业机器人产业化的几个条件
工业机器人是先进制造业中不可替代的重要装备和手段，是衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。我国已经是世界公认的制造业大国，但随着劳动力成本的不断提高，经济发展模式必须进行调整，生产自动化、发展高科技产业已经成为必由之路。
一是国家政策支持，是加速高新技术产业化的重要前提，机器人属于国家战略性高技术，是多项前沿技术和综合实力的体现，国家应该制定长远政策加以规划和发展。国家在资金、税收等各个方面给予一定的优惠政策，把机器人产业发展纳入到重要产业政策中，鼓励企业采用国产机器人。
二是推动产学研联盟建设，形成强大的研究，开发和应用队伍。工业机器人涉及机械、自动化、计算机、人工智能等诸多学科，只有将国内所有力量组织起来，群策群力，才能将技术研究搞上去，并与国外大公司进行竞争。
三是尽快改变关键元器件主要依赖进口的局面。成本和整体解决方案己成为企业选择工业机器人的首要因素，成本居高不下是制约国产机器人进一步发展的关键因素之一，除了受到批量较小影响外，国产机器人发展主要受到关键元器件价格的制约。
四是除了努力提高工业机器人性能外，我国还要大力加强大型、专业应用工程软件开发工作。在工业机器人作业系统中，周边装备和控制单元占总成本的80％，这些装臵的研发与集成决定着整个作业系统的开发周期，其技术性能直接影响系统的生产效率和产品质量，机器人作业系统开发已成为制约工业机器人推广应用的关键因素之一。
五是努力进入汽车领域，并积极开拓新的应用市场。汽车业是工业机器人应用太户，我国将汽车业作为支柱产业加以发展，虽然国外工业机器人厂家在此领域具有较明显优势，但仍可以避实就虚，在众多中小企业中大显身手。
六是加强人才队伍建设。给高技术人才创造发挥聪明才智的长效机制，吸引人才，培养人才，留住人才，高新技术企业的竞争是人才的竞争，没有人才，何谈发展。
七是机器人知识的普及程度对机器人产业化的进程起着很大的制约作用，因此，要进一步加大工业机器人宣传力度。
推荐第6篇：工业机器人
引言
机器人的诞生和机器人学的建立及发展，是20世纪自动控制领域最具说服力的成就，是20世纪人类科学技术进步的重大成果。现在全世界已经有100万台机器人，销售额每年增加20%及以上。机器人技术和工业得到了前所未有的发展。机器人技术是现代科学与技术交叉和综合的体现，先进机器人的发展代表着国家综合科技实力和水平，因此目前许多国家都已经把机器人技术列入本国21世纪高科技发展计划随着机器人应用领域的不断扩大，机器人已从传统的制造业进入人类的工作和生活领域，另外，随着需求范围的扩大，机器人结构和形态的发展呈现多样化。高端系统具有明显的仿生和智能特征，其性能不断提高，功能不断扩展和完善；各种机器人系统便逐步向具有更高智能和更密切与人类社会融洽的方向发展。
一、早期机器人的发展
机器人的起源要追溯到3000多年前。“机器人”是存在于多种语言和文字的新造词，它体现了人类长期以来的一种愿望，即创造出一种像人一样的机器或人造人，以便能够代替人去进行各种工作。
直到四十多年前，“机器人”才作为专业术语加以引用，然而机器人的概念在人类的想象中却已存在三千多年了。早在我国西周时代（公元前1066年~前771年），就流传着有关巧匠偃师献给周穆王一个艺妓（歌舞机器人）的故事。
春秋时代（公元前770~前467）后期，被称为木匠祖师爷的鲁班，利用竹子和木料制造出一个木鸟，它能在空中飞行，“三日不下”，这件事在古书《墨经》中有所记载，这可称得上世界第一个空中机器人。
东汉时期（公元25~220），我国大科学家张衡，不仅发明了震惊世界的“候风地动仪”，还发明了测量路程用的“计里鼓车”，车上装有木人、鼓和钟，每走1里，击鼓1次，每走10里击钟一次，奇妙无比。
三国时期的蜀汉（公元221~263），丞相诸葛亮既是一位军事家，又是一位发明家。他成功地创造出“木牛流马”，可以运送军用物资，可成为最早的陆地军用机器人。
在国外，也有一些国家较早进行机器人的研制。公元前3世纪，古希腊发明家戴达罗斯用青铜为克里特岛国王迈诺斯塑造了一个守卫宝岛的青铜卫士塔罗斯。
在公元前2世纪出现的书籍中，描写过一个具有类似机器人角色的机械化剧院，这些角色能够在宫廷仪式上进行舞蹈和列队表演。
公元前2世纪，古希腊人发明了一个机器人，它是用水、空气和蒸汽压力作为动力，能够动作，会自己开门，可以借助蒸汽唱歌。
1662年，日本人竹田近江，利用中标技术发明了能进行表演的自动机器玩偶；到了18世纪，日本人若井源大卫门和源信，对该玩偶进行了改进，制造出了端茶玩偶，该玩偶双手端着茶盘，当讲茶杯放到茶盘上后，它就会走向客人将茶送上，客人取茶杯时，它会自动停止走动，带客人喝完茶姜茶被放回茶盘之后，他就会转回原来的地方，煞是可爱。
法国的天才冀师杰克·戴·瓦克逊，于1738年发明了一直机器鸭，他会游泳。喝水、吃东西和排泄，还会嘎嘎叫。
瑞士钟表名匠德罗斯父子三人于公元1768~1774年间，设计制造出三个像真人一样大小的机器人——写字偶人、绘图偶人和弹风琴偶人。它们是由凸轮控制和弹簧驱动的自动机器，至今还作为国宝保存在瑞士纳切特尔市艺术和历史博物馆内。同时，还有德国梅林制造的巨型泥塑偶人“巨龙哥雷姆”，日本物理学家细川半藏设计的各种自动机械图形，法国杰夸特设计的机械式可编程织造机等。 1770年，美国科学家发明了一种报时鸟，一到整点，这种鸟的翅膀、头和喙便开始运动，同时发出叫声，他的主弹簧驱动齿轮转动，是活塞压缩空气而发出叫声，同时齿轮转动时带动凸轮转动，从而驱动翅膀、头运动。 1893年，加拿大摩尔设计的能行走的机器人“安德罗丁”，是以蒸汽为动力的。这些机器人工艺珍品，标志着人类在机器人从梦想到现实这一漫长道路上，前进了一大步。
二、近代机器人的发展
1920年，原捷克斯洛伐克剧作家卡雷尔·凯培克在他的科幻情节剧《罗萨姆的万能机器人》中，第一次提出了“机器人” （Robot）这个名词，被当成了机器人一词的起源。在捷克语中，Robot这个词是指一个赋役的努力。
20世纪初期，机器人已躁动于人类社会和经济的母胎之中，人们含有几分不安地期待着它的诞生。他们不知道即将问世的机器人将是个宠儿，还是个怪物。针对人类社会对即将问世的机器人的不安，美国著名科学幻想小说家阿西莫夫于1950年在他的小说《我是机器人》中，首先使用了机器人学（Robotics）这个词来描述与机器人有关的科学，并提出了有名的“机器人三守则”：
（1） 机器人必须不危害人类，也不允许他眼看人将受害而袖手旁观； （2） 机器人必须绝对服从于人类，除非这种服从有害于人类；
（3） 机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类命令它做出牺牲。
这三条守则，给机器人社会赋以新的伦理性，并使机器人概念通俗化更易于为人类社会所接受。至今，它仍为机器人研究人员、设计制造厂家和用户，提供了十分有意义的指导方针。
wps_clip_image-16453 图一 第一代机器人
通常可将机器人分为三代。第一代是可编程机器人（如图一）。这类机器人一般可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作。这一带机器人从20世纪60年代后半期开始投入使用，目前他在工业界得到了广泛应用。第二代是感知机器人（如图二），即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的“感知”能力。这类机器人在工业界已有应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，因此能在非特定的环境下作业，故称之为智能机器人（如图三）。目前，这类机器人处于试验阶段，将向实用化方向发展。 wps_clip_image-30784 图二第二代机器人
今日工业机器人的最早研究可追溯到第二次大战后不久。在40年代后期，橡树岭和阿尔贡国家实验室就已开始实施计划，研制遥控式机械手，用于搬运放射性材料。这些系统是“主从”型的，用语准确地“模仿”操作员手和臂的动作。主机械手由使用者进行导引做一连串动作，而从机械手尽可能准确地模仿主机械手的动作，后来用机械耦合主从机械手的动作加入力的反馈，使操作员能够感觉到从机械手及其环境之间产生的力。50年代中期，机械手中的机械耦合被液压装置所取代，如通用电气公司的“巧手人”机器人和通用制造厂的“怪物”I型机器人。1954年G.C.Devol提出了“通用重复操作机器人”的方案，并在1961年获得了专利。同一时期诞生了利用肌肉生物电流控制的上臂假肢。 wps_clip_image-1709 图三 第三代机器人
1958年，被誉为“工业机器人之父”的Joseph F.Engel Berger创建了世界上第一个机器人公司——Unimation（Univeral Automation）公司，并参与设计了第一台Unimate机器人（如图四）。这是一台用于压铸的五轴液压驱动机器人，手臂的控制由一台计算机完成。它采用了分离式固体数控元件，并装有存储信息的磁鼓，能够记忆完成180个工作步骤。与此同时，另一家美国公司——AMF公司也开始研制工业机器人，即Versatran（Versatile Transfer）机器人。它主要用于机器之间的物料运输、采用液压驱动。该机器人的手臂可以绕底座回转，沿垂直方向升降，也可以沿半径方向伸缩。一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。 wps_clip_image-29756 图四 Unimate机器人
1959年，美国Consolidated Controls公司研制出第一代工业机器人原型。1960年美国机床铸造公司（AMF）生产出圆柱坐标的VERSATRAN型机器人，可做点位和轨迹控制，同年第一批电焊机器人用于工业生产。随后，美国Unimation公司研制出球坐标的UNIMATE型机器人，它采用电液伺候驱动，磁鼓存储，可完成近200种示教在线动作。
可以说，60年代和70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。主要成就如表一。 表一 机器人技术发展编年表 机器人表
虽然，编程机器人是一种新颖而有效的制造工具，但到了60年代，利用传感器反馈大大增强机器人柔性的趋势就已经很明显了。60年代早期，H.A.厄恩斯特于1962年介绍了带有触觉传感器的计算机控制机械手的研制情况。这种称为MH-1的装置能“感觉”到块状材料，用此信息控制机械手，把块状材料堆起来，无需操作员帮助。这种工作是机器人在合理的非结构性环境中具有自适应特性的一例。机械手系统是六自由度ANL Model-8型操作机，由一台TX-O计算机通过接口装置进行控制。此研究项目后来成为MAC计划的一部分，在机械手上又增加了电视摄像机，开始进行机器感觉研究。与此同时，汤姆威克和博奈也于1962年研制出一种装有压力传感器的手爪样机，可检测物体，并向电机输入反馈信号，启动一种或两种抓取方式。一旦手爪接触到物体，与物体大小和质量成比例的信息就通过这些压力敏感元件传输到计算机1963年，美国机械铸造公司推出了VERSATRAN机器人商品，同年初，还研制了多种操作机手臂，如Roehampton型和Edinburgh型手臂。
在60年代后期，麦卡锡于1968年和他在斯坦福工人智能实验室的同事报告了有手、眼和耳（即机械手、电视摄象机和拾音器）的计算机的开发情况。他们表演了一套能识别语音命令、“看见”散放在桌面上的方块和按指令进行操作的系统。皮珀也在1968年研究了计算机控制的机械手的运动学问题。在1971年卡恩和罗恩分析了机械限位手臂开关式（最短时间）控制的动力学和控制问题。
这时，其他国家（特别是日本）也开始认识到工业机器人的潜力。早在1968年，日本川崎重工业公司与Unimation公司谈判，购买了其机器人专利。1969年，机器人出现了不寻常的新发展，通用电气公司为诶过陆军研制了一种试验性步行车。同年，研制出了“波士顿”机械手，次年又研制出了“斯坦福”机械手。后者装有摄像机和计算机控制器。把这些机械手用作机器人的操作机，是一些重大的机器人研究工作开始了。对“斯坦福”机械手所做的一项实验是根据各种策略自动地堆放状材料。在当时对于自动机器人来说，这是一项非常复杂的工作。1974年Cincinnati Milacron公司推出了第一台计算机控制的工业机器人，定名为“The Tomorrow Tool”。它能举起重达45.36kg的物体，并能跟踪装配线上的各种移动物体。
在此期间，智能机器人的研究也有进展，1961年美国麻省理工学院研制出有触觉的MH-1型机器人，在计算机控制下用来处理放射性材料。1968年美国斯坦福大学研制出名为SHAKEY的智能移动机器人。从60年代后期起，喷漆、弧焊机器人相继在工业生产中应用，由加工中心和工业机器人组成的柔性加工单元标志着单件小批生产方式的一个新的高度。几个工业化国家竞相开展了具有视觉、触觉、多手、多足，能超越障碍、钻洞、爬墙、水下移动的各种智能机器人的研究工作，并开始在海洋开发、空间探索和核工业中试用。整个60年代，机器人技术虽然取得了如上列举的许多进展，建立了产业并生产了多种机器人商品，但是在这一阶段多数工业部门对应用机器人还持观望态度，机器人在工业应用方面的进展并不快。
在70年代，大量的研究工作把重点放在使用外部传感器来改善机械手的操作。1973年博尔斯和保罗在斯坦福使用视觉和力反馈，表演了与PDP-10计算机相连由计算机控制的“斯坦福”机械手，用于装配自动水泵。几乎同时，IBM公司的威尔和格罗斯曼在1975年研制了一个带有触觉和力觉传感器的计算机控制的机械手，用于完成20个零件的打字机机械装配工作。1974年，麻省理工学院人工智能实验室的井上对力反馈的人工智能作了研究。在精密装配作业中，用一种着陆导航搜索技术进行初始定位。内文斯等人于1974年在德雷珀实验室研究了基于依从性的传感技术。这项研究发展为一种被动柔顺（称为间接中心柔顺，RCC）装置，它与机械手最后一个关节的安装板相连，用于紧配合装配。同年，贝杰茨在喷气推进实验室为空间开发计划用的扩展性“斯坦福”机械手提供了一种基于计算机的力矩控制技术。从那以后相继提出了多种不同的用于机械手伺候的控制方法。
1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人，他是全电动驱动、关节式结构、多CPU二级微机控制、采用VAL专用语言，可配置视觉、触觉的力觉感受器的，技术较为先进的机器人。同年日本山梨大学的牧野洋研制成具有平面关节的SCARA型机器人。整个70年代，出现了更多的机器人商品，并在工业生产中逐步推广应用。随着计算机科学技术、控制技术和人工智能的发展，机器人的研究开发，无论就水平和规模而言都得到迅速发展。据国外统计，到1980年全世界约有2万余台机器人在工业中应用。
进入80年代后，机器人生产继续保持70年代后期的发展势头。到80年代中期机器人制造业成为发展最快和最好的经济部门之一。机器人在工业中开始普及应用，工业化国家的机器人产值近几年以年均20%~40%的增长率上升。1984年全世界机器人使用总台数是1980年的四倍，到1985年底，这一数字已达到14万台， 1990年达到30万台左右，其中高性能的机器人所占比例将不断增加，特别是各种装配机器人的产量增长较快，和机器人配套使用的机器视觉技术和装置正在迅速发展。1985年前后，FANUC和GMF公司又先后推出交流伺候驱动的工业机器人产品。
到80年代后期，由于传统机器人用户应用工业机器人已经饱和，从而造成工业机器人产品的积压，不少机器人厂家倒闭或被兼并，是国际机器人学研究和机器人产业出现不景气。到90年代初，机器人产业出现复苏和继续发展迹象。但是，好景不长，1993~1994年又跌入低谷。1995年后，世界机器人数量逐年增加，增长率也较高，1998年丹麦乐高公司推出了机器人套件，让机器人的制造变得像搭积木一样相对简单又能任意拼装，从而使机器人开始走入个人世界。机器人学以较好的发展势头进入21世纪。2002年丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba（如图五），他能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座，这是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。近年来，全球机器人行业发展迅速，2007年全球机器人行业总销售量比2006年增长10%。人性化、重型化、智能化已经成为未来机器人产业的主要发展趋势。现在全世界服役的工业机器人总数在100万台以上。此外，还有数百万服务机器人在运行。 wps_clip_image-27967 图五Roomba
阿富汗战争中，美国军方领导人决定向阿富汗派遣一种名为“大狗”的新型机器人，作为增兵计划的一部分。与以往各种机器人不同的是，“大狗”并不依靠轮子行进，而是通过其身下的四条“铁腿”。美媒体报道称，美军正在将阿富汗作为测试这种具有高机动能力的机器人的试验场。 机器人发展史 在过去30~40年间，机器人学和机器人技术获得引人注目的发展，具体体现在：①机器人产业在全世界迅速发展；②机器人的应用范围遍及工业、科技和国防的各个领域；③形成了新的学科——机器人学；④机器人向智能化方向发展；⑤服务机器人成为机器人的新秀而迅猛发展。
我国是从20世纪80年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划，1987年，我国的“863”高技术计划将机器人方面的研究开发列入其中。目前我国从事机器人研究和应用开发的主要是高校及有关科研院所等。最初我国在机器人技术方面研究的主要目的是跟踪国际先进的机器人技术。随后，我国在机器人技术及应用方面取得了很大的成就，主要研究成果有：哈尔滨工业大学研制的两足步行机器人，北京自动化研究所1993年研制的喷涂机器人，1995年完成的高压水切割机器人，沈阳自动化研究所研制完成的有缆深潜300m机器人、无缆深潜机器人、遥控移动作业机器人。
我国在仿人形机器人方面，也取得很大的进展。例如，中国国防科学技术大学经过10年的努力，于2000年成功地研制出我国第一个仿人形机器人——“先行者”，其身高140厘米，重20公斤。它有与人类似的躯体、头部、眼睛、双臂和双足，可以步行，也有一定的语言功能。它每秒走一步到两步，但步行质量较高：既可在平地上稳步向前，还可自如地转弯、上坡；既可以在已知的环境中步行，还可以在小偏差、不确定的环境中行走。
三、未来机器人的展望
展望未来，对机器人的需求是多面的。在制造工业由于多数工业产品的商品寿命逐渐缩短，品种需求加多，这就促使产品的生产就要从传统的单一品种成批大量生产逐步向多品种小批量柔性生产过渡。有各种加工装备、机器人、物料传送装置和自动化仓库组成的柔性制造系统，以及由计算机统一调度的更大规模的集成制造系统将逐步成为制造工业的主要生产手段之一。
现在工业上运行的90%以上的机器人，都不具有智能。随着工业机器人数量的快速增长和工业生产的发展，对机器人的工作能力也提出了更高的要求，特别是需要各种具有不同程度智能的机器人和特种机器人。这些智能机器人，有的能够模拟人类用两条腿走路，可在凹凸不平的地面上行走移动；有的具有视觉和触觉功能，能够进行独立操作、自动装配和产品检验；有的具有自主控制和决策能力。这些智能机器人，不仅应用各种反馈传感器，而且还运用人工智能中各种学习、推理和决策技术。智能机器人还应用许多最新的智能技术，如临场感技术、虚拟现实技术、多真体技术、人工神经网络技术、遗传算法和遗传编程、放声技术、多传感器集成和融合技术以及纳米技术等。可以说，智能机器人将是未来机器人技术发展的方向。
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工业机器人课程报告
昆明理工大学 机电工程学院机械工程及自动化专业2006级 流体传动与控制模块（8）
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工业机器人的结构原理及其应用
[摘要]:自从20世纪初以来,随着机床,汽车等制造业的发展出现了机械手,并且经过多年的发展以及在工业中的应用,工业机器人已经越来越受到人们的重视.有代表性的美国,日本，苏联，欧洲在工业机器人方面的研究和应用加大了力度,特别是日本在这方面尤其突出。近年来工业机器人在焊接,喷涂,搬运物料,装配,海洋开发,原子能工业,宇宙开发，军事应用，农牧业，建筑，矿业，医疗福利等方面也有了广泛的应用，并且随着机器人技术的进步，其应用范围一定会越来越广泛。下面我们将从执行系统，驱动系统，控制系统和人工智能系统四方面来具体介绍工业机器人。
[Abstract]：Since the beginning of the 20th century, with the machine tool, automobile manufacturing industry experienced a mechanical hand, and after years of development, as well as in industry applications, industrial robots have been more and more attention.Representative of the United States, Japan, the Soviet Union, the European industrial robot research and application of stepped up efforts, especially in Japan in this regard are particularly conspicuous.In recent years, industrial robots, welding, painting, material handling, aembly, ocean development, atomic energy industry, the universe development, military applications, agriculture, animal husbandry, construction, mining, medical and welfare also have a wide range of applications, and with advances in robotics,Range of applications will become increasingly widespread.Now we will implement the system, drive systems, control systems and artificial intelligence systems to the specific introduction four robots.
一.工业机器人的定义、产生和发展
1.1机器人的定义
到目前为止，世界各地对“工业机器人”还没有作出统一的明确定义。通常所说的工业机器人是一种能模拟人的手、臂的部分动作，按照预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。
机器人的外表不一定像人，有的根本不像人。因为人们制造机器人是为了让及其人代替人的工作，所以机器人能够具有人的劳动机能。机器人能力的评价标准，应当和生物能力的评价标准一样，包括智能、机能和物理能三个方面。
智能是指感觉和感知，包括记忆、运算，比较，鉴别，判断，决策，学习和逻辑推理等。 机能是指变通性，通用性或空间占有性等。
物理能则包括力，速度，连续运行能力，可靠性，联用性，寿命等。
把上述三方面能力综合起来，有可以说机器人是具有生物功能的空间三维坐标系机械。 既然要求机器人能代替人的劳动。人们就希望它能有一双像人一样的巧手；能行走的双脚；具有人类感官的功能（视觉、触觉、听觉、味觉、嗅觉、痛觉等）；具有理解人类语言和用语言表达的能力；具有一颗善于思考，学习和决策的头脑。但是机器人所有这些能力都必须满足机器人学三定律：
第一定律：机器人不得伤害人，也不得见人受到伤害而袖手旁观。
第二定律：机器人应服从人的一切命令，但不得违反第一定律。
第三定律：机器人应保护自身的安全，但不得违反第一，第二定律。
1.2机器人的产生和发展
早在20世纪初，随着机床，汽车等制造业的发展就出现了机械手。1913年美国福特汽车工业公司就安装了第一条汽车零件加工自动线。自动机的上下料与工件的传送采用了专用机械手代替人工上下料及传送工件。可见专用机械手就是作为自动机，自动线的附属装置出现的。
到了40年代，随着原子能工业的产生，出现了另一类半自动化抓取搬运装置——操作机。在原子能工业中用它来进行放射性材料的加工，处理和实验；
“工业机器人”这种自动化装置出现的比较晚。它的研究工作是50年代初从美国开始的。日本，苏联，欧洲的研制工作比美国大约晚十年。但是日本的发展速度比美国快，欧洲特别是西欧各国比较注意工业机器人的研制和应用，其中英国，瑞典，挪威等国的技术水平较高，产量也较大。
1954年美国人G.C戴万获得了一项工业机器人专利。到1958年，美国机械与铸造公司研制成功一台数控自动通用机器。这就是世界上最早的机器人。从此之后，美国的工业机器人技术的发展，大致经历了以下几个阶段：
（1）1963——1967年为实验定型阶段;
（2）1968——1970年为实际应用阶段；
（3）1970年至今一直处于技术发展和推广应用阶段。
二机器人的组成及各部分结构原理
工业机器人一般应由执行系统，驱动系统，控制系统和人工智能系统组成。下面我们就来详细分析各个系统的组成及其原理。
2.1执行系统
执行系统是工业机器人完成抓取工件（或工具）实现所需的各种运动的机械部件，包括以下几个部分：手部，腕部，臂部，机身和行走机构。
（1） 手部：是工业机器人直接与工件接触用来完成握持工件（或工具）的部件。有些
工业机器人直接将工具（如焊枪，喷枪，容器）装在手部位置，而不再设置手部。 根据手指和手掌在抓取物体时的相对状态，抓取方式可分为捏，夹握三大类。这三种抓取方式都是靠手指间或手指与手掌间对工件的作用力以及手指手掌与工件之间的摩擦力保持工件的。
从机械手指根部来看，手部机构的动作形式有回转式和移动式（或直进式）两种。其中回转式为基本形式，它结构简单，容易制造，应用广泛。由于移动式手部结构比较复杂，庞大等，所以以用较少。但移动式手部机构抓取工件时，工件直径的变化对定位精度一般无影响，故宜于工件直径有较大变化时使用。
（2） 腕部：是工业机器人中联接手部与臂部，主要用来确定手部工作位置并扩大臂部
动作范围的部件。有一些专用机器人没有手腕部件，而是直接将手部安装在手臂部件的顶端。为了使手部处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴X.Y.Z的转动。即具有回转，俯仰和摆动。一些专用机械手甚至没有腕部，但有的腕部是为了特殊要求还有横向移动自由度。
（3） 臂部：是机器人用来支承腕部和手部实现较大运动范围的部件。工业机器人的臂
部一般有2——3个自由度，即伸缩，回转，俯仰和升降。专用机械手的臂部一般具有1——2个自由度，即伸缩，回转和直移。臂部总重量较大，受力一般叫复杂，在运动时，直接承受腕部手部和工件（工具）的静动载荷，尤其高速运动时，将产生教的的惯性力（或惯性矩），引起冲击，影响定位的准确性。臂部运动部分零部件的重量直接影响着臂部构建的刚度和强度。专用机械手的臂部一般直接安装在主机上，工业机器人的臂部一般与控制系统和驱动系统一起安装在机身上（即机座上），机身可以是固定式的，也可以是行走式的，即沿地面和导轨运动。
（4） 机身：是工业机器人用来支承手部部件的，并安装驱动装置和其他装置的部件。
专用机械手一般将臂部安装在主机上。成为主机的附属装置，臂部的运动越多，机身的受力和结构情况越复杂。机身即可以是固定的也可以是行走式的，即在他的下部能行走的结构，可沿地面和架空轨道运行。设计机身时为提高刚度应注意
以下几点：刚度，精度，平稳性。
（5） 行走机构：是工业机器人用来扩大活动范围的机构，有的是专门的行走装置，有
的是轨道滚轮机构。行走部是行走机器人的重要执行部件，是由行走的驱动装置，传动机构，位置检测元件，传感器，电缆及管路等构成。它一方面支承机器人的机身，臂和手部，另一方面还根据工作任务的要求，带动机器人实现更广泛的空间内运动。行走部机构按其行走运动轨迹固定轨迹式和无固定轨迹式。随着海洋科学，原子能工业及宇宙空间事业的发展，可以预见，具有智能的可移动机器人，能够自行的柔性机器人肯定是今后的发展方向。
2.2驱动系统
驱动系统是向执行系统各部件提供动力的装置。采用的动力源不同，驱动系统的传动方式也不同。驱动系统的传动方式有四种：液压式，气压式，电器式和机械式。
（1） 液压式:其驱动系统由油缸，电磁阀，油泵和邮箱等组成。其特点是操作力大，体
积小，动作平稳，耐冲击耐振动。但漏油对系统的工作性能影响大。与气压式相比成本高。
（2） 气压式：其驱动系统由气缸，气阀，空气压缩机（或气压站直接供给）和储气罐
等组成。其特点是起源方便，维修简单，易于获得高速度，成本低，防火防爆，漏气对环境无影响，有冲击，臂力一般不超过300牛顿。
（3） 电器式；其驱动系统一般由电机驱动。优点是电源方便，信号传递运算容易，响
应快，驱动力较大，适用于中小型工业机器人。但是必须使用减速装置（如齿轮减速器，谐波齿轮减速器等），所需要的电机有步进电机，DC伺服电机和AC伺服电机等。
（4） 机械式：器驱动系统由电机，凸轮，齿轮齿条，连杆等机械装置组成。传动可靠，
适用于简单的机械手。
2．3控制系统
控制系统是工业机器人或机械手的指挥系统，它控制驱动系统，让执行机构按照规定的要求进行工作，并检测其正确与否。一般常见的为电气与电子回路控制。计算机控制系统也不断增多。就其控制方式可分为分散控制与集中控制两种类型。若以控制的运动轨迹来分原则上分为两种：（1）点位控制：主要控制空间两点或有限多个点的空间位置，而其对运动路径没有要求。专用机械手和绝大部分工业机器人均采用这种点位控制方式。（2）连续轨迹控制：是用连续的信息对运动轨迹的任意位置进行控制，其运动路径是连续的。对运动轨迹有要求的工业机器人需要连续轨迹控制，如电弧焊，切割等。
2.4人工智能系统
传感器技术是今后左右工业机器人发展的重要技术之一。传感器的功能相当于人的部分感觉机能。机器人自动操作时，需要检测自身状态和作业对象与作业环境的状态。检测机器人自身状态的传感器称为内部信息传感器而检测外部信息的传感器有和人的五官对应的，有纯工程的和五官对应的有接触式的触觉，味觉（PH计，化学分析器）传感器。非接触式的视觉，嗅觉（气体传感器，化学分析器，烟传感器）传感器，以及有固定作用的听觉传感器。
（1）触觉传感器人的触觉包含有接触觉，压觉，冷热觉，滑动觉，痛觉等。
（2）接近觉传感器人没有专门的接近觉器官，而是依靠视觉和经验来判断物体的接近情况。如果仿照人的功能使机器人具有接近觉将非常复杂，所以机器人使用专门的接近觉传感器。
（3）视觉传感器视觉传感器在机器人上起三个作用：第一位置的测量，第二进行图像识别，第三进行检验
（4）人工视觉人类是借助五种感官从外界获得信息的，一般认为有90%以上的信息来自
视觉。就是说，人要顺利地生活和工作，非用眼睛识别客观环境不可。同样，要让机器人有高度的适应性以及复杂的工作能力也必须使之具备某种形式的人工视觉。
三机器人的应用
工业机器人最早应用的领域是汽车工业。其中应用最早最多的工种为焊接，喷涂和上下料。有人称这个领域为机器人的传统应用领域。
1焊接包括点焊，弧焊，锡焊，激光焊等，它的用途广，历史长。例如汽车的驾驶室是用点焊的方法把各个分离的板件焊成一个整体的。
2喷涂由于喷涂工序中雾状漆料对人体有危害，喷涂环境中照明，通风等条件很差，而且不易从根本上改进，因此在这个领域中大量使用了机器人。使用机器人不仅可以改善劳动条件，而且还可以提高产品的质量和产量，降低成本。
3搬运物料包括为机床服务,上下工件,为自动线服务,在不同流向的自动线上转运工件.这种机器人和数控机床可以组成柔性加工系统(FMS),它可以满足多品种,中小批量生产的需要.4装配由于机器人的触觉和视觉系统不断完善,可以把轴类件投放于孔内的准确度提高到0.01mm之内。国外已逐步开始应用机器人装配复杂部件，例如装配发电机，电动机，大规模集成电路板等。
5海洋开发机器人常用于海洋测量多目标观测，海底施工，电缆铺设，管道连接维修，石油开采等。
6原子能工业机器人可用于放射性物质搬运，设备检查维修，污染物处理等对人体有害的工作。
7其他机器人在宇宙开发，军事应用，农牧业，建筑，矿业，医疗福利等方面也有了广泛的应用，并且随着机器人技术的进步，其应用范围一定会越来越广泛。
参考文献：吴广玉 姜复兴编 《机器人工程导论》哈尔滨工业大学出版社1988年3月张建明 编著《工业机器人》北京理工大学出版社1988年12月
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走进科技论文
0903030409
颜卫勤
工业机器人论文
在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义，自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。
在此，我仅根据自己的所学及课本给出的定义概述一下有关机器人的定义。机器人（Robot）是1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》的剧本中，塑造的一个具有人的外表、特征和功能，愿意为人服务的机器奴仆“Robota”一词衍生出来的。根据这个定义，我们可以这样说：机器人是一个在三维空间中具有多自由度的，并能实现诸多拟人动作和功能的机器；而工业机器人（Industrial Robot）则是在工业生产上应用的机器人。
而美国机器人工业协会（U.S.RIA）提出的工业机器人定义为机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipulator)或者通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置”。日本机器人协会(JIRA)的定义则是：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器(end effector)的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。可见美国机器人协会和日本机器人协会给出了相类似的定义。国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。 而我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 在我国，在工业领域内应用的机器人我们称为工业机器人。通常人们对工业机器人的定义是：工业机器人是一种能模拟人的手、臂的部分动作, 按照预定的程序、轨迹及其它要求, 实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
工业机器人的最显著的特点简单概述为可编程、拟人化、通用性、机电一体化。
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。
清洁机器人的涵盖范围广泛，依照IFR World Robotic的分类，可分为产业型与家用型两大类，在产业型方面例如地板清洁（吸尘与洗地）、风管空调系统清洁、除草、大楼窗户清洗、水箱清洁等。目前为止应用最成功的仍属地板清洁型机器人，包括机场、大卖场、工厂、饭店大厅等大范围面积的场所，原因在于地板属于2-D几何平面，技术相对较为单纯。而家用型的地板清洁机器人（吸尘器）在近年来则快速窜起，成为市场主流产品，根据IFR World Robotics 2005的统计数据显示，服务型机器人中，清洁机器人仍是主要应用。其中家用清洁机器人更占整体服务型机器人的95%以上，其中2005-2008年更可高达447万台。
家用型清洁机器人受到热烈欢迎的主要原因在于已开发与开发中国家多以双薪家庭为主，并逐渐走向少子化与高龄化的趋势，在家庭人口结构变少的情况下，清洁工作的替代便成为新兴市场发展的重要需求，遂使的清洁机器人成为各国争相投入的技术研发重点。
随着自动化技术与人工智能的快速发展，机器人在人类的环境中扮演越来越重要的脚色。传统上机器人的应用层面多集中于工业化的生产系统与制造流程上，专门应付长时间作业、大量重复性动作、系统复杂且需要精密控制、高危险性等工作上。而近年来的演进则渐渐朝向服务型机器人的方向快速蓬勃发展。那么在我们身边有什么样的机器人呢？ 生活中常见的工业机器人有如下几种：
点焊机器人，这主要是针对汽车生产线，提高生产效率，提高汽车焊接的质量，降低工人的劳动强度的一种机器人。它的特点是通过机器人对两个钢板进行点焊的时候，需要承载一个很大的焊钳，一般在几十公斤以上，那么它的速度要求在每秒钟一米五到两米这样的高速运动，所以它一般来说有五到六个自由度，负载三十到一百二十公斤，工作的空间很大，大概有两米，这样一个球形的工作空间，运动速度也很高，那么自由度的概念，就是说，是相对独立运动的部件的个数，就相当于我们人体，腰是一个回转的自由度，我们大臂可以抬起来，小臂可以弯曲，那么这就三个自由度，同时腕部还有一个调整姿态来使用的三个自由度，所以一般的机器人有六个自由度，就能把空间的三个位置，三个姿态，机器人完全实现，当然也有小于六个自由度的，也有多于六个自由度的机器人，只是在不同的需要场合来配置。
弧焊机器人也是工业机器人中一个最重要的方面，像我们汽车的后桥，进行焊接的时候，它连续焊接，所以它的特点是连续轨迹控制，所以它要求的轨迹精度要求非常高，一般来说也是五到六个自由度，由于它焊枪比较小，所以在五到十公斤就可以了，这个方面是在国际和国内应用非常大的一类机器人，在另一方面像搬运和铆接，这些工作场合下，像搬运，主要是要求机器人有很高的速度，承载能力很多、很强，像日本的大库机器人，它可以承载三百公斤，抓取、来进行搬运和码垛。
医疗机器人，是近五年来发展比较迅速的一个新的应用领域，那么这个也可以看到几个方面，包括人是一个非常珍贵的生物，那么包括人的眼球、神经、血管都很精细，那么如果人手术的时候，医生来手术，一个是疲劳，另一个人手操作的精度还是有限的，那么这是在德国，一些大学里面，面向人的脊椎，如腰间盘突出这种病，进行识别以后，能够自动地用机器人来辅助进行定位，进行操作和手术。还有一类叫康复机器人，康复机器人像比方说，现在发病量比较大的是偏瘫和半身不遂这种病患，当他恢复治疗完以后，需要对他的肢体进行锻炼和恢复，那么如果医生是有限的，不可能一个医生，天天给一个病人进行按摩或牵引这样的工作，那么家庭的人员都上班，没有时间照顾，那么用一个机器人，可以对他的手进行牵动，天天强迫他进行锻炼，使人的肌肉的恢复达到最好，更为精细的工作像很多大学和一些医院在开发像人的脑手术，这个是很危险的事情，但是，已经得到了很好的例证，包括北航开发出了对人脑的定位和钻孔这样的工作，还包括像美国已经有一千多例机器人对人眼球进行手术，这样的机器人，还包括通过遥控操作的办法，实现对人的胃肠这种手术，大家在电视里边看到，一个机械手，大概有手指这样粗细的一个机械手，通过插入腹脏以后，人在屏幕上操作这个机器手，同时对它用激光的方法对病灶进行激光的治疗，这样的话，人就不用很大幅度地破坏人的身体，这实际对人的一种解放，是非常好一种机器人，医疗机器人它也很复杂，一方面它完全自动去完成各种工作，是有困难的，一般来说都是人来参与，这是美国开发的一个林白手术这样一个例子，人通过在屏幕上，通过一个遥控操作手来控制另一个机械手，实现通过对人的腹腔进行手术，前几年我们国家展览会上，美国已经成功的实现了对人的心脏瓣膜的手术和搭桥手术，这已经在机器人领域中，引起了很大的轰动，还包括，AESOP的这种外科手术机器人，它实际上通过一些仪器能够对人的一些病变进行检查，通过一个机械手就能够实现对人的某些部位进行手术，还包括遥操作机械手，以及多个医生可以在机器人共同参与下进行手术，包括机器人给大夫医生拿钳子、镊子或刀子来代替护士的工作，同时把照明能够自动的给医生的动作联系起来，医生的手到哪儿，照明就去哪儿，这样非常好的，一个医生的助手。
由此可见，工业机器人是人类的得力助手，随着社会的发展，大量的工业机器人把人们从繁重的体力和危险的环境中解放出来，使人们有更好的岗位去工作，去创造更好的精神财富和文化财富，机器人来做这些危险环境的工作，展望21世纪工业机器人将是一个与20世纪计算机的普及一样，会深入地应用到各个领域，有人说在21世纪的前20年是机器人从制造业走向非制造业的发展一个重要时期，也是智能机器人发展的一个关键时期，目前国际上很多国家，也对机器人对人类社会的影响的估计提出了新的认识，同时，我们也可以看到机器人技术，涉及到多个学科，机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等等，它是一个国家高技术实力的一个重要标准。所以，作为当代大学生，作为一名机械专业的学生，我们的使命任重而道远。
推荐第9篇：工业机器人学习心得
金石兴机器人学院
工业机器人学习心得
我大学学习的是电气自动化，毕业之后找不到合心意的工作，要么是需要有经验的，要么是在公司做那种普工，在公司又没有机会接触到技术含量的工作，后来综合考虑了一下就打算到武汉学习工业机器人技术。
当初也是在网上随便找找看有没有哪家比较靠谱的，因为现在类似的机构还是挺多的，不知道是真是假，我基本上都联系过，每一家说的话大同小异，把我都绕晕了。后来我看到武汉有一家还挺不错，就跟客服聊了下，也给了他们联系方式，不过他们从来没有乱打电话打扰我的生活和工作，这让我对他们的初步印象还是不错的。后期就一直跟那边的专业课老师咨询，对我的问题每次都很耐心的解答。
他们邀请我过去武汉的实训基地进行参观，我想着过去看看也是对他们那边的情况有个进一步的了解，万一觉得不好的话免得自己上当，然后就去了。那里的接待老师很实在，参观讲解的时候都是实事求是的。在那边参观的时候，我其实就决定要进行这个工业机器人培训了。等我回家跟家里人商量了一番，家人也觉得现在这个行业发展的很好，都很支持我来学习这个。
上课期间，讲课的时候老师讲的不快，有基础的同学不要对自己放松，一定要按照老师说的做，不要以为自己学过就对自己放松，不要高估自己，有时候就是有基础的太高估自己所以就学不好。所以，不管是对于有基础跟没基础的，我们都要按照老师说的去学习。否则，基础打不好，后面的课程学起来就会很困难。如果基础不好，遇到不
金石兴机器人学院
会的不懂的就去问老师、学习好的同学，千万不要觉得不好意思，学习态度很重要。我们去金石兴培训都是带着理想去的，所以一定不要做让自己后悔的事情。
学习要找对方法。我们在没培训之前可能没有接触过这些，不知道怎么去做，该怎么做。所以在学习过程中要认真听讲，勤做笔记，如果不会也要抄下来，一遍抄不会就多抄几遍。当时我们班有个0基础的同学，跟上课程有点吃力，他就用手机把老师讲的录音下来，晚自习或者课下的时候就一遍一遍听录音补课，有不懂得就立马去找老师解答，后来他考核的结果还挺不错的。另外自信心很重要，如果问题弄不明白，可能会对自己没有信心，对以后的学习产生负面的影响。像我，做第一个项目的时候，虽然老师在做的时候讲的很仔细，自己听的也很明白。但是，如果让自己不看老师的代码自己写的话，就会发现很多自己不懂的问题。然后我就想为什么自己不懂，为什么老师会这么写。慢慢的对这个项目就熟悉起来。对自己也有很到的信心。
在这里学习，我们每天早上还有每日一讲，每一天上课前，都会有同学对自己的经历或者心得体会或者是行业认识做个分享。我觉得这样的模式非常的好，大家都是来自不同地方的人，也有不同的生活工作经历，分享出来可以从中明白一些道理，而且通过这种每日一讲，让我的表达能力得到了提高，这为我后面的面试有很大的帮助。
在平时学习中，我们的班主任密切关注我们的状况，学习中遇到瓶颈感到沮丧时，班主任会及时跟我们谈心鼓励我们，经常问我们学的怎么样，能不能跟的上，有哪些觉得困难的·····学习的进度
金石兴机器人学院
会根据我们的情况有所调整，所以我和同学们都能跟得上。
到这里学习的人都是有强烈目的的，所以大家都很用功，每天晚自习到晚上9点半，曾经在大学时不怎么上课的我，在这种学习氛围的影响下，一刻都不敢松懈。我知道工业机器人是个新兴的行业，在未来会发展的越来越好，在这个行业做个两三年，工业机器人行业的薪资绝对是不低的，之前没毕业的时候老师经常拿一个学长给我们做榜样，现在据说每月过万了。可惜我大学时贪玩不曾好好努力，现在到这里就必须要好好学习。我想法简单，学好一点，学完之后就可以推荐到好点的单位，之后努力赚钱，不让父母觉得我不争气。
我选择了工业机器人行业就不会后悔，这是一个有发展，有钱途的行业，我也会在这个行业不断努力，为自己的美好未来奋斗。同时也希望我的这些心得能对将要从事这个行业的人有所帮助，愿大家都能过上自己想要的生活！
推荐第10篇：浅谈工业机器人
苏 州 市 职 业 大 学
课程报告
名 称
现代制造技术
院
系
机电工程学院
班
级
12机电3班
姓
名
戴
亮
学
号
125307306
浅谈工业机器人
戴 亮
（苏州市职业大学机电工程学院机电一体化专业
机电一体化12级3班）
【摘要】：
本文对工业机器人的定义和所涉及到的技术进行了概述，然后从其组成及分类、控制技术、发展历程、现状、发展前景、产业发展模式以及主要研究内容进行了系统的阐述，最后分析了其在生产生活中的应用。
【关键词】：发展
现状
前景
应用
序言
工业机器人是生产过程中的关键设备，可用于安装、制造、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车及汽车零部件、电气电子、化工、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业，应用领域广泛。
近年来，工业机器人的应用越来越广泛，种种迹象表明工业自动化时代已经到来，工业机器人极有可能成为下一个迎来爆发式增长的新兴产业。另一方面，中国工业机器人产业正处于前所未有的机遇期，政策红利、工业转型升级需求释放等机遇叠加，但中国工业机器人产业化发展却不尽如人意，产业化进程发展缓慢。
一、工业机器人的定义及技术概述
1.定义
工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机，是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备。 2.技术概述
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
二、工业机器人的组成及分类
1.工业机器人的组成
工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统以及位置检测机构组成。 （1）执行机构
执行机构是一组具有与人手脚功能相似的机械机构，俗称操作机，通常由手部、腕部、臂部、机身、机座及行走机构组成。 （2）控制系统
控制系统是机器人的大脑，控制与支配机器人按给定的程序动作，并记忆人们示教的指令信息，如动作顺序、运动轨迹、运动速度等，可再实现控制所储存的示教信息。 （3）驱动系统
驱动系统是机器人执行作业的动力源，按照控制系统发出的控制指令驱动执行机构完成规定的作业。常用的驱动系统有机械式、液压式、气动式以及电气驱动等不同的驱动形式。 （4）位置检测装置
通过附设的力、位移、触觉、视觉等不同的传感器，检测机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制系统，以便执行机构以一定的精度和速度达到设定的位置。
2.工业机器人的分类
机器人的分类方法有很多，这里仅按机器人的结构形式、驱动方式以及系统功能进行分类。
（1）按结构形式分类
①直角坐标机器人 ②圆柱坐标机器人 ③球坐标机器人 ④关节机器人 （2）按驱动方式分类
①气压传动机器人 ②液压传动机器人 ③电气传动机器人 （3）按系统功能分类
①专用机器人 ②通用机器人 ③示教再现式机器人 ④智能机器人
三、工业机器人的控制技术
1.工业机器人控制系统的分类
（1）按照控制回路的不同分，可分为开环系统和闭环系统。
（2）按照控制系统的硬件分，可分为机械控制、液压控制、射流控制、顺序控制、计算机控制。
（3）按自动化程度分，可分为顺序控制系统、程序控制系统、自适应控制系统、人工智能系统。
（4）按编程方式分，可分为物理设置编程控制系统、示教编程控制系统、离线编程控制系统。
（5）按机器人末端运动控制轨迹分，可分为点位控制和连续轮廓控制。 2.工业机器人的位置伺服控制 （1）关节伺服控制
关节伺服控制是以大多数非直角坐标机器人为控制对象，它把每一个关节作为单独的单输入单输出系统来处理，且独立构成一个个伺服系统。这种关节伺服
结构简单，目前大部分关节机器人都由这种关节伺服系统来控制。以前这种伺服系统通常采用模拟电路构成，而随着微电子和信号处理技术的发展，关节伺服控制系统已普遍采用了数字电路形式。 （2）坐标伺服控制
由于关节伺服控制结构简单，被较多的机器人所采用，但在三维空间对手臂进行控制时，很多场合都要求直接给定手臂末端运动的位置和姿态，而关节伺服控制系统中的各个关节是独立进行控制的，难以预测有各个关节实际控制结果所得到的末端位置状态的响应，且难以调节各个关节伺服系统的增益。因而，将末端位置矢量作为指令目标值所构成的伺服控制系统，称为作业坐标伺服系统。 3.工业机器人的自适应控制 （1）模型参考自适应控制
这种方法控制器的作用是使得系统的输出响应趋近于某指定的参考模型，因而必须设计相应的参数调节机构。Dubowsky等人在这个参考系统中采用二维弱衰减模型，然后采用最陡下降法调整局部比例和微分伺服可变增益，使实际系统的输出和参考模型的输出之差为最小。然而该方法从本质上忽略了实际机器人系统的非线性项和耦合项，是对单自由度的单输出系统进行设计的。此外，该方法也不能保证适用于实际系统时调整律的稳定性。 （2）自校正适应控制
自校正适应控制由表现机器人动力学离散时间模型各参数的估计机构与用其结果来决定控制器增益或控制输入的部分组成，采用输入输出数与机器人自由度相同的模型，把自校正适应控制法用于机器人。
四、工业机器人的发展
1.工业机器人的诞生至今 （1）工业机器人的诞生
日本是当今的工业机器人王国，既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国，但实际上工业机器人的诞生地是美国。机器人的启蒙思想其实很早就出现了，1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克发表了剧本《罗萨姆的万能机器人》，剧中叙述了一个叫做罗萨姆的公司将机器人作为替代人类劳动的工业品推向市场的故事，
引起了世人的广泛关注。于是在1959年美国的一家汽车公司，工业机器人应运而生。美国人英格伯格和德奥尔制造出了世界上第一台工业机器人，他们发现可以让机器人去代替工人一些简单重复的劳动，而且不需要报酬和休息，任劳任怨。接着他们两人合办了世界上第一家机器人制造工厂，生产工业机器人。 （2）工业机器人在日本发展
与此同时，十九世纪七十年代的日本正面临着严重的劳动力短缺，这个问题已成为制约其经济发展的一个主要问题。毫无疑问，在美国诞生并已投入生产的工业机器人给日本带来了福音。1967年日本川崎重工业公司首先从美国引进机器人及技术，建立生产厂房，并于1968年试制出第一台日本产机器人。经过短暂的摇篮阶段，日本的工业机器人很快进入实用阶段，并由汽车业逐步扩大到其它制造业以及非制造业。1980年被称为日本的“机器人普及元年”，日本开始在各个领域推广使用机器人，这大大缓解了市场劳动力严重短缺的社会矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓励政策，这些机器人收到了广大企业的欢迎。1980-1990年日本的工业机器人处于鼎盛时期，后来国际市场曾一度转向欧洲和北美，但日本经过短暂的低迷期又恢复其昔日的辉煌。
1993年末，全世界安装的工业机器人有61万台，其中日本占60%，美国占8%，欧洲占17%，俄罗斯和东欧占12%。是什么使得日本的工业机器人产业有如此快速的发展，现理出几点原因：
① 根本原因是日本的基本国情，人口少，劳动力严重短缺。日本每年的人口增长率在1.1%左右，而日本人都想接受高等教育导致其劳动力的增长速度却始终停留在0.7%。为了满足国民经济3%的增长要求，必须提高生产效率。
② 1973年十月爆发的第一次石油危机提高了劳动力成本，日本政府不得不鼓励私营企业向自动化领域投资，提高生产效率，以抑制由石油危机带来的成本型通货膨胀。
③ 工业机器人可以代替劳动者从事可能危害身体健康的劳动，避免了大量
的工伤事故和职业病，受到了人们的欢迎。
④ 日本自80年代起就采用推动工业机器人的普及和促进研究与发展的政策。
（3）工业机器人在世界其他主要国家的发展
美国是工业机器人的诞生地，基础雄厚，技术先进。现今美国有着一批具有国际影响力的工业机器人供应商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation 等。
德国工业机器人的数量占世界第三，仅次于日本和美国，其智能机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。目前在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人经推广应用成为主流安装机型，而第三代智能机器人已占有一定比重并成为发展的方向。
世界上的机器人供应商分为日系和欧系。瑞典的ABB公司是世界上最大机器人制造公司之一。1974年研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的取放和物料搬运。1975年生产出第一台焊接机器人。到1980年兼并traflla喷漆机器人公司后，其机器人产品趋于完备。ABB公司制造的工业机器人广泛应用在焊接、装配铸造、密封涂胶、材料处理、包装、喷漆、水切割等领域。
德国的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上几家顶级工业机器人制造商之一。1973年研制开发了KUKA的第一台工业机器人。年产量达到一万台左右。所生产的机器人广泛应用在仪器、汽车、航天、食品、制药、医学、铸造、塑料等工业，主要用于材料处理、机床装备、包装、堆垛、焊接、表面休整等领域。
意大利COMAU公司从1978年开始研制和生产工业机器人，至今已有30多年的历史。其机器人产品包括Smart系列多功能机器人和MASK系列龙门焊接机器人。广泛应用于汽车制造、铸造、家具、食品、化工、航天、印刷等领域。
日系是工业机器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等国际知名公司。 2.工业机器人的现状
联合国欧洲经济局（UNECE）估计，2004年全球至少安装了10万台新的工业机器人。其中：欧盟31100台(比2003年增加15％ ，但比2001年的记录仅增加1％)；北美16100台(比2003年增加27％ ，比2000年的记录高24％)；亚洲51400台，主要在日本，但中国市场增长迅速(比2003年增长24％)。据电气和电子工程师协会（IEEE）统计，至2008年底，世界各地已经部署了100万
台各种工业机器人。其中，日本机器人数量据世界首位。他们的算法基于制造工人与机器人的比例，即每万名工人拥有多少台制造机器人。其中日本的工业机器人密度达到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每万名工人拥有295台工业机器人，新加坡169台，韩国164台，德国163台。虽然排在前三位的国家都在亚洲，不过欧洲却是世界上工业机器人密度最大的地区。欧洲国家工业机器人密度为每万名工人50台，美洲为平均31台，亚洲平均27台。 3.工业机器人的发展前景
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及未来的发展方向。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。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。
机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。电气和电子工程师协会 （IEEE）的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：⑴顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；⑵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；⑶远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；⑷智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。
4.工业机器人的产业发展模式
纵观世界各国发展工业机器人产业的过程，可归纳为三种不同的发展模式，即日本模式、欧洲模式和美国模式。 （1）日本模式
日本模式的特点是：各司其职，分层面完成交钥匙工程。即机器人制造厂商以开发新型机器人和批量生产优质产品为主要目标，并由其子公司或社会上的工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统，并完成交钥匙工程。
（2）欧洲模式
欧洲模式的特点是：一揽子交钥匙工程。即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造，全部由机器人制造厂商自己完成。 （3）美国模式
美国模式的特点是：采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机器人，企业需要机器人通常由工程公司进口，再自行设计、制造配套的外围设备，完成交钥匙工程。 （4）中国模式的走向
中国的机器人产业应走什么道路、如何建立自己的发展模式确实值得探讨。中国工程院在《我国制造业焊接生产现状与发展战略研究总结报告》中认为，我国应从“美国模式”着手，在条件成熟后逐步向“日本模式”靠近。
五、工业机器人的主要研究内容
1.示教再现型工业机器人产业化技术研究
（1）关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计。
（2）柔性仿形喷涂机器人开发：柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发，整机安全防爆、防护技术开发，高速喷杯喷涂工艺研究。 （3）焊接机器人（把弧焊与点焊机器人作为负载不同的一个系列机器人，可兼作弧焊、点焊、搬运、装配、切割作业）产品的标准化、通用化、模块化、系列化设计。
（4）弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置的开发：激光发射器的选用，CCD成象系统，视觉图象处理技术，视觉跟踪与机器人协调控制。 （5）焊接机器人的离线示教编程及工作站系统动态仿真。
（6）电子行业用装配机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计。 （7）批量生产机器人所需的专用制造、装配、测试设备和工具的研究开发。 2.智能机器人开发研究
（1）遥控加局部自主系统构成和控制策略研究
包括建模－遥控机器人模型，人行为模型，人控制动态建模，图形仿真建模，
虚拟工具和虚拟传感器建模；以人为主体的人机共享规划与控制；局部自治控制；多传感融合技术；双向力反应控制；知识库的建立，学习与推理方法；人机交互的高级控制技术；虚拟现实（VR）控制与真实世界控制的相互关系；监控系统的结构。
（2）智能移动机器人的导航和定位技术研究
包括导航和定位系统的系统结构；在结构环境或非结构环境中导航和定位方法研究；感知系统的传感器和信息处理系统的构成；根据传感器数据建立环境模型的方法；模糊逻辑的推理方法用于移动机器人导航的研究。 （3）面向遥控机器人的虚拟现实系统
包括人机交互图形生成及其程序设计；遥控机器人（载体和机械手）几何动态图形建模；遥控操作环境图形建模；遥控机器人操作与数据的获取；虚拟传感器及基于虚拟传感器的双向力反应、反馈控制；面向任务的虚拟工具；基于虚拟现实的遥控操作的理论与方法；基于VR模型操作和真实世界操作的可切换、相容性和可交换性；VR监控系统。 （4）人机交互环境建模系统
包括CAD建模中的人机交互技术；求知模型工件的反示过程中的交互技术；机器人与环境的布局及功能验证中的交互技术；传感器数据处理中的交互技术；机器人标定、运动学建模、动力学建模中的交互技术。 （5）基于计算机屏幕的多机器人遥控技术
包括三维立体视觉建模；模型的计算机显示；遥控机器人模型的控制；人机接口；网络通讯。
3.机器人化机械研究开发
（1）并联机构机床（VMT）与机器人化加工中心（RMC）开发研究
包括VMT与RMC智能化结构实现技术；VMT与RMC关键传动实现技术；VMT与RMC加工、装配、摆放、涂胶、检测作业技术；VMT与RMC监控检测技术开发；VMT与MRC智能化开式CMC控制系统开发；系统软件和应用软件开发；智能化机构、材料机电一体化技术；作业状态变量智能化传感技术；机电一体化的多功能及灵巧作业终端；通用智能化开式CNC控制硬软件系统；并联机构运动学及动力学理论；RMC智能控制理论；VMT与RMC典型应用工程开发。
（2）机器人化无人值守和具有自适应能力的多机遥控操作的大型散料输送设备
包括散料输送系统监控和遥控操作的传感器融合和配置技术；采用智能传感器的现场总线技术；机器人运动规划在等量堆取料、自主操作中的应用；基于广域网的远程实时通讯；具有监测和管理功能的故障诊断系统。 4.以机器人为基础的重组装配系统 （1）开放式模块化装配机器人
包括通用要素的提取；专用件标准化；装配机器人模块CAD设计；通用主流计算机构造的控制器；人机界面方式；网络功能。 （2）面向机器人装配的设计技术
包括数字化装配与CAD集成技术；产品机器人化装配规划生成技术；产品可装配性模糊评价。
（3）机器人柔性装配系统设计技术
其中单元技术：供料系统智能化设计、末端执行器快速执行、物流传输及其控制与通讯；集成技术：柔性装配线仿真软件、管理系统。 （4）可重构机器人柔性装配系统设计技术
开展基于任务和环境的动态重构机器人柔性装配系统理论研究；系统基于自治体（Agent）的分布式控制技术及系统各单元体间的协作规划。 （5）装配力觉、视觉技术
包括高精度、高集成化六维腕力传感技术；视觉识别与定位技术。 （6）智能装配策略及其控制
包括装配状态实时检测和监控；装配顺序和路径智能规划及控制技术。 5.多传感器信息融合与配置技术
（1）机器人的传感器配置和融合技术在水泥生产过程控制和污水处理自动控制系统中的应用
包括面向工艺过程的多传感器融合和配置技术；采用智能传感器的现场总线技术；面向工艺要求的新型传感器研制。 （2）机电一体化智能传感器
包括具有感知、自主运动、自清污（自调整、自适应）的机电一体化传感器研究；面向工艺要求的运动机构设计、实现检测和清污的自主运动；调节控制系统；
机器人机构和控制技术在传感器设计中的应用。
六、工业机器人在生产生活中的应用
所谓工业机器人，就是具有简单记忆和可变控制程序的自动机械。它是在机械手的基础上发展起来的，国外称为industrial robot。工业机器人的出现将人类从繁重单一的劳动中解放出来，而且它还能够从事一些不适合人类甚至超越人类的劳动，实现生产的自动化，避免工伤事故和提高生产效率。随着世界生产力的发展，必然促进相应科学技术的发展。工业机器人能够极大地提高生产效率，已经广泛地进入人们的生活生产领域。
1.提高自动化生产效率和自动化程度：据美国J.B Day通过大量的定后发现：在生产过程中，机器人在机床或其它设备上做上下料工作，以及在设备之间做短途搬运工作所花时间占了整个生产时间的80%以上，搬运费占了加工费的30%-40%，而且有85%的生产事故发生在搬运上，因此工业机器人的使用解决了很多难题。 2.直接从事广泛的生产劳动：例如喷漆、焊接、热处理、冶炼、电镀、冲压、注塑成型、砂型铸造以及锻造等。比如我国滩坊砖厂制造了一只有260个指头的机械手。
3.进行严谨的物品装配：通过图纸识别零件并加以组装，首先取得成功的是美国加利福尼亚的斯坦福大学。此外还有日本日立制作的Hivip，列宁格勒的“变压器装配小组”。
4.仓库管理自动化：最早出现在法国，现已遍及世界各地，例如芬兰的汉基亚公司（汉基亚仓库是欧洲十大仓库之一）。
5.从事特殊环境下的劳动：核辐射、无毒气氛、强噪声、超低温或高温环境等不合适人工作的环境，甚至超越人能力范围的环境。比如用于发现输油管裂缝的机器人，日本生产了一种用于救火的“神奈川”机器人。
6.从事教育卫生等服务：例如美国Centurion公司生产的“机器人教师”已成功为学生开设了“逻辑学”、“概率论”等课程，美国德克萨斯仪表公司制造的微型翻译机器人，日本稻田大学研究出的“乳腺检诊机器人”。
参考文献：
【1】 王握文.世界机器人发展历程[J] .国防科技, 2001, (01) 【2】 陈爱珍.日本工业机器人的发展历史及现状[J] .机械工程师, 2008, (07) 【3】 陈爱珍.国内外机器人的发展现状[J] .机械工程师, 2008, (07) 【4】 陈佩云.日本振兴工业机器人的政策[J] .机器人技术与应用, 1994, (01) 【5】 陈佩云.与应用, 1994 我国工业机器人技术发展的历史_现状与展望[J].机器人技术
第11篇：工业机器人行业标准
附件
工业机器人行业规范条件
一、总则
（一）为贯彻落实《机器人产业发展规划（2016-2020年）》，加强工业机器人产品质量管理，规范行业市场秩序，维护用户合法权益，保护工业机器人本体生产企业和工业机器人集成应用企业科技投入的积极性，按照鼓励技术进步、规范竞争行为、促进安全生产的原则，根据国家有关法律法规和产业政策，制定《工业机器人行业规范条件》（以下简称规范条件）。
（二）鼓励工业机器人本体生产企业和工业机器人集成应用企业按照本规范条件自愿申请规范条件公告，对符合规范条件的企业以公告的形式向社会发布，引导各类鼓励政策向公告企业集聚。
（三）本规范条件适用于中华人民共和国境内的工业机器人本体生产企业和工业机器人集成应用企业。
二、综合条件
（四）具有独立企业法人资格，并取得营业执照。
（五）符合国家相关产业政策要求。
（六）具有独立研发、生产、专业技术服务能力。
（七）有良好的资信和公众形象，有良好的履约能力，依法纳税，近三年无触犯国家法律法规的行为、无不正当竞争行为。
（八）具备信息化、智能化管理手段。
（九）工业机器人本体生产企业应具备与所开展的工业机器人研发、生产等活动相适应的研发、生产、起重、运输等设施设备。
（十）工业机器人集成应用企业应具备与所开展的工业机器人系统集成、专业技术服务等活动相适应的研发、设计、生产、装配、起重、运输等设施设备。
三、企业规模
（十一）财务状况良好，财务数据真实可信，并经在中华人民共和国境内登记的会计师事务所审计。
（十二）具有固定的研发/生产场所，并与企业的研发能力/生产规模相适应。
（十三）工业机器人本体生产企业，年主营业务收入总额不少于5000万元，或年产量不低于2000台套。
（十四）工业机器人集成应用企业，销售成套工业机器人及生产线年收入总额不低于1亿元。
四、质量要求
（十五）企业应具备工业机器人本体、集成系统相适宜的过程检测设备和出厂检测设备，所有检测设备都需要有效计量，有CNAS认可的有效校准报告。（十六）工业机器人本体生产企业和应用集成企业研发生产使用的机器人本体、关键零部件产品须获得“国家机器人CR认证标志”，机器人应用集成系统须经国家认可的第三方检测认证机构的安全评估合格。
（十七）企业应按照GB/T 19001-2015标准建立质量管理体系，经在境内设立的认证机构认证合格，并能有效运行。
（十八）工业机器人本体生产企业还应满足以下要求： 1.应至少具有三坐标检测仪（量程及精度高于产品设计要求）等定位和精度检测仪器设备，并且保证校准周期不超过12个月；
2.至少具有以下定位和精度检测等仪器设备，并且保证校准周期不超过12个月；
定位精度和重复定位精度测试设备：量程及精度高于产品设计要求；
耐压仪：量程及精度覆盖产品设计指标要求； 高精度工件尺寸测试设备：量程及精度覆盖产品设计指标要求；
减速器测试设备（AGV除外）：量程及精度覆盖产品设计指标要求；
伺服电机测试设备（AGV除外）：量程及精度覆盖产品设计指标要求。
3.至少应符合以下标准及产品标准，并经第三方检测机构检测合格：
GB 11291.1-2011 工业环境用机器人 安全要求 第1部分：机器人；
GB 5226.1-2008 机械安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件；
JB/T 8896-1999 工业机器人 验收规则； JB/T 10825-2008 工业机器人 产品验收实施规范； GB/T 12642-2013 工业机器人 性能规范及其试验方法；
GB/T 20868-2007 工业机器人 性能试验实施规范； GB/T 15706-2012 机械安全 涉及通则 风险评估与风险减小；
GB/T 17799.1-1999 电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的抗扰度试验；
GB/T 17799.2-2003 电磁兼容 通用标准 工业环境中的抗扰度试验；
GB/T 17799.3-2012 电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的发射；
GB/T 17799.4-2012 电磁兼容 通用标准 工业环境中的发射。
4.可靠性、环境适应性和耐久性水平接近国外同类产品水平，平均无故障时间不低于50000小时。（十九）工业机器人集成应用企业还应至少符合以下通用标准及产品标准，并经第三方检测机构检测合格：
GB 11291.2-2013 机器人与机器人装备 工业机器人的安全要求 第2部分：机器人系统与集成； GB/T 15706-2012 机械安全 设计通则 风险评分与风险减小；
GB 5226.1-2008 机械电气安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件；
GB 16655-2008 机械安全 集成制造系统 基本要求； GB/T 20867-2007 工业机器人 安全实施规范； GB/T 16855.1-2008 机械安全 控制系统有关安全部件 第1部分：设计通则；
GB 28526-2012 机械电气安全 安全相关电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全。
五、研发创新能力
（二十）企业对其主要产品应享有知识产权，其中工业机器人相关产品和集成方案的授权专利不少于6项（发明专利不少于1项）或与产品核心功能有关的软件著作权不少于10项，且3年内未出现侵权行为。
（二十一）企业单独设立研发团队/部门，每年研发经费投入不低于上一年度总营业额的4%。
（二十二）企业应具有省级以上研发机构（包括重点实验室、工程技术研究中心、企业技术中心等），或工业机器人相关产品及技术取得省部级二等奖以上科技奖励（包括技术发明奖、科学技术进步奖等）。
六、人才实力
（二十三）企业领导中应有专人负责技术、质量管理工作，该企业领导应具有相应的技术背景或主管相关工作的经验。
（二十四）特种作业、特种设备操作等特殊岗位的人员应具有经相应资格证书，持证上岗率达100%。同时应建立合理的人力资源培训与考核制度，并能有效实施。
（二十五）工业机器人本体生产企业或应用集成企业，从研发、设计等技术工作的人员数量不少于15人，且占企业总人数的比例不低于20%。
七、销售和售后服务
（二十六）产品售后服务要严格执行国家有关规定并建有完善的产品销售和售后服务体系，指导用户合理使用产品，为用户提供相应的操作培训和维修服务。
（二十七）工业机器人产品保修期不少于1年。
八、社会责任
（二十八）企业应按《安全生产法》和《安全生产许可证条例》规定的要求，开展安全生产标准化建设工作。
（二十九）企业应合法、诚信经营，依法纳税，自觉遵守劳动保障法律法规。
九、监督管理
（三十）企业规范条件的申请、审核及公告： 1.工业和信息化部负责工业机器人行业规范管理工作。申请企业通过所在省（自治区、直辖市）工业和信息化主管部门向工业和信息化部申请。
2.各省、自治区、直辖市工业和信息化主管部门负责对本地区工业机器人生产、系统集成企业的申请进行初审，初审须按规范条件要求对企业的相关情况进行核实，提出初审意见，附企业申请材料报送工业和信息化部。
3.工业和信息化部委托相关专业机构依据规范条件制定相应的评审细则，并组织专家对申请企业进行评审。
4.工业和信息化部对通过评审的企业进行审查并公示，公示无异议的予以公告。
（三十一）工业和信息化部对公告企业名单进行动态管理。各省、自治区、直辖市工业和信息化主管部门每年要对本地区已公告企业保持规范条件的情况进行监督检查。工业和信息化部对公告企业进行抽查。鼓励社会各界对公告企业保持规范情况进行监督。公告企业有下列情况的将撤销其公告资格：
1.填报相关资料有弄虚作假行为的；2.拒绝接受监督检查的； 3.不能保持规范条件的；
4.发生重大责任事故、造成严重社会影响的。撤销公告资格的，应当提前告知有关企业，听取企业的陈述和申辩。
十、附则
（三十二）本规范条件所引用的标准均以适用的最新有效版本为准。
（三十三）本规范条件由工业和信息化部负责解释，并根据行业发展情况适时进行修订。
（三十四）本规范条件自2017年2月1日起实施。
第12篇：《工业机器人》复习题
《工业机器人 》
一、填空题
1、按坐标形式分类，机器人可分为、、球坐标型 和 四种基本类型。
2、作为一个机器人，一般由三个部分组成，分别是、和 。
3、机器人主要技术参数一般有、、、重复定位精度、、承载能力及最大速度等。
4、自由度是指机器人所具有的 的数目，不包括
的开合自由度。
5、机器人分辨率分为 和 ，统称为 。
6、重复定位精度是关于 的统计数据。
7、根据真空产生的原理真空式吸盘可分为、和 等三种基本类型。
8、机器人运动轨迹的生成方式有、、和空间曲线运动。
9、机器人传感器的主要性能指标有、、、重复性、、分辨率、响应时间和抗干扰能力等。
10、自由度是指机器人所具有的 的数目。
11、机器人的重复定位精度是指
。
12、机器人的驱动方式主要有、和 三种。
13、机器人上常用的可以测量转速的传感器有 测速发电机 和 增量式码盘 。
14、机器人控制系统按其控制方式可以分为 控制方式、控制方式和 控制方式。
15、按几何结构分划分机器人分为： 串联机器人、并联机器人 。
二、单项选择题(请在每小题的四个备选答案中，选出一个最佳答案。)
1、工作范围是指机器人 或手腕中心所能到达的点的集合。 A 机械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。
2、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性
3、滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用 来标记。 A R B W C B
4、RRR型手腕是 自由度手腕。 A 1 B 2
C 3
D 4
D L
5、真空吸盘要求工件表面、干燥清洁，同时气密性好。 A 粗糙 B 凸凹不平C平缓突起 D平整光滑
6、同步带传动属于 传动，适合于在电动机和高速比减速器之间使用。 A 高惯性 B 低惯性 C 高速比 D 大转矩
7、机器人外部传感器不包括 传感器。
A 力或力矩 B 接近觉 C 触觉 D 位置
8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 工件。 A 固定 B 定位 C 释放 D 触摸。
9、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性
10、机器人的控制方式分为点位控制和 。
A 点对点控制 B点到点控制 C 连续轨迹控制 D 任意位置控制
11、焊接机器人的焊接作业主要包括 。
A 点焊和弧焊 B 间断焊和连续焊 C平焊和竖焊 D气体保护焊和氩弧焊
12、作业路径通常用 坐标系相对于工件坐标系的运动来描述。 A 手爪 B 固定 C 运动 D工具
13、谐波传动的缺点是 。
A扭转刚度低 B 传动侧隙小 C惯量低 D 精度高
14、机器人三原则是由谁提出的。（D）
A 森政弘 B 约瑟夫·英格伯格 C 托莫维奇 D 阿西莫夫
15、当代机器人大军中最主要的机器人为：（A）
A 工业机器人 B 军用机器人 C 服务机器人 D 特种机器人
16、手部的位姿是由哪两部分变量构成的？（B） A 位置与速度 B 姿态与位置 C 位置与运行状态 D 姿态与速度
17、用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器是：C A接近觉传感器 B接触觉传感器 C滑动觉传感器 D压觉传感器
18、示教-再现控制为一种在线编程方式，它的最大问题是：B A操作人员劳动强度大 B占用生产时间 C操作人员安全问题 D容易产生废品
19、下面哪个国家被称为 “机器人王国”？C A 中国 B 英国 C 日本 D 美国
三、是非题（对划“√”，错划“×”）
1、示教编程用于示教－再现型机器人中 。 （ ）
2、机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹， 即运动点的位移、速度和加速度。
3、关节型机器人主要由立柱、前臂和后臂组成。
4、到目前为止，机器人已发展到第四代。
（ ） （ ） （ ）
5、磁力吸盘能够吸住所有金属材料制成的工件。
6、谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形的变化。N （ ）
8、由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。Y
9、激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。Y （ ）
10、机械手亦可称之为机器人。Y （ ）
四、简答题
1、机器人手腕有几种？试述每种手腕结构。答：机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式，双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分，手臂有直线运动的。如手臂的伸缩，升降及横向移动，有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回转运动机构，实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片是回转缸，齿轮转动机构，链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构，一般采用活塞油（气）缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构，多数用于动作程度固定不变的专用机器人。
2、工业机器人控制方式有几种？ 工业机器人的控制方式多种多样，根据作业任务的不同，主要分为点位控制方式、连续轨迹控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。 答： 1）点位控制方式（PTP）
这种控制方式的特点是只控制工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上的位姿。控制时只要求工业机器人快速、准确地实现相邻各点之间的运动，而对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定位精度和运动所需的时间。 2）连续轨迹控制方式（CP）
这种控制方式的特点是连续的控制工业机器人末端执行器在作业空间的位姿，要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，而且速度可控，轨迹光滑，运动平稳，以完成工作任务。 3）力（力矩）控制方式
在完成装配、抓放物体等工作时，除要准确定位外，还要求使用适度的力或力矩进行工作，这时就要利用力（力矩）伺服方式。这种方式的控制原理与位置伺服控制原理基本相同，只不过输入量和反馈量不是位置信号，而是力（力矩）信号，因此系统中必须有力（力矩）传感器。有时也利用接近、滑动等传感功能进行自适应式控制。 4）智能控制方式
机器人的智能控制时通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库做出相应的决策。采用智能控制技术，使机器人具有了较强的适应性及自学习功能。智能控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、基因算法、遗传算法、专家系统等人工智能的迅速发展。
4、机器人参数坐标系有哪些？各参数坐标系有何作用？ 答:工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 1）直角坐标/笛卡儿坐标/台架型（3P）
这种机器人由三个线性关节组成，这三个关节用来确定末端操作器的位置，通常还带有附加道德旋转关节，用来确定末端操作器的姿态。这种机器人在X、Y、Z轴上的运动是独立的，运动方程可独立处理，且方程是线性的，因此，很容易通过计算机实现；它可以两端支撑，对于给定的结构长度，刚性最大：它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化，容易达到高精度。但是，它的操作范围小，手臂收缩的同时又向相反的方向伸出，即妨碍工作，且占地面积大，运动速度低，密封性不好。
2）圆柱坐标型（R3P）
圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置，再附加一个旋转关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转一个角，工作范围可以扩大，且计算简单；直线部分可采用液压驱动，可输出较大的动力；能够伸入型腔式机器内部。但是，它的手臂可以到达的空间受到限制，不能到达近立柱或近地面的空间；直线驱动器部分难以密封、防尘；后臂工作时，手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。 3）球坐标型（2RP）
5、人手爪有哪些种类，各有什么特点？ 答：（1）机械手爪：依靠传动机构来抓持工件；
（2）磁力吸盘：通过磁场吸力抓持铁磁类工件，要求工件表面清洁、平整、干燥，以保证可靠地吸附，不适宜高温条件；
（3）真空式吸盘：利用真空原理来抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清洁，同时气密性要好。
6、编码器有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 两种基本形式：增量式、绝对式
增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行时进行复位。
绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。
7、工业机器人常用的驱动器有那些类型，并简要说明其特点。
（1）电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，速度和位置精度都很高，但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难。
（2）液压驱动器的优点是功率大，可省去减速装置而直接与被驱动的杆件相连，结构紧凑，刚度好，响应快，伺服驱动具有较高的精度。但需要增设液压源，易产生液体泄漏，不适合高、低温及有洁净要求的场合。故液压驱动器目前多用于特大功率的操作机器人系统或机器人化工程机械。
（3）气动驱动器的结构简单，清洁，动作灵敏，具有缓冲作用。但也需要增设气压源，且与液压驱动器相比，功率较小，刚度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有洁净、防爆等要求的点位控制机器人。
8、常用的工业机器人的传动系统有那些？
齿轮传动，蜗杆传动，滚珠丝杆出传动，同步齿形带传动，链传动和行星齿轮传动
9、在机器人系统中为什么往往需要一个传动（减速）系统？
因为现在的电机一般速度较高，力矩较小，需要通过传动系统降低转速、提高力矩。
10、机器人上常用的距离与接近觉传感器有哪些？。超声波，激光、红外，霍尔传感器
11、按机器人的用途分类，可以将机器人分为哪几大类？试简述之。1) 工业机器人或产业机器人 应用于工农业生产中，主要用在制造业，进行焊接、喷漆、装配、搬运、检验、农产品的加工等产业。
2) 探索机器人 用于进行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。 3) 服务机器人 一种半自主或全自主的机器人，其所从事的服务工作可使人类生存的更好，使制造业以外的设备工作的更好。
4) 军用机器人 用于军事目的，或进攻性的，或防御性的。
12、什么是示教再现式机器人？
答：先由人驱动操作机，再以示教动作作业，将示教作业程序、位置及其他信息存储起来，然后让机器人重现这些动作。
13、编码器有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 两种基本形式：增量式、绝对式
增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行时进行复位。
绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。
五、按照下图中给定的运动轨迹，编写一段符合要求的运动控制指令。
六、请解读下列程序，并写出注释。
1、主程序 PROC main () rInitAll; WHILE TRUE DO
IF di1=1 THEN rMoveRoutine; rHome; ENDIF WaitTime 0.3; ENDWHILE ENDPROC
2、PROC rModPos() !示教目标点程序
MoveL pPick,v10,fine,tGripper\WObj:=WobjCNV; MoveL pPlaceBase,v10,fine,tGripper\WObj:=WobjBuffer; MoveL pHome,v10,fine,tGripper; ENDPROC ENDMODULE
3、理解下面指令并画出机器人的运动轨迹图。PROC Routine1（） MoveL p10,v1000,fine,tool1\WOBj:=wobj1; MoveC p30,p40,v1000,z1,tool1\WOBj:=wobj1; ENDPROC
第13篇：《工业机器人》复习题
《工业机器人 》
一、填空题
1、按坐标形式分类，机器人可分为、、球坐标型 和 四种基本类型。
2、作为一个机器人，一般由三个部分组成，分别是、和 。
3、机器人主要技术参数一般有、、、重复定位精度、、承载能力及最大速度等。
4、自由度是指机器人所具有的 的数目，不包括
的开合自由度。
5、机器人分辨率分为 和 ，统称为 。
6、重复定位精度是关于 的统计数据。
7、根据真空产生的原理真空式吸盘可分为、和 等三种基本类型。
8、机器人运动轨迹的生成方式有、、和空间曲线运动。
9、机器人传感器的主要性能指标有、、、重复性、、分辨率、响应时间和抗干扰能力等。
10、自由度是指机器人所具有的 的数目。
11、机器人的重复定位精度是指
。
12、机器人的驱动方式主要有、和 三种。
13、机器人上常用的可以测量转速的传感器有 测速发电机 和 增量式码盘 。
14、机器人控制系统按其控制方式可以分为 控制方式、控制方式和 控制方式。
15、按几何结构分划分机器人分为： 串联机器人、并联机器人 。
二、单项选择题(请在每小题的四个备选答案中，选出一个最佳答案。)
1、工作范围是指机器人 或手腕中心所能到达的点的集合。 A 机械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。
2、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性
3、滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用 来标记。 A R B W C B
4、RRR型手腕是 自由度手腕。 A 1 B 2
C 3
D 4
D L
5、真空吸盘要求工件表面、干燥清洁，同时气密性好。 A 粗糙 B 凸凹不平C平缓突起 D平整光滑
6、同步带传动属于 传动，适合于在电动机和高速比减速器之间使用。 A 高惯性 B 低惯性 C 高速比 D 大转矩
7、机器人外部传感器不包括 传感器。
A 力或力矩 B 接近觉 C 触觉 D 位置
8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 工件。 A 固定 B 定位 C 释放 D 触摸。
9、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性
10、机器人的控制方式分为点位控制和 。
A 点对点控制 B点到点控制 C 连续轨迹控制 D 任意位置控制
11、焊接机器人的焊接作业主要包括 。
A 点焊和弧焊 B 间断焊和连续焊 C平焊和竖焊 D气体保护焊和氩弧焊
12、作业路径通常用 坐标系相对于工件坐标系的运动来描述。 A 手爪 B 固定 C 运动 D工具
13、谐波传动的缺点是 。
A扭转刚度低 B 传动侧隙小 C惯量低 D 精度高
14、机器人三原则是由谁提出的。（D）
A 森政弘 B 约瑟夫·英格伯格 C 托莫维奇 D 阿西莫夫
15、当代机器人大军中最主要的机器人为：（A）
A 工业机器人 B 军用机器人 C 服务机器人 D 特种机器人
16、手部的位姿是由哪两部分变量构成的？（B） A 位置与速度 B 姿态与位置 C 位置与运行状态 D 姿态与速度
17、用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器是：C A接近觉传感器 B接触觉传感器 C滑动觉传感器 D压觉传感器
18、示教-再现控制为一种在线编程方式，它的最大问题是：B A操作人员劳动强度大 B占用生产时间 C操作人员安全问题 D容易产生废品
19、下面哪个国家被称为 “机器人王国”？C A 中国 B 英国 C 日本 D 美国
三、是非题（对划“√”，错划“×”）
1、示教编程用于示教－再现型机器人中 。 （ ）
2、机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹， 即运动点的位移、速度和加速度。
3、关节型机器人主要由立柱、前臂和后臂组成。
4、到目前为止，机器人已发展到第四代。
（ ） （ ） （ ）
5、磁力吸盘能够吸住所有金属材料制成的工件。
6、谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形的变化。N （ ）
8、由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。Y
9、激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。Y （ ）
10、机械手亦可称之为机器人。Y （ ）
四、简答题
1、机器人手腕有几种？试述每种手腕结构。答：机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式，双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分，手臂有直线运动的。如手臂的伸缩，升降及横向移动，有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回转运动机构，实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片是回转缸，齿轮转动机构，链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构，一般采用活塞油（气）缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构，多数用于动作程度固定不变的专用机器人。
2、工业机器人控制方式有几种？ 工业机器人的控制方式多种多样，根据作业任务的不同，主要分为点位控制方式、连续轨迹控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。 答： 1）点位控制方式（PTP）
这种控制方式的特点是只控制工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上的位姿。控制时只要求工业机器人快速、准确地实现相邻各点之间的运动，而对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定位精度和运动所需的时间。 2）连续轨迹控制方式（CP）
这种控制方式的特点是连续的控制工业机器人末端执行器在作业空间的位姿，要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，而且速度可控，轨迹光滑，运动平稳，以完成工作任务。 3）力（力矩）控制方式
在完成装配、抓放物体等工作时，除要准确定位外，还要求使用适度的力或力矩进行工作，这时就要利用力（力矩）伺服方式。这种方式的控制原理与位置伺服控制原理基本相同，只不过输入量和反馈量不是位置信号，而是力（力矩）信号，因此系统中必须有力（力矩）传感器。有时也利用接近、滑动等传感功能进行自适应式控制。 4）智能控制方式
机器人的智能控制时通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库做出相应的决策。采用智能控制技术，使机器人具有了较强的适应性及自学习功能。智能控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、基因算法、遗传算法、专家系统等人工智能的迅速发展。
4、机器人参数坐标系有哪些？各参数坐标系有何作用？ 答:工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 1）直角坐标/笛卡儿坐标/台架型（3P）
这种机器人由三个线性关节组成，这三个关节用来确定末端操作器的位置，通常还带有附加道德旋转关节，用来确定末端操作器的姿态。这种机器人在X、Y、Z轴上的运动是独立的，运动方程可独立处理，且方程是线性的，因此，很容易通过计算机实现；它可以两端支撑，对于给定的结构长度，刚性最大：它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化，容易达到高精度。但是，它的操作范围小，手臂收缩的同时又向相反的方向伸出，即妨碍工作，且占地面积大，运动速度低，密封性不好。
2）圆柱坐标型（R3P）
圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置，再附加一个旋转关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转一个角，工作范围可以扩大，且计算简单；直线部分可采用液压驱动，可输出较大的动力；能够伸入型腔式机器内部。但是，它的手臂可以到达的空间受到限制，不能到达近立柱或近地面的空间；直线驱动器部分难以密封、防尘；后臂工作时，手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。 3）球坐标型（2RP）
5、机器人手爪有哪些种类，各有什么特点？ 答：（1）机械手爪：依靠传动机构来抓持工件；
（2）磁力吸盘：通过磁场吸力抓持铁磁类工件，要求工件表面清洁、平整、干燥，以保证可靠地吸附，不适宜高温条件；
（3）真空式吸盘：利用真空原理来抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清洁，同时气密性要好。
6、编码器有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 两种基本形式：增量式、绝对式
增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行时进行复位。
绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。
7、工业机器人常用的驱动器有那些类型，并简要说明其特点。
（1）电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，速度和位置精度都很高，但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难。
（2）液压驱动器的优点是功率大，可省去减速装置而直接与被驱动的杆件相连，结构紧凑，刚度好，响应快，伺服驱动具有较高的精度。但需要增设液压源，易产生液体泄漏，不适合高、低温及有洁净要求的场合。故液压驱动器目前多用于特大功率的操作机器人系统或机器人化工程机械。
（3）气动驱动器的结构简单，清洁，动作灵敏，具有缓冲作用。但也需要增设气压源，且与液压驱动器相比，功率较小，刚度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有洁净、防爆等要求的点位控制机器人。
8、常用的工业机器人的传动系统有那些？
齿轮传动，蜗杆传动，滚珠丝杆出传动，同步齿形带传动，链传动和行星齿轮传动
9、在机器人系统中为什么往往需要一个传动（减速）系统？
因为现在的电机一般速度较高，力矩较小，需要通过传动系统降低转速、提高力矩。
10、机器人上常用的距离与接近觉传感器有哪些？。超声波，激光、红外，霍尔传感器
11、按机器人的用途分类，可以将机器人分为哪几大类？试简述之。1) 工业机器人或产业机器人 应用于工农业生产中，主要用在制造业，进行焊接、喷漆、装配、搬运、检验、农产品的加工等产业。
2) 探索机器人 用于进行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。 3) 服务机器人 一种半自主或全自主的机器人，其所从事的服务工作可使人类生存的更好，使制造业以外的设备工作的更好。
4) 军用机器人 用于军事目的，或进攻性的，或防御性的。
12、什么是示教再现式机器人？
答：先由人驱动操作机，再以示教动作作业，将示教作业程序、位置及其他信息存储起来，然后让机器人重现这些动作。
13、编码器有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 两种基本形式：增量式、绝对式
增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行时进行复位。
绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。
14、根据机器人作业水平的高低，机器人语言通常分为哪几类？
答：机器人编程语言可分为：(1) 动作级：以机器人末端执行器的动作为中心来描述各种操作，要在
程序中说明每个动作。(2) 对象级：允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对象之间的关系等，特别适用于组装作业。(3) 任务级：只要直接指定操作内容就可以了，为此，机器人必须一边思考一边工作。
15、工业机器人主要有哪些编程方式？试简述之。
16、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？各有何典型机构？ 答：按手爪的运动方式分为回转型和平移型。平移型可分两类：它分为直线式和圆弧式两种。 典型机构：a齿轮齿条式b螺母丝杠式c凸轮式d平行连杆式 .回转型典型:a楔块杠杆式b滑槽杠杆式c连杆杠杆式d齿轮齿条式e自重杠杆式
17、机器人吸附式手分为哪两种？各有何特点？
答：根据吸附力的产生方法不同，将其分为：气吸式,磁吸式 （1）气吸式:气吸式手是利用吸盘内的压力与外界大气压之间形成的压力差来工作的，根据压力差形成的原理不同，可分为：a挤压排气式b气流负压式c真空抽气式 (2)磁吸式:磁吸式手是利用磁场产生的磁吸力来抓取工件的，因此只能对铁磁性工件起作用（钢、铁等材料在温度超过723℃时就会失去磁性），另外，对不允许有剩磁的工件要禁止使用，所以磁吸式手的使用有一定的局限性。根据磁场产生的方法不同，磁吸式手可分为：a永磁式b励磁式
18、机器人电动驱动器有哪几种？
答：电动驱动器是利用电能来实现旋转运动的驱动器，常见主要有：步进电机（stepping motor)、直流（DC）伺服电机、交流（AC）伺服电机、直接驱动电机
19、机器人轨迹控制的两种方式是什么？ 答：如果要求机器人沿着一定的目标轨迹运动则是轨迹控制。对于工业生产线上的机械臂，轨迹控制常用示教再现方式。示教再现分两种：点位控制（ＰＴＰ），用于点焊、更换刀具等情况；连续路径控制（ＣＰ），用于弧焊、喷漆等作业。如果机器人本身能够主动地决定运动，那么可经常使用路径规划加在线路径跟踪方式进行控制。
五、按照下图中给定的运动轨迹，编写一段符合要求的运动控制指令。
六、请解读下列程序，并写出注释。
1、主程序 PROC main () rInitAll; WHILE TRUE DO
IF di1=1 THEN rMoveRoutine; rHome; ENDIF WaitTime 0.3; ENDWHILE ENDPROC
2、PROC rModPos() !示教目标点程序
MoveL pPick,v10,fine,tGripper\WObj:=WobjCNV; MoveL pPlaceBase,v10,fine,tGripper\WObj:=WobjBuffer; MoveL pHome,v10,fine,tGripper; ENDPROC ENDMODULE
3、理解下面指令并画出机器人的运动轨迹图。PROC Routine1（） MoveL p10,v1000,fine,tool1\WOBj:=wobj1; MoveC p30,p40,v1000,z1,tool1\WOBj:=wobj1; ENDPROC
第14篇：工业机器人[定稿]
工业机器人
xx
XX大学XX学院XX班XX省XX市 邮编
摘要：工业机器人在现代制造技术中起着举足轻重的作用。机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展越来越深入。这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富。
关键词：构成；分类；发展现状；发展方向；
一、引言
工业机器人被誉为工业自动化三大支柱（工业机器人、数控机床和可编程控制器）之一。它诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术 ,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产 ,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。
二、工业机器人构成及其分类
2.1工业机器人构成
工业机器人由机械本体部分、传动执行部分、传感检查部分、信息处理部分和对外接口部分构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。 2.2工业机器人分类 2.2.1按自动化功能层次分类
(1)专用机器人。以固定程序在固定地点工作的机器人，结构简单，造价低，适用于在大量生产系统中工作。
(2)通用机器人。具有独立的控制系统，动作灵活多样，通过改变控制程序能完成多种作业的机器人。它的工作范围大，定位精度高，通用性能强，但结构复杂，适用于柔性制造系统。
(3)示教再现机器人。这是具有记忆功能、能完成复杂动作的机器人，它在由人示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件与其他信息反复重现示教作业。
(4)智能机器人。具有各种感觉功能和识别功能，能做出决策自动进行反馈纠正的机器人。它采用计算机控制，依赖于识别、学习、推理和适应环境等智能，决定其行动或作业。 2.2.2按控制方式分类
(1)固定程序控制机器人。采用固定程序的继电器控制器或固定逻辑控制器组成控制系统，按预先设定的顺序、条件和位置，逐次执行各阶段动作，但不能用编程的方法改变己设定的信息。
(2)可编程控制机器人。可利用编程方法改变机器人的动作顺序和位置。控制系统具有程序选择环节来调用存储系统中相应的程序。它适用于比较复杂的工作场合，并能随着工作对象的不同需要在较大范围内调整机器人的动作。可以实现点位控制和连续轨迹控制。此外还有传感器控制、非自适应控制、自适应控制、智能控制等类型的机器人。
三、工业机器人技术发展现状
在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人已经推广，成为主流安装机型，第三代智能机器人已占有一定比重（占日本1998年安装台数的10%，销售额的36%）
（1）机械结构：1)已关节型为主流，80年代发明的使用于装配作业的平面关节机器人约占总量的1/3。90年代初开发的适应于窄小空间、快节奏、360度全工作空间范围的垂直关节机器人大量用于焊接和上、下料。2）应3K 和汽车、建筑、桥梁等行业需求，超大型机器人应运而生。如焊接树10米长、10吨以上大构件的弧焊机器人群，采取蚂蚁啃骨头的协作机构。3）CAD、CAE 等技术已普遍用于设计，仿真和制造中。
（2）控制技术：1) 大多数采用32位 CPU，控制轴数多达27轴，NC 技术、离线编程技术大量采用。2) 协调控制技术日趋成熟，实现了多手与变位机、多机器人的协调控制，正逐步实现多智能体的协调控制。3) 采用基于 PC 的开放结构的控制系统已成为一股潮流，其成本低、具有标准现场网络功能。
（3）驱动技术：1) 80年代发展起来的 AC 侍服驱动已成为主流驱动技术用于工业机器人中。DD 驱动技术则广泛地用于装配机器人中。2) 新一代的侍服电机与基于微处理器的智能侍服控制器相结合已由 FANUC 等公司开发并用于工业机器人中，在远程控制中已采用了分布式智能驱动新技术。
（4）应用智能化的传感器：装有视觉传感器的机器人数量呈上升趋势，不少机器人装有两种传感器，有些机器人留了多种传感器接口。
（5）通用机器人编程语言：在 ABB 公司的20多个小型号产品中，采用了通用模化块语言 RAPID。最近美国“机器人工作空间技术公司”开发了 Robot ScriptV.10通用语言，运行于该公司的通用机器人控制器 URC 的 WinNT/95环境。该语言易学医用，可用于各种开发环境，与大多数 WINDOWS 软件产品兼容。
（6）网络通用方式：大部分机器人采用了 Ether 网络通讯方式，占总量的41.3，其它采用 RS-2
32、RA-
422、RS-485等通讯接口。
（7）高速、高精度、多功能化：目前，最快的装配机器人最大合成速度为16.5m/s。位置重复精度为正负0.01mm。但有一种速度竞达到80m/s；而另一种并连机构的 NC 机器人，其位置重复精度大1微秒。
（8）集成化与系统化：当今工业机器人技术的另一特点是应用从单机、单元向系统发展。百台以上的机器人群与微机及周边智能设备和操作人员形成一个大群体（多智能体）。跨国大集团的垄断和全球化的生产将世界众多厂家的产品连接在一起，实现了标准化、开放化、网络化的“虚拟制造”，为工业机器人系统化的发展推波助澜。
四、工业机器人技术的学科前沿及发展方向
目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下几个方面：
1．操作机
在智能机器人操作机研究方面，人们重点集中在各种具有柔性感、灵巧性的手爪和手臂上。
研究前沿有：手臂结构，关键是其轻质化，研究新型高刚度、抗震结构和材料;机器人手、腕及其连接机构，实现快速、准确、灵活性、柔顺性以及结构的紧凑性；冗余自由度柔性操作机，为适应狭小环境中的灵活操作，需要像人手那样地灵巧、需达到27个自由度且结构可变的柔性操作机。
2．动力源和驱动
智能机器人的机动性要求动力源轻、小、出力大。主要驱动器是电动机。指、肘、肩、腕各关节大致需要3—300N·m的输出力矩和30一60r／min的输出转速。减轻电动机质量的措施有：采用交流电动机、优化电气及结构参数，采用电动机一编码器一减速器的一体化设计、把多自由度集成等等。搭载的移动载体上的电动机的功放单元和控制单元，其小型化目标是缩小到目前体积的1／20。新型驱动器，如形状记忆合金、人工肌肉、压电元件、挠性轴丝绳集束传动等已得到人们关注，但在实用方面近来已达到伺服电动机水平。
3．移动技术
新型移动机构：开发用于凹凸不平路面、楼梯、高山、弯管、海面、水下、高空等环境中的移动机构；
用于行走的传感技术，高级的三维视觉、触觉和接近觉等；
移动路途分析，采用动态规划等方法，对移动环境、成本、时间等进行综合分析、规划最佳路径；
4．微机器人
微机器人可能引起机器人结构的变革。微机器人是一个智能机器人系统，最终目标是将移动、传感、控制、能源集于一身，具有广泛应用前景。执行元件和认识机构的微型化：从感觉传感器回路的微型化向微小的位置姿态控制方向发展：从微型电池向化学能源和外部能源场的方向发展：各种材料的微型部件的加工装配向缩小法和自动生成方向发展；微小生物运动机、生物执行器、生物能源机构规律的探索和人工化。
5.仿生机构
生物体构造、移动模式、运动机理、能量分配、信息处理与综合，以及感知和认识等方面多层次得到启发。目前人工肌肉、以躯体为构件的蛇形移动机构、仿象鼻子柔性臂、人造关节、假肢、多肢体动物的运动协调等得到关注。
6．机构与控制的一体化设计
进行机构一控制一传感器一驱动的一体化优化设计，以满足机械手高速高精度定的要求。最省能量控制也越来越受到智能机器入关注。
7．智能控制与人工智能及示教技术
智能控制方面发展动向主要是多级分布式计算机控制、基于神经网络的控制，以及实现通用模块、智能机器人核心程序模块、机器人操作系统的通用化等。
人工智能在机器人技术方面应用主要有：规划和知识表述；机器人数据库；自治功能(自治控制、自学习、高安全可靠性)；智能通信(人机通信、机器人间通信等)。
五、结束语
工业机器人的诞生和机器人学的建立，无疑是20世纪人类科学技术的重大成就。在现代制造技术快速发展的今天，我国还必须在研究和开发上跟踪机器人技术的发展趋势。工业机器人产业和技术的发展必将大大加速我国制造业的崛起。
参考文献：
[1]吴瑞详．机器人技术与应用．北京：北京航空航天大学出版社，1994 [2]徐元宣．工业机器人．北京：中国轻工业出版社，1999 [3]王田苗．走向产业化的先进机器人技术．中国制造业信息化， 2005(10):24 ～ 25 [4] JohnMichuloski．Coordinated Joint Motion Control for an Industrial Robot．National Bureau of Standards Gaithersburg, MD
第15篇：工业机器人论文
材料：工业机器人论文
摘要：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。
关键词：工业机器人；构造；中国工业机器人；发展前景；
由来
1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。
20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手。
所示，这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元
特点
戴沃尔提出的工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起，预先设定的机械手动作经编程输入后，系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作，示教过程中，机械手可依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存储器内，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。
1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形主要由类似人的手和臂组成。后来，出现了具有视觉传感器的、能识别与定位的工业机器人系统。当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。目前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。
构造与分类
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆
柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。
应用
所谓工业机器人，就是具有简单记忆和可变控制程序的自动机械。它是在机械手的基础上发展起来的，国外称为industrial robot。工业机器人的出现将人类从繁重单一的劳动中解放出来，而且它还能够从事一些不适合人类甚至超越人类的劳动，实现生产的自动化，避免工伤事故和提高生产效率。，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。 随着世界生产力的发展，必然促进相应科学技术的发展。工业机器人能够极大地提高生产效率，已经广泛地进入人们的生活生产领域。
20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。
由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。中国的工业机器人
我国工业机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。
70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。
进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一
批特种机器人。
从90年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。
虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。从市场占有率来说，更无法相提并论。工业机器人很多核心技术，目前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。
工业机器人在世界其他主要国家的发展：
美国是工业机器人的诞生地，基础雄厚，技术先进。现今美国有着一批具有国际影响力的工业机器人供应商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation 等。
德国工业机器人的数量占世界第三，仅次于 日本和美国，其智能机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。目前在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人经推广应用成为主流安装机型，而第三代智能机器人已占有一定比重并成为发展的方向。世界上的机器人供应商分为日系和欧系。瑞典的ABB公司是世界上最大机器人制造公司之一。1974年研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的取放和物料搬运。1975年生产出第一台焊接机器人。到1980年兼并Trallfa喷漆机器人公司后
工业机器人的发展前景
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及未来的发展方向。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。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。
机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：⑴顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；⑵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；⑶远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；⑷智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。
日本工业机器人产业早在上世纪90年代就已经普及了第一和第二类工业机器人，并达到了其工业机器人发展史的鼎盛时期。而今已在第发展
三、四类工业机器人的路上取得了举世瞩目的成就。日本下一代机器人发展重点有：低成本技术、高速化技术、小型和轻量化技术、提高可靠性技术、计算机控制技术、网络化技术、高精度化技术、视觉和触觉等传感器技术等。
根据日本政府2007年指定的一份计划，日本2050年工业机器人产业规模将达到1.4兆日元，拥有百万工业机器人。按照一个工业机器人等价于10个劳动力的标准，百万工业机器人相当于千万劳动力，是目前日本全部劳动人口的15%。
我国工业机器人起步于70年代初，其发展过程大致可分为三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。而今经过20多年的发展已经初具规模。目前我国已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。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。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世界水平。
一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术（产业化），必须具备5个要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有着“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是人口多，劳动力过剩。刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。日本工业机器人产业的辉煌得益于本国政府的鼓励政策，我国在十一五纲要中也体现出了对发展工业机器人的大力支持。
总结
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。
第16篇：工业机器人市场
据第一财经日报报道，国际机器人技术联合会发布的数据显示，中国去年采购了36560台工业机器人，首次超过日本，成为全球最大的工业机器人市场。
报道称，36560台相当于全球去年每5台工业机器人就有一台被中国买下，这一采购量同比增长了近60%。而日本去年采购了26015台，美国居第三，采购23679台。
国际机器人技术联合会的报告称，中国扩大工业机器人采购量，是因为制造商受到工资成本上升、其他新兴经济体的竞争加剧等因素影响，转而寻求用新技术提高生产率。
瑞士ABB公司机器人技术部门主管博·沃加德·纳塞斯（Per Vegard
Nerseth）说：“中国拥有增长最快的机器人市场。不用几年，中国的机器人市场将明显大于第二和第三位的市场。”
管理咨询公司凯宜（Solidiance）的研究报告显示，中国对机器人需求的增长主要是由大型跨国制造商驱动的，特别是汽车产业。中国目前拥有全球最大的汽车制造业，其对机器人的需求占了全国的60%。
数据显示，瑞士ABB、日本发那科（Fanuc）、德国库卡（Kuka）等全球著名的机器人制造企业正在加速开掘中国市场。迪尔特表示，机器人制造业目前主要由日本掌控，6家日本公司占了中国市场机器人销售额的一半，而中国领先的4家机器人设备生产企业只占了中国市场的5%。
目前，日本的在役机器人仍居全球之首，2012年达31万台，而中国、美国当年的数据分别为9.6万和16.8万台。
第17篇：工业机器人轴承
工业机器人简介
（本文章由湛卢轴承有限公司提供）
近年来，随着先进制造业的发展，对代表现代制造技术的各类机器人的需求日益增加。如大型工程机械、汽车、家电等自动化生产线，以及提升国家高科技战略地位的深海载人潜水器、仿人仿生机器人和喷漆、弧焊、装配、搬运工业机器人等。作为机器人的关键配套专用轴承，对机器人的可靠性等关键性能指标具有重要影响。目前，机器人轴承种类较多，如薄壁深沟球轴承、薄壁角接触球轴承、薄壁四点接触球轴承和薄壁交叉滚子轴承等。由于薄壁四点接触球轴承和薄壁交叉滚子轴承具有承受联合载荷能力强、精度高、摩擦力矩小、重量轻、运转平稳等特点，因此大多被应用于机器人的腰部、肘部、腕部等部位。
自从20世纪60年代进入工业领域以来，无论是机器人的数量，还是机器人的技术都有了迅猛的发展。作为机器人关键零配件的专用配套轴承，国外一些轴承公司如日本的IKO、THK、NSK和美国的Koydon等在20世纪80年代就已研制出用于机器人各部位的系列化专用配套轴承，为机器人产业提供了80%左右能满足机器人需要的基础元器件，为工业机器人的迅速发展奠定了坚实的配套技术基础。为促进国内工业机器人专用轴承设计和加工技术的提高，本公司主要对工业机器人专用薄壁密封四点接触球轴承和薄壁密封交叉滚子轴承结构形式、特点以及产品设计的关键技术予以生产研发。
第18篇：《工业机器人》复习题
《工业机器人 》
一、填空题
1、按坐标形式分类，机器人可分为 直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型
和 关节坐标型 四种基本类型。
2、作为一个机器人，一般由三个部分组成，分别是 控制系统、传感系统 和 机械系统 。
3、机器人主要技术参数一般有 自由度、定位精度、工作范围、重复定位精度、分辨率、承载能力及最大速度等。
4、自由度是指机器人所具有的 独立坐标轴运动的 的数目，不包括 末端操作器 的开合自由度。
5、机器人分辨率分为 编程分辨率 和 控制分辨率 ，统称为 系统分辨率 。
6、重复定位精度是关于 精度 的统计数据。
7、根据真空产生的原理真空式吸盘可分为 真空吸盘、气流负压吸盘 和
挤气负压吸盘 等三种基本类型。
8、机器人运动轨迹的生成方式有 示教再现运动、关节空间运动、空间直线运动 和空间曲线运动。
9、机器人传感器的主要性能指标有 灵敏度、线性度、测量范围、重复性、精度、分辨率、响应时间和抗干扰能力等。
10、自由度是指机器人所具有的 独立坐标轴运动 的数目。
11、机器人的重复定位精度是指 在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一命令下，机器人连续重复运动若干次时，其位置分散情况
。
12、机器人的驱动方式主要有 液压驱动、气压驱动 和 电气驱动 三种。
13、机器人上常用的可以测量转速的传感器有 测速发电机 和 增量式码盘 。
14、机器人控制系统按其控制方式可以分为 力 控制方式、轨迹 控制方式和 示教 控制方式。
15、按几何结构分划分机器人分为： 串联机器人、并联机器人 。
二、单项选择题(请在每小题的四个备选答案中，选出一个最佳答案。)
1、工作范围是指机器人 B 或手腕中心所能到达的点的集合。 A 机械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。
2、机器人的精度主要依存于 C、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性
3、滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用 A 来标记。 A R B W C B
4、RRR型手腕是 C 自由度手腕。 A 1 B 2
C 3
D 4
D L
5、真空吸盘要求工件表面 D、干燥清洁，同时气密性好。 A 粗糙 B 凸凹不平C平缓突起 D平整光滑
6、同步带传动属于 B 传动，适合于在电动机和高速比减速器之间使用。 A 高惯性 B 低惯性 C 高速比 D 大转矩
7、机器人外部传感器不包括 D 传感器。
A 力或力矩 B 接近觉 C 触觉 D 位置
8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 C 工件。 A 固定 B 定位 C 释放 D 触摸。
9、机器人的精度主要依存于 C、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性
10、机器人的控制方式分为点位控制和 C 。
A 点对点控制 B点到点控制 C 连续轨迹控制 D 任意位置控制
11、焊接机器人的焊接作业主要包括 A 。
A 点焊和弧焊 B 间断焊和连续焊 C平焊和竖焊 D气体保护焊和氩弧焊
12、作业路径通常用 D 坐标系相对于工件坐标系的运动来描述。 A 手爪 B 固定 C 运动 D工具
13、谐波传动的缺点是 A 。 A扭转刚度低 B 传动侧隙小 C惯量低 D 精度高
14、机器人三原则是由谁提出的。（D）
A 森政弘 B 约瑟夫·英格伯格 C 托莫维奇 D 阿西莫夫
15、当代机器人大军中最主要的机器人为：（A）
A 工业机器人 B 军用机器人 C 服务机器人 D 特种机器人
16、手部的位姿是由哪两部分变量构成的？（B）
A 位置与速度 B 姿态与位置 C 位置与运行状态 D 姿态与速度
17、用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器是：C A接近觉传感器 B接触觉传感器 C滑动觉传感器 D压觉传感器
18、示教-再现控制为一种在线编程方式，它的最大问题是：B A操作人员劳动强度大 B占用生产时间 C操作人员安全问题 D容易产生废品
19、下面哪个国家被称为 “机器人王国”？C A 中国 B 英国 C 日本 D 美国
三、是非题（对划“√”，错划“×”）
1、示教编程用于示教－再现型机器人中 。 （ √ ）
2、机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹， 即运动点的位移、速度和加速度。 （ √ ）
3、关节型机器人主要由立柱、前臂和后臂组成。
4、到目前为止，机器人已发展到第四代。
（ × ） （ × ） （ × ）
5、磁力吸盘能够吸住所有金属材料制成的工件。
6、谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形的变化。N （ × ）
8、由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。Y （ √ ）
9、激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。Y （ √ ）
10、机械手亦可称之为机器人。Y （ √ ）
四、简答题
1、机器人手腕有几种？试述每种手腕结构。答：机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式，双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分，手臂有直线运动的。如手臂的伸缩，升降及横向移动，有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回转运动机构，实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片是回转缸，齿轮转动机构，链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构，一般采用活塞油（气）缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构，多数用于动作程度固定不变的专用机器人。
2、工业机器人控制方式有几种？ 工业机器人的控制方式多种多样，根据作业任务的不同，主要分为点位控制方式、连续轨迹控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。 答： 1）点位控制方式（PTP）
这种控制方式的特点是只控制工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上的位姿。控制时只要求工业机器人快速、准确地实现相邻各点之间的运动，而对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定位精度和运动所需的时间。 2）连续轨迹控制方式（CP）
这种控制方式的特点是连续的控制工业机器人末端执行器在作业空间的位姿，要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，而且速度可控，轨迹光滑，运动平稳，以完成工作任务。 3）力（力矩）控制方式
在完成装配、抓放物体等工作时，除要准确定位外，还要求使用适度的力或力矩进行工作，这时就要利用力（力矩）伺服方式。这种方式的控制原理与位置伺服控制原理基本相同，只不过输入量和反馈量不是位置信号，而是力（力矩）信号，因此系统中必须有力（力矩）传感器。有时也利用接近、滑动等传感功能进行自适应式控制。 4）智能控制方式
机器人的智能控制时通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库做出相应的决策。采用智能控制技术，使机器人具有了较强的适应性及自学习功能。智能控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、基因算法、遗传算法、专家系统等人工智能的迅速发展。
4、机器人参数坐标系有哪些？各参数坐标系有何作用？ 答:工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 1）直角坐标/笛卡儿坐标/台架型（3P）
这种机器人由三个线性关节组成，这三个关节用来确定末端操作器的位置，通常还带有附加道德旋转关节，用来确定末端操作器的姿态。这种机器人在X、Y、Z轴上的运动是独立的，运动方程可独立处理，且方程是线性的，因此，很容易通过计算机实现；它可以两端支撑，对于给定的结构长度，刚性最大：它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化，容易达到高精度。但是，它的操作范围小，手臂收缩的同时又向相反的方向伸出，即妨碍工作，且占地面积大，运动速度低，密封性不好。
2）圆柱坐标型（R3P）
圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置，再附加一个旋转关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转一个角，工作范围可以扩大，且计算简单；直线部分可采用液压驱动，可输出较大的动力；能够伸入型腔式机器内部。但是，它的手臂可以到达的空间受到限制，不能到达近立柱或近地面的空间；直线驱动器部分难以密封、防尘；后臂工作时，手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。 3）球坐标型（2RP）
5、人手爪有哪些种类，各有什么特点？ 答：（1）机械手爪：依靠传动机构来抓持工件；
（2）磁力吸盘：通过磁场吸力抓持铁磁类工件，要求工件表面清洁、平整、干燥，以保证可靠地吸附，不适宜高温条件；
（3）真空式吸盘：利用真空原理来抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清洁，同时气密性要好。
6、编码器有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 两种基本形式：增量式、绝对式
增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行时进行复位。 绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。
7、工业机器人常用的驱动器有那些类型，并简要说明其特点。
（1）电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，速度和位置精度都很高，但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难。
（2）液压驱动器的优点是功率大，可省去减速装置而直接与被驱动的杆件相连，结构紧凑，刚度好，响应快，伺服驱动具有较高的精度。但需要增设液压源，易产生液体泄漏，不适合高、低温及有洁净要求的场合。故液压驱动器目前多用于特大功率的操作机器人系统或机器人化工程机械。
（3）气动驱动器的结构简单，清洁，动作灵敏，具有缓冲作用。但也需要增设气压源，且与液压驱动器相比，功率较小，刚度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有洁净、防爆等要求的点位控制机器人。
8、常用的工业机器人的传动系统有那些？
齿轮传动，蜗杆传动，滚珠丝杆出传动，同步齿形带传动，链传动和行星齿轮传动
9、在机器人系统中为什么往往需要一个传动（减速）系统？
因为现在的电机一般速度较高，力矩较小，需要通过传动系统降低转速、提高力矩。
10、机器人上常用的距离与接近觉传感器有哪些？。超声波，激光、红外，霍尔传感器
11、按机器人的用途分类，可以将机器人分为哪几大类？试简述之。1) 工业机器人或产业机器人 应用于工农业生产中，主要用在制造业，进行焊接、喷漆、装配、搬运、检验、农产品的加工等产业。
2) 探索机器人 用于进行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。 3) 服务机器人 一种半自主或全自主的机器人，其所从事的服务工作可使人类生存的更好，使制造业以外的设备工作的更好。
4) 军用机器人 用于军事目的，或进攻性的，或防御性的。
12、什么是示教再现式机器人？
答：先由人驱动操作机，再以示教动作作业，将示教作业程序、位置及其他信息存储起来，然后让机器人重现这些动作。
13、编码器有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 两种基本形式：增量式、绝对式
增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行时进行复位。
绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。
五、按照下图中给定的运动轨迹，编写一段符合要求的运动控制指令。
六、请解读下列程序，并写出注释。
1、主程序 PROC main () rInitAll; WHILE TRUE DO
IF di1=1 THEN rMoveRoutine; rHome; ENDIF WaitTime 0.3; ENDWHILE ENDPROC
2、PROC rModPos() !示教目标点程序
MoveL pPick,v10,fine,tGripper\WObj:=WobjCNV; MoveL pPlaceBase,v10,fine,tGripper\WObj:=WobjBuffer; MoveL pHome,v10,fine,tGripper; ENDPROC ENDMODULE
3、理解下面指令并画出机器人的运动轨迹图。PROC Routine1（）
MoveL p10,v1000,fine,tool1\WOBj:=wobj1; MoveC p30,p40,v1000,z1,tool1\WOBj:=wobj1; ENDPROC
第19篇：工业机器人培训
工业机器人培训心得总结
本次培训，主要学习的内容是“工业机器人应用与调试以及离线编程”，学习了解瑞典的ABB六轴机器人的软件使用，及一些典型的机器人轨迹运动、搬运、码垛及工件装配等基本编程操作技能。 以下就是我最近的心得体会：
一、工业机器人的发展历史
什么是工业机器人呢？人们一般的理解来看，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置，或者叫自动化装置，它仍然是个机器，它有三个特点，一个是有类人的功能，比如说作业功能，感知功能，行走功能，还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作、动作、工作的对象，和工作的一些要求，它是人造的机器或机械电子装置。但从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以人们又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。 从历史来来看真正意义上的机器人出现在1959年，经过了五十多年的发展，机器人种类达数十种，它们在许多领域为人类的生产和生活服务。大多数工业机器人都不能走路，一般是靠轨道滑行，如汽车制造机器人等。现代工业机器人主要有四大类型：
（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。 现有机器人细分: 操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。
程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。 示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人：不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。
二、工业机器人的结构 通过这门课使我了解到智能机器人所必需的三部分，就如上面所列的，人工智能，超级计算机和机械结构。三者是组成智能机器人不可或缺的部分，人工自能赋予机器人，判断，推理，学习的能力。超级计算机提供强大的处理数据的能力使的机器人能够快速对传感器信号处理。同时对人工智能技术提供支持。机械结构是机器人的物理组成部分，一个机器人机械结构所具有的自由度数的多少，以及结构强度的大小，决定了机器人活动的灵活性。三者只有相互结合，紧密联系，才能实现机器人的智能化。机器人路径规划技术未来的研究重点是“仿人、仿生”智能。
三、工业机器人技术特点
(1)智能化。智能化就是机器人的操控将越来越简单，很多东西机器人就能自主判断，不需要人示教，不需要高级的技术人员操作。
(2)柔性化。现在的机器人是一个单臂的机器人，就不能像人手那样灵活。如果双臂机器手技术得到突破。这种机器用在工厂里，基本可以代替人做所有的工作。像现在单臂的机器人在装配线上就没法用，协调性达不到要求。 (3)安全性。现在的机器人，由于技术还没有发展到一定的程度，很容易对人造成伤害。跟人交互的一些安全措施还没有做到位。
(4)低成本。工业机器人由于现在成本还很高，如果想打造很智能化的东西，成本很高就卖不出去，需要通过上规模降低成本。
(5)技术融合。机器人技术将类似于80年代的手机、90年代的互联网、2000年代的移动设备，经历一个技术融合的过程。未来的机器人技术将在通信、感知、处理、移动、意识、操作这六个方面突破。
四、工业机器人的职业教育
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。在国外，机器人大约在20世纪50年代末就已经应用在工业生产中，但是在中国，只有少数几家大型企业有采用机器人操作。随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工业机器人正逐步走进公众的视野。有专家认为，人口红利的持续消退，给机器人产业带来了重大的发展机遇； 在国家政策支持下，产业有望迎来爆发期。
随着企业大量使用机器人也催生出大量需求的懂得组装操作和维修的人才，为此全国大多数职业院校都开办了相关专业，为广大企业培训相关人员。这次培训班的学习，我们每一个参训者都收益良多，一段在职教领域具有先进性和代表性的专业理论知识和技能操作的学习培训，给我们实实在在的专业提升。
通过这次培训，我不但夯实了理论基础，提高了专业技能，还与同行进行了交流，分享了教学经验，真是受益匪浅。进一步增强了自己对教学的责任心和责任感，从别的老师身上学到很多东西，包括他们对教学工作严谨负责的态度、精益求精的精神，以及他们宝贵的教学方法和教学经验。我也希望以后继续有机会接受这样的培训，以便更好地完成教学任务，更加努力地提高自己职教理论水平和专业技能素质，坚定不移地从事职业教育。 这段时间的学习、实践，使我更加清晰的看到了自身知识和能力的不足，作为一名青年教师，应该更加客观地去重新认识、评价自我，激发了我们潜心思考自身的发展问题。不断地去提高自身素质，争当一名教学理念新，有精湛专业技能的“双师型”素质的专业教师。增强以后适应社会、服务社会的能力，并更好地适应教学的需要，培养出更适应社会需要的人才。
第20篇：工业机器人专题报告
报告题目：工业机器人技术基础及应用
学 院：信息工程与自动化学院 专业班级：测控技术与仪器 学 号：201210402116 姓 名：何亚琦
2015年12月26日
摘要：工业机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展越来越深入。这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富！ 关键词：工业机器人、发展现状、未来走向
引言
工业机器人诞生于20 世纪60 年代,在20 世纪90 年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。自问世以来，就一直备受瞩目。40余年来，有关它的研究取得了长足的进展。各种形态、功能的机器人相继面世，而未来的机器人将是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。
一、工业机器人
工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形主要由类似人的手和臂组成。后来，出现了具有视觉传感器的、能识别与定位的工业机器人系统。作为人类二十世纪最伟大的发明之一，机器人在短短的几十年内发生了日新月异的变化。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。
工业机器人最显著的特点有以下几个：
(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。 (2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。
(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。
(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。
二、我国工业机器人发展现状
我国的工业机器人研究开始于20世纪70年代，进入21世纪，国家中长期科学和技术发展规划纲要突出增强自主创新能力这一条主线，着力营造有利于自主创新的政策环境，加快促进企业成为创新主体，大力倡导企业为主体，产学研紧密结合。国内一大批企业或自主研制或与科研院所合作，进入工业机器人研制和生产行列，我国工业机器人进入了初步产业化阶段。
我国工业机器人的发展经历了一系列国家攻关。计划支持的应用工程开发，奠定了我国独立自主发展机器人产业的基础。但是，我国工业机器人在总体技术上与国外先进水平相比还有很大差距，仅相当于国外90年代中期的水平。目前工业机器人的生产规模仍然不大，多数是单件小批生产，关键配套的单元部件和器件始终处于进口状态，工业机器人的性价比较低。伴随我国经济的高速增长，以汽车等行业需求为牵引，我国对工业机器人需求量急剧增加，国际工业机器人知名企业如ABB、FANAC等纷纷在中国建厂，国外知名品牌工业机器人价格逐年下降，制约了我国工业机器人产业的形成和实现规模化的发展，我国工业机器人新装机量近90%仍依赖进口。
三、工业机器人的未来走向
从近几年国外知名企业推出和正在研制的产品来看，新一代工业机器人正在向智能化、柔性化、网络化、人性化、编程图形化发展。
目前国际、国内机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下10个方面：
1．机器人操作机结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。
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点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。
3．多传感系统：为进一步提高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。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。
4．机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。
5．机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，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，建立预先显示进行遥控等。
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作和人机交互。
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结构、相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。
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发展方向。微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信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紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。
10．仿人和仿生技术：这是机器人技术发展的最高境界，目前仅在某些方面进行一些基础研究。
四、结束语
工业机器人的诞生和机器人学的建立，无疑是21世纪人类科学技术的重大成就。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,加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径,政府要对国产工业机器人有更多的政策与经济支持,参考国外先进经验,加大技术投入与改造。工业机器人产业和技术的发展必将大大加速我国制造业的崛起。
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