机器人实习报告（精选多篇）

推荐第1篇：机器人现场实习报告

机器人现场实习报告

通过这段时间的现场对机器人的安装，调试实习，感觉理论与现场还是有一定的差距，需要我们灵活应用现场的支援去作业。安全及一些经验做了一下总结。 安装时应注意一下几点:

1）在搬运及安装时，我们操作人员必修手戴防滑手套，头戴安全帽，脚穿

劳保鞋。

2）在搬运时，不管是用吊车还是叉车，至少三人同事作业，周围不要有人围观，而且速度不应过快。

3）机器人本体要安装在固定在地面的底座上，机器人底座必需要安胶垫。

4）机器人线路的连接，首先是我们要确定机器人的电源是断开的。机器人电控箱必需单独应单独引电源。

5）机器人本体与电控箱的连接，我们要观察航空插的方向，小心不要把引脚插断了或弯了。其次就是机器人I/O信号的连接，根据线路图正确连接。

6）在通电之前我们要坚持外部线路是否有短路，否则一通电会烧坏I/O触电及开关电源等器件。

机器人调试中应一下几点：

1）在进行新机台调试前，首先要确认机器人的原点有无丢失，如有丢失情况请务必先校正机器人原点后（校正完原点后需重新启动）再作调试。

2）示教机器人点位时﹐请按机器人自动运行时的点位依次示教。否则机器人的运动轨迹不可预知。可能会导致自动运行时撞机。

3）在示教机器人时速度应在10%以内，同时尽量不要让机器人奇异点出现。

4）在操作机器人时请务必严格按照机器人的操作手册。

5）因机器人运动范围比较大，手动示教机器人时﹐请务必单人操作，且机器人运动范围内不能站人和放置其它无关设备﹐避免因操作失误导致严

重后果。

6）机器人的扭转比较大，特别要注意其手臂上的I/O信号线，防止磨损和拉断的情况发生。

7) 示教机器人时请注意清空机器人运行路径上的阻碍物。

8) 关闭机器人时请先关闭软件，退出系统，正常关机之后将负荷开关旋至OFF。

推荐第2篇：机器人技术创新报告

机器人技术创新报告

一、机器人的发展

机器人作为20世纪人类最伟大的发明之一，自60年代初问世以来，经历40余年的发展已取得长足的进步。工业机器人在经历了诞生——成长一一成熟期后，已成为制造业中不可或缺的重要设备，世界上有约75万台工业机器人正战斗在各条战线上。机器人技术虽然以工业机器人起步，但近年来随着社会的进步和科学技术的迅猛发展，特别是在微电子技术、信息技术、计算机技术、材料技术等学科迅速发展的支持下，机器人的种类日益繁多，性能不断地改进，工作领域也在不断地扩大。

智能化可以说是机器人未来的发展方向，智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。智能机器人可获取、处理和识别多种信息，自主地完成较为复杂的操作任务，比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。

对于未来意识化智能机器人很可能的几大发展趋势，在这里概括性地分析如下： 1.语言交流功能越来越完美

智能机器人，既然已经被赋予“人”的特殊称义，那当然需要有比较完美的语言功能，这样就能与人类进行一定的，甚至完美的语言交流，所以机器人语言功能的完善是一个非常重要的环节。对于未来智能机器人的语言交流功能会越来越完美化，是一个必然性趋势，在人类的完美设计程序下，它们能轻松地掌握多个国家的语言，远高于人类的学习能力。另外，机器人还能进行自我的语言词汇重组能力，就是当人类与之交流时，若遇到语言包程序中没有的语句或词汇时，可以自动地用相关的或相近意思词组，按句子的结构重组成一句新句子来回答，这也相当于类似人类的学习能力和逻辑能力，是一种意识化的表现。 2.各种动作的完美化

机器人的动作是相对于模仿人类动作来说的，我们知道人类能做的动作是极至多样化的，招手、握手、走、跑、跳、等各种手势，都是人类的惯用动作。不过现代智能机器人虽也能模仿人的部分动作，不过相对是有点僵化的感觉，或者动作是比较缓慢的。未来机器人将以更灵活的类似人类的关节和仿真人造肌肉，使其动作更像人类，模仿人的所有动作，甚至做得更有形将成为可能。还有可能做出一些普通人很难做出的动作，如平地翻跟斗，倒立等。

3.外形越来越酷似人类

科学家们研制越来越高级的智能机器人，是主要以人类自身形体为参照对象的。自然先需有一个很仿真的人型外表是首要前提，在这一方面日本应该是相对领先的，国内也是非常优秀的。当几近完美的人造皮肤，人造头发，人造五管等恰到好处地遮盖于金属内在的机器人身上时，站在那里还配以人类的完美化正统手势。这样从远处乍一看，你还真的会误以为是一个大活人。当走近时，细看才发现原来只是个机器人，对于未来机器人，仿真程度很有可能达到即使你近在咫尺细看它的外在，你也只会把它当成人类，很难分辩是机器人，这种状况就如美国科幻大片《终结者》中的机器人物造型具有极至完美的人类外表。 4.逻辑分析能力越来越强

对于智能机器人为了完美化模仿人类，未来科学家会不断地赋予它许多逻辑分析程序功能，这也相当于是智能的表现。如自行重组相应词汇成新的句子是逻辑能力的完美表现形式，还有若自身能量不足，可以自行充电，而不需要主人帮助，那是一种意识表现。总之逻辑分析有助人机器人自身完成许多工作，在不需要人类帮助的同时，还可以尽量地帮助人类完成 1 一些任务，甚至是比较复杂化的任务。在一定层面上讲，机器人有较强的逻辑分析能力，是利大于弊的。

5.具备越来越多样化功能

人类制造机器人的目的是为人类所服务的，所以就会尽可能地把它变成多功能化，比如在家庭中，可以成为机器人保姆。会你扫地、吸尘、还可以做你的谈天朋友，还可以为你看护小孩。到外面时，机器人可以帮你搬一些重物，或提一些东西，甚至还能当你的私人保嫖。另外，未来高级智能机器人还会具备多样化的变形功能，比方从人形状态，变成一辆豪华的汽车也是有可能的，这似乎是真正意义上的变形金刚了，它载着你到处驶驰于你想去的任何地方，这种比较理想的设想，在未来都是有可能实现的。

在未来机器人的发展过程中，更重要的是找到设计机器人的方法，找到让机器人更好的服务于人类的方法，而这其中的关键就在于创新。

二、创新与机器人

经济学家熊彼特认为，技术创新一经出现，必将在社会上引起模仿，因为未获得潜在利益的企业也想得到它，模仿活动引起技术创新扩散，于是经济走向高涨。当较多的企业实现模仿之后，技术创新浪潮消逝。“当某项可以大幅度提高效率、大幅降低成本或旨在生产出一种前所未有的新产品的技术创新在少数企业里率先实施后，由于其良好的示范作用，众多的企业出于对超额利润的追求，纷纷加入模仿者的行列。大规模的模仿活动及其所带动的相关产业的进步，将有力地促进经济走向繁荣，然而，随着模仿高潮的结束，技术创新的扩散过程趋于饱和，经济又重新归于平静并开始走下坡路\"14。“而英国经济学家斯通曼则补充认为，技术创新扩散过程应是一种通过学习活动，即在模仿的基础上还有不断的自主创新活动，就如同通过学习‘温故而知新’一样。

一般来说，技术创新的扩散过程开始于技术发明或技术成果的首次商业化应用的时候，并始终与该技术随后在整个商业化过程中的应用相联系。一项技术从首次商业化应用，经过生产商们的接受，推广而被普遍采用，直到最后技术创新趋势逐渐减退，而致使被市场淘汰的过程，就是技术创新扩散的全过程，这个过程也是技术的生命期。

与其它技术一样，机器人技术作为一项新发明的技术，同样存在技术创新扩散的现象。在机器人技术扩散的同时，一些新的相关创新出现在产业中，促进并推动着机器人技术的扩散进程。这罩选取美国工业机器人的发展为例，因为美国工业机器人产业的发展受到政府等其它因素的干预较少，它的发展历程很好的印证了技术创新扩散的这一过程。

从机器人技术的诞生过程来看，作为一个技术创新体系的机器人技术中最为重要的基础创新无疑是1954年乔治·丹佛尔发表的《适用重复作业的通用性工业机器人》一文，据此，研制成功了世界上第一台可编程序机器人试验装置，并获得了专利。同时，我们把控制论理论的提出看作为对机器人技术有重要影响的另一个理论创新点，这两项构成了机器人技术体系中的根本创新点。

而机器人技术要形成一个独立的产业而发展，则很大程度上依靠大量的增量创新。伴随着已经成形的计算机软件编程和硬件改进，出现了可编程控制的工业机器人，让机器人得以应用到实际生产中去，在相关的产业制造中的广泛应用，也促使工业机器人作为生产工具性质的商品逐渐形成一个新的产业部门，从而走

上产业化与市场化道路。当第一代工业机器人趋于饱和状况时，打破饱和状况的最有效武器无疑还是技术。这之前，传感器技术已经出现，并形成了较为成熟的产品。根据机器人应用领域的需要，例如上下料，搬运等作业，在机器人上加装了视觉传感器，让机器人通过

2 传感器的反馈，经由计算机的相关计算，对作业环境的变化和意外作适当的调节，这样对机器人的工作环境的要求变得相对宽松，机器人有了一定的自适应性。特别在精细制造加工行业，例如精确的焊接，喷漆等领域提高了作业的精度。通过不断加入各种传感器应用，机器人不仅有视觉，更有了触觉等调节能力，从而能做到较为复杂的自动适应。进而，机器人更广泛的被应用到如汽车加工，机械制造行业中去，同时也拓展到其他行业中。为所应用的产业各部门节约生产成本，提高生产效率起到了重要的作用。这些都是机器人技术与相关增量创新的结合，这种结合使得机器人成为了一个独立的产业部门，在机器人的实际应用中，结合增量创新有许多生动的案例。

过去有一段时候，机器人抓零件，只有当零件在已知位置时才能抓到。后来，Unimate公司改进了技术，在推动传送零件的传送带的链轮上加一个编码器。编码器的信号和因传送零件触发限止开关所发出的信号就传送到了小型计算机上。小型计算机就解除一组以零件位置为未知数的方程式，根据题解，机器人就能跟踪零件，并把零件抓起来。这样增加了速度，大大的地提高了生产率。

又例如在机器人感觉方面的增量创新，在焊接工作中，所要焊接的零件的形状各式各样，例如在汽车制造业中，所焊接的法兰盘经常没有焊好，Unimate公司为解决这个问题，采用了一种边感系统，它能在吹管嘴位置上进行必要的调节。把这种边感系统装在机器人腕上，以起压表形式发出工件位置信号，于是就能修正所需位置。

日本是一个擅长增量创新的国家，从日本国家总体创新比例可窥一般，在机器人产业上的巨大成功，同样得益于日本企业在这一领域中二次增量创新上的不懈努力。而在日本，机器人的研发主要由大学、政府和公共的研究机构，私人企业的实验室这三者承担。其中最有活力的是私人企业中的实验室。对私人企业来

说，他们首先是机器人技术引进的先驱者，同样也是不断改进和扩展机器人应用的实践者。在私人企业中，他们对机器人的改进和创造主要表现在三个方面。

首先，改进现有工业机器人，其中最重要的目标是降低产品的价格，缩小安装的空间，扩大装载能力，在工作中更好的柔性表现和机器人的模块组成方面。

第二，人工智能的实际应用。这一方面主要表现为从商业目的考虑利用视觉和触觉传感器，发展利用高性能传感器的信息反馈技术基础上的控制系统和应用模式识别来定位和对形状的判断。在这些方面，应用触觉传感器是日本首先建立起来的课题，并且已经有长时间成功的与自动装配和检查过程相结合的经验。

第三， 扩展应用领域和应用技术，这一点，不同国家有不同的趋势。在日本，主要是向非制造业领域拓展。从而从工业型机器人逐渐转向智慧型服务机器人领域。

创新活动具有非独占性。当一项通过技术创新生产的产品投入社会后，他人再生产同类产品或下一代产品就无需重复之前已经进行的研究工作，这种产品的技术信息能够被重复利用，并产生规模性的报酬。即技术创新信息转移的成本是非常低的。这就导致创新收益不能被创新者所独占。这对于生产厂家而言，损害了他们对创新的积极性，从而导致对创新的投入减少。另一方面，针对前面的这种情况，创新要求一定程度的权利垄断来保证创新的收益的归属。而这种创新垄断权利又必然会导致创新扩散缓慢甚至在同一类技术创新上的重复投资，这对于国家技术发展水平的进步和社会福利的提高是极为不利的。如何在这两种相 互冲突的效应中求取平衡并非易事，也不可能依靠市场的自身调节和企业间的努力很好的得到改善。

3 其次创新活动具有不确定性，这里我们关注一下乔瓦尼·多西对不确定性的描述。多西认为，“创新涉及到探索、发现、实验、开发、模仿以及采用新产品、新工艺和新的组织结构。仅从定义，探索什么在研究与实验活动本身开展之前几乎不可能准确地知道，因此，创新努力带来的技术(甚至进一步的商业)结果事先很难知道”。“换个说法，创新包括一个基本要素即不确定性，这不仅仅是指缺乏与已知事件的发生有关的信息，更根本的是还包括(a)存在着尚不知道如何解决的技术经济问题，(b)准确地追踪行动结果是不可能的等”。珀对于创新结果的不确定意味着技术创新是个高风险的活动，这种高风险性无疑是企业进行创新活动的重要阻碍和顾虑，如何适当的规避这一风险正是政府采取政策时所要考虑的因素之一。。 从这些创新属性的分析中我们可以看出，市场机制在激励创新方面有不少缺陷，它不能从根本上解决技术创新风险及创新动力问题，不能创造一个有利于创新的环境，对一些与创新有关的法律、政策等问题无能为力。“因此，我们认为，市场在激励创新上的有限性要求政府在创新中发挥积极作用。’’ 机器人技术作为一个技术体系的创新，同样在创新中显现出非独占性及不确定性等属性，尤其是工业机器人的双重属性即作为生产中的生产工具创新和最终的创新产品，有其复杂性，可以说机器人是在引进到其他制造业中以提高生产率和解决生产问题的同时，逐渐形成自身独立的机器人产业。

总之，创新在我们以后的发展中会扮演着越来越重要的作用。我们不仅要掌握创新的方法和创新的途径，更重要的是在实际中的运用，为我们更好的服务。

推荐第3篇：机器人论证报告

关于医疗机器人在我院引进的可行性研究报告

---------划时代的医疗机器人技术

随着时代的进步，科技的发展，医疗已经逐步步入信息时代，互联网+医疗、精准医疗的概念已经深入人心，医疗机器人技术是目前医疗发展的最新方向、最前沿的技术和最终目标。我院作为民营医院之中的精英，向来就有敢为天下先的勇气和斗志，有高瞻远瞩的智慧和魄力。大胆的引进最尖端的技术，将对医院产生有深远意义的影响，对树立高端形象，占领高端市场，扩大医院影响力，提高医院整体水平，创造更多的效益有着强大且直接的推动作用。对医院跻身全国著名医院行列，实现再次飞跃将作出巨大的贡献。

1.目的：引进国际先进的“达芬奇”医疗机器人手术系统，建立多学科、全方位的集机器人手术、康复、科研、教学为一体的医疗机器人中心。最终目标成为黑龙江省规模最大，技术最为领先的医疗机器人基地。

2.意义：占领高端市场，填补省内在该领域的空白，树立企业高端形象，带动多学科与国际最先进水平接轨，快速提高医院整体水平，短时间内实现医院的再次跨越，为医院的集团化、证券化、国际化作出贡献。显著提高医院的社会效益和经济效益。

3.设备概况：达芬奇手术系统是一个以微创的方式辅助复杂外科手术的机器人手术系统，由IntuitiveSurgical公司开发设计和制造，2000年被美国药监局正式批准投入使用。此手术系统最初主要用于泌尿外科的微创手术，例如前列腺切除手术，现在被越来越多地应用于心外科，妇科以及小儿外科等外科微创手术。目前，达芬奇手术系统被世界各国医院争相采用，截止到2012年为止，由达芬奇机器人辅助完成的手术超过20万台。以达芬奇为代表的手术机器人技术的普及，将手术的精准度提升到了一个全新的高度，将外科手术带入了一个新的时代。做为代表当今手术机器人最高水平的达芬奇手术机器人，它主要由3个部分组成：1.主刀医师操作控制台；2.三维成像视频影像平台；3.机械臂，摄像臂和手术器械组成移动平台。实施手术时主刀医师不与病人直接接触，通过三维视觉系统和动作定标系统操作控制，由机械臂以及手术器械模拟完成医生的技术动作和手术操作。

4.设备应用范围：医疗机器人技术在临床上主要应用于：外科手术、康复医学、临床试验、临床教学等方面。在外科手术方面，外科手术机器人的应用可以提高疾病诊断、手术治疗的精度与质量，探索新兴的外科手术方法，减少医疗过程中放射性设备与药物对医生或病人的伤害，提高手术安全，缩短治疗时间，降低医疗成本为目的。目前，外科手术机器人研究已涉及各种外科手术，如显微外科手术、神经外科手术、微创外科手术、整形外科手术、胃肠道检测等。广泛应用于微创心脏手术，骨科手术，泌尿外科手术，脑外科手术，妇科手术以及介入手术等。由于医疗机器人有着数字化、网络化的特点，能够实现远程会诊手术，复杂状况模拟，可以缩短会诊流程，充分利用医疗资源，缩短学习周期，提高诊疗效率。

5.设备及手术成本：设备成本：医疗机器人及配套设施1700-3000万元（1-3代设备价格，国立医院）。手术成本：3万元（包括设备损耗、耗材、设备折旧等），每台手术收费6-10万元，如按每年500例手术计算，可增加产值3000-5000万元。

6.可行性论证：

（一）机器人手术的优点：

（1）3D高清影像技术为主刀医生提供高清晰，全方位立体式手术视野，可以准确的进行组织定位；

（2）医生通过医生控制台操控机器手臂，操作方式尊重医生开放手术操作方式，减少培训和学习；

（3）仿真手腕手术器械消除了颤动，减低手术风险；

（4）机器手可以模拟人的手指灵活度和准确度，可以进行人手不能触及的狭小空间的精细操作；

（5）机器手的关节腕具有多个活动自由度，拓展了手术人员的操作能力，提高手术精度；

（6）一个主刀医生可以完成一个腔镜手术团队的全部工作，减少了配合失误，更容易实现主刀医生的意图； （7）病人的切口更小，康复时间更短，感染风险也大大减少；

（8）主刀医生采取坐姿进行手术操作，有利于长时间的复杂手术，延长了外科医生手术生命。

（9）可实现远程会诊，可以随时邀请国内优秀专家进行会诊手术或教学演示。

（二）目前国内和国际的普及状况：

自1995年Intuitive Surgical公司成立，于1999年生产出了第一台达芬奇标准型手术机器人，2000年通过了美国的FDA并获得了相应的证书，开始在美国销售和使用。截止到2014年，全球装机量达到3266台，2014年完成手术57万例。近年来，机器人辅助腹腔镜手术作为一种新的微创技术，在国际上的应用越来越广泛，特别是对于操作空间狭小的复杂手术如根治性前列腺切除术，机器人手术具有不可替代的优势。目前达芬奇手术机器人主要应用在泌尿科、妇科、普外科、心胸外科等，其中泌尿科和妇科在全球外科手术中应用最广。我国人民解放军总医院在2006年底引入第一台，之后其他医院陆续引入，截止2014年底，我国有24家医院装机，达芬奇手术机器人医院装机量达29台。2014年我国达芬奇手术机器人手术完成量为5116例，累计完成11651例。近两年，达芬奇手术机器人的装配量增长迅速。据悉，截止目前，美中互利医疗有限公司在中国共销售了38台达芬奇手术机器人，卫计委共同意了57台达芬奇手术机器人的申请。保守估计，2015年我国达芬奇手术机器人累计装机量60台左右，2018年累计装机量120台左右；2015年底，达芬奇手术机器人累计完成量将超过2万例，2018年当年的手术量将超过2万例。我省目前没有机器人手术系统，哈医大一院预计明年引进一台。

（三）引进“达芬奇”系统的意义：

对于患者来说，手术机器人可使手术效果明显改善，术后并发症、手术创伤和失血明显减少，手术效果及美观性明显提高。可使手术适用范围得到一定程度扩大，如对于某些高龄患者及高危患者，通过机器人手术可规避开放手术带来的创伤。

对于外科医生来说，可以明显延长有经验医师的“手术生命”，可使手术更加精准、微创，提高手术治疗效果，并支持开展更高难度的手术。

对于医院来说，手术机器人可提高医院效率和知名度，吸引更多的病人，显著降低住院时间，提高病床周转率，并增加临床科研和国际交流机会。

（四）机器人手术系统将给我们带来什么

2001年，在美国与法国之间进行了首例跨国远程机器人手术，这台手术以首位飞越大西洋的飞行员林德伯格先生的名字命名为“林德伯格手术”。 手术机器人延伸了医生的手臂，让医生在相隔几千公里之外为病人进行手术成为可能。世界著名外科学家、法国的Jacques Marescaux教授评价说：“这是外科史上继微创技术及电脑辅助应用以来的第三次变革，成功引入一个全球外科技术共享的理念：外科医生无论身处何方,都可参与世界上任何地方的手术。”

机器人手术的高科技和无与伦比的便捷是传统手术所无法比拟的，是日后外科发展的潮流和趋势，谁先占领这一制高点，谁就会在以后的发展道路上占尽先机。目前我省机器人手术的这块大蛋糕还在等待它的主人，很多“不差钱”的高端患者正奔波在前往南方大城市求医的路上，这些高端患者的流失是我们医院的损失，而把他们挽留住的资本就是与国际接轨的高水平技术和设备。一旦我院成功引进达芬奇手术机器人系统，将产生轰动性效应，我院将成为万众瞩目的焦点，得到全社会的肯定，使我院的定位上升到更高的档次。它带给我们的不仅仅是更多的经济收入，而是名利双收，名副其实的双赢。

推荐第4篇：军用机器人报告

燕 山 大 学 课程研究项目报告

学年级课程组学生组内指导日

军用机器人系统的设计与制作

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名称 ：

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教师 ：

期 ：

燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

前言

近年来，随着国际安全形势的不断演变和高新技术在军事领域的广泛应用，在世界范围内掀起了在军事思想、战争形态、武器装备、卫勤装备、军队建设诸多方面的变革。现代战争中，由核生化等高技术武器的应用所导致的战场的危险性以及反恐、地震等现场救援环境的复杂性，使得卫勤保障人员往往囿于自身的生理及心理局限，不能完全满足保障任务的需求。在这种情况下，开展军用机器人等无人装备的研究就显得尤为必要。

所谓军用机器人，就是一种用于完成以往由人员承担的军事任务的自主式、半自主式或人工遥控的机械电子装置。它是以完成预定的战术或战略任务为目标，以智能化信息处理技术和通信技术为核心的智能化装备。与一般人员相比较，军用机器人主要包括如下优势：智能化程度高；复杂环境适应能力强；依从性强，完全服从命令和指挥；维护费用低。由此可见，军用机器人可以替代一般人员完成复杂或危险条件下特殊的军事任务，使军人在战争中免遭伤害，所以，军用机器人的发展具有极其重要的意义。

I 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

目录

前言.....................................................................I 第1章 军用机器人的分类.................................................1 1.1 地面机器人......................................................1 1.2 空中机器人......................................................1 1.3 水下机器人......................................................1 1.4 空间机器人......................................................1 第2章 军用机器人的应用.................................................1 第3章 几种典型军用机器人简介...........................................2 3.1自动行走的仿生机器人--机器龙虾(BUR-001) .........................2 3.2 BigDog(大狗)机器人...............................................3 3.3 X-47A无人作战飞机...............................................4 3.4 SeaGlider(海洋滑翔机) ...........................................4 3.5 INSPECTOR(检查员)机器人..........................................5 3.6机器人阿熊(the Bear) .............................................5 3.7 SWORDS机器人....................................................6 3.8 火力侦察兵......................................................7 3.9中国军用“智水Ⅲ型”机器人.........................................8 结论.................................................................10 参考文献.................................................................11

II 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

第1章 军用机器人的分类

1.1 地面机器人

主要包括自主车辆和半自主式车辆，前者一般都具有智能导航功能，能够自动躲避障碍物，独立完成任务；后者主要在人的监控下行驶，在遇到困难时可由人员进行遥控干预。

1.2 空中机器人

它是一种小型飞行器，可一次性使用或多次使用，能够自主飞行或由人员遥控驾驶，并随机携带各种任务载荷。广义的空中机器人不仅只包括飞行平台，更是一种复杂的系统，主要包括地面站、数传/通信系统、任务载荷和飞行器4部分，他们共同完成任务。

1.3 水下机器人

主要指无人潜水器，还可根据执行任务的需要，配备各种探测器，是一个水下高技术仪器设备的集成体，主要用于执行长时间、大范围的侦察、维修、攻击和排险等军事任务。

1.4 空间机器人

它是一种轻型遥控机器人，具有在不断变化的三维环境中自主运动的能力，并实时确定所处空间的位置及状态，这种机器人需要事先进行路径预测及规划。各国都非常注重军用机器人的发展，纷纷制定各自的研究计划，并将其应用到各个领域。在卫勤领域，目前主要涉及地面机器人和空中机器人2种。

第2章 军用机器人的应用

从理论上讲，机器人既然是一种仿人功能的自动机，那么，只要人能干的工作，机器人就都可以取而代之。然而，由于受科技水平的限制，迄今不论那一代机器人，其智能水平、反应能力和动作的灵活性都还远远赶不上自然人。因此，机器人在军事领城的大规模应用尚需一个过程。目前，国外考虑最多的应用领域有：

1.用于直接遂行战斗任务

代替一线作战的士兵，以降低人员伤亡和流血是目前俄、美等国研制机器人时最受

1 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

重视的课题。

2.用于侦察和观察

是最勇敢者的行业，其危险系数要高于其他军事行动。机器人作为从事危险工作最理想的代理人，当然是最合适的人选。

3.用于工程保障

筑工事任务，艰巨的修路、架桥，危险的排雷、布雷，常使工程兵不堪重负。而这些工作，对于机器人来说，最能发挥它们的“素质”优势。

4.用于指挥、控制

技术的发展，为研制“能参善谋”的机器人创造了条件。研制中的这类机器人有“参谋机器人”、\"战场态势分析机器人”、“战斗计划执行情况分析机器人”等。这类机器人，一般都装有较发达的“大脑”——高级计算机和思想库。它们精通参谋业务，通晓司令部工作程序，有较高的分析问题的能力，能快速处理指挥中的各种情报信息，并通过显示器告诉指挥员，供其定下决心之用。

5.用于后勤保障

是机器人较早运用的领域之一。这类机器人有：“车辆抢救机器人”、“战斗搬运依机器人”、“自动加油机器人”、“医疗助手机器人”等，主要在泥泞、沾染等恶劣条件下遂行运输、装卸、加油、抢修技术装备、抢救伤病人员等后勤保障任务。

6.用于军事科研和教学

当科研助手，进行模拟教学已有较长历史，并做出过卓越贡献。人类最早采集的月球土壤标本，太空回收的卫星都是机器人完成的。如今，用于这方面的机器人较多，典型的有“宇宙探测机器人”、“宇宙飞船机械臂”、“放射性环境工作机器人”、“模拟教学机器人”、“射击训练机器人”等。

第3章 几种典型军用机器人简介

3.1自动行走的仿生机器人--机器龙虾(BUR-001)

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2006年3月2日，美国东北大学海洋科学中心展出能在水下自动行走的仿生机器人--机器龙虾(BUR-001)。仿生机器人相对小巧灵活，造价低廉。它们依靠电子神经系统，传感器及新颖的驱动装置。最重要的是，它们能提供像动物那样应对真实环境的能力。

3.2 BigDog(大狗)机器人

2006年6月26日在美国北卡罗来纳州New River(新河)海军陆战队空军基地里，在一架MV-22“鱼鹰”飞机的阴影下，BigDog(大狗)机器人正通过远方的指令进行遥控。(美国)防御高级研究项目计划署正计划武装。BigDog(大狗)机器人并使用它们携带海军陆战队的额外负重。

3 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

3.3 X-47A无人作战飞机

X-47A由诺斯罗普•格鲁曼公司和美国国防高级研究计划局(DARPA)共同研制。这种飞机的开发研究始于2001年。美国空军也同时在测试 X-45 无人作战飞机，并同时拥有一种海军型(X-46)。X-45项目开始于1999年，这种16,000磅重(最大起飞重量，拥有4,000磅的有效载荷)的飞机预期在2006年进行操作测试。X-46有着不同的翼展，1100公里的航程，能携带4,000磅的有效载荷。X-47也拥有4,000磅的有效载荷及1600公里的航程。与X-45被长时间储备不同，X-47被用于在航空母舰上的持续使用。所有这些飞机均为高度隐身并能完全自动操作(包括在软件控制下着陆和起飞)。无人驾驶飞机将被用于危险的任务，例如摧毁敌方的防空系统及侦察和搜索。

3.4 SeaGlider(海洋滑翔机)

4 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

SeaGlider(海洋滑翔机)主要功能是监控水域。它能用内置的卫星电话每隔几个小时(例如常为每4小时)向海军相关人员发送信息。SeaGlider也能用卫星电话接受指令，其内置GPS全球定位系统和导航设备能根据指令找到需要监控的水域。

3.5 INSPECTOR(检查员)机器人

INSPECTOR(检查员)机器人能携带多达60公斤可处理有害物质及炸弹的设备。

3.6机器人阿熊(the Bear)

5 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

Vecna公司最新研发出的机器人阿熊(the Bear)，能够担任很多危险救难工作，例如在硝烟滚滚的战场前线救助伤员。

阿熊原型机需要有人以无线遥控来操控动作，不过Vecna公司表示未来会有更多自主行为，目前该机器可站立、半跪或蹲下。

3.7 SWORDS机器人

6 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

制造商表示，一个SWORDS机器人士兵身上所装备的武器，绝对能发挥好几个人类士兵的战斗力。SWORDS能装备5.56毫米口径的M249机枪，或是7.62毫米口径的M240机枪，一口气打上数百发子弹压制敌人，除此之外，机器人还能装备M16系列突击步枪，M202-A16毫米火箭弹发射器和6管40mm榴弹发射器。除了强大的武器之外，机器人还配备了4台照相机、夜视镜和变焦设备等光学侦察和瞄准设备。控制火箭和榴弹发射的命令通过一种新开发的远程火控系统进行。这种远程火控系统可让一位士兵通过一种40比特加密系统来控制多达5部不同的火力平台。

由于SWORDS的武器安装在一个稳定平台，加上使用电动击发装置，机器人的射击精度相当惊人：如果一名神射手能准确击中300米外篮球大小目标的话，那SWORDS就能射中同等距离但只有5美分硬币大小的目标。

在人类操作员方面，SWORDS的有效控制距离最远为1000米，机器人采用交流电、电池或充电电池作为动力，控制盒重13.6公斤，有两个操纵杆，分别用来控制武器和机器人，使用电池的连续作战时间视具体强度从1小时到4小时不等。

3.8 火力侦察兵

7 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

美国诺斯罗普•格鲁曼公司的\"火力侦察兵\"已被选作美陆军\"未来战斗系统\"(FCS)中的Ⅳ级(旅级)无人机，也是FCS已规划的无人机中最大、最高级的一种。它将主要用于执行情报/监视/侦察(ISR)任务，为指挥官提供实时的战场状况信息。该机还可用于其他任务，例如为部队提供补给。

3.9中国军用“智水Ⅲ型”机器人

8 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

水下智能化武器的广泛应用是21世纪海军装备发展的大趋势。水下智能机器人技术研究的目的，就是为满足海军现代化建设对新型武器的需求，为实现在东南沿海打赢一场高技术局部战争提供一种有效的手段。“军用智能水下机器人技术”是涉及到潜水器设计、水动力、仿真技术、计算机技术、智能控制与人工智能技术、水下目标的声与非声视觉的探测识别技术、信息融合与理解技术、系统集成技术等多学科的高科技项目，同时又具有很强的工程特点。

9 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

结论

军用机器人作为信息化条件下军队的重要力量，已成为世界各国的发展重点，发展军用机器人不仅体现了国家高科技实力，而且能提升国家整体技术水平。目前，由于缺少统一规划、技术局限等原因，我国的大多数军用机器人还没有进入到应用阶段。但相信随着我国军用机器人研发相应工作的展开，做好顶层设计和统一规划，建立相应的技术标准体系，增强自主创新能力，我国军用机器人技术必将有一个大的发展，且将在卫勤领域大放异彩，为保障部队战斗力服务。

10 燕 山 大 学 课 程 研 究 项 目 报 告

参考文献

[1] 黄远灿.国内外军用机器人产业发展现状[J].机器人技术与应用，2009（3）：25-31.[2] 李穗平.军用机器人的发展及其应用[J].电子工程师，2007（5）：64-66.[3] 樊邦奎.国外无人机大全[M].北京：航空工业出版社，2001.[4] 王立欣，曹应龙.异军突起的军用机器人[J].国防科技，2002（7）：25-27

推荐第5篇：机器人行业深度报告

2015机器人行业深度报告（完整版）

2015-08-12

随着中国人口红利消失，机器人不仅在制造业上正在替代工人，还将在军事、服务、娱乐等领域取代人类，“钢铁侠”已不仅仅存在于美国科幻电影中，而正走入我们的生活。本篇报告对机器人行业及龙头上市公司进行分析，对比日本、美国、德国机器人行业技术路线、发展路径、下游市场分布，对国内机器人行业发展方向和空间进行预测，挖掘中国股市的tenbager。

（一）服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，其定位就是服务。当前世界服务机器人市场化程度仍处于起步阶段，但受简单劳动力不足及老龄化等刚性驱动和科技发展促进的影响增长很快，根据marketsandmarkets的报告，2012年全球服务机器人市场规模为207.3亿美元，预计2012-2017年年复合增长率将达到17.4%，到2017年达到461.8亿美元，行业空间巨大，中国作为后来者，增速将更快。

（二）目前世界上至少有48个国家在发展机器人，其中25个国家已涉足服务型机器人开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7种类型计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用在服务机器人领域，发展处于前列的国家中，西方国家以美国、德国和法国为代表，亚洲以日本和韩国为代表。我国2012年制定了《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》扶持行业发展。

（三）达芬奇机器人的产生预示着第三代外科手术时代的来临，医用机器人作为单位价值最高的专业服务机器人是当前医疗行业的发展热点。全球领先的医用机器人机器人公司直觉外科公司在2013年营收达22.65亿美元，总市值达159.60亿美元。在未来的4年里，医疗机器会以每年19%的速度增长，2016年全球市场规模估计会增长到119亿美元。虽然我国医用机器人普及率低、起步晚，但目前哈工大、博实股份等企业也开始积极介入。

（四）世界经济增长引擎即将由IT进入RT时代，家庭智能机器人将成为智能物联网时代家庭的核心终端。2012年全球消费的智能家庭机器人产品总额已经达到16亿美元，龙头企业iRobot2014年上半年实现营收2.54亿美元，全球市场占有率超过60%，市值约10亿美元。IFR预测2013-2016年估计会有2200万台智能家庭机器人得到销售。虽然我国的家庭服务机器人技术相对落后，但目前相关企业做到研产结合，已经初成规模，表现良好，空间巨大。

（五）军事机器人是21世纪各国军事安全重点战略：蒂尔集团称未来10年全球无人机研发投入和采购需求将达到940亿美元。军用机器人强国包括美德英法意以日韩，这些国家不仅在技术处于研究的先列，其产品已经在军事上有了实际运用；我国与这些强国的技术差距明显，受政策支持，军事机器人相关企业发展前景明显良好，可能成为企业未来强劲的收入保证。 前言 机器人革命是英国皇家工程学院2009年8月19日发布的一份名为《自主系统》的科学报告中提出的，因人工智能机器人和计算机将越来越多地出现在生活的方方面面，2019年将迎来机器人革命。近两年，随着中国人口红利下降，劳动力价格上升，机器人不仅在制造业正在替代工人，还将在军事、侦察、服务、娱乐等领域超越人类。以Google收购的波士顿动力学公司(BostonDynamics)设计的一款机器狗LS3为例，它可以在24小时不进行补给情况下，携带181公斤负载行进32.2公里，还能在树林、岩石地、障碍物和城区等复杂地形中跟随士兵行动。另外，用于侦察的无人飞机、无人汽车，用于陪护的机器人，用于孩子教育和娱乐的机器人，用于清洁的家庭机器人，“钢铁侠”已不仅存在于科幻电影中，机器人大军正走入我们的生活。

机器人专家从机器人应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和服务机器人。工业机器人根据用途不同，大致可以分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人、装配机器人、码垛机器人、切割机器人、自动牵引车（AGV）机器人、净室机器人等。而服务机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，主要包括个人/家用服务机器人和专业服务机器人。其中，个人/家用机器人主要包括：家庭作业机器人、娱乐休闲机器人、残障辅助机器人、住宅安全和监视机器人等；专业服务机器人主要包括：场地机器人、专业清洁机器人、医用机器人、物流用途机器人、检查和维护保养机器人、建筑机器人、水下机器人，以及国防、营救和安全应用机器人等等。

我们2014年机器人行业报告系列，分为两个部分：工业机器人篇和服务机器人篇，虽然目前中国机器人还处于初级阶段，国产六轴机器人本体产量不到2000台，核心部件减速器几乎依赖进口，但是中国市场已成为全球最大的市场，制造业、物流业、服务领域、军用领域潜在需求庞大。近两年，中国机器人产业投资也是如火如荼，几十家上市公司宣布进入机器人领域，而与此同时，机器人关键技术和核心零部件尚未突破，研发人员奇缺，低端机器人产能重复建设。目前国内机器人产能是否过剩？中国机器人企业应该采取怎样的战略？中国在哪些应用领域有望实现进口替代？未来工业机器人、服务机器人、军用机器人的空间有多大？本篇报告对机器人行业及全球龙头上市公司进行分析，对比日本、美国、德国机器人行业技术路线、发展路径、下游市场分布，对国内机器人行业发展方向和空间进行预测，希望对机器人产业、一二级市场投资有所帮助，挖掘中国的tenbager。

—全球PR（PersonalRobot）时代

1、定义：服务人类的非生产性机器人

根据国际机器人联盟的定义，服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有意于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。服务机器人的定位就是服务。从机器人的功能特点上来讲，它与工业机器人的一个本质区别在于，工业机器人的工作环境都是已知的，而服务机器人所面临的工作环境绝大多数都是未知的。、

2、刚性需求驱动，市场广阔

机器人在世界范围具有巨大的发展潜力，在发达的国家的服务机器人的发展更是有着广阔的市场。服务机器人的发展受以下因素驱动：

简单劳动力不足。由于发达国家的劳动力价格日趋上涨而且人们越来越不愿意从事自己不喜欢干的工作，类似于清洁、看护、保安等工作在发达国家从事的人越来越少。这种简单劳动力的不足使服务机器人有着巨大的市场。

经济水平的提高。随着经济水平的上升，人们可支配收入的增加，使得人们能够购买服务机器人来解放简单的重复劳动，获得更多的空闲时间。

科技的发展。进入互联网时代后人类的科学技术迅猛发展，得益于计算机和微芯片的发展，智能机器人更新换代的速度越来越快，成本下降，能实现的功能越来越多，实现更便捷更安全更精确。

老龄化问题。全球人口的老龄化带来大量的问题，社会保障和服务、看护的需求更加紧迫，和医疗看护人员不足的冲突激化，服务机器人作为良好的解决方案有巨大的发展空间。

3、分类：个人/家用机器人和专业服务机器人

服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，与工业机器人对应，应用领域十分广泛，参照国际机器人联盟（IFR）按照应用领域划分的分类，将服务机器人分为个人/家用机器人（Personal/DomesticRobots）和专业服务机器人（ProfeionalServiceRobots）两大类。服务机器人的应用范围很广，主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等作。其中，个人/家用机器人主要包括：家庭作业机器人、娱乐休闲机器人、残障辅助机器人、住宅安全和监视机器人等；专业服务机器人主要包括：场地机器人（Fieldrobotics）、专业清洁机器人、医用机器人、物流用途机器人、检查和维护保养机器人、建筑机器人、水下机器人，以及国防、营救和安全应用机器人等等。

4、服务机器人关键技术：保持智能化 机器人是新型技术的融合，为了使之能够适应功能的需求及保持其智能化的稳定性，服务机器人的主要关键技术如下：

5、服务机器人产业链结构:清晰多维

服务机器人行业生产所用的主要零部件为自动焊机、电子器件、微处理器、机器人用伺服电机、高精度减速器、机加件、气动元器件、传感器、电池、单板机等，归属于标准零部件、电子设备以及电子元器件等。服务机器人产业的下游则主要是医疗、家用、农用、军事等行业和领域。

二、世界服务机器人市场化程度—处于起步发展阶段

1、服务机器人前列国家：美日韩德法

数据显示，目前世界上至少有48个国家在发展机器人，其中25个国家已涉足服务型机器人开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7种类型计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。日前美国正在致力于将为军队伤病员开发的机器人假肢和小型无人侦察直升机等技术转为民用，欧盟最近启动全球最大民用机器人研发项目，到2020年将投入28亿欧元研发用于医疗、护理、家务、农业和运输等领域的机器人。在服务机器人领域，发展处于前列的国家中，西方国家以美国、德国和法国为代表，亚洲以日本和韩国为代表。

美国是机器人的发源地，美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性十分强，在军用、医疗、家用服务机器人产业都占有绝对的优势，占服务机器人市场约60%的份额。

日本是机器人生产、研发和使用大国，一直以来将机器人作为一个战略产业，在发展技术和资金方面一直给予着大力支持。有报告指出日本在2006-2010年5年间为了攻克关键的服务机器人技术每年投入1000万美元用于研发服务机器人。近年来，巨大的老年护理市场需求促使企业竞相研发小型家用机器人。2013财年，日本政府拨款23.9亿日元，帮助24家企业开发和推广护理机器人。日本还计划至2020年，实现产业机器人市场规模翻番，扩大至1.2万亿日元（约合人民币732亿元）,主要增量将集中在服务机器人。护理和医用机器人领域的市场规模也将达到1.2万亿日元，是现在的20倍。

韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业，把服务机器人作为国家的一个新的经济增长点进行重点发展，对机器人技术给予了重点扶持。 德国向来以严谨认真称世，其服务机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位：其开发的机器人保姆Care-O-Bot3遍布全身的传感器、立体彩色照相机、激光扫描仪和三维立体摄像头，让它既能识别生活用品也能避免误伤主人；它还具有声控或手势控制有自我学习能力，还能听懂语音命令和看懂手势命令。 法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列，而且在机器人应用水平和应用范围上处于世界先进水平。法国政府一开始就比较重视机器人技术，大力支持服务机器人研究计划，并且建立起一个完整的科学技术体系，特别是把重点放在开展机器人的应用研究上。

2、市场规模：增速快，空间广阔 （1）当前服务机器人市场销量：增速快

根据IFR2013年世界服务机器人统计报告，服务机器人2012年总销量为301.6万台，总销售额为46.2亿美元。其中个人/家用服务机器人销量为300万台，环比上升20%，总销售额为12亿美元；专业服务机器人2012年总销量为16067台，环比增长2%，销售额为34.2亿美元。

专业服务机器人：1998年至今，专业服务机器人累计销量已超过12.6万台。专业服务机器人2012年总销量为16067台，比2011年的15776台增长了2%，而2012年销售额为34.2亿美元，环比略降1%。其中军用机器人销量为6200台，约占总销量40%；场地机器人销量为5300台，占销量比例33%；医用机器人销量1308台，环比上升20%，占总销量8%；物流用途机器人1376台，环比上升11%，占专业服务机器人总量比例9%，销售额为1.96亿美元。在专业服务机器人中，医用和物流用途机器人是增长潜力最大的两类专业服务机器人。

个人/家用服务机器人：2012年销量约为300万台，环比上升20%，总销售额为12亿美元。其中家用机器人销量约196万台，销售额6.97亿美元，环比上升53%；娱乐机器人销量约为110万台，环比上升29%，销售额为524万美元；残障辅助机器人销量为159台，环比上升2%。其中家用服务机器人和娱乐机器人大致占97%的市场份额，残障辅助机器人市场份额很小，目前覆盖十分率低，但潜力大，因为当前许多国家正在运作此类项目和计划以推广残障辅助机器人的技术和使用率。根据中科院的研究分析，个人/家用服务机器人发展的三大趋势是与人合作、以手机作为处理核心以及可以接通云服务的机器人，目前四大研究热点是教育娱乐、公共安全、信息服务以及智能家居。

（2）未来预估服务机器人市场：五百亿美元级别

IFR报告预期，从2013年到2016年，全球工业机器人市场将以年均6%的速度增长，中国是这一增长趋势的领跑者，年均增长率达15%。根据marketsandmarkets的报告，2011年全球服务机器人市场规模为183.9亿美元，到2012年增长到207.3亿美元，计2012-2017年全球服务机器人市场规模复合增速将达到17.4%，到2017年达到461.8亿美元。对于专业服务机器，IFR预测2013-2016年估计有94800台专业服务机器人会得到安装使用，销售额达171亿美元。其中军用机器人销量约达28000台；场地机器人中的挤奶机器人销量估计为24500台。两者占总专业服务机器人销量55%。

对于个人/家用服务机器人，IFR预测2013-2016年估计会有220万个人/家用机器人得到销售。其中家用机器人销量估计为1550万台，销售额达56亿美元；娱乐机器人为350万台；教育类机器人300万台；残障辅助机器人估计为6400台。随着相互学习与共享知识云机器人技术获得重大突破，小型家庭用辅助机器人大幅度降低生产成本，将在2020年之前形成至少累计416亿美元的新兴市场；另一方面虽然残障辅助机器起步还是很慢，但可预测未来20年会有高速增长。

3、我国服务机器人的发展：起步慢机会大

智能服务机器人是未来各国经济发展的有力支柱之一，国家不断提高对机器人产业的重视度，我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》把智能服务机器人列为未来15年重点发展的前沿技术，并于2012年制定了《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》支持行业发展。

我国的服务机器人市场从2005年前后才开始初具规模但我国在服务机器人领域的研发与日本、美国等国家相比起步较晚，与发达国家绝对差距还比较大，但相对起工业机器人而言则差距较小。因为服务一般都要结合特定市场进行开发，本土企业更容易结合特定的环境和文化进行开发占据良好的市场定位，从而保持一定的竞争优势；另一方面，外国的服务机器人公司也属于新兴产业，大部分成立的时候还比较短，因而我国的服务机器人产业面临着比较大的机遇和可发展空间。 目前，我国的家用服务机器人主要有吸尘器机器人、教育、娱乐、保安机器人、智能轮椅机器人、智能穿戴机器人、智能玩具机器人，同时还有一批为服务机器人提供核心控制器、传感器和驱动器功能部件的企业。

4、国际服务机器人行业知名企业及我国领先科研机构 国际服务机器人行业知名企业代表列举如下：美国iRobot公司、Remotec公司、德国宇航中心、德国机器人技术商业集团、德国KUKARoboterGmbh公司等等。我国服务机器人行业领先科研机构列举如下：湖北省智能机器人重点实验室、北航机器人研究所、南开大学机器人与自动化研究所、上海交大机器人研究所和哈工大机器人实验室等等；服务机器人行业领先企业列举如下：广州中鸣数码科技有限公司、沈阳尤尼克斯机器人有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、盟立自动化科技（上海）有限公司及上海未来伙伴机器人有限公司等。

三、医用机器人—第三代外科手术时代

1、行业概述：医疗行业的新兴增长点

从传统的开刀手术到机器人手术，人类历经了近3个世纪。18世纪80年代，维也纳外科医生Billroth首次打开病人腹腔，完成了首例外科手术。这种传统的开刀手术被称为第一代外科手术并一直沿用至今。20世纪80年代，以腹腔镜胆囊切除术为标志的微创手术取得突破性进展，在许多领域取代了传统开刀手术，称为第二代外科手术。进入21世纪，手术机器人得到开发并迅速投入临床应用，被认为是外科发展史上的一次革命，也预示着第三代外科手术时代的来临。 医用机器人是一种智能型服务机器人，它能独自编制操作计划，依据实际情况确定动作程序，然后把动作变为操作机构的运动。随着发达国家进入老龄化，医疗、护理和康复的需求增加，同时由于人们对生活品质追求的提高，使得医疗不管在质还是量都得满足更高水准的要求。另一方面，医护人力相对缺乏，医用机器人作为新兴医护手段具有巨大的发展潜力。 （1）医用机器人用途广泛，医疗卫生智能化

医用机器人集医学、生物力学、机械学、机械力学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域，在军用和民用上有着广泛的应用前景，是目前机器人领域的一个研究热点。根据IFR的分类，医用机器人归属于专业服务机器人，其自身可以分为四个类别，诊断机器人、外科手术辅助机器人、康复机器人及其它。医用机器人用途主要为用于伤病员的手术、救援、转运和康复，是医疗卫生装备信息化、智能化的重要发展方向之一。尤其是外科手术机器人，医生透过它所提供的灵巧操控、精准定位以及术前规划，可以使得病患手术伤口减小、术后迅速恢复正常生活等，达到精准性和微创性两大优点。

（2）医用机器人市场：单位价值最高的专业服务机器人

目前，全世界已有33个国家、800多家医院成功开展了60多万例机器人手术，手术种类涵盖泌尿外科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科。

根据国际机器人联盟的2013年的机器人统计报告，2012年全球医用机器人销量为1308台，同比增长20%，占全部专业服务机器人销量的8%，市场规模约为60亿美元。其中外科手术辅助机器人销量为1053台，环比上升6%，总销售额达14.95亿，占医用机器人销售额的44%。医用机器人是单位价值最高的专业服务机器人，每台医用机器人（包括附件和零部件）售价可达150万美元。

虽然当前医用机器人普及率还很低，并且安装的大部分是发达国家，但摩根的近期的一个调查研究中问及外科医生们未来他们会在自己在手术中多高频率的使用医用机器人，数据表明美国的外科医生们认为未来3-5年里医用机器人在手术中的使用率会迅速上升到一个比较高的层次，约占50%，医用机器人市场潜力巨大。IFR预测在未来的4年里，医疗机器会以每年19%的速度增长，2016年全球市场规模估计会增长到119亿美元。

2、直觉外科公司（ISRG）：全球领先的医用机器人公司

直觉外科公司是全球领先的微创机器人辅助手术机器人公司，2013年营收达22.65亿美元，截止2014年第一季度达芬奇机器人累计销售数量为3039台，2014年8月总市值达159.60亿美元。

腹腔手术辅助医用机器人的领军者。直觉外科公司（达芬奇公司）（纳斯达克股票代码：ISRG），成立于1995年11月9日，是全球领先的微创机器人辅助手术机器人公司，是腹腔手术辅助医用机器人的领军者，主要负责设计、制造和销售达芬奇外科系统及相关仪器配件。公司总部设于美国加州，在美国、西欧大部分国家（西班牙，葡萄牙，意大利和希腊）、韩国、捷克共和国、斯洛伐克、匈牙利等国家都有直接销售结构。截止13年末，直觉外科公司共雇员工2792人，其中325人从事研究开发，1018人从事制造业和服务，1449人从事营销、销售和管理活动。

达芬奇机器人是目前世界上最成功的手术机器人系统，它是为外科医生手术操作中的直观的控制运动、精细组织操作和三维高清晰度视觉能力而设计的，同时允许外科医生进行微创手术，其结构包括一个外科医生的控制台，一个病人侧车和高性能视觉系统。达芬奇外科系统模仿外科医生的手部动作，用于控制台上的仪器控制，通过微小的切口控制病人体内的微小仪器。美国FDA已经批准将达芬奇机器人手术系统用于成人和儿童的普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科以及心脏手术。

主营业务：达芬奇机器人。直觉外科公司负责设计、制造和销售达芬奇机器人及相关仪器配件。

成长迅猛，市场逐步国际化。得益于世界市场对医用机器人持续认可和需求增长，直觉外科公司在过去的10年里成长迅速。达芬奇机器人使用范围复合增长16%，使用频率达52.3万次，10年里收入复合增长率达132%；2013年末收入22.65亿美元，毛利率保持持续上升的绝对高位，2013年达70.38%；其净利润增长迅速，2013年净利润6.71亿美元，复合增长率达140%；净利率稳中有升，2013年达29.62%。截止2014年第一季度，3039台达芬奇机器人已经得到安装使用，其中美国占2116台，欧洲488台，其它地区435台。

直觉外科公司以销售其达芬奇机器人系统及其配件为主，辅之提供相应的安装和培训服务，销售机器本身贡献了大部分的收入，但近年来销售配件及提供服务在收入所占的比例越来越大，13年工具及配件收入超过达芬奇系统占比46%。 直觉外科公司的市场以美国本国市场为主，收入占比大于七成；2001年开始拓宽国际市场，2011年成功收购韩国的销售代理将触角伸及亚洲，目前，西欧大部分国家（除西班牙，葡萄牙，意大利和希腊）、韩国、捷克共和国、斯洛伐克、匈牙利等国家都有直接销售结构，2013年国际收入占比28%。

随着需求提高和营销推进市场潜力巨大。直觉外科公司是全球领先的微创机器人辅助手术机器人公司，其销售市场已经扩展到全场市场，截止2014年第一季度，3039台达芬奇机器人已经得到安装使用，其中美国占2116台，欧洲488台，其它地区435台。

目前，直觉外科公司在复杂的外科手术中机器人应用技术娴熟，美国的达芬奇机器人渗透率和使用率相对于其他地区和国家明显更高，随着更多国家对医疗机器的需求提高和直觉外科公司在国际市场的营销推进，达芬奇机器人的市场潜力巨大。

直觉外科公司微创机器人辅助手术机器人的领先者，其机器人系统在各类外科手术中的市场份额呈阶度分布，在复杂手术中的地位领先。随着直觉外科公司在科研技术方面的继续投入和发展，可预期直觉外科在相当一段时间内会保持领先的竞争优势。

营利模式稳健。直觉外科公司的营利模式以销售达芬奇机器人为依附，获得较长期稳定的重复消耗的耗材、配件工具及服务等收入。每台达芬奇机器人售价约为100-230万美元，而其耗材及配件为700-3200美元/年/台，服务为10-17万美元/年/台。2009年开始配件及服务收入超过达芬奇机器人，未来这种趋势还会持续。

3、我国医用机器人的发展：技术有所突破，挑战与机遇并存 （1）总体水平：整体水平低，普及率低

医用机器人在我国现在还处于整体水平技术低下发展缓慢的阶段，与发达国家差距巨大，缺乏研究医用机器人的人才和技术。我国目前还没有成型的规模化医用机器人产品，中国机器人网上列出的医疗机器人除了上海硅莱实业有限公司生产的便携式牙科治疗机之外都是小型机器人部件，而便携式牙科治疗机的功能简单，价格低下。 但在国家的支持下，我国的医用机器人也取得了一定的突破，2013年11月，哈工大机器人研究所研制的“微创腹腔外科手术机器人系统”，通过了国家“863”计划专家组的验收。这一手术机器人的出现意味着进口达芬奇手术机器人技术垄断的打破，我国将加快实现国产微创手术机器人辅助外科手术机器的开发。2014年3月由妙手机器人科技集团和天津大学合作研发的“S妙手”机器人首次用于临床为3位患者进行了胃穿孔修补术和阑尾切除术。与此同时，许多高校和企业也正在把医用机器人研究开发作为重点课题项目进行合作，其中，胃镜诊断治疗辅助机器人系统研制就是十二五国家科技支撑计划课题，由博实股份主导，为解决胃肠道疾病治疗过程中的及时止血难题，以提升我国先进医疗装备的创新及产业化。

目前我国医用机器人的普及率和使用率低下，截止直觉外科公司2014年第一季度的统计报告，我国只安装了25台达芬奇机器人，而台湾、韩国及日本则已经安装了20、44以及178台达芬奇机器人。而根据世界银行2014年1月公布的人口数据，大陆人口分别是台湾、韩国及日本的58倍、27倍和10倍。虽然我国目前医用机器人使用率和普及率低下，但这也反映出我国医用机器人的市场潜力巨大。许多企业比如博实、新松机器人都在公司的产品规划中加入了医疗机器人开发的战略布局，而国际企业也针对我国市场扩大产能。比如2013年安川在中国常州新建工厂进行了产能扩张并计划推出一款针对中国市场的康复机器人。 （2）我国医用机器人有其刚性驱动因素，市场规模可达亿级

医用机器人会是我国医疗工具和手段的前沿发展方向，驱动其发展的因素有：对各种疾病诊断和治疗的巨大高端技术需求、老龄化对老残辅助和护理的社会压力以及高素养医护人员的缺乏导致的供需矛盾。

医用机器人与传统人工技术相比有许多技术优势，具有精细化智能化微创化的特点，可以更精确地诊断症状，科学分析病理，降低人工操作失误，并可以减少患者在手术过程中的痛苦，使患者恢复的速度加快。医用机器人在我国经济持续高速发展进入更高层次的时候必定替代一部分传统的人工技术。

目前我国已成为世界上人口老龄化速度最快的国家之一。2012年的数据显示，未来5年中国超过60岁的老人将达到1.49亿人，占总人口的11%，占世界老龄人口总数的五分之一，我国在可预见的未来对于养老护理的需求极大；另外，我国的残疾人总数巨大，2013年已经与德国总人口数相当，对残障机器人和康复机器人的需求总量大。

我国是一个发展中的人口大国，医生和护士人数相对于人口基数十分缺乏，根据世界银行2014年公布的数据，我国每千人的护士仅为世界人均量的0.46，占日本的0.4，占美国的0.15；我国每千人的医生人数仅为日本的0.79，仅为德国的一半。因而医护人员的不足引起的供需矛盾使得医用机器人的发展具有更多的动力。

在这些驱动因素的促进下，我国未来的医用机器人发展市场巨大，根据IFR预测，2013至2016年的4年里医疗机器人会以每年19%的速度增长，2016年全球市场规模估计会增长到119亿美元。而中国作为服务机器人的高速增长部分，按目前我国市场占外科直觉公司的销售比例估计，2016年中国的医疗机器人会达到0.97亿美元的市场规模。

（3）国内重点医用机器人公司/研究机构：医疗技术商业化有待提高

随着医用机器人技术的不断突破和发展，从2005年开始我国有一批重点高校科研医院单位及研究所在研究医用机器人系统并取得了一些小成就，比如哈工大的微创腹腔外科手术机器已经成功被专家验收，天津大学的妙手机器人在今年3月份开始临床使用；同时，随着医用机器人商业化市场化的可能性愈发明晰，已经有部分企业正在生产或者打算进军医用机器人细分行业，其中就包括机器人领先企业的博实股份和新松机器人。

四、家庭智能机器人—智能物联网时代家庭的核心终端

1、行业概述：物联网时代的家用智能机器人

随着智能技术的发展，在21世纪的头十年物联网已经开始和互联网一样引人注目。物联网这个名词最初由1999年美国麻省理工学院提出，即通过信息传感设备把用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网技术将会引起现有产业的大洗牌，而智能机器人正是在新一轮发展中极具前景的产业，未来一定是机器人的时代,家庭智能服务机器人就是物联网时代家庭的核心终端。

家庭智能机器人是指为人类服务的智能机器人，主要从事家庭服务，包括维护、保养、修理、运输、清洗、监护等工作，家庭智能机器人被定位为智能物联网时代中家庭物联网的核心信息中枢，具有人性化交互、运动化控制和组件化成长的特性。按照应用范围和用途的不同，家庭智能机器人分为电器机器人、娱乐机器人、厨师机器人、搬运机器人、不动机器人、移动助理机器人和类人机器人。

2、市场规模：世界经济增长引擎即将由IT进入RT时代

家用智能机器人被认为是未来最具发展潜力的新兴产业之一，美国研究公司(ABIResearch)的统计，2012年全球消费的智能家庭机器人产品总额已经达到16亿美元。IFR预测2013-2016年估计会有2200万台智能家庭机器人得到销售。其中家用机器人销量估计为155万台，销售额达56亿美元；娱乐机器人为350万台；教育类机器人300万台。随着相互学习与共享知识云机器人技术获得重大突破，小型家庭用辅助机器人大幅度降低生产成本，将在2020年之前形成至少累计416亿美元的新兴市场。世界经济增长引擎即将由IT进入RT时代（Roboticstechnology）。

日本是世界上机器人开发和研究最发达的国家之一，2010年家庭智能机器人产量为4万台，约占全世界50%；韩国也在积极开发家用机器人，2010年个人服务用机器人产值为1717亿韩元，韩国政府计划到2020年让每个韩国家庭都拥有一个能做家务的机器人。而中国家用智能机器人产业规模尚未形成，缺乏大型支柱企业，也没有形成有影响力的品牌，仅占全球机器人市场的4.5%。目前的状况是，中国家用智能机器人的电机、驱动器、减速器等关键部件主要靠进口，国产性能较差。

3、家庭清洁机器人：最成熟的智能家庭机器人

家庭清洁机器人是指能够进行家庭家务自动智能清洁的机器人，是集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体的机器人。吸尘机器人是智能移动机器人实用化发展的先行者，其研究始于20世纪80年代，而德国凯驰2006年生产的Rc3000是世界上第一台能够自行完成所有家庭地面清洁工作的清洁机器人，其内置有光电传感器和芯片控制，包含四种清洁程序，当遇到障碍时，会随机改变一个角度然后继续直走，直到遇到新的障碍物，会自动回到充电站完成充电和垃圾处理的任务，同时能够根据用户设定的信息来控制机器人完成相应的操作。家庭清洁机器人目前主要分为两个分类，一种是扫地机器人，一种是拖地机器人（包括干洗和湿洗）。智能扫地器是一种配备了微电脑系统的吸尘器，是靠吸力打扫卫生的，能够按照人们的设置自动智能地清洁房间的某一特定部分或全部并完成自动充电，适合几乎所有的地面，包括地板、地砖、地毯及部分地毯；拖地机器人则在使用中会用到水，一般靠喷水后再吸水来清洁家庭清洁机器人市场发展：历史短，发展迅速。家庭清洁机器人21世纪的新产品，但在其短短十几年的历史里却有着迅猛的发展，许多国家已经涉足并开发出家庭清洁机器人，其中前沿的国家主要有美国、德国、日本、瑞典及韩国等。

智能吸尘机器人是一个巨大的市场，随着经济水平和技术的提高，扫地机器人将会替代更多的传统型扫地设备，2013年数据统计，在家庭扫地市场上，北美市场为22亿美元，机器人占18%；欧洲、中东及非洲地区（EMEA）市场达25亿美元，机器人占20%；环太平洋与日本（APAC）市场为22亿美元，其中机器人占16%。

扫地机器市场具有巨大的潜力，增长势头强劲。13年家庭扫地机器人市场规模大于12亿美元，过去三年复合增长率达21.8%。扫地机器人对传统扫地设备的替代率不断提高，13年占扫地设备市场18.1%。

4、iRobot—家用服务机器人的开启者

iRobot是家居清洁机器人的领先企业，产品战略布局以家居清洁机器人为主。2014年上半年实现营收2.54亿美元，2013年收入达4.87亿美元，全球市场占有率超过60%，2014年8月总市值为10.10亿美元。 公司简介：研制第一台真正意义上的家用服务机器人。iRobot由麻省理工的机器人专家恩盎格鲁、雷格纳和布鲁克斯联手创立，成立于1990年，2002年成功研发吸尘机器人Roomba开启家用服务机器人产品，2005年在美国纳斯达克交易所上市（交易代码IRBT），总部位于美国马萨诸塞州的贝德福德，在美国加利福尼亚、英国、中国大陆及中国香港都有办公地点，共雇员528人（13年底）。iRobot致力于生产清洁机器人（目前以扫地和拖地机器为主）以及军用机器人（执行战场侦察和炸弹处理任务），通过零售商向全球各地消费者销售产品，并向美国军队和其他政府机构出售产品。

iRobot主要生产机器人，分两大系列，家居清洁机器人和军用及工业机器人。家居清洁机器人目前以扫地和拖地机器为主，军用及工业机器人主要执行战场侦察和炸弹处理任务。目前2014年新研发了远程视频机器人，未来几年会着重发展远程视频屏幕及家居维护系列。

iRobot的产品战略布局以家居清洁机器人为主。家居清洁机器人所需投入成本较其它产品低，最早成为现金牛，为新研发的更高级产品提供资金支持。目前远程视频机器人成功研制，开始进入营销阶段。

iRobot自2003年开始实现正收入，过去的十年收入增长迅速。2014年上半年实现营收2.54亿美元，同比上涨7.35%。2013年收入达4.87亿美元，同比增长11.73%。毛利率始终保持在比较高的水平，自2009年实现稳步上升，2013年毛利率达47.37%。但利润处于比较大的波动状态，2008年和2009年利润低于350万美元，但2010年和2012年利润急增至2551万美元和4019万美元，2013年利润达2764万美元，环比增长59.8%。2013年净利润率达5.67%。

主营业务为家居机器人和军用机器人的销售，家居机器人在2011年之后成为最主要的收入来源，2013年销售占比约为88%，2014年上半年受中国市场强劲拉动销售额大涨15%达1.3亿美元；而军用机器设备因受美国财政预算收缩及以色列等地区军事需求下降的因素，2013年销售占比仅为约12%。国际销售占比逐年增长，2012年国外收入超过国内收入，2013国外收入占比达59%。

iRobot在家居清洁机器人市场上处于领先地位。2011年至2013年总清洁机器设备消费增长迅速，13年大于12亿美元，而iRobot占市场的利率也逐年上涨，2013年达18.1%。iRobot在家居机器人行业中属于龙头领先企业并已经打通了全球销售的网络，在各大市场iRobot都远远领先于其它企业。2013年iRobot扫地机器人占北美市场比例为83%，占欧洲、中东及非洲市场（EMEA）62%，占环太平洋与日本市场(APAC)67%。2014年刚公布的半年报中，iRobot预计家用机器人全年销售额同比增幅为18%-20%。

品牌忠诚度高，进军洗衣机等家用智能机器人。在同行业中，iRobot的产品机器人功能及表现更稳定和优良，而经历这些年的表现iRobot也获得非常高的品牌认可度。家居清洁维护设备是个巨大的市场，每年的市场潜力可达14亿美元，而iRobot也在2013年的年报里明确提出未来的产品会往实现更多家居功能的设备机器人发展。

5、我国清洁机器人发展：渗透率低下 （1）总体水平：渗透率低，生产规模小

从美国iRobot公司2002年成功研发吸尘机器人Roomba开启家用服务机器人时代开始，随着国内生活水平的提高，扫地机器人逐步进入中国。但扫地机器人在我国渗透率低下，有部分企业已经涉足扫地机器人的研发设计和销售，但生产规模小，市场潜力还未得到开发。 由于城市化水平还不足够高、国内收入差距巨大以及传统文化的影响，我国家庭清洁大部分还是采用传统的普通吸尘器设备或者人工清洁方式，扫地机器人渗透率十分低下。目前家庭服务机器人年销售额已经近10亿，但是沿海城市的产品渗透率刚达到5%，内地城市为0.4%，而美国家庭已经达到16%。相对比其他家用电器，洗衣机的渗透率已经几乎达到100%。扫地机器人渗透率低下的另外原因是扫地机器人价格相对而言比较昂贵，农村家庭和许多城市家庭还消费不起，但可估计，随着生活水平的继续提高，扫地机器人的渗透率会慢慢提高。 （2）我国家用机器人驱动因素：人力成本提高及收入上升

我国家用机器人发展最主要的驱动因素有劳动力价格的提高、城镇居民人均可支配收入的提高等。劳动力价格的上升使得简单劳动的设备替代率明显上升，人们一方面想从简单家务劳动中释放出来而另一方面家政服务劳力的价格越来越高，因而家务机器需求有其刚性驱动。同时，随着我国经济的高速发展，在过去的10年里城镇居民的可支配收入大致翻了三倍，人们生活水平和消费水平不断地提高，越来越多的家庭具有家用机器人的购买能力。另外，现在信息和科技传播速度飞快，各种科技产品成本在竞争中下降迅猛。iRobot2013年在中国市场的家用清洁机器人销售额增幅大于3倍，刚公布的14年上半年年报显示受中国需求的强劲拉动iRobot在亚太地区清洁机器人销售增幅高达18%。在中国这种一个高速发展的人口大国，可预计，未来我国家用智能机器人的市场规模巨大。

（3）我国清洁机器人公司：研产结合，表现良好，空间巨大

根据中国品牌网统计公布的2013年十大扫地机器人品牌排行榜，我国国产扫地机器人有6家上榜。目前为止，我国已经有一部分表现优良的企业涉足家用清洁机器人的开发和生产，都和国内高校研发机构有所合作，做到研产结合。当前机器人行业发展的宏观前景良好，市场潜力巨大，目前我国会在未来出现一批在细分行业技术领先表现良好的潜力企业。

五、军用机器人—21世纪战争的核心武器

1、发展历史：第三代智能机器人

为了军事目的而研制出来的自动机器人。军事机器人(militaryrobot)是一种用于完成以往由人员承担军事任务的自主式、半主式或人工遥控的机械电子装置。它是以完成预定的战术或战略任务为目标，以智能化信息处理技术和通信技术为核心的智能化武器装备，为了军事目的而研制出来的自动机器人。 军事机器人相比起传统的军人有着以下优点：

全方位、全天候的作战能力。军事机器人可以在毒气、冲击波、热辐射等袭击等极为恶劣的环境下继续工作，而人类有着明显承受上限。

强的战场生存能力。军事机器人不会感觉到疼痛，具有很强的战场生存能力。 服从命令听从指挥。军事机器人没有人类所特有的恐惧等心理，可以严格地服从命令听从指挥，有利于战事分局和对武力掌控。

按照使用环境和军事用途来分类，军事机器人大分类：地面军用机器人、空中机器人、水下机器人和空间机器人。

发展历史：三代演进。军事机器人从60年代开始研制，至今已经有了三代的演进。第一代的机器人是“遥控操作器”,第二代机器人是按事先编好的程序,自动重复完成某种操作,第三代机器人是智能机器人,它能利用各种传感器获取环境信息,然后利用智能技术进行识别、理解、推理并最后做出规划决策,是一种能通过自主行动实现预定目标的高级机器人。目前世界各国军用机器人已达上百种之多，主要应用于侦察、排雷、防化、进攻、防御以及保障等各个领域。无人化、机器人兵器是高技术领域中多学科交叉的技术结晶，包括微电子、光电子、纳米、微机电、计算机、新材料、新动力及航天等高新技术，集中了当今科学技术的许多尖端成果。在未来战争中，自动机器人士兵以后可能会成为对敌作战的军事行动的绝对主力。

推荐第6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7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8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

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[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9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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[2] 雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社.1998

[3] 王积伟.液压与电气传动[M].北京：机械工业出版社.2005

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[7] 赵恩刚．纯水液压传动技术的现状与应用展望[M]．流体传动与控制.2006

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[10] Per Sorensen.News and trends by the industrial application of water hydraulics[J].The

Proceedings of The 6th

推荐第10篇：轮式机器人调研报告

轮式机器人调研报告

摘要：机器人是一种自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。在机器人中，轮式机器人的应用十分广泛，在各个领域都出现了轮式机器人的身影。由于应用广泛，人们对其的研究和思考从未间断。

关键词：定义 构成 分类 控制 机构 应用

正文：

一、定义

随着社会发展和科技进步，机器人在生产生活中得到越来越多的应用，其中，工业机器人大多都是机械臂使固定机器人。而还有很多机器人可以根据人们的需要按照预订路径进行移动，这类机器人即为移动机器人其移动机构又分为轮式、履带式、腿式、跳跃式和复合式。每种机器人都有其特定的制造方式和功能。其中，轮式机器人，既以驱动轮子来带动机器人进行移动和工作的机器人。虽然其运动稳定性与路面的路况有很大关系，但是由于其具有自重轻、承载大、机构简单、驱动和控制相对方便、行走速度快、工作效率高等特点，从而被广泛应用。

二、轮式机器人的分类

由于轮子的多少，直接关系到机器人设计的技术和难度，以及其功用。所以轮式机器人的分类一般都是根据其轮子多少进行分类。按照已经出现的机器人，可以分为如下几类：单轮滚动机器人（如球形机器人）、两轮移动机器人在（如自行车机器人）、

三、四轮机器人（如智能车）、六轮机器人和复合机器人。一般而言，三轮机器人简单实用，四轮机器人稳定性好，承载能力大，而相比之下，六轮机器人比四轮机器人更为优越。

三、轮式机器人研究的几个重要方面

机器人是一种高自动化的高科技产品，它的诞生，是各个学科交叉应用的结果。如今，研制一种机器人就需要从各个科学领域对其进行研究和创新。一般而言，机器人的主要技术如下：机器人机构、导航和定位、路径规划、传感器技术、控制技术、移动机器人传感器技术、屏蔽技术等。

1.机器人机构

轮式机器人的机构设计属于机械领域，在设计过程中不仅要考虑自身重量的影响，还要考虑到工作环境的影响，而且不能对数据的采集和分析产生干扰。在轮式机器人的机构设计中，最为重要的是转向机构的设计，如今，转向机构主要分为如下几种：艾克曼转向（前轮转向前轮驱动或者前轮转向后轮驱动）；滑动转向（两侧车轮独立驱动）；全向转动（基于全方位移动轮构建，如麦克纳姆轮）；轴－关节转向；（车轮转动幅度较大）；车体－关节转向（转弯半径小，转向灵活，但是轨迹难以控制）。再轮式机器人的设计中应根据具体需要来选择转向机构的设计。

2.导航和定位

导航和定位是确定机器人在多维工作环境中相对于全局坐标的位置，是移动机器人最基本的环节。导航方式有惯性导航，磁导航，视觉导航，卫星导航等，定位方式有惯性定位，陆标定位，声音定位等，在机器人设计中，需要对轮式机器人的模型进行分析，才能得出合理有效地导航方式和定位方式。

3.路径规划

路径规划，既让轮式机器人按照某一性能指标搜索一条起始状态到目标状态的最优路径。在设计过程中路径规划要考虑全局路径和局部路径两个方面。其中全局路径是机器人运行的总路径，而局部路径可以使机器人在运动过程中避免碰撞。在分析运动过程中，可以考虑D-H参数法对其进行分析。

4.传感器

在轮式机器人中，传感器就相当于人的感官。它收集外界和自己发生的信息，从而为后续处理积累了前提的数据。轮式机器人中一般会用到的传感器一般有如下几种：内部有测量机器人行进速度的，如线加速度计；测量转角的，如陀螺仪，外部的传感器主要是用来检测外部环境，防止碰撞，如超声波传感器，视觉传感器等等。传感器将采集来的数据传送给控制器，再加以处理，才能使得轮式机器人按照预订路径进行移动。

5.控制

常见的控制有PID控制，但是这些年一般对机器人所用的都是模糊控制，因为模糊控制不需要建立数学模型，可以语言化的表达复杂的非线性系统。另外，由于工作环境的要求，很多轮式机器人都用上了遥控技术，这样，可以扩大机器人的工作空间和工作能力，但是遥控通常会产生更大的误差，因此，如何更好地控制误差，使其达到预定的工作效果，是遥控技术不可不考虑的一个问题。

6.屏蔽

由于在机器人工作工程中，会产生这样那样的干扰，如何去除这些干扰，让机器人更为可靠，就需要更好的屏蔽技术来为其服务。屏蔽设计时要考虑到可靠

性，适应性以及经济性，尽量为其找到适合的屏蔽技术。一般的屏蔽技术有：隔离技术，滤波技术，接地抑制反电势干扰技术等。

四、总结

机器人是一种仿生的高科技产物。轮式机器人的出现，为人们的生活和科学发展做出了十分接触的贡献。在工业、农业、反恐、防爆、空间探测等各个领域，轮式机器人都可以代替人类完成一些危险或者不可完成的任务。如何控制轮式机器人按照我们需要的方式进行移动和精准的动作是十分重要的一个环节。另外，如今，机器人已经向着更为宏观和微观的方向发展，相信，在不久的将来，在更为精准的设计和控制下，轮式机器人将会为我们带来更为美好的生活！

第11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。

第12篇：机器人

焊接机器人

在汽车底盘焊接中的应用

职业技术教育学院汽车维修工程教育091班 09520150 郑冬鲁

焊接机器人最适合于多品种高质量生产方式，目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接件均使用了机器人焊接，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。国内生产的桑塔纳、帕萨特、别克、赛欧、波罗等后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等轿车底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件，主要构件采用冲压焊接,板厚平均为1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后，大大提高了焊接件的外观和内在质量，并保证了质量的稳定性和降低劳动强度，改善了劳动环境。

机器人焊接系统的常见应用方式

按照焊接机器人系统在汽车底盘零部件焊接的夹具布局的不同特点，及外部轴等外围设施的不同配置，焊接机器人系统可分为以下几种形式。

滑轨+焊接机器人的工作站

（见图1）两套夹具固定在滑动小车上，由气缸驱动使装有工件的两个夹具轮流进入机器人焊接区焊接，操作人员在另一面上、下料。两个工作站交叉进行，使机器人焊接时间与工件上、下料时间同步，这种方式可以节约变位器旋转时间。双夹具滑轨形式的焊接机器人系统利用两副滑轨轮流为焊接机器人送料，可靠性较高，但对被焊工件的外形尺寸有一定限制，

通常焊接工件直径小于0.6m。

在桑塔纳后桥焊接生产线、POLO下摇臂焊接生产线上均有应用实例。

单（双）夹具固定式+焊接机器人工作站

（见图2）该结构形式简单，夹具由变位机进行变位，来实现机器人焊枪不同位置的焊接。系统故障率低，但由于在装卸工件过程中机器人处于等待状态，因而机器人的利用效率一般低于80%，所以在新的焊接线上较少利用。

该系统在帕萨特后桥焊接生产线及桑塔纳前悬挂焊接和生产线有成功应用。

带变位机回转工作台+焊接机器人工作站

（见图3）该形式由两副夹具带变位器和一个转台组成，结构紧凑。两副夹具可以进行不同的焊接程序以实现不同的工艺要求。机器人在其中一副夹具上焊接工件时，操作工可以在另一副夹具上装卸工件，机器人的利用率较高，一般大于90%，是目前最广泛使用的一种形式。

该系统在别克副车架焊接线、赛欧后桥焊接线、帕萨特副车架焊接线均有广泛应用。

搬运机器人+焊接机器人工作站

（见图4）两部机器人之间的配合所体现的主要优点是能适应各种不规则焊缝的焊接。但缺点是由于两部机器人配合的不协调所导致的故障率较高。所以此种形式需合理安排机器人运动形式才能最大程度提高生产效率。

协调运动式外轴+焊接机器人工作站

(见图5)该形式运用较广泛。在实际焊接中环焊缝是常见的一种，而常见的变位器不能适应360°焊接，在这种情况下，协调式外轴与机器人相配合即可轻松实现360°以上环焊缝的焊接。

在帕萨特后桥稳定杆焊接、波罗后桥总成焊接中均采用了该形式。

机器人焊接自动线

目前桑塔纳前悬挂焊接生产线、帕萨特后桥焊接生产线均采用此形式。

焊接机器人柔性系统

随着市场竞争加剧，汽车行业面临品种多、批量少的改型性的新车型需求，要求焊接机器人系统必须高度柔性化。焊接机器人系统的柔性化，即：适应于不同零件的焊接夹具；能短时间内快速调换气、电信号、配管、配线快速改换；控制程序必须能预置和快速转换，最大程度地发挥机器人特点以使一套机器人系统能根据需要焊接多种零件和适应产品多样化和改进的要求。可快速调换夹具的

二、四工位焊接机器人系统能体现系统柔性化。

二工位点焊机器人系统

给标准点焊机器人配备了快速交换连接器。通过快速交换连接器，可实现机器人焊钳的快速自动更换，不但可满足复杂产品各个部位的焊点焊接，而且，在更换产品时，只需更换

合适的焊钳就可以了。

柔性的系统控制。该系统的主控系统采用PLC为主控单元，配以远程I/O模块，通过机器人的远程I/O模块，实现对机器人、夹具、夹具工作平台及周边装置的控制。PLC程序采用结构化方式编制，各个子程序分别对应于一个功能，对于不同工件，只需调用或修正不同子程序，不需重新编程。不同产品的焊接内容及夹具气缸的动作关系的设计和操作完成后，可以长时间储存，更换产品时可直接调用。操作控制采用触摸屏，减少了大量复杂的连线，同时可以为不同工件专门设计不同的操作及状态显示界面。

采用机器人外部轴伺服驱动的回转工作平台。该平台除可以承受较大的径向和轴向力外，同时采用机器人外部轴伺服驱动和控制转台，从而使转台有极好的启停特性，并与机器人实现协调运动，可实现多工位焊接。在回转平台上装有远程模块，转台中心留有气路和电路出口专用快速接头和多芯插口，以便使夹具可快速装拆。

这套系统已成功的生产了金杯副车架、后桥及派力奥横梁、摆臂等多种产品，且产品更换方便快捷。

四工位的弧焊机器人系统

该系统有两台KR15弧焊机器人、一个四工位旋转式转台、夹具回转变位装置及清枪器、焊机等周边装置组成。其柔性主要体现在机器人工作范围较大，功能较全。夹具回转变位装置安装法兰上装有远程模块，远程模块预留多芯航空插头，在更换夹具时，可方便地与夹具上的相应接口连接。夹具回转变位装置端部有压缩空气快速接头，可方便快速地与夹具的气路连接，在2～3分钟内便可以实现新夹具与变位器的机械连接。

机器人焊接新技术应用

TCP（tool center point工具中心点）自动校零技术

焊接机器人的工具中心点就是焊枪的中心点，TCP的零位精度直接影响着焊接质量的稳定性。但在实际生产中不可避免会发生焊枪与夹具之间的碰撞等不可预见性因素导致TCP位置偏离。通常的做法是利用手动进行机器人TCP校零，但一般全过程需要30分钟才能完成，影响生产效率。TCP自动校零是用在机器人焊接中的一项新技术，它的硬件设施是由一梯形固定支座和一组激光传感器组成。当焊枪以不同姿态经过TCP支座时，激光传感器都将记录下的数据传递到CPU与最初设定值进行比较与计算。当TCP发生偏离时，机器人会自动运行校零程序，自动对每根轴的角度进行调整，并在最少的时间内恢复TCP零位。

目前在波罗后桥及帕萨特副车架的机器人焊接生产线上均采用了该技术，大大方便了设备调

整，节约了调整时间，提高了产品的质量。

双丝高速焊接技术

双丝高速焊不仅焊接效率比传统焊接方式高，而且热影响区小，产品的疲劳强度有所提高。目前双丝焊主要有两种方式：一种是Twin arc法，另一种为Tandem法。焊接设备的基本组成类似，都是由两个焊接电源、两个送丝机和一个共用的送双丝的电缆。为了防止同相位的两个电弧的相互干扰，常采用脉冲MIG/脉冲MAG焊法，并保持两个电弧轮流交替燃烧。这样一来，就要求一个协同控制器保证两个电源的输出电流波形相位相差180°（如图9）。当焊接参数设置到最佳时，脉冲电弧能得到无短路、几乎无飞溅的过渡过程，真正做到“一个脉冲过渡一个熔滴”，每个熔滴的大小几乎完全相同，其大小是由电弧功率来决定。

目前在波罗下摇臂焊接中采用了Tandem方式，主枪与次枪均采用脉冲式，其焊接速度可达30mm/s， 不但提高了焊接效率，而且产品疲劳强度远远高于类似的单丝焊。

机器人等离子切割技术

对机器人焊接质量提出高要求，势必对冲制件的匹配性提出了更高要求。尤其是针对管状件的相贯线形焊缝，对冲制件的匹配轮廓度要求小于0.5mm,传统的冲压工艺很难直接保证达到此要求，于是，机器人等离子切割走进了汽车底盘零部件焊接生产线。机器人等离子切割是由普通的抓举机器人持等离子割炬按机器人编程轨迹进行匀速切割，氧气作为切割气体，氮气起保护作用，所切割工件边缘平滑，轮廓度小于0.3mm，保证焊接的质量稳定。当产品尺寸需要改进时，无需对冲压模具进行改进，只需对机器人切割轨迹进行简单的调整即可满足生产，可节约大量生产成本。

模块式夹紧机构的应用

在传统的底盘焊接机器人系统中夹具通常采用的是四连杆机构，该机构有夹紧和自锁的功能，但结构体积较大，影响了机器人的焊接空间位置。目前一种全新的模块化夹紧机构已溶入到了机器人焊接系统中，首先是通用性强，各夹紧机构可方便互换，只要有几套标准的备件即可保证正常生产。其次采用的是全封闭的结构，对气缸起到了很好的保护和润滑作用，有效地避免了焊接飞溅对气缸活塞和连杆机构的破坏。另外这种机构可以方便地对夹紧行程和自锁角度进行调节。在今后的机器人焊接系统的夹具部分将会更多的采用该结构方式。

机器人焊接技术的发展

机器人离线编程及远程诊断技术

为适合机器人焊接生产线的生产节拍和调试需求，机器人离线编程及远程诊断技术的应用已迫在眉睫。离线编程软件可直接进行模拟运行，当将离线程序输入机器人后只需对其中的焊接空间点的位置进行修改既可满足实际生产。另外使机器人具有远程诊断能力，实现远离工厂现场了解机器人系统的实际运行状况，在机器人系统尤其是机器人控制器出现故障时对其进行及时有效的诊断与维护，从而大大缩短故障处理时间，节约维护成本，是非常有意义的。

焊缝自动跟踪技术

焊接机器人缺少对工件的自适应能力，效果比较好的是用激光视觉传感器系统，它能够自动识别焊缝位置，在空间中寻找和跟踪焊缝、寻找焊缝起、终点，实现焊枪跟随焊缝位置自适应控制。但这种方法不太适合轿车底盘零件的焊接，因轿车底盘零件机器人系统的夹具允许机器人工作空间范围很小，根本不允许焊枪头上再有附带激光跟踪头焊接。为此仅可使用的焊缝自动跟踪技术为电弧电压跟踪传感，该系统具有寻找焊缝起始点、终点以及弧长参考点，焊接过程中根据弧长的变化，用电弧传感器控制电压自适应控制。这种方法也只能应用于角接接头形式，对于轿车底盘零件大量的薄板搭接焊缝，因无法寻找弧长参考点也无法应用。

机器人焊接在汽车工业中的应用代表了焊接工艺的一个新发展方向。中国汽车工业使用机器人焊接系统时间不长，应用面还不广，还有待于在实践中结累更多经验。

第13篇：机器人

智能机器人的工作计划

一：队名：越撸越健康；

二：队长：余悠迪；

成员：余悠迪，董文杰；

三：工作计划：1）第三周到第四周，查阅资料，查找大学生优秀创意机器人模型资料，确定研究方向和具体的研究对象。

2）第五周-第七周：初步完成简单的机器人模型，包括具体的硬件设备和程序算法。

3）第8周到第10周：完善机器人的功能。

4）第11周到12周：技术改进，对机器人的功能进一步完善，完成最终作品。

第14篇：机器人

走进汽车生产车间，只见各种焊接机器人、装配机器人组成的自动化生产线正高效运行。而在各大卖场，也可以看到琳琅满目的清扫机器人、机器人玩具等。我们以前只能在科幻小说和电影里看到的机器人，如今正从银幕中走出来，切切实实地走进了我们的生活。

2013年，我国工业用机器人购买量再上新台阶，超过3.6万台，首次并且以“大比分”超过素有“机器人王国”之称的日本，成为全球最大的机器人购买国。如此巨大的市场蛋糕背后，隐藏着怎样的专利布局？制约中国工业机器人发展的瓶颈是什么，又该如何去突破？为此，记者采访了国家知识产权局工业机器人课题组的专家，从行业专利分析的角度，为我们提供了我国工业机器人快速健康发展的新视角。

跨国巨头 抢滩中国市场

我国工业机器人市场潜力巨大。课题组发布的《工业机器人行业专利分析报告》称，目前世界工业机器人平均密度为每万名员工拥有55台，而中国工业机器人的使用密度仅为每万名员工23台，远低于发达国家。课题负责人、国家知识产权局专利局光电技术发明审查部部长崔伯雄说：“依此推算，如果中国达到发达国家的水平，这意味着中国工业机器人市场将是一个天量级的市场。”东莞市机器人技术协会副会长罗百辉表示，考虑到我国劳动力成本上升、机器人价格下降等因素，预计未来10年我国工业机器人市场空间将达7200亿元至18000亿元。

巨大的市场预期吸引了国外主流机器人厂商加紧对中国市场进行布局。2006年，瑞士ABB公司将机器人业务全球总部迁至上海，同时在中国建立研发中心。2013年，日本安川在常州的机器人工厂投产，达产后年产能达12000台。根据报告，包括ABB公司和安川公司在内，日本发那科、德国库卡等4家巨头目前已占据了中国工业机器人市场的70%。

在崔伯雄看来，这并不意外。他强调：“我们要清醒地看到，工业机器人传统强国在抢占中国等新兴市场时，均非常重视借助专利布局提高竞争力，实现市场和技术的双重垄断。” 早在上世纪90年代中后期，日本及欧美的各大工业机器人公司纷纷将目光投向以中国、印度为代表的新兴市场，加快了在中国的专利布局步伐，专利申请量快速增长。报告显示，截止到2013年，国外申请人在中国共申请专利7080件，主要来自日本、美国、德国和韩国。更有甚者，上世纪90年代后，国外申请人的申请数量总体上超过中国申请人，这一局面到2003年才得以改变。

鉴于我国还处在工业机器人的产业化初期阶段，国内有关工业机器人的专利诉讼还没有出现。“但是，从美国专利诉讼的经验来看，一旦市场竞争激烈，各方都有可能用专利来保护自己的利益。”崔伯雄分析说。为此，课题组建议，中国企业应重视专利申请策略，加强国内外专利布局，这样才能在未来的竞争中赢得市场。

攻克核心技术迎头赶上

市场的热捧难掩国内企业的尴尬。从2013年中国市场工业机器人销售情况看，跨国公司品牌占据绝对优势，全年销量达2.7万台，占总销售量的74%。相比之下，国产品牌尚处于成长阶段，秦川发展、沈阳新松等国内机器人先行者，其销量相对于外资企业来说还微不足道，产品主要应用于性能要求低的领域，附加值相对较低。

课题组专家认为，造成这一状况的主要原因在于我国机器人核心技术缺失。据了解，工业机器人的核心部件包括机器人本体、减速器、伺服电机、控制系统等4个部分，这4部分分别

占总成本的22%、24%、36%、12%。“而伺服电机和减速器很大一部分还得从国外进口，这影响了我国机器人的价格竞争能力。”国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心副主任曲淑君说。

报告称，在减速器和伺服电机方面，国内企业与国际巨头相差巨大。以RV减速器为例，中国申请人申请的专利仅26件，且有效专利只有13件，发明专利只有2件；国外申请人在华申请了专利47件，其中有效的26件全部是发明专利。而且，我国企业申请的专利都不属于核心技术。

“日本企业在减速器和控制领域的主流技术方面布局非常完善，对关键技术的掌握占据绝对优势，在同一个技术方向上为竞争对手留下的发展空间有限。”曲淑君分析说，这种情况对我国相关领域产生了非常大的威胁。一是对于各个关键技术的专利布局，中国企业难以加入关键技术研发的队伍，难以全面提高自身的技术力量；二是中国很多企业技术实力较为薄弱，大部分企业可能成为日本企业的代工工厂，影响中国企业将更多的利润用于科研创新。 面对这种威胁如何突破？国家知识产权局专利局机械发明审查部二处处长徐晓明表达了看法。她和她的团队对比研究了减速器领域的两家龙头企业——谐波传动公司、纳博特斯克公司，发现这两家企业最大的共同之处在于：一是对于所有关键技术进行有效专利布局，二是采取核心专利与大量外围专利协作，即以核心专利作为基础，以大量外围专利作为补充，避免规避。“这给我们很大启发，我们完全可以借鉴当年日本逆袭美国的专利网战略模式，增加外围专利的申请量，包围核心技术，谋求以专利技术交换赢得一定的技术市场，从而积蓄技术能力，开展核心专利技术的研发，最终获得核心竞争力。”徐晓明说。

强化合作意识多措并举

多年来，在国家科技计划的支持下，我国工业机器人基础理论和关键技术不断取得新突破，形成了一批具有较强科研实力的企业和研究院所。报告显示，2010年至2013年工业机器人全球专利申请量排名前20位的申请人中，中国的鸿富锦/鸿海、清华大学、天津大学和浙江大学位列其中。“这说明我国工业机器人的研发能力明显提升。”国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心机械部主任郭震宇说。

然而，为什么专利技术的突破并没有带来预期的市场表现？对此，崔伯雄认为，影响技术市场实现的因素很多，就我国目前的现状而言，研发力量分散、产学研脱节、产业链阙如是其中的一个重要因素。根据报告，中国发明专利申请量排名前十的申请人中，国外申请人均为企业，而国内申请人清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学及浙江大学则均为高校。“研发主体集中在科研院所，不仅限制了科研成果的转化应用，最终也制约了技术创新。”崔伯雄说。

“跨国机器人巨头的成功路径给我们提供了很好的启示。”郭震宇说。根据报告，发那科公司被称为日本模式的典型代表，发那科通过与美国通用汽车等下游企业合作，围绕汽车自动化生产工艺及配套，从总装机器人逐渐向焊装、冲压以及喷涂的机器人发展，逐步成长为工业机器人市场的领先者。课题组专家认为，在当前我国工业机器人研发力量薄弱、核心技术缺失的情况下，合作是提高我国机器人研发水平的根本途径。这种合作不仅包括产学研用的合作、产业链上下游之间的合作，也包括企业之间合作、成立产业联盟等。

促进我国机器人产业的发展，政策扶植也是一个重要的着力点。课题组专家表示，日本之所以成为机器人技术第一大国，与政府的扶持分不开。因此，课题组建议政府应建立完善的研

发及产业化政策，建立有效的公共技术平台以加强关键共性技术和核心功能部件的研究与突破，细化完善研发与产业化方面的激励政策。

我们期待中国机器人产业的春天如期到来。

第15篇：机器人

机器人

爸爸，我作业写完了，可以玩电脑吗？可以。听完爸爸的这句话，我直奔向电脑，打开电脑。接下来又得要等1分钟左右，真烦人！我想：要是有电脑机器人该多好啊！20年后的我就能发明这种电脑机器人。

它有两根又细又长的天线；方方正正的脑袋；一双由摄象机组成的眼睛；三角形的大嘴巴；左侧的耳朵是一个手机；而右侧的耳朵是一台小巧玲珑、精致、精美的迷你收音机。它的肚子上有一台特制的电脑与键盘。

这种电脑机器人的是：它只要一打开它，屏幕上就会自动显示出桌面；而且耗电量少；可以节约电；它可以防止我们上不良网站、而且，它还可以防止病毒损坏电脑；它可以变得很大很大，也可以变得很小很小，随身带在身上。比如，某一家企业的总经理正在某个地方旅游，玩得正高兴，公司就像半路杀来的程咬金，给这位玩得正高兴的总经理泼了一盆子的冷水，如果这位总经理有电脑机器人的话，就不发愁了。

第16篇：机器人

机器人技术的发展概述

课程:

电气专业前沿课程 指导老师： 刘华山 班级： 电子0701 学号： 070901013 姓名： 何忠伟

摘要：本文通过简单介绍机器人的诞生、发展过程以及未来发展趋势，讨论了机器人及其技术发展的情况，并进一步说明了机器人与现代科学技术革命有着密切的关系，符合科技革命关于生产实践需要的理论。机器人作为一种高技术，是不断发展和完善的，这种不断的发展和完善是通过技术革命的内在推动力来实现的。同时，机器人的发展和广泛应用，极大地推动着科学技术的发展和人类社会的进步。．

关键词：机器人；发展历史；运动控制；关键技术；发展趋势 Abstract: This paper simply introduced the robot of the birth and development proce and the future development trends, and discu the robot and technical development, and further shows the robot and modern science and technology revolution have close relations, accord with the revolution of science and technology of the theory about the production practice need.Robot as a high technology, is developing and perfect, the constant development and improvement of the internal driving force through technology revolution to realize.At the same time, the development of the robot and the widespread application, greatly promote the development of science and technology and the progre of human society.

Keywords: robots；development history；motion control；key technology；development trend

1 引言

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。有些人认为，最高级的机器人要做的和人一模一样，其实非也。实际上，机器人是利用机械传动、现代微电子技术组合而成的一种能模仿人某种技能的机械电子设备，他是在电子、机械及信息技术的基础上发展而来的。然而，机器人的样子不一定必须像人，只要能独立完成一些人类的技能或有一定危险性的工作，就属于机器人大家族的成员。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。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。

2 发展历史

2．1早期机器人的出现

机器人，英语为ROBOT，意思是一种干脏活的人形机器。它体现了人类长期以来的一种愿望，即创造一种像人一样的智能机器，以便能够代替人去进行各种各样的工作。机器人虽然是一个新造词，但关于机器人这一思想的渊源，却可以追溯到遥远的古代。早在我国西周时期，就有能工巧匠侣师制作了一个歌舞“机器人”献给周穆王；公元前3世纪，古希腊发明家戴达罗斯用青铜为可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；我国东汉时期，张衡发明了用于军事的指南车，可以说它是最早的移动机器人雏形。

随着科技的发展，18世纪出现了以蒸汽机发明为标志的第一次技术革命，这引起了古代机器人技术的进步。1893年More制造了“蒸汽人”，它的腰由杆件支撑，靠蒸汽驱动双腿沿圆周运动。以上这些自动玩具或自动作业机的出现均是以当时的科学和技术为基础。用现代的眼光来看，它们的功能是单一的，实现方法是落后的，但它们却代表了当时的最高科技水平。

2．2现代机器人的产生

20世纪，人类取得了辉煌的成就，从量子力学、相对论的创立，原子能的应用，脱氧核糖核酸双螺旋结构的发现，到信息技术的腾飞，人类基因工作草图的绘就，世界科学发生了深刻的变革。信息技术、生物技术、新材料技术、先进制造技术、海洋技术、航空航天技术等都取得了重大突破。此时，科学技术化，技术科学化，科学技术密不可分，出现了人类历史上第一次科学与技术的综合性革命――现代科技革命。

现代机器人是电子工程学、机械学、控制论与控制工程学、计算机科学与工程、人类学、社会学、人工智能、生物学等多学科的集成，所以它是多学科科技革命的必然结果。

当时电子计算机已经出现，电子技术也有了长足的发展，产业领域出现了受计算机控制的可编程的数控机床，与机器人相关的控制技术和零部件加工有了扎实的基础。另一方面，人类需要开发自动机械，代替人去从事一些恶劣环境下的工作，比如在原子能的研究过程中，由于存在大量放射性，要求用某种操作机械代替人来处理放射性物质。正是在这一背景下，美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了一种遥控机械手代替人，1948年又开发了主从机械手。1954年美国人乔治?德沃尔设计出了第一台可编程(示教再现型)的工业机器人，在此基础上，创建了Un5m此on公司，并于1962年生产出来，取名为Unimate。此机器人在美国通用汽车公司(CM)投入使用，这标志着第一代机器人的诞生。从此，机器人开始成为社会系统中的一员，影响着社会的发展、科技的进步。

3 机器人的发展进程

从20世纪60年代初，美国生产出最初的工业机器人，到20世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到了20世纪90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。现将按工业机器人、特种机器人两条技术发展路线分述机器人的发展进程。

3．1工业机器人的发展进程

1)机器人操作机。通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。

2)并联机器人。利用机器人技术，采用并联机构，实现高精度测量及加工，这是工业机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。我国的燕山大学、哈尔滨工业大学等也研制出了此类产品。

3)机器人控制系统。由于控制理论、控制技术和计算机技术的发展，机器人控制系统的性能进一步提。高，已由过去控制标准的6轴机器人发展到现在能够控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制，出现了基于学习或进化方式的控制方法。人机界面更加友好，基于图形操作的界面也已问世。编程方式仍以示教编程为主，但在某些领域的离线编程已实现实用化。

4)机器人传感系统。微电子技术和新材料的发展，推动了传感技术的进步。激光传感器、视觉传感器、力传感器、触觉传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了工业机器人的作业性能和对环境的适应性。日本KAwASAKI、YASKAwA、rANuc和瑞典ABB、德国KuKA、REIs等公司皆推出了此类产品。

5)网络化机器人群体。互联网的出现，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步。日本YJASKAwA和德国KUKA公司的最新机器人控制器已实现了与CaId)us、PID5Lus总线及一些网络的联接，出现了网络化工业机器人群体，使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。

6)机器人可靠性。由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。过去机器人系统的可靠性MTBF一般为几千小时，而现在已达到5万小时，几乎可以满足任何场合的需求。

3．2特种机器人的发展进程

随着人类的活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域迅速发展。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。这些行业与制造业相比，其主要特点是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的要求更高，需要机器人具有行走功能，对外感知能力以及局部的自主规划能力等，是机器人技术的一个重要发展方向。

1)水下机器人。美国的AUSS、俄罗斯的MT―8

8、法国的EPAVLARD、中国的“探索者”和CR―01A等水下机器人已用于海洋石油开采，海底勘查、救捞作业、管道敷设和检查、电缆敷设和维护以及大坝检查等方面，形成了有缆水下机器人(RoV)和无缆水下机器人(AUV)两大类。

2)空间机器人。空间机器人是先进机器人的重要研究领域，引起了各国的高度重视。目前美、俄、加拿大等国已研制出各种空间机器人。最早的太空机器人出现在20世纪70年代，前苏联的月球―17探测器把世界上第一台月球巡视机器人――月球车―1带到了月球。后来，月球―21探测器把实用型月球车―2带到月球，此车重840kg，车上安装有电视摄像机和多种环境科学测量仪器，它在月球上工作了4个多月，行程37km，把大量的月球照片和测量结果发送回地球。再如美国NASA的空间机器人幼Mor，它是一辆自主移动车，重量为U．5kg，有6个车轮，它在火星上的成功应用，引起了全球的广泛关注。

3)核工业用机器人。国外的研究主要集中在机构灵巧，动作准确可靠、反应快、重量轻、刚度好、便于装卸与维修的高性能伺服手以及半自主和自主移动机器人。已完成的典型系统，如美国oRML基于机器人的放射性储罐清理系统、反应堆用双臂操作器，加拿大研制成功的辐射监测与故障诊断系统，德国的C7灵巧手等。

4)地下机器人。地下机器人主要包括采掘机器人和地下管道检修机器人两大类。主要研究内容为：机械结构、行走系统、传感器及定位系统、控制系统、通信及遥控技术。目前日、美、德、中等国家已研制出了地下管道和石油、天然气等大型管道检修用的机器人，各种采掘机器人及自动化系统正在研制中。

5)医用机器人。医用机器人的主要研究内容包括：医疗外科手术的规划与仿真、机器人辅助外科手术、最小损伤外科、临场感外科手术等。美国已开展临场感外科(Telepresence SurgeIy)的研究，用于战场模拟、手术培训、解剖教学等。法、英、意、德等国家联合开展了图像引导型矫形外科(Telemahcs)计划、袖珍机器人(Biomed)计划以及用于外科手术的机电手术工具等项目的研究，并已取得一些卓有成效的成果。我国的北京航空航天大学和海军总医院研制出脑外科手术机器人，并成功地应用在临床上。

6)建筑机器人。日本已研制出20多种建筑机器人。如高层建筑抹灰机器人、预制件安装机器人、室内装修机器人、地面抛光机器人、擦玻璃机器人等，并已实际应用。美国卡内基梅隆大学、麻省理工学院等都在进行管道挖掘和埋没机器人、内墙安装机器人等型号的研制，并开展了传感器、移动技术和系统自动化施工方法等基础研究。中、英、德、法等国也在开展这方面的研究。

7)军用机器人。美、英、法、德等国已研制出第二代军用智能机器人。其特点是采用自主控制方式，能完成侦察、作战和后勤支援等任务，在战场上具有看、嗅和触模能力，能够自动跟踪地形和选择道路，并且具有自动搜索、识别和消灭敌方目标的功能。如美国的Navldb自主导航车、路V半自主地面战车，法国的自主式快速运动侦察车(DARDS)，德国MV4爆炸物处理机器人等。目前美国oRNL正在研制和开发Abrams坦克、爱国者导弹装电池用机器人等各种用途的军用机器人。

8)微型机器人。微型机器人的研究始于20世纪80年代。微电子技术的发展，使得成千上万的电子元件在很小的空间内集成已经成为现实。受其影响，人们开始没想将微型传感器、微处理器、微型执行机构等器件在极小的空间内进行集成，组成微型机电系统(MEMS)或微型机器人。这样的机器人，在生物血管疾病诊断和治疗，高级仪器设备的检修清洗等许多领域中有重要应用。目前，美国已经研制出昆虫大小的飞行机器人，它具有与真实昆虫一样的大小和外表，能够遥控飞行，主要用于战争现场的近距离侦察和目标攻击；日本研制出直径只有几个毫米的机器人，用于进人人体肠道进行疾病诊断。我国的上海交通大学等单位也研制出了微型管道机器人，用于设备检测。

另外，仿人形机器人在人工智能技术和微计算机技术的指导下，已具备了对话能力、运动能力和自主完成某些特定任务的能力；在市场需求的牵引下，农业机器人、地下机器人等也已进入实用化研究阶段。

3．3 科学技术与机器人技术的相互作用

从机器人的发展进程可以看出，随着计算机技术、人工智能技术、信息技术等的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，机器人的视觉、触觉、自主控制等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。20世纪80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力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研究和应用，而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间，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，许多梦想成为了现实。将机器人的单元技术渗透到社会的各个领域形成了各式各样的新机器――机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合产生了“软件机器人”、“网络机器人”；与纳米技术、分子生物学的交叉和融合又产生了“纳米机器人”；今后也许与克隆技术的结合将会产生“克隆机器人”问。这说明了机器人所具有的创新活力，也说明了客观世界是一个相互作用，相互联系的统一世界。任何一门学科都是对客观世界某一方面或某种运动形式的本质和规律的正确反映，客观世界普遍联系的特征也必然会在各门学科的思想、理论体系中反映出来，同时也决定了各门学科之间的相互联系、相互依赖和相互作用的关系，决定了它们是一个有机联系的科学整体。机器人融合了计算机、信息、自动控制、机械、仿生等技术，从而使机器人技术的发展与其它学科的技术发展极为密切。纵观机器人的发展史，我们可以发现机器人是随着其它学科的兴旺发达而呈现出勃勃生机的。 相关学科理论与技术的进步推动机器人技术的发展，而机器人技术的进步又将刺激与推动各相关学科理论与技术的不断发展。机器人与其它学科的关系不仅仅是索取，它们是相互促进，共同发展的伙伴。如微电子技术、计算机技术等发展的同时，也促进了机器人能力的发展，人工智能的发展，也促进了智能机器人的产生和发展，纳米技术的出现，导致了纳米机器人的诞生，同时机器人的发展反过来又在促进着生物科学、海洋科学、空间科学、人工智能等的发展，为它们提供必不可少的研究手段、研究载体，提高它们的研究效率和研究水平，缩短它们的研究周期。机器人的发展也给计算机技术、信息技术、自动控制、机械等提出了更高的要求，为它们提出了新的研究课题，促进着它们的进步和发展。

4 机器人的未来

当今机器人技术的发展趋势主要有两个突出的特点：一是在横向上，机器人的应用领域不断扩大，机器人的种类日趋增多；一是在纵向上，机器人的性能不断提高，并逐步向智能化方向发展。21世纪，机器人技术将继续是科学与技术发展的热点。机器人技术的进一步发展必将对社会经济和生产力的发展产生更加深远的影响。在未来的100年中，科学与技术的发展将会使机器人技术提高到一个更高的水平。机器人将成为人类的伙伴，更加广泛地参与人类的生产活动和社会生活。

4．1机器人未来技术研究

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。未来机器人技术的主要研究内容集中在以下几个方面：

1)工业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。

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乎稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。

4)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。

5)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应技术，实现机器人的虚拟遥控操作和人机交互。

6)多智能体控制技术。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。

7)微型和微小机器人技术。这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微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。

8)软机器人技术。主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计末考虑与人紧密共处，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。

9)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。

4．2决定机器人未来发展的因素

人类生产活动的需要是生产作业机器人技术发展的基本动力，社会的科学技术水平是机器人技术的基础。

目前，机器人技术的发展尚存在许多待解决的瓶颈问题。从仿生学角度看，现代机器人的驱动系统还是相当笨重的，虽然人们曾经努力创造了数种用于机器人的驱动系统，但是现在还没有任何驱动系统能与人的肌肉相媲美；需要研究体积小、重量轻、出力大、灵敏度高的新型驱动系统，用于取代现在使用的笨重的驱动系统；对于移动机器人来说，还需要解决可携带能源问题，研究新型高效能源。现在使用的蓄电池的体积和重量，相对其蓄电容量来讲，显得太大、太重；计算机的信息传输与处理速度还不够快，还不能满足机器人实时感知系统的需要；机器人的“思维能力”也将取决于计算机的智能化程度；传感器的微型化和集成化仍然不能满足机器人技术的发展需要；纳米机器人的研究，需要人们对生命过程分子水平生物学原理的每一步都有深刻的认识；水下机器人的研究，要求解决动力定位的控制问题、远距离水下通信和能源问题；为了提高太空机器人的可靠性和灵活性，促进其智能化和微型化，需要研究用灵巧的、可变形的材料来代替电动机等执行机构；机器人的进化研究，需要人们搞情人类社会进化的每一步，研究其机器实现的方法等。

机器人的发展给现代科学技术提出了亟待解决的问题，问题的解决又将极大地推动机器人的进步。在21世纪，科学技术更加发达，机器人种类更加繁多，机器人家族将会越来越兴旺，机器人也将越来越多才多艺，越来越聪明伶俐。同时，机器人将进一步促进人类社会科技的进步和经济的发展。机器人将使世界的明天更加绚丽多彩。

5 参考文献

[1] Craig, John J.Introduction to robotics.北京 机械工业出版社，2006 [2] Basilio Bona and Aldo Curatella.Identification of Industrial Robot Parameters for Advanced Model-Based Controllers Design Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation.Barcelona, Spain, April 2005 [3] 索罗门采夫.工业机器人图册.北京 机械工业出版社，1993 [4] 周伯英.工业机器人设计.北京 机械工业出版社，1995 [5] 郭洪红 贺继林 田宏宇 席巍.工业机器人技术.西安电子科技大学出版社，2006 [6] 三浦宏文.机电一体化实用手册.科学出版社 OHM社，2001 [7] 陈国联 王建华 夏建生.电子技术.西安交通大学出版社，2002 [8] 沈裕康 严武升 杨庚辰.电机与电器.北京理工大学出版社，2002 [9] 罗建军 朱丹军 顾刚 刘路放.大学C++程序设计教程.北京：高等教育出版社，2004 [10] 罗建军 崔舒宁 杨琦.大学Visual C++程序设计案例教程.北京：高等教育出版社，2004

第17篇：机器人社五一活动报告

机器人社五一活动报告

假期一开始就接到了社团老师的电话，一同讨论着这次五一假期的活动安排。

在五月的五一长假中，学校开展了许许多多有意义的活动，其中就有我们丰富的社团活动，每个社团都由老师组织在这次五一假期中开展一次社团活动，我们也不例外。这次我们的活动定在了5月3日下午，并且FLL科技社和机器人社一起在机器人教室举行社团活动，这次的活动显的更加热闹了。

假期即将结束了，5月3日这一天终于来了，早上起来，烟雨朦胧的天气挡不住学校各个社团参加社团活动的积极性。下午一点半，我们准时到达机器人教室集合并且由老师宣布接下来的活动安排。

去年的一学期中，我们社团丢了很多的零件，就是因为没有管理方案造成的，今年老师每人准备一个抽屉，把每个人自己的零件放到自己的抽屉中保管，避免了零件的丢失。我们也想出了另外的方法保存零件，比如，今天我们社团多了很多个塑料收纳盒，就是用来放我们每个人自己的零件的，以后每次完成一个搭建任务，每个同学都需要清理自己的零件，并且根据墙上印出的零件表核对自己有没有缺少零件，这样可以减少不必要的零件丢失。

要想搭一个完整的机器人，就要从细小的零件开始着手，但是由于我们社团比较忙，而且零件又杂又多，所以一直散成一堆放在那里，这次终于要对它们来一个彻底的扫除了。因为习惯了乱的，不少社员难免对今天活动的第一步——整理道具，很多同学十分不高兴。老师告诉我们：“做事情一定要一步一步来，只有做好了第一步，才能顺利的进行接下来的大事情。”终于，整理道具在这时正式开始。

第一步，是把所有不需要的机器人配件拆成一个一个散的小零件，然后再把散的零件按照一个大盒子一个大盒子的按照颜色、形状、摩擦力大小的不同理入一个个准备的大盒子中，这一部是最花时间和精力的，很多小的零件被堆放在大零件中，很难被发现，我们在这一部上花了大量的时间，老师也参与进来，帮助我们在杂乱的零件堆中寻找需要的零件，并且对其进行一一的分类。最终，经过全社团成员共同的努力，近百种不同的零件终于在我们手下安安稳稳的归好了类别。

第二步，老师每人发两个盒子，把各种零件收纳到这两个盒子中。首先要求拿出一个小的盒子，这个小盒子中分成五格，每个格子中都放入不同的零件，老师把几十种零件按照其数量和形状，让我们放入不同大小的格子，理好小盒子后，大家还没来得及喘口气，老师又发下了一个大盒子，我们就再用同样的方法把大一些的零件理入大盒子中，在放入盒子这步时，发现很多同学都出现了零件不够的情况，老师只好拆出新的零件给我们，为了寻找哪个袋子里有这种零件并且保证每个人都能获得齐全的零件，同学们把一个个新零件袋仔细看过来，并且反复请查自己的零件。[ 课件 ]这个过程很费时间，所以也警示了我们要更加仔细的对待零件，这样可以节约很多时间。

结束了零件的整理，老师让我们自己选择一个抽屉，并且把自己的盒子放到抽屉里，再进行登记，最后钥匙老师统一收回保管。

时间已经快到下课了，因为找零件花费了太多的时间，后面的活动只好长话短说。老师对今年所有的比赛项目进行了一个通告，并且告诉我们哪些项目获奖的可能性比较大，哪些项目人人都可以参加，之后比赛的搭建，我们将使用自己的零件进行。以后的课程也会安排进一些搭建的内容，让我们自己体会机器人的乐趣。

今天一天的活动很快就结束了，不过我们激动的心情，还是流露在了脸上。

第18篇：项目报告(慧鱼机器人)

苏州工业园区 职业技术学院

第一学期项目报告

时间：2009~~2010

项目名称：慧鱼机器人 指导老师：王呈呈

系

部：信息工程系

班

级：移动

组

员：

09301

强、左婷、陈杨、宗慕倩

陈亚洲、张家栋、张浩、姚振

一、慧鱼机器人的初步了解。

年从他的利——六面拼接体开始，发明了“慧鱼创意组合模型，能够展示科学原理和技术过程，为工厂研究设计工业自动化机器提供模拟、示范。

采用 慧鱼公司的创始人Artur Fischer 博士拥有专利5000 多项。他在1964慧鱼构件进行机器人创意制作，需要经过如下4 个阶段

1、培养手感阶段

2、模仿阶段

3、改进阶段

4、创新阶段

1、培养手感阶段

在这一阶段中，主要是熟悉慧鱼的各种构件，并锻炼用双手熟练拆装。

2、模仿阶段

按照操作手册中的示范，按顺序安装，做出完美的模型。

3、改进阶段

改进模型，做出不同的模型，培养学习想象力及创造力。

4、创造新阶段

从使用双手，模仿与改进，到左右脑的配合运用而创造出新的模型，这是慧鱼模型使用的完整过程，也是学生创造力培养的科学过程。

二、慧鱼的简单介绍

1、材料

优质尼龙塑胶、辅件为不锈钢、铝合金

2、特点

工业燕尾槽机构，六面皆可拼接，反复拆装，无限扩充

机械元件

齿轮、联杆、链条、履带、齿轮（齿轴、齿条、涡轮、涡杆、凸轮、弹簧、曲轴、万向节、差速器、轮齿箱、铰链等。）

电气元件 直流电机（9V双向），红外线发射接收装置、传感器（光敏、热敏、磁敏、触敏），发光器件，电磁气阀，接口电路板，可调直流变压器（9V，1A，带短路保护功能）。

气动元件

气缸、气阀（手动、电磁阀）、气管、管接头（三通、四通）、气泵、储气罐等。

三、慧鱼涉及的基础程序——ROBO接口板的编程

利用慧鱼上述工业标准的基本构件（机械元件/电气元件/气动元件），辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合，运用设计构思和实验分析，可以实现任何技术过程的还原，更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟，从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能。

ROBO接口板可以使电脑和模型之间进行有效的通信.它可以传输来自软件的指令,比如激活马达或者处理来自各种传感器的信号。

ROBO接口板的编程语言

对ROBO接口板的标准编程软件是图形化的编程语言ROBPRO。

ROBO接口板处理器也可以由C编译器来编程。在线模式下，接口板可以用任意想要的高级编程语言通过USB或串口来激活。

简单的编程例题

1、设计一扇可以自动打开的车库大门,当你开着车到了车库门口,按一下传达室按钮,门便由一个电机牵引着打开了。这台电机一直保持运转,直到门完全打开。间隔一定时间后车库门自动关闭。

2、用它对进入博物馆的游客和出博物馆的游客进行计数，并且只要仍有游客在博物馆就打开红色告警灯。

四、慧鱼模型装配注意事项

1、在组装的每一步中，注意所用元器件的长短、粗细、安装的先后次序及位置。

2、机械构件装配时要确保构件到位，不滑动。

3、电子构件装配时要注意电子元件的正负极性，接线稳定可靠，没有松动。

4、气动构建装配时要注意各连接处密封可靠，不要有漏气现象。

5、整个模型完成后还要考虑模型的美观，整理布线要规范。

五、小结 在项目学习的过程中，我们学会了耐心，遇到问题耐心冷静的去寻找答案，我们发掘我们的潜能，我们用创新的思想来设计我们想到的方案，我们从设计体会到了创新设计的乐趣。

在学期项目我们体会到了团队精神，团队合作是非常重要的，大家的想法是我们创新的源泉，我们在设计过程中会遇到形形色色的问题，这时候团队的力量就会显示出来，很快的就能把问题解决掉，这使我们的项目学习的进度加快。

在学期项目中我们不仅仅学到了知识，我们也的到了很多的乐趣，有解决问题时的喜悦，有遇到问题时的烦恼。这是我们大学生活中的乐趣。

第19篇：机器人行业市场调查分析报告

机器人行业市场调查分析报告

一、机器人行业定义及分类

国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。中国报告大厅小编整理的机器人行业定义及分类如下。 1.机器人行业定义

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 2.机器人行业分类

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

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。

据中国报告大厅发布的机器人行业市场调查分析报告显示，中国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和中国的分类是一致的。

空中机器人又叫无人机器，在军用机器人家族中，无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的，无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看，美国均居世界之首位。

（1）家务型

能帮助人们打理生活，做简单的家务活。

（2）操作型

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。

（2）程控型

预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。

（3）数控型

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。

（4）搜救类

在大型灾难后，能进入人进入不了的废墟中，用红外线扫描废墟中的景象，把信息传送给在外面的搜救人员。

（5）示教再现型

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。

（6）感觉控制型

利用传感器获取的信息控制机器人的动作。

（7）适应控制型

能适应环境的变化，控制其自身的行动。

（8）学习控制型

能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。

（9）智能

以人工智能决定其行动的机器人。

二、2015年我国广州机器人行业现状分析

广州的机器人产业的机遇和障碍是什么？在12月19日的2015中国（广州）机器人产业大会上，专家与业界把脉广州和国内机器人产业。以下是2015年我国广州机器人行业现状分析：

1.力争2020年产值达1300亿

上周六，白云国际会议中心的大堂中，一红一黄两头醒狮充当了大会“迎宾”者，一整天，它们都以整齐、固定的动作扭动，不同的是，道具下面不是舞狮人，而是两个机械臂。

会场上，广州市副市长周亚伟、广州工业机器人制造和应用产业联盟常务副理事长黄兴带来了广州的最新数据和行业的基本情况。2014年，广州市机器人及智能装备产值近200亿元，较2013年增长50%以上。2015年，这个数字预计将达近400亿。

其中，工业机器人销售数量，2014年为7131台，较2013年增长1倍，为2014年全国工业机器人销售量的12.7%，占国内自主品牌销售量的40%.依目前形势，2015年此数据还要增长。

广州积聚了40多家机器人及智能装备企业，其中广州数控、广州启帆、井源机电、广州达意隆、广州明珞、广州瑞松、广州博创等一批龙头企业在全国机器人及智能制造产业中占据重要地位。

周亚伟介绍，广州市近期将出台“广州制造2025”战略规划，实施机器人产业发展专项行动，力争到2020年，智能装备及机器人产业实现产值1300亿，是今年预计产值的三倍多，2025年要突破4000亿，并打造全国重要的高端装备制造业创新基地，国家智能制造和智能服务相结合的示范引领区。 2.财政30亿支持转型升级

在 2014年，广州已出台相关文件，提出培育工业机器人产业市场，在机械装备、汽车、食品、医药、电子、危险品制造等重复劳动特征明显、劳动强度大、有一定危险性的行业领域，引导企业应对工业机器人及智能装备，对传统生产线或生产系统进行技术改造。文件提出，到2020年，广州80%以上的制造业企业应用工业机器人及智能装备。

今年新出台的“工业转型升级攻坚战三年行动实施方案”则提出，2015至2017年，三年安排30亿元财政资金支持工业转型升级，其中8亿元支持工业技术改造，7亿元投给支持机器人及智能装备产业大发展，即“直接支持到机器人的本体企业”，还有15亿作为引导资金。单个项目的支持额度最高可达项目投资额的30%.

除了政府投钱拉动，广州还在筹建中国（广州）智能装备研究院，国家机器人检测与评定中心（广州），等等。

广东省经信委副书记、巡视员邹生介绍了广东省对于先进制造领域的扶持政策，“你买一台机器人，假如是100万买的，我们省财政最高可以补贴30万给你，尤其是采用了我们本土的机器人”。

他表示，广东将力争通过三年的努力，重点突破机器人关键核心技术，并形成知识产权，培育一批机器人自主品牌和智能系统集成商，建成3-5个各具特色的机器人产业基地，促进两千家规模以上的制造企业开展机器人应用。 3.建议：瞄准传统优势产业

对于机器人相关企业，怎样在市场上找机会？黄兴提出，珠三角有很多传统优势产业，比如大量鞋厂、机械加工厂，一些工艺是这里占绝对优势的，“如果我们不建立自动化或者智能化的生产线，别的国家不可能来做”，另外，物流的智能化是中国市场里很大一块，“我遇到很多大工厂的老板，第一件事就问我，说想搞个智能仓库，怎么做？”

黄兴说，机器人产业最早是学机械的人在做，现在是学自动化的人在做，“我认为下一代肯定是做互联网、做金融的来做，跨界发展是肯定的”。

香港科技大学是大疆无人机创始人汪滔的母校，该校最近新成立了机器人研究院。院长王煜介绍，被称为“无人自动化技术”的机器人，是该校未来五大战略发展的方向之一，而香港新成立的科技局，提出了一个目标叫“再工业化”。

对于机器人产业，王煜认为，工业机器人的装机已不再集中在汽车行业上，一些零散的电子产品制造将是未来的市场。 4.瓶颈

●关键技术未突破仍以中低端为主

广州的机器人行业面临哪些问题？黄兴做了一张表格，把产业相关细分领域列进去发现，目前，广州机器人产品仍以中低端为主，核心部件不完备，这成为广州机器人及智能装备产业升级发展的重要瓶颈。此外，广州在传感技术、导航定位技术等关键技术方面尚未实现突破，制约产业竞争力的提升。

缺失比较明显的还有系统软件、应用软件这一块，包括对应对体系的示范做得不够，“很多珠三角的老板，慢慢务实地发展起来，他对这种大型的、要投这么多钱的改造，没看到效益是怎么出来的，就没有这么多信心”。

广州机器人及智能装备发展与大数据、互联网等技术整合程度不高，远程通讯、远程监控、远程诊断、过程监测等智能工厂建设所必需的环节尚未普及，行业发展仍是“自我积累滚动式”，新技术、新业态的推动效应没有充分显现。

●没有自主产权国产零部件跟不上

中国工程院院士林尚扬是焊接专家，而工业机器人中焊接机器人占了四成，他从“机器人用户”的角度谈起，我国机器人产业现阶段的缺陷在于，还没有建立起自主知识产权的机器人产业。

“在上世纪80年代初，我写信给外国机器人厂家，要买一台焊接机器人，人家就不理你、不卖给你，说明外国对中国的市场不看好，可是到90年代中期，情况就不一样了，大量外国机器人进入中国，最高峰时我国机器人有95%是国外的，目前可能是85%”，林尚扬讲到，也正因此，目前我国要发展自主知识产权的机器人产业，难度比80年代要大。

为什么形成这样的局面？过分重视科研，不重视产业化，是一个原因，林尚扬说，他了解到，我国也曾选择一些企业作为承接科研成果的单位，但选择的对象不一定适合发展机器人，最后没有成功，这里面的经验、教训，应好好分析。

另外，零部件产业满足不了机器人产业的发展需求，也是一部分客观原因。林尚扬在焊接展览会上向厂家了解发现，国产零部件的精度、可靠性与国外的有差距，一些特殊功能的国内厂家都没有，即使有，也是“把外国的模块卡在我们的机器里”。

而目前，许多主机厂就进口国外零部件来解决问题，但是，会对长远发展形成障碍，“很多产业都有这样的经历，到了你感觉到有障碍的时候，问题已经很难克服了”。 5.前瞻

（1）工信部将发布产业发展规划

在19日的机器人产业大会上，工信部装备工业司司长张相木介绍，工信部组织编制了机器人产业发展规划2016-2025，即将正式发布。

（2）防止“高端产业低端化”

张相木表示，“十三五”期间，要努力地实现机器人关键零部件和高端产品的重大突破，实现机器人质量可靠性、市场占有率和龙头企业的大幅提升。

他也提醒，各级政府要根据自身条件和优势，来确定是否需要发展机器人产业，防止“一哄而上、低水平重复”，不能重招商引资、扩大规模，轻创新和人才培养，要防止“高端产业低端化”的局面。 （3）下一代机器人要“与人合作”

“机器人的春天来了”，中科院沈阳自动化研究所研究员何玉庆介绍，目前的机器人市场主要有工业机器人、专业服务类机器人，家用服务机器人，这些都属传统机器人，“是与人隔离、几乎不具备人的智能能力的自动化机器”。

而下一代机器人，将能够与人类操作者紧密合作，目前的挑战在于，作业灵活性无法与人配合，不能与工人共用工具，没有办法与工人高效交互，也没有办法接受抽象的命令，在线感知、认知能力远低于人，以及缺乏安全性。更多相关行业信息请查阅由中国报告大厅发布的机器人行业市场调查分析报告。

起，成为这次大会的“门面”，吸引了不少人驻足。

三、2012-2015年我国机器人行业政策环境分析

我国已经进入了工业机器人产业化加速发展阶段。宇博智业市场研究中心从机器人行业政策环境层面来看，国家对机器人产业政策支持力度也在逐步加码。2012-2015年我国机器人行业政策环境分析如下。

2012年以来，国家部委制定的规划和专项政策陆续出台，使得工业机器人产业的发展轮廓得到进一步的明晰：2012年3月至4月，科技部相继发布《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》。

根据中国报告大厅发布的机器人行业市场调查分析报告显示，“十二五”期间，我国将攻克一批智能化高端装备，发展和培育一批高技术产值超过100亿元的核心企业；同时，将研发工业机器人、自动化生产线、流程工业的核心工艺和成套装备，重点培育发展服务机器人新兴产业，重点发展公共安全机器人、医疗康复机器人、仿生机器人平台和模块化核心部件等任务。

2013年底，工信部出台的《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》明确，到2020年，形成较为完善的工业机器人产业体系，培育3-5家具有国际竞争力的龙头企业和8-10个配套产业集群；工业机器人行业和企业的技术创新能力和国际竞争能力明显增强，高端产品市场占有率提高到45%以上，机器人密度达到100以上，基本满足国防建设、国民经济和社会发展需要。

中国报告大厅获悉，2014年11月5日，工信部考虑从八大方面加强行业管理，进一步推进机器人产业发展：

第一，组织制定我国机器人产业路线图以及机器人产业“十三五”规划。第二，按照战略性新兴产业标准化发展规划的要求稳步推进机器人行业标准的编制工作。第三，加大对机器人产业的支持力度，支持重点行业用工业机器人及其关键零部件的研发、产业化和示范应用的同时，在明年的工业转型工程当中设立机器人专项基金，来支持机器人关键零部件的研发。第四，积极争取新的政策支援，以鼓励国产自主品牌工业机器人和关键零部件的创新发展。第五，以建设产需对接平台为重点，促进工业机器人的推广应用。第六，探索建立机器人产业准入制度，引导各个地方根据自身条件，合理确定机器人产业发展模式和规模，有序地推进工业机器人区域差异化发展。第七，研究制定产业示范基地的评价标准，充分调动地方政府和企业的积极性，通过授牌、政策倾斜方式支持我国自主品牌机器人在有条件的地方集聚发展和推广应用。第八，加强对机器人的宣传和科普。

在政策面上，国际机器人及智能装备产业联盟执行主席兼秘书长罗军对记者透露：“目前，工信部、科技部等部委正在对机器人产业密集调研，预计2015年上半年会出台一系列进一步扶持机器人及智能制造产业的政策意见。2014年内，相关部委对机器人产业已经有多项政策扶持，2015年国务院的角度还有更大的政策出台，扶持资金力度还会加大。”

近年来，地方针对机器人产业的扶持政策陆续出台，中央的扶持政策也不断加码。有国家部委人士此前对记者表示，国家将进一步完善标准体系建设，按照战略性新兴产业标准化发展规划的要求，稳步推进机器人行业标准编制工作，同时以搭建产需对接平台为重点，促进工业机器人的推广应用。

四、2013-2014年我国机器人行业统计数据分析

工业机器人是工厂自动化的一部分，现在随着人工成本增加，工业机器人越来越多地出现在了工厂中。近几年中国机器人市场的增长速度一直处于世界第一，2013年中国又成为机器人市场销售量最大的国家，预计2015年中国将成为世界最大的机器人产销国，未来十年将是中国机器人产业发展和行业应用的黄金期。中国报告大厅小编整理的2013-2014年我国机器人行业统计数据分析如下。

2013年中国工业机器人销量达36860台，同比增长41%，超越日本成为全球第一大机器人市场。但是每万名产业工人所拥有的工业机器人数量仅为25，远低于韩国的3

47、日本的339，不足国际平均水平58的一半。

据宇博智业市场研究中心撰写的机器人市场研究报告统计，2013年国内企业在我国销售工业机器人总量超过9500台，按可比口径计算，销量较上年增长65.5%。外资企业在华销售工业机器人总量超过2.7万台，较上年增长20%。

据国际机器人联合会预测，中国有望在2016年成为全球最大的机器人市场，保有量将超过13万台。

中国机器人产业联盟（CRIA）最新统计数据显示，在需求升温的带动下，国产工业机器人市场销售持续活跃，2014年上半年共销售工业机器人6400台，是2013年全年销售量的66.8%。预计2014年全年国产工业机器人销售总量将超过12000台，同比增长25%左右。

从产品结构看，坐标机器人和多关节机器人销售位居前两位，分别占总销量的35%和31%。从应用领域看，搬运上下料机器人销量占总销量的 45%，位居第一位；焊接机器人销量占比为26%，位居第二位。从应用行业看，上半年国产工业机器人主要应用于国民经济48个中类行业之中，其中计算机制造业、汽车零部件及配件制造业、输配电及控制设备制造业应用较为集中，共计占销售总量的45%。

在产业政策的激励和市场需求的带动下，近年来机器人领军企业产业化能力不断提升，与此同时越来越多的新企业也积极投身于机器人产业当中。宇博智业市场研究中心分析认为，这无疑将带来国内机器人企业生产能力的快速上升，进一步加剧市场竞争。从长远看，深度挖掘国内潜在市场、拓展机器人的应用领域和应用行业，是促进国产机器人产业健康、可持续发展的必由之路。

五、2015年中国机器人市场竞争格局分析

作为衡量国家科技创新和高端制造业水平的重要标志，机器人产业越来越受到各国的高度关注，主要经济体纷纷将发展机器人产业上升为国家战略。“机器人革命”正成为第三次工业革命的一个切入点和重要增长点，并将影响全球制造业格局。目前我国机器人市场需求跃居全球第一，但80％的市场被国外机器人企业所占有。我国机器人行业竞争将日益激烈。

据国际机器人联盟统计，2013年中国的工业机器人销量达3.66万台，居全球首位。虽然中国目前正在工作的机器人的总数还不到全球第1的日本（超过30万台）的一半，但因为销量迅猛增长，预计2016年左右就将跃居全球首位。但是，未来的“机器人大国”正面临着苦恼。

1.我国机器人行业竞争分析

在20日的世界机器人及智能装备产业论坛上，新松机器人董事长曲道奎预计：“2015年将是中国机器人产业发展的关键点，因为2015年国内的机器人企业将高速增长，同时全球企业在中国的布局基本完成，这时候真正进入到一个市场竞争或者叫白热化竞争的时候。”相关信息详情可查阅中国报告大厅发布的《2014-2018年机器人行业国内外市场竞争格局分析与投资风险预测报告》。

在曲道奎看来：中国机器人发展的黄金期可能是未来5到8年，但是不等于5到8年以后中国机器人没有机会了，5到8年以后很可能新的格局布局全球确定了，中国又进入新一轮追赶的状态。所以窗口期是非常关键的。此外，中国机器人产业很可能在5年之后重新洗牌。

第十一届全国政协副主席张梅颖则表示：我国虽然已经进入机器人时代，并成为全球机器人增长最快的市场，但是从整体来看，我国机器人产业的发展才刚刚开始。德国、美国、英国、日本等发达国家已经基本实现机器人产业全覆盖和深度渗透，市场趋于饱和，而我国才处于机器人产业起步阶段。2013年我国机器人市场销量3万5千台，2014年可能突破5万台，未来我国机器人市场增速将在较长时间保持40%以上高速增长，这是一个十分积极的信号。

“我们应该利用中国机器人爆发大市场的机遇发展机器人产业链，包括关键零部件。中国机器人产业的发展应该借鉴电商发展之路，将创新链、产业链、金融链协同起来，未来机器人产业的发展趋势是要将机器人企业和互联网企业联合发展。”曲道奎称。

此外，中国航空工业集团董事长林左鸣在会上表示：“目前，中航工业集团内部具有较大的机器人市场需求，2014年以来，我们将机器人产业作为战略性新兴产业予以培育，大力推进并取得了诸多进展。我们研发的机器人已经批量生产进入市场；广电机器人已经交付国家电网并投入使用；智能轮椅已经完成第三代产品研发，具备机械手取物、情景识别，主动追随、楼梯攀爬等功能，为后续发展奠定了良好的基础。推动机器人应用服务和家庭等领域是我们关注和追求的主要目标。让机器人像家电汽车一样进入千家万户必将形成巨大的消费市场。下一步，我们将紧跟世界潮流和国家政策导向，加快航空科技成果向机器人和智能装备产业化转化，努力开发出具有据具技术优势和更好性价比的产品，满足市场需求。同时我们将继续扩大对外合作力度。”

六、我国工业机器人产业布局分析

预计未来几年，我国工业机器人市场将呈现快速增长态势。业内人士认为，中国的机器人行业是机遇与挑战并存。一方面，拥有巨大的市场空间；另一方面，是低端市场大量的无序竞争，甚至包括以投资为名的“圈地热”。

目前我国机器人产业发展与国外差距有进一步被拉大的风险。目前我国机器人产业总体上还处于起步阶段，工业机器人缺乏品牌认知度，最大的机器人企业年产机器人仅有几千台。随着国外机器人企业纷纷将我国作为生产基地，自主品牌工业机器人企业发展空间将进一步被压缩。中国报告大厅小编汇总的我国工业机器人产业布局分析如下。

1.政府和企业应合力推动工业机器人产业发展

针对当前中国工业机器人的发展基础与现状，以及发展中所面临的诸多挑战，各地政府要因地制宜，做好顶层规划设计，联合企业共同推进工业机器人产业发展壮大。

对于政府部门来说，实现工业机器人产业的跨越发展，离不开强大技术的支撑。例如广东拓斯达作为制造业自动化第一品牌积极深入贯彻《东莞市推进企业“机器换人”行动计划》，以及《东莞市“机器换人”专项资金管理办法》。特别是劳动密集型企业中全面推动实施“机器换人”，并重点推进工业机器人智能装备和先进自动化设备的推广应用和示范带动，实现“减员、增效、提质、保安全”的目标要求，进一步优化人口结构、提高企业劳动生产率和技术贡献率，培育新的经济增长点，加快产业转型升级。

因此，一方面要针对现有技术进行梳理，加大培育自有核心技术的力度，保证核心技术的自有知识产权化，避免受制于人;另一方面，采取积极措施，主动引入对产业发展有利的国外先进技术，形成完备的相关技术供给渠道，保证产业持续健康发展。

据宇博智业市场研究中心撰写的机器人行业市场调查分析报告认为，除了提升产业技术促进发展之外，拓展下游应用也是推动产业前进的有力武器。因此，政府一方面需要针对产业链核心环节进行提升，调动整条产业链协调运行，促进产业整体环节增值;另一方面可挖掘当地传统领域的需求，拓展产业应用，合理适配行业需求，进一步加强产业生命力。

值得注重的是，各地政府需结合本地现状，在保证逐步扩大产业规模的基础上避免带来污染。因此，一方面，力争选择具有高价值、高技术，能够在短期内达到一定产值水平的细分产业重点发展，形成产业集聚效应;另一方面，在保证产业规模化发展的同时也要考虑当地其他产业的可持续发展，发展过程中要降低对环境的负面影响，实现产业绿色发展。

2.对于工业机器人相关企业，有以下三点建议：

第一，加大技术研发力度，适应产业发展方向。目前来看，工业机器人企业的投资主要集中在上游原材料以及工业机器人本体的生产环节，而对于技术研发的投入所占比重严重不足，核心技术与日韩等国家仍有较大的差距。因此，工业机器人生产企业应加大企业的技术研发力度，重点研究开放式、模块化的工业机器人系统结构，研制具有自主知识产权的先进工业机器人控制器，以及针对汽车制造业，焊接行业等具体行业的工艺需求，在结合新型控制器技术和智能化作业技术方面进行研究。

第二，依托院校联盟资源，推动产品技术创新。高校和科研机构具备较丰富的资源优势，在转化科技成果、产业发展、探索创新机制等方面具有独特优势。知识创新的主体是高校与科研机构，技术创新的主体则是企业，技术创新的关键是要解决好产、学、研结合的机制问题。依托高校和科研机构，可以整合产、学、研三方面的关系，促进各种创新要素的有机融合，使之在新的起点上、更大的范围内实现地区知识资源的优化配置，从而大力推动科技创新，促进产品的技术创新。

第三，优化人才成长环境，加大创新人才培养。企业需要不断地积极探索经营机制和用人机制，鼓励采用人力资本、技术入股、期权等多种形式的激励机制，吸引和稳定技术骨干、高级管理人员加入企业，力争营造良好的工作环境，激发员工的积极性和创造性。同时，企业应支持工业机器人领域相关人才参加各种学术会议，加强和促进企业开展的相关技术培训，加强校企合作，集中培养关键领域中的稀缺人才，培养高素质的技能型人才。

综上所述，工业机器人是实现工业转型升级的关键推手，在当前市场需求持续增加的基础上，工业机器人将得到进一步快速发展。目前，在工业机器人发展过程中，仍然存在设计、技术、人才、模式等方面的挑战。据中国报告大厅发布的2014-2020年中国工业机器人市场发展趋势与行业投资研究报告显示，在国家的统筹规划与支持下，通过各地方政府因地制宜制定工业机器人发展策略，通过国内外工业机器人企业以及众多专业人才的积极参与，工业机器人未来的发展前景十分广阔。

七、2016年我国机器人产业高端核心技术发展前景

为实现我国机器人关键零部件和高端产品的重大突破，近日，工业和信息化部、国家发改委、财政部等三部委联合印发《机器人产业发展规划(2016-2020年)》。

《规划》提出，要坚持“市场主导、创新驱动、强化基础、质量为先”的原则，实现我国机器人产业的“两突破”“三提升”，即实现机器人关键零部件和高端产品的重大突破，实现机器人质量可靠性、市场占有率和龙头企业竞争力的大幅提升。同时，《规划》还明确了产业发展五年总体目标：形成较为完善的机器人产业体系。技术创新能力和国际竞争能力明显增强，产品性能和质量达到国际同类水平，关键零部件取得重大突破，基本满足市场需求。

从国家顶层设计到地方规划，以及产业路线图，近年来，我国针对机器人产业陆续出台一系列的扶持政策，形成了完整的政策体系。与此同时，机器人产业也已上升为国家战略。

1.井喷之势

在国家政策红利的支持下，我国机器人产业出现井喷之势。近年来，我国机器人市场需求巨大，机器人企业众多，产量规模大，市场份额也在逐步上升。

世界机器人联合会发布的《2014年世界机器人统计数据报告》显示，预计到2017年中国生产使用的机器人总量将由现在的16.2万部增加到42.8万部，而北美地区预计总量为29.2万部，欧洲最大的5个经济总体预计为34.3万部，中国将成为世界工业机器人的第一使用大国。

在优品金融研究所研究员望涛看来，我国机器人产业链基本成型，关键零部件也从无到有，实现了自主生产。“机器人产品结构上直角坐标、SCARA、关节型、并联机器人都已具备，汽车、电子是机器人使用最多的行业，并迅速向其他行业扩展。”

望涛表示，从三大核心零部件到各种类型本体，各行业系统集成，以及人才培训、服务等后市场，我国机器人产业链已经初步完善，并涌现出汇川技术(伺服驱动)、沈阳新松(AGV)、成焊宝玛(汽车焊装集成)这样在特定领域具备一定竞争优势的企业。

据公开资料显示，从销售占比上，国内机器人企业份额从2013年的11%上升至2015年的15%;从产品结构上，2015年上半年，国内多关节机器人销量位居第二位，同比增长91%;从产品性能上，按日本机器人协会的评测，我国国产多关节机器人已达到日本70%的水平。

另据GGII数据显示，2015年我国工业机器人销量6.52万台，同比增长23.7%。 2.核心零部件仍是“瓶颈”

尽管在国家政策的助推下，我国机器人产业发展迅速，然而，面对快速增长的市场需求，我国机器人产业却存在着“大而不强”的尴尬。

深圳市思格洛投资发展有限公司总经理罗高瞻分析说，机器人核心部件空心化、应用低端化、主流市场边缘化是目前国内机器人行业的典型写照。

据不完全统计，截至2014年年底，我国有70余家上市公司并购或者投资机器人、智能自动化项目，而我国与机器人有关联的企业超过4000家。

然而，令人失望的是，当前，我国机器人企业主要扎堆于中低端，技术水平低，大多为三轴和四轴的机器人;而高端核心技术例如减速机、伺服电机和控制器等大多直接采购国外产品。

“从事机器人关键路部件、本体研制和系统集成的厂商众多，但盈利能力、高端市场占有率、关键零部件的市场认可程度等方面存在不足，国产机器人的竞争力较低。”罗高瞻表示。

据《机器人行业市场调查分析报告》预测，2015年上半年，80%以上厂商本体业务出现同比增长，但是盈利能力却不尽如人意，机器人本体业务亏损面高达70%。

“部分地方政府过于注重产业园区建设，对于技术积累、研发能力、市场化的历程估计不足，重复性投资现象严重。”望涛说。

据不完全统计，截至2015年11月，中国在建和已建的机器人产业园超过30个，规划年产值总计超过4000亿元。

“企业规模小而散，量的增长大于质的增长，缺乏核心竞争力。”望涛表示。

据国际机器人协会IFR发布的数据显示，2014年全球70%的工业机器人销往中国、日本、美国、韩国和德国，其中，中国市场的工业机器人销售量达5.7万台，同比增长56%，约占全球销量的1/4。中国本土机器人厂商销售量为1.6万台，同比增长78%;国外机器人厂商销售量为4.1万台，同比增长49%。 罗高瞻表示，高端机器人研发需要大量资金及时间的投入，且风险较高，导致厂商扎堆中低端市场，没有自己的核心竞争力。 3.竞争力充满挑战

虽然，我国机器人产业发展的激励政策频出，其产业也在快速扩张，然而，当前机器人产业发展也存在高端核心技术缺乏的短板。

望涛坦言，国内在机械制造领域基础较发达国家薄弱，发展起步晚。国外优秀企业在高端技术与市值垄断使得国内企业只能从中低端向高端逐步跨越。

“目前国内企业的最大短板是缺乏自主知识产权的核心技术，技术的突破与积累需要一个较长的过程。”望涛说，不过，目前，已经有一些企业和高校、科研院所在核心技术上取得一些突破，比如沈阳新松。

“中国在尖端智能技术、关键零部件、标准化体系建设、技术实际应用能力等方面存在短板，既缺乏创新创造的氛围，又缺乏相关服务体系的支持，导致转型高端化困难重重。”罗高瞻说。

而据望涛分析，三大核心零部件制约中国机器人产业的主要瓶颈，占到机器人成本的70%。据悉，机器人控制器相当于人的大脑，发布和传递动作指令。包括硬件和软件两部分，硬件就是工业控制板卡，包括一些主控单元、信号处理部分等电路，国产品牌已经掌握;软件部分主要是控制算法、二次开发等，国产品牌在稳定性、响应速度、易用性等方面还有差距。而伺服电机在机器人中用做执行单元，是影响机器人工作性能的主要因素。据公开资料显示，2014年，伺服系统市场TOP15厂商中，前三名均为日系品牌，总份额达到45%。西门子、博世、施耐德等欧系品牌占据高端，整体市场份额在30%左右。而国内企业整体份额低于10%。

望涛介绍，机器人减速机市场高度垄断，普及期国产减速机无法实现全面进口替代。RV减速机是纯机械的精密部件，材料、热处理工艺和高精度加工机床缺一不可。我国在这几个方面长期落后，并非单靠某个企业所能解决。

其实，无论是机器人核心技术的落后，还是产业链的不健全，亦或是经验积累缺乏，这些或许都需要时间的磨砺。

罗高瞻建议，体系健全是关键，人工智能技术需要国家和企业的共同推动，才能提升研发技术，降低产品成本，扩大使用范围。

“国家可在政策上给予优惠，通过补贴、免税等多种方式促进行业技术的提升。在行业发展上，引导产业优势向大型企业集聚，提升行业集中度，进而改变如今行业企业多而小的格局，加大企业行业竞争能力。”罗高瞻说。

八、2014年我国机器人行业市场分析

通过对2014年我国机器人行业市场分析了解到，近十年的发展，中国机器人产业从无到有、从小到大，目前已经形成了一百余家从事机器人研发设计、生产制造、工程应用以及零部件配套的产业集群，其中 40余家上市公司在股市上形成了具有机器人概念的高技术板块。全国各省市地区正在建设和筹建的机器人产业园超过30余家。机器人应用遍及汽车制造、工程机械、医药食品等行业。 1.我国机器人行业市场分析

2013年中国市场共销售工业机器人36500台，中国已经超过日本，成为年购买工业机器人数量最多的国家，“工厂的业主们现在更倾向于使用便于管理的机器人”。

截至2014年9月，中国机器人相关企业数量428家，其中2014年1~3季度增加175家。这428家机器人企业中，88%是系统集成商；从区域看，广东地区117家，占27%，如把浙江、江苏和上海企业加起来，则长三角的企业数量超过珠三角。预计全年国产工业机器人销售总量将超过1.2万台，同比增长25%左右……2014年的国产工业机器人市场“火得发烫”。

据预测，中国2015年智能制造装备业产值10000亿元，未来五年增长三倍，2020年将达30000亿元。

“中国制造”正面临转型，从劳动密集型向智能制造转变，这催热了国内的工业机器人市场。

据中国报告大厅发布的《2014-2020年中国工业机器人行业市场供需与发展趋势预测报告》数据显示，中国已经成为全球购买工业机器人最多的国家。不过，与中国庞大的制造业基础相比，中国工业机器人利用水平仍然很低。据国际机器人联合会的统计，每万名制造业工人的机器人保有量，韩国 396个，日本332个，德国273个，世界平均水平58个，而中国只有23个。

目前我国已经提前进入机器人时代，机器人的市场需求跃居全球第一，并有可能在未来30年左右保持最大市场增速。但是，我国机器人企业在国内的市场占比却只有不到20％，其余80％的市场被国外机器人企业所占有。中国本土机器人企业应如何把握机遇呢？

“不容忽视的是，中国机器人企业主要占据低端市场，附加值较低。”曲道奎提醒说，千万要避免高端产业的低端化，在机器人这个高端行业里只是做加工，意义不大，“各地政府、企业应该做好战略规划”。

据宇博智业市场研究中心了解到，目前，在资本市场的热捧和各地政府扶持政策的推动下，国内机器人行业不断升温，全国已有30多个机器人产业园，A股市场已有40多家机器人概念的上市公司。一些企业什么都想做，从机器人本体、零部件到系统集成方案。张小飞建议，面对跨国巨头的竞争，国内企业“先在一个细分领域切下去”。

张小飞说，中国机器人零部件企业，产品还不够成熟，市场接受度低；机器人本体企业，出货量小，未实现盈利，靠主业哺养；系统集成商，大部分实现盈利，但企业规模偏小；终端用户，偏向外资品牌，要求多样性，价格敏感。

“汽车之外的一般工业对机器人需求增长较快，预计2014年食品、医药行业增长45%；电子、电器行业增长33%；金属加工行业增长31%。”张小飞说，所以要“找准市场定位”。

同时，通过跨界合作、与外资合作，提升技术水平。2014年，亚威股份与徕斯、佳士科技与川崎已展开战略合作。

“中国从低端制造追赶高端制造势在必行。”张小飞说，中国机器人市场已成为全球竞夺焦点，ABB、库卡等国际“四大家族”并没有在中国站稳脚跟，服务保障上还没跟上，这给本土机器人企业很大的空间，“国产化零部件是国产机器人发展的基础，整合是国产机器人快速发展的最佳途径，占领市场是最佳竞争策略。”

九、2016年我国快递机器人行业市场发展趋势分析

4月11日，在杭州市区出现一疑似机器人快递员。从照片不难看出，该机器人快递员身穿机器人外骨骼设备，背负10几个大大小小的快递盒子，弯腰大步行走，似乎并没有感到吃力的样子。他的出现也引起了马路上过往车辆以及行人的注意，路人纷纷注视这一新鲜科技。据了解，该机器人快递员是某机器人团队在进行竞走试验。

自2015年，深圳发布“禁摩限电”令快递行业遇到很大阻碍，快递机器人的出现或是此问题的解决方案，但就目前情况来看，快递机器人应用于快递行业仍有很多要解决的问题。

一、成本问题，是快递员跟随机器人一起送快递?这样送快递的成本很难让快递公司接受;

二、效率问题，机器人毕竟没用快递员那样方便，取件、收件都是问题，很难到达高效;

三、安全问题，像图中机器人快递一样，安全问题如何保障，在相关人员的保护下，快递物品的安全问题不得不考虑在内。

虽然，快递机器人要实现有效应用还存在很多不方便，但它的出现，对我国智能制造业，快递行业来说都是一个进步。其实，随着科技的不断发展，安防设备也越来越智能化。作为安防行业高端智能化颠覆性产品，安保机器人近两年逐渐进入人们的视野，并受到强烈关注。

大华在2015年世界互联网大会上，推出的大“儿童陪伴机器人”，不仅可以与孩子进行聊天、玩游戏、亲子互动，还可以在给予孩子温馨陪伴的同时捕捉并记录孩子的精彩瞬间，安防机器人从传统安全向智能服务发展。

据《机器人行业市场调查分析报告》预测，智能巡检机器人携带红外热像仪和可见光摄像机等检测装置，在工作区域内进行巡视并将画面和数据传输至远端监控系统，并对设备节点进行红外测温，及时发现设备发热等缺陷，同时也可以通过声音检测，判断变压器运行状况。对于设备运行中的事故隐患和故障先兆进行自动判定和报警，有效消除事故隐患。

安防机器人不仅为人们的安全考虑，更是从舒适生活出发，为生活更多便捷与快乐。如同快递机器人的出现，安防机器人的普及也非一朝一夕。不过，我国安防机器人还处于起步阶段，在巨大的安防市场需求下，安防机器人的发展潜力和未来前景仍十分可观。

国际上安防机器人研究从1991-1994年起有明显的发展，2002年进入成长期，并且在2011年后加速增长，远未达到饱和期和衰退期，创新潜力巨大。我国在国家“一带一路”战略的推进下“总体来说，安防机器人行业正处于技术发展阶段，产业规模尚未形成，难以满足日益增加的安防需求，存在巨大的市场空间，需要通过技术创新满足市场需求。”

十、我国机器人行业十大重点企业排名分析

随着科学技术的进步，“机器人”这一常常出现在科幻小说和电影里的概念正变成具体的产品和应用走进日常生产和生活之中。“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”，机器人的研发和应用已经从工业领域快速扩展到越来越多的领域，并成为衡量一个国家科技创新和高端制造水平的重要标志。

在机器人产业的推动下，一国产业竞争优势的内涵、产业竞争优势所依赖的资源基础以及国家间产业分工形式都将发生深刻变化。也正因为此，机器人产业被一些主要经济体当作保持和重获制造业竞争优势的重要手段，并上升到国家发展战略的高度。可以预见的是，机器人的不断引入将创造一个新的制造时代，一场不见硝烟的竞争战将持续相当长的时间。

据中国报告大厅发布的《2014-2020年中国工业机器人行业主要企业分析与行业投资研究报告》显示，2014年被称为“中国机器人元年”，中国机器人产业腾飞已成定局，中国也有一些属于自己的机器人生产公司，并且在技术方面也不亚于外国，一起来看看全国排名前十的机器人公司有哪些？

1．新松机器人自动化股份有限公司

致力于数字化高端装备制造的高技术企业，在工业机器人、智能物流、自动化成套装备、洁净装备、激光技术装备、轨道交通、节能环保装备、能源装备、特种装备及智能服务机器人等领域呈产业群组化发展。现已成为中国最大的机器人产业化基地。在杭州投资建设的新松南方研究创新中心及产业化基地将重点发展激光自动化装备和洁净机器人。

2．安徽埃夫特智能装备有限公司

安徽埃夫特智能装备有限公司成立于2007年8月，是一家专门从事工业机器人、大型物流储运设备及非标生产设备设计和制造的高新技术企业。

3．北京配天大富精密机械有限公司

配天集团致力于成为全球领先的工业母机及智能化精密工业关键部件提供商，进而成为端到端网络工业技术和解决方案提供商。配天集团通过提供创新的产品和解决方案，助力汽车、动力、航空、能源、重型机械、农用机械、轻纺、医疗器械及其他的工程领域的业务更加高效、精确。

4．北京时代科技股份有限公司

由时代集团公司发起并联合清华紫光、联想集团、大恒集团、四通集团等公司共同创建的一个全新的股份公司，主要从事逆变焊机、大型焊接成套设备、弧焊机器人系统、专用焊机及数控切割机的开发、生产与销售。

5．成都佳士科技有限公司

四川成都佳士科技有限公司是专业从事专用焊接设备、焊接与切割自动化设备、焊接机器人的研发、生产、销售和服务的成套焊接自动化设备集成商，是创业板上市企业深圳市佳士科技股份有限公司在成都设立的全资子公司。

6．广州数控设备有限公司广州公司

主营业务有数控系统、伺服驱动、伺服电机研发生产，数控机床连锁营销、机床数控化工程，工业机器人、精密数控注塑机研制，数控高技能人才培训。

7．嘉兴瑞宏精密机械有限公司

浙江嘉兴瑞宏精密机械有限公司，成立于2008年，公司属于台湾勤堃机械股份有限公司子公司，台湾独资企业。公司是专业从事工业机器人及其自动化生产线设计，制造及销售的高科技公司，通过自主研发和制造，生产出适合于机械金属切削行业使用的工业机器人。 8．南京埃斯顿机器人工程有限公司

江苏该公司具有全系列工业机器人产品，其中标准工业机器人规格从6kg到300kg，应用领域分布点焊，弧焊，搬运，机床上下料等。同时，公司已经建立拥有一支强大的工业机器人工程应用设计团队，致力于客户价值最大化，为客户提供工业机器人应用完整解决方案。 9．南京熊猫电子股份有限公司

江苏南京熊猫电子装备有限公司目前已形成：工厂自动化、环保、加工三大产业。工厂自动化类的TFT-LCD液晶面板净化厂房系统、SMT表面贴装生产线系统、自动包装系统、电动汽车全自动电池更换系统、晶片晶体自动分选系统，环保类的污水污泥处理系统、综合水环境在线监控系统，加工类的钣金、机械、模具制造等均已实现了规模化发展，其中TFT-LCD液晶面板净化厂房设备系统和国家智能电网电动汽车自动换电站系统被列为重大工程项目。 10．上海新时达电气有限公司

上海新时达三年斥巨资推动机器人研发和产业化发展，新建机器人产业基地、机器人研发中心，以企业技术中心为平台，与国内外一流的大学合作，研发、生产国内一流的机器人产品。 十

一、行业资讯 我国对机器人的研究始于上世纪70年代，先后经历了原型和示范、产业化阶段。工信部装备工业司机械处处长王建宇在2015世界机器人大会上说，2010年以后，我国机器人装机容量逐年递增，开始向机器人全产业链发展，2014年我们的市场达到了5.8万台，占全球市场1/4，预测到2020年左右，市场的保有量达到80万台。

多个权威机构预测，到“十三五”末，我国机器人产业集群年产值预计将突破1000亿元。最近，在2015年世界机器人博览会的带动下，机器人题材概念反复活跃，带领沪深两市不断向上。截至上周五（11月20日）收盘，机器人概念板块报收2785.71点，全周涨204.99点，涨幅达7.94%，成交额创下6月份以来的新高，达到2329亿元。

习近平主席在向世界机器人博览会开幕式发去的致辞中表示，随着信息化、工业化不断融合，以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起，成为现代科技创新的一个重要标志。中国将机器人和智能制造纳入了国家科技创新的优先重点领域。

无独有偶，李克强总理也向大会召开表示祝贺作出批示指出，机器人是衡量现代科技和高端制造业水平的重要标志，也是抢占智能社会发展先机的战略领域。

对此，相关人士表示，随着《机器人产业“十三五”发展规划》的基本制定完成，以机器人为代表的智能制造承担着实现“中国制造2025”中提出的在2025年迈入制造强国行列的战略目标的重任。更多最新机器人行业分析及政策信息请查阅中国报告大厅发布的《2015-2020年机器人行业深度分析及“十三五”发展规划指导报告》。 1.战略转型加速机器人带来千亿产值

近年来，全球机器人等智能制造行业处于稳步增长的态势，市场规模不断扩大。我国作为智能制造行业发展势头强劲，与之紧密相关的机器人未来市场空间巨大。机器人产业在国际上被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，发展机器人产业已成为世界各国抢占未来经济和科技制高点的国家战略。

国际机器人协会统计显示，2013年中国超过日本，成为全球机器人的最大市场；2014年全球机器人年销量为22.5万台，中国销量约占四分之一。中国已经成为世界上使用机器人最多的国家，23万个机器人当中56%的机器人是中国在使用。而且，在机器人供应商中，中国供应商的占比也在不断地上升。

11月18日，沈阳新松机器人自动化股份有限公司发布公司定增完成公告，称公司以55.2元/股向5个机构投资者发行5434万股、净融资29.6亿元。公司规划3年左右建设工业机器人、特种机器人、高端装备与3D打印、数字化工厂等项目，达产后项目规划总收入预期增加43亿元。公告表示，此举将有效缓解前几年订单足、产能紧的情况。

11月23日，也就是在世界机器人博览会开幕当天，GQY视讯发布了一份有关机器人的公告。公告称，为实现公司的智能服务机器人产业发展战略，引进海外先进技术，进行机器人产业拓展并为公司广泛架设跨国业务奠定基础，公司拟使用超募资金不超过900万元投资入股美国Jibo公司。GQY视讯将以140万美元（约900万元人民币）购买Jibo公司增发A-1轮优先股中的317.02万股，占其拟增发A-1轮优先股总数的8.75%。增资完成后，GQY视讯将持有Jibo公司1.1%的股权。

对此，沈阳新松机器人总裁曲道奎表示，预计未来10至15年，中国一直会保持全球最大机器人市场的趋势。更为关键的是，中国保有的机器人密度和国际平均密度，还没有达到一半，也恰恰说明了中国的潜力巨大。

国家制造强国建设战略咨询委员会的专家则表示，机器人产业“十三五”发展规划将和《中国制造2025》重点领域技术路线图一起，构成中国机器人产业的发展蓝图。到2020年，我国工业机器人年销量将达到15万台，保有量达到80万台;到2025年，工业机器人年销量将达26万台，保有量达180万台；到“十三五”末，我国机器人产业集群产值有望突破千亿元。 2.传统制造倒逼机器人换挡提速

北京一家投资顾问公司内部人士对记者表示，机器人作为中国制造业未来发展的重要突破口，是创新驱动中国经济发展的重要一极。目前中国制造业危中有机，中国的制造业迫切需要转型，转型中存在着巨大的变革机会。

此内部人士认为，一方面，随着世界人口老龄化的加剧，中国曾经无穷无尽的廉价劳动力供应也开始出现枯竭之态。另一方面，中国人口达到峰值后年轻劳动力迅速下降的趋势迫使制造业对自动化的需求飙升。他表示，传统制造业低廉劳动力的“人口红利”正在消失，适应高端制造和科技行业发展的新型“人口红利”正悄然兴起。

接受记者采访的国家发改委新兴产业中心一名研究员则表示，从需求端来看，随着中国人口老龄化加剧、生产力成本上升，机器人作为提高生产与服务效率、降低人力成本的智能工具，代替人工越来越成为需求趋势。从供给端来看，国内机器人底层技术日趋完善，在提高产品生产设计和质量、扩大产品生产规模、降低产品生产成本、推动企业转型升级、承接国际先进制造、参与国际市场竞争、加大产品出口等方面不断发掘出新的增长点，给机器人产业带来了重大的发展机遇。

该研究员认为，随着机器人技术和产业链逐渐成型不断发展，需求潜能日趋爆发显现，加之国家政策方面的大力支持，“机器人”有望席卷全国，将会像手机、电脑一样走进千家万户。

第20篇：巡检机器人的调研报告

上海电力学院

关于巡检机器人的调研报告

院（系部） 自动化工程学院 专业名称: 电 机 与 电 器 学生姓名: 杨 雪 莹 导 师: 薛阳

2013年12月

目录

1 巡检机器人的发展状况 ......................................................................................1 2 巡检机器人的应用 ..............................................................................................3

2.1 高压线路巡检机器人 ...............................................................................3

2.2.1 机器人仿真 ....................................................................................4 2.2.2 巡检机器人越障 ............................................................................5 2.2 变电站巡检机器人 ...................................................................................7 2.3 校园巡逻机器人 .......................................................................................8 3 总结 ....................................................................................................................11 参考文献 ................................................................................................................12

巡检机器人的调研报告

1 巡检机器人的发展状况

目前巡检机器人已在多个领域中应用，它的智能化推动着它在应用领域的市场前景将是越来越广，尤其是在电力行业。它在多种场合发挥着作用，如变电站，高压线路中等等。

2013年12月9号中山供电局经过三个多月的试运行，该局将“智能巡检机器人”正式投入到500千伏桂山巡维中心使用，开创南方电网公司首例无轨化设备巡视工作。传统的机器人需要铺设类似于火车轨道那样的磁轨，机器人就只能沿着磁轨作运动。而最新投入使用的机器人实现了无轨化运作，不需要铺设任何轨道，也无需进行任何基建工程，机器人就可以直接在日常的路面上运作，既省下基建施工的时间，又节约了投入成本。凭靠机器人配备的四驱越野底盘，还可以爬上30度的陡坡。该机器人上配备了激光扫描设备，可将站内的设备位置，道路扫描为地图，我们在后台为它规划好巡视路径后，它就可以按照指示去工作了。

机器人巡线最大的优点则是，无论白天黑夜还是刮风下雨，它都可以在没有人看管的情况下能自动自觉并出色完成一般日常巡视所包含的工作内容。这样一来，机器人不但减轻了工作量，而且在遇到严重故障或者恶劣天气时，它还可以降低工作人员的安全风险。

智能机器人还具有自动续航功能，当蓄电池电量低于设定值时，它将自动驶入存放室进行充电。据悉，中山供电局通过对智能巡检机器人进行了三个月的试用，已经收到不错的成效。此次正式投入使用，在南方电网公司尚属首例。

2013年11月11日上午，在国家知识产权局与世界知识产权组织举办的第十五届中国专利奖颁奖大会上，由国网山东电力科学研究院申报的外观专利“变电站巡检机器人”荣获外观专利金奖，成为5个金奖之一。这是国家电网公司历史上获得的第一个中国外观专利金奖，也是中国电力行业惟一当选的金奖。

变电站巡检机器人能够全天候全方位全自主对变电站设备进行无人值守巡检,从而代替繁重的变电站设备人工巡检,提高了变电站巡检的自动化、智能化水平,确保了智能电网的安全可靠运行。

该变电站巡检机器人产品外壳采用无污染、抗冲击、高绝缘的ABS树脂材料，具有较好的环保性和安全性；产品外观采用了“仿人”化创新性设计，整体颜色融合变电站“环境”因素，同时配以红色的机器人颈部绕圈与多色的告警指示灯 1

巡检机器人的调研报告

点缀，使得整体设计简约而富有活力。该产品控制系统具有过流过压充放电保护、待机低功耗、远程唤醒等功能，具有较好的节能性和经济性。变电站智能巡检机器人的专利群，包括10项核心发明专利，33项外围专利。

目前，国内已经投用的57台变电站巡检机器人。传统的变电站值班员进行人工巡检，受人员的生理、心理素质、责任心、外部工作环境、技能技术水平等影响较大，存在漏巡，缺陷漏发现的可能性，并存在较大的巡视过程风险，巡视效率低下。贵州省凯里供电局研制的变电站智能巡检机器人，根据操作人员在基站的任务操作或预先设定任务，操作人员只需通过后台基站计算机收到的实时数据、图像等信息，即可完成变电站的设备巡视工作，从而代替人工巡检。

图1 智能机器人在巡检变电站

巡检机器人的调研报告

2 巡检机器人的应用

当前，机器人在电力系统得到了越来越广泛的应用，其中用于无人值守变电站设备巡检机器人对高压设备检测的关键技术之一是给机器人的运动控制系统提供连续、实时、精确的位置、航向等导航信息，使其沿预定的路径行驶并完成检测任务。机器人有多种导航方式，这些导航方式各有其特点，适用于不同的应用环境，其中GPS/DR组合导航系统是一种较为成熟的导航方法，已经广泛应用于陆地车辆（装甲战车、轨道列车等）组合导航系统中。

2.1 高压线路巡检机器人

高压输电线路是电力传输的主要途径，对输电线路定期巡检，及时发现和消除隐患，预防重大事故，对电力系统有重要意义。传统巡检方法主要有人工目测法和直升机航测法。人工巡线费用低廉但效率低，复巡周期长，且由于地理环境因素存在巡检盲区，巡检数据准确率也不高；直升机航巡效率较高，但存在飞行安全隐患且费用极其昂贵。针对这些缺陷，高压巡线机器人应运而生。机器人巡线具有近距离、高精度特点，不存在巡检盲区，巡检费用相对于直升机低廉很多，因此已成为特种机器领域的研究热点。

从20世纪80年代末开始，日本、美国、加拿大等国在巡线机器人领域的研究先后展开。1988年，东京电力公司的Jun Sawada等人研制了光纤复合架空地线巡线移动机器人。该机器人可以借助导轨越塔，但总重达100kg，并且不能爬30度以上斜坡，所以无法广泛应用。1999年，美国TRC公司研制了一台悬臂自治巡线机器人原型。但这种机器人仍然无法攀爬30度以上斜坡。2000年，加拿大魁北克水电研究院的Montambault等人研制了一台HQ LineROVer遥控小车。这种遥控小车非常轻便，但没有越障能力，只能在两塔之间工作。1991年，Hisato Kobayashi 等设计了一种具有防震构造的自治分散控制机器人。1998年Jaydev P Desai 等人给出了一种光纤架空地线机器人设计，之后泰国的S．Peungsungwa1 等也设计了一种应用红外探测技术、具有视觉导航能力的巡线机器人。但这些巡 线机器人都存在功耗过高或只能跨越特定类型障碍等种种问题。

国内巡线机器人的研究始于20世纪90年代末。2002年，武汉大学吴功平等研制成功具有沿220kV单分裂导线全程线路行驶和作业的巡检机器人样机，并在

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机器人机构、电能在线补给、机器人局部自治和系统与技术集成等关键技术上取得了实质性突破。2006年，中国科学院沈阳自动化研究所研制出的超高压输电线路巡检机器人在东辽二线上成功完成了沿线行走，但没有越障能力。翌年，沈阳自动化研究所的王鲁单等完成了巡线机器人越障控制研究，实现了巡线机器人沿线行走及跨越障碍的功能。

综合来说，国内外对于高压巡线机器人的研究大多处于实验阶段，但巡线机器人由于其控制简单，成本适中，自动化程度高等特点，正在向实用化迅速发展，是巡线技术的总体发展方向。利用仿真技术建立机器人虚拟样机模型，对机器人进行动力分析、运动分析等，有助于提高机器人本体设计的质量和效率。

2.2.1 机器人仿真

合肥供电公司肥西公司针对高压输电线路巡检工作，阐述了一种巡线机器人作业方案。根据该方案，利用三维动画软件3DS MAX 建立了该机器人的虚拟模型，并对巡线机器人越障动作重点进行了可视化仿真，模拟机器人爬行及越障的实际运动状态。通过模拟和分析，验证了机器人设计方案的合理性。

仿真技术应用于机器人，国内从80年代后期才开始这一方面的研究工作。清华大学、浙江大学、沈阳自动化研究所及上海交通大学等做了起步工作，取得了一定成果。南京理工大学于1994年用C语言开发ROBGSS．ROLOPS系统，逐渐形成了较完善的机器人仿真系统。刘又午教授等人针对由底座、大臂、小臂和3个腕关节构成，且每个关节皆为圆柱铰接，只有1个分支，共计6个自由度的典型机器人多体系统，对程序进行了简化，开发出工业机器人动力学分析专用程序。中国农业大学周一鸣教授等引入GMCADS符号体系，建立了机构的数学模型，进而采用哈密尔顿正则方程进行机构动力学分析，开发了GMCADS广义机构计算机辅助设计系统。但是，国内的软件都只停留在实验室中，离软件商品化还有很大距离。

机器人计算机仿真具有以下意义：

(1) 对设计思想进行开发初期的验证和评价，包括对各种方案的运动学及动力学特性进行评估; (2) 为机器人的精确控制建立动力学模型并提供参考依据; (3) 对机器人进行产品最终设计上的性能检查，包括机器人能否按计划完成目标，同时评价其运行状况;

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(4) 产品最终性能跟踪、故障预测、诊断等需要有效的仿真模型辅助。

图2.1机器人越障动画(部分动作) 2.2.2巡检机器人越障

上海大学机电工程与自动化学院根据500kV超高压架空输电线路的结构及障碍特点，设计多传感器、多驱动器巡检机器人越障控制方案，提出采用多传感器二次定位方法实现巡检机器人越障时的空间定位。阐述系统的结构和越障原理，通过线下模拟实验环境，不断测试生成合理的知识库，实际越障时根据实测信号自动调用知识库完成自主越障动作。实验结果表明：传感器工作可靠，知识库和空间定位方法设计合理，巡检机器人能高效、快速、高精度地完成巡检及越障任务。

机器人自主跨越架空线上的障碍物是巡检机器人研究中的关键内容。作者针对巡检机器人越障轨迹的要求，完成对控制系统整体的设计及优化；根据机器人的工作环境和作业内容，通过人机交互界面，在模拟环境中摸索出所需要的翻越各种障碍物的动作组合，完成知识库的建立和修改；分析巡检机器人跨越障碍原理，针对越障过程中手臂上线时空间定位这一难点，提出采用多传感器二次定位的方法，其优点是节省手臂上线时间，提高空间定位的准确性。

在这篇文章中，机器人的控制系统实行分级控制，即远程管理主机控制系统和机器人本体控制系统，机器人本体控制系统包括机器人本体主控机和执行层。 5

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控制系统的组成结构如图2.2所示。

图2.2控制系统组成结构

中国科学院沈阳自动化研究所机器人学开放实验室和中国科学院研究生院联合分析出了一种改进的超高压输电线路巡检机器人越障方法。文章中介绍了一种新型的超高压输电线路巡检机器人，阐述了分阶段的控制策略。主要针对越障的工程实际问题，从理论上分析了越障阶段的难点：质心调节，输电线的辨识与定位问题。进行了仿真和试验,验证了控制策略和理论分析的正确性。

越障是巡检机器人典型的工程实际问题，也是巡检机器人研究的关键之一。轮臂复合机构能够提供伸缩和旋转配合，使得机器人具有跨越障碍的能力。分阶段控制策略分解了越障的运动过程，降低了编程难度。根据工程实际，详细分析了越障阶段的难点：质心调节、辨识和定位问题。根据实验环境的实际情况，进行了实验算例的参数分析和越障运动过程的仿真，验证了控制策略和理论分析的正确性。

在初步的实验室实验中，遇到由于惯性造成的机器人旋转角度过大、多次重复辨识定位才能正确上线等问题，解决方法还在研究中。

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图2.3 越障流程仿真

2.2 变电站巡检机器人

随着科技进步和电力体制改革的不断发展，以“信息化、数字化、自动化、互动化”为特征的智能电网建设逐渐深入。为保证变电站设备的安全可靠运行，更好更快地推进变电站无人值守进程，变电站巡检机器人部分替代人工巡检已经成为一种趋势。传统的变电站巡视主要是通过人工方式，综合运用感官以及一些配套的检测仪器对变电设备进行以简单定性判断为主的检查，该方式存在劳动强度大，检测质量分散，主观因素多，巡检不到位难以监控，巡检结果数字化不便等缺陷，不符合智能电网的发展方向。变电站巡检机器人集成最新的机电一体化和信息化技术，采用自主或遥控方式，部分替代人对变电站室外设备进行可见光、红外、声音等检测，对巡检数据进行对比和趋势分析，及时发现电网运行的事故隐患和故障先兆，如：异物、损伤、发热和漏油等。巡检机器人为提高变电站的数字化程度和全方位监控的自动化水平，确保设备安全可靠运行发挥了重要作用。

山东鲁能智能技术有限公司和浙江省电力公司嘉兴电力局，共同研究了变电站巡检机器人检测及控制系统，并发表了论文。文章针对全天候、强电磁等复杂背景下，要求变电站巡检机器人适应性强、可靠性高、控制灵活及检测结果准确等因素，介绍一种抗干扰能力强、实用化程度高、完全自主运行，能够满足变电站设备巡检要求的机器人检测及控制系统，主要包括导航定位及运动控制系统、7

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电源管理系统、云台控制系统、图像及声音检测系统。检测及控制系统是机器人的重要组成部分，为巡检机器人长期自主运行提供了有力支持。

1）导航定位及运动控制系统

变电站巡检机器人导航定位原理如图2.4所示，机器人采用磁导航，由安装于机器人前部的磁传感器组检测机器人相对于磁轨迹的偏移，从而引导机器人沿预定路线运行。其主要优点是导引原理简单而可靠，导航定位精度高并且重复性好，抗干扰能力强，缺点是磁轨迹铺设工作量大，地面处理工作量大，路径灵活性差。机器人依靠RFID标签定位，定位精度较高，可达厘米级。

图2.4 导航定位原理示意图

2）云台控制系统

变电站巡检机器人按照规划路线运行至检测点后，调用云台的预置位功能，云台带动可见光摄像机、红外热像仪等检测设备对准待检电力设备。云台性能直接影响可见光、红外图像质量。本文对云台本体采用模块化设计，结构紧凑坚固，齿轮间隙小于0.1°具有IP67防护等级。云台控制系统结构包含直流伺服电机、角度传感器、硬件限位和云台控制板，它们分别负责云台水平和垂直运动时的驱动、位置反馈、行程保护和系统控制。

2.3 校园巡逻机器人

巡检机器人作为服务机器人的一种，是随着近年来社会经济的发展，超级商场、机场、车站、会展中心及物流仓库等大型人流、物流场所规模和数量不断扩大，保安自动化需求日趋迫切这一环境下而催生的一种新型机器人。采用巡检机器人进行定时、定点监控巡逻或不间断流动巡逻将是解决当前情况的一种可行方案。巡逻机器人是一个集环境感知、路线规划、动态决策、行为控制以及报警装 8

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置于一体的多功能综合系统。将机器人用于保安工作，具有广阔的应用前景，近年来已受到国内外的重视，成为服务机器人的一个新研究方向。

山东大学的一名研究生在2013年5月发表的硕士论文中提到了校园巡逻机器人定位与避障技术研究。文章针对校园环境下移动机器人的定位与避障技术展开研究,并取得了一定成果，具体研究内容如下：

(1)针对校园环境范围大、结构简单的特点，结合RFID传感器信息传递功能，提出一种大范围拓扑环境学习与建模新方法。根据校园环境上下文信息需求，设计RFID标签格式，指导机器人进行环境学习，且以标签的分布代表环境整体结构，由标签内容传递导航任务，由此构建环境模型。

(2)针对激光数据存在噪声干扰的问题，设计了一种动态自适应中值滤波方法，利用激光数据时间和空间上的相关性，剔除噪声干扰，平滑激光数据。

(3)根据校园道路特点，采用激光传感器利用路沿高度区分路面区域，完成机器人定位，并针对单一传感器无法可靠定位的问题，提出了基于扩展卡尔曼滤波的激光与惯导模块角度信息融合方法，大大提高了机器人直道定位的精度和可靠性。在路口区域，使用RFID、激光、惯导模块与里程计相互配合，弥补缺陷,保证了路口区域机器人的定位精度。

(4)为保障机器人安全巡逻，在总结常用避障策略的基础上，提出一种新的角度势场法，将机器人所处环境的势场力转化到角度信息上，通过综合分析各角度的可通行性，得出机器人最佳方向选择。同时针对传统障碍检测方法的不足，采用倾斜向下安装的激光检测一个倾斜面，兼顾机器人前方与激光位置下方区域，获得更好的检测效果。

图2.5 机器人发现障碍

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图2.6 机器人选择通行方向

视觉作为机器人定位的常用方法，能够提供丰富、准确的环境信息，且设备价格低廉，易于安装使用，因此，视觉定位一直是机器人定位问题研究的热点。视觉定位通过分析采集的图像，从中提取出能够提供定位信息的人工地标或自然地标信息，从而完成对机器人的定位。邱波等通过视觉检测导航线及定位路标,实现了机器人在变电站的无人巡检。Saeedi等人提出了一种通过提取阁像特征的两步特征跟踪算法，并通过卡尔曼滤波提高了环境特征和移动本体的位赏估计精度，取得了较好的效果。对于完全非结构化的环景，Yang Cheng等设计的三维立体视觉定位方法在“机遇”号火里车上得到了成功应用。虽然视觉定位取得了广泛的应用，但视觉定位算法复杂,定位的实时性较差，且受环境中光照、尺度及部分遮挡等因素的影响较大，这都会对图像信息的理解和分析带来较大的困难。

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3总结

通过对巡检机器人的调研，我了解到巡检机器人运行在一些行业中发挥了很大的作用。目前各电力公司（尤其是山东省电力供电局）和研究所以及部分大学的人员均对它进行了深入的研究和探讨。本文主要对高压线巡检机器人、变电站巡检机器人和校园巡检机器人分别进行了调查和研究，从中知道他们在不同运行环境下拥有不同的功能以及相似的工作原理。

巡检机器人在最近的几年内一定会迅速发展，这已是不争的事实。但是如何在目前的基础和技术进一步完善，以及继续发开出新的功能是科研人员下一步的目标和动力。 11

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参考文献

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《机器人实习报告.doc》

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