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工业机器人的应用领域论文选题方向

发布时间:2024-07-07 02:10:40

工业机器人的应用领域论文选题方向

【摘要】机器人的制造及应用水平,代表了一个国家的制造业水平,发展机器人产业应上升到国家战略高度。机器人的广泛使用是我国从制造业大国走向制造业强国的重要手段和途径。本文分析了现阶段国外工业机器人的应用、发展现状与趋势。通过实例说明了目前我国工业机器人发展的现状和未来的发展趋势,中国先进工业机器人大批量生产制造时代到来。 中国论文网 -htm【关键词】机器人;工业机器人;发展现状;发展趋势工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。一、工业机器人的应用情况经过五十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中,弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。二、国内外工业机器人的发展现状1、国外工业机器人的发展现状在国外,工业机器人技术日趋成熟,已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而,相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司,它们包括:瑞典的ABB Robotics,日本的FANUC、Yaskawa,德国的KUKA Roboter,美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测,机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计,世界机器人市场前景看好,从20世纪下半叶起,世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头[1]。在发达国家中,工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线,以保证产品质量,提高生产效率,同时避免了大量的工伤事故。像国际上著名公司ABB、Comau、KUKA、BOSCH、NDC、SWISSLOG、村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供应商。目前,日本、意大利、德国、欧盟、美国等国家产业工人人均拥有工业机器人数量位于世界前列,全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明,工业机器人的普及是实现自动化生产,提高社会生产效率,推动企业和社会生产力发展的有效手段。2、国内工业机器人的发展现状在降低制造成本,解决用工严重不足等口号的呼喊下,近年来机器人产业在全世界范围内兴起。中国作为世界工厂,面临的形式更是尤为的严重。有数据显示中国每年工业机器人的装机量约占全球的1/8,仅次于日本、韩国,预计2015年中国的装机量会超过这两个国家,成为世界上使用工业机器人最多的国家。自2009年以来,中国机器人市场持续快速增长,工业机器人年均增长速度超过40%,到目前为止,中国工业机器人市场份额约占全球市场的1/5;以教育、清扫等为代表的服务机器人在国内也在逐步进入市场。随着我国门户的逐渐开放,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人研究的相关进展,显得十分重要。2012年,四种新型工业机器人在中国哈尔滨研制成功。专家们认为这标志着我国已经掌握了第一代工业机器人的生产技术,新的机器人产业已经在我国诞生。这四种工业机器人分别是哈尔滨工业大学和哈尔滨风华机器厂等单位研制的华宇Ⅱ型弧焊机器人,华宇Ⅰ型点焊机器人,哈尔滨工业大学与航天部811厂等单位联合研制的东方1号喷漆机器人和国营星光机器厂研制的星光Ⅰ型直角坐标点焊机器人。近年来,中国河南洛阳市越来越多的企业开始引进工业机器人等智能设备,但目前国内使用的机器80%是国外制造。位于洛阳工业园区的沃德福集团高端智能装备制造基地项目,总投资1。5亿元,将研发制造6轴工业机器人等高端智能设备,达到年产1万台工业机器人的生产、装配能力。该项目计划2014年建成投产,预计年产值20亿元,不久将在这里首次实现先进工业机器人大批量生产制造。随着便宜劳动力时代的结束,可以预计工业机器人将迎来一个伟大的时代,不仅在工业上,而且在服务、医疗等领域都有广泛的应用,从而推动一大批行业的发展,如高端制造业、制造业的个性化、医疗图像处理以及航空航天等。近十年以来,在“十五”、“十一五”攻关计划和863计划等科技计划的支持下,我国有组织、有计划地发展工业机器人产业,通过研制、生产、应用等多个层面的不断探索,在技术攻关和设计水平上有了长足的进步。总的来看,已经掌握了工业机器人的设计、制造、应用过程中的多项关键技术,能够生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人[2]。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术;工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术;机器人软件的设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术;弧焊、点焊及大型机器人自动生产线(工作站)与周边配套设备的开发和制备技术等,某些关键技术已达到或接近了国际先进水平,中国工业机器人在世界工业机器人领域已占有一席之地。   三、工业机器人的发展趋势工业机器人在许多生产领域的使用实践证明,它在提高生产自动化水平,提高劳动生产率和产品质量以及经济效益,改善工人劳动条件等方面,有着令世人瞩目的作用,引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。1、国外发展趋势日本将机器人列为战略产业,韩国将机器人作为“增长发动机产业”,各发达国家政府早年通过制定政策,采取一系列措施鼓励企业应用机器人,设立科研基金鼓励机器人的研发设计,从政策上、资金上给予大力支持,工业机器人的应用和研究走在世界的前列。世界工业机器人市场普遍看好,各国都在期待机器人的应用研究有技术上的突破。从近几年世界机器人推出的产品来看,工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展,其发展趋势主要为:结构的模块化和可重构化;控制技术的开放化、PC化和网络化;伺服驱动技术的数字化和分散化;多传感器融合技术的实用化;工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面[3]。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1)工业机器人性能不断提高,而单机价格不断下降。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;器件集成度提高,控制柜日见小巧,且采用模块化结构;大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。(4)机器人中的传感器作用日益重要,装配、焊接机器人采用了位置、速度、加速度视觉、力觉等传感器,而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制,如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统,而是致力于操作者与机器人的人机交互控制,即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统,使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。(7)机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出虚拟轴机床以来,这种新型装置已成为国际研究的热点之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域[4]。2、国内发展趋势中国工业机器人在“七五”、“九五”、“十五”期间研究取得了较大进展,我国在关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,应用遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。科学院机器人“十二五”规划研究目标:开展高速、高精、智能化工业机器人技术的研究工作,建立并完善新型工业机器人智能化体系结构;研究高速,高精度工业机器人控制方法并研制高性能工业机器人控制器,实现高速,高精度的作业;针对焊接,喷涂等作业任务,研究工业机器人的智能化作业技术,研制自动焊接工业机器人,自动喷涂工业机器人样机,并在汽车制造行业,焊接行业开展应用示范。国家下一步的发展思路,将发展以工业机器人为代表的智能制造,以高端装备制造业重大产业长期发展工程为平台和载体,系统推进智能技术、智能装备和数字制造的协调发展,实现我国高端装备制造的重大跨越。具体分两步进行:第一步,2012~2020年,基本普及数控化,在若干领域实现智能制造装备产业化,为我国制造模式转变奠定基础;第二步,2021~2030年,全面实现数字化,在主要领域全面推行智能制造模式,基本形成高端制造业的国际竞争优势。工业机器人市场竞争越来越激烈,中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战,加快工业机器人的研究开发与生产是使我国从制造业大国走向制造业强国的重要手段和途径。未来几年,国内机器人研究人员将重点研究工业机器人智能化体系结构,高速高精度控制,智能化作业,形成新一代智能化工业机器人的核心关键技术体系,并在相关行业开展应用示范和推广。(1)工业机器人智能化体系结构标准研究开放式,模块化的工业机器人系统结构,工业机器人系统的软硬件设计方法,形成切实可行的系统设计行业标准、国家标准和国际标准,以便于系统的集成,应用与改造。(2)工业机器人新型控制器技术研制具有自主知识产权的先进工业机器人控制器。研究具有高实时性的,多处理器并行工作的控制器硬件系统;针对应用需求,设计基于高性能,低成本总线技术的控制和驱动模式。深入研究先进控制方法,策略在工业机器人中的工程实现,提高系统高速,重载,高追踪精度等动态性能,提高系统开放性。通过人机交互方式建立模拟仿真环境,研究开发工业机器人自动/离线编程技术,增强人机交互和二次开发能力。(3)工业机器人智能化作业技术实现以传感器融合,虚拟现实与人机交互为代表的智能化技术在工业机器人上的可靠应用,提升工业机器人操作能力。除采用传统的位置,速度,加速度等传感器外,装配,焊接机器人还应用了视觉,力觉等传感器来进行实现协调和决策控制,基于视觉的喷涂机器人姿态反馈控制;研究虚拟现实技术与人机交互环境建模系统。(4)成线成套装备技术针对汽车制造业,焊接行业等具体行业工艺需求,结合新型控制器技术和智能化作业技术的研究,研究与行业密切相关的工业机器人应用技术,以工业机器人为核心的生产线上的相关成套装备设计技术,开发弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置,喷涂线的喷涂设备的研制以及相关功能部件并加以集成,形成我国以智能化工业机器人为核心的成线成套自动化制造装备。(5)系统可靠性技术可靠性技术是与设计、制造、测试和应用密切相关的。建立工业机器人系统的可靠性保障体系是确保工业机器人实现产业化的关键。在产品的设计环节、制造环节和测试环节,研究系统可靠性保障技术,从而为工业机器人广泛应用提供保证。我国的机器人产业化必须由市场来拉动。机器人作为高技术,它的发展与社会的生产、经济状况密切相关。机器人的研制、开发只有从技术上实现可能性大为原则选择机器人优先应用的领域,并以此为突破口,向其他领域渗透、扩散至为重要。综合国内外工业机器人研究和应用现状,工业机器人的研究正在超智能化、模块化、系统化、微型化、多功能化及高性能、自诊断、自修复趋势发展,以适应多样化、个性化的需求向更大更宽广的应用领域发展。

行业主要上市企业:科大智能(300222)、沃迪智能(830843)、工业富联(601138)、远大智能(002689)、上海沪工(603131)、埃夫特(688165)、ST伯朗特(430394)、ST华昌(300278)、机器人(300024)、科远智慧(002380)、华自科技(300490)、埃斯顿(002747)、ST安控(300370)、泰禾智能(603656)等。本文核心数据:工业机器人产量、工业机器人销售额、全球工业机器人出货量TOP15国家和地区供给端:工业机器人产量大幅增长当前,新一轮科技革命和产业变革加速演进,新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料等与机器人技术深度融合,机器人产业迎来升级换代、跨越发展的窗口期。随着后疫情时代的到来,中国工业经济展现出了应对复杂严峻局面的强大韧性和活力,工业机器人行业表现逆势上扬。根据国家统计局最新发布的数据显示,2021年我国规模以上企业工业机器人产量为30万套,同比增长9%。需求端:——工业机器人销售规模增速近20%《“十四五”机器人产业发展规划》指出,我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。根据IFR数据显示,2020年我国工业机器人销售规模达到5亿元,同比增长9%。2021年底,工信部、国家发改委、科技部等15部门联合印发了《“十四五”机器人产业发展规划》,推动我国机器人产业在“十四五”时期迈向中高端水平。《规划》明确提出,力争到2025年,我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地,机器人产业营业收入年均增长超过20%,制造业机器人密度实现翻番。预计到2025年我国工业机器人销售规模将达到1051亿元左右。——工业机器人出货量居世界首位据IFR《世界机器人2021工业机器人报告》显示,中国工业机器人出货量为168400台,强劲增长20%,居世界第一位。——制造业机器人密度达到246台/万人2020年我国制造业机器人密度达到246台/万人,是全球平均水平的近2倍。——垂直多关节机器人占据半壁江山从机械结构看,据MIR统计,2020年垂直多关节机器人在中国市场中的销量在各机型中依然位居首位,全年销售总销量的63%;SCARA机器人全年销售占比为30%;另外,协作机器人与Delta机器人销售占比分别为4%与3%。综合来看,近年来,在国家政策的支持下,我国工业机器人密度不断提高,产量和销售额逐年增长。未来,随着工业机器人国产化进程加速,工业机器人行业发展空间巨大。以上数据参考前瞻产业研究院《中国工业机器人行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

工业机器人应用领域渐广 智能化成趋势

工业机器人在数控技术专业的应用领域及发展前景机器人参与机床结构件加工制造以实现自动化,专用机床服务于机器人专用减速机的精密加工,提升加工工艺质量及批量生产效率等等,具有很大的融合发展空间。借助双方企业的战略合作,机器人企业可借助机床厂家的制造与工艺技术能力实现以下目标:  (1)面向机器人的本体铸件、减速机结构件,共同研究形成批量精密制造技术,提高机器人批量化生产能力和工艺水平,攻克可靠性、一致性技术,实现高效、稳定、精密的节拍生产。  (2)面向机器人工装、夹具,机加生产线的集成能力,借助各大机床厂的广大终端客户渠道资源,委托推广应用机器人。  (3)研发面向机床单机及生产线上下料和零部件搬运、铲刮、倒角、抛磨、焊接、喷涂(粉)等自动化、柔性化生产急需的工业机器人,机床企业与工业机器人企业共同研制,实现整机零部件的自动加工,推动机床生产制造技术水平提升。  (4)工业机器人机械本体的关键零部件,如转盘、大臂、箱体、支撑套、小臂、腕体等,尺寸精度和形位公差均要求较高,对机械加工设备、工装夹具、量检具等都有很高的要求;机器人减速器的摆线齿壳、行星针轮、偏心轴及行星架等关键零件的结构优化和加工。

工业机器人的应用领域论文选题

不是的! 1、三D设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上,让设计目标更立体化,更形象化的一种新兴设计方法。学习设计的美术的确很重要。主要是要对立体方面有感觉,但如果经过自己的锻炼和对软件的熟练程度。克服这点小问题应该是可以的。最主要的就是你有足够的时间锻炼自己。熟练对软件的掌握。要相信自己可以。不要硬着头皮去做。每个东西都技巧。 2、人工智能技术的基本原理、控制方法及应用。在简述人工智能的理论与方法基础上,较详细地介绍了人工智能在工业领域中的应用,包括人工智能基础知识专家系统、智能控制、计算智能及其应用、数据挖掘与智能决策、智能制造、智能机器人、综合集成智能系统和智能系统及装备实例等。

现在国内外市场流通的工业机器人主要与一下几类:焊接机器人、切割机器人、喷涂机器人、收集机器人以及搬运码垛机器人等。而工业机器人的应用已遍及各个行业,现在以汽车零部件制造业、电子电气以及工程机械行业为主要应用行业,此外建材、健身器材,畜牧设备制造业、家电、化纤、食品、包装等行业也已经逐步地步入了工业机器人时代。我们做焊接机器人,目前涉足最广最深的就是汽车零部件制造业,与国内外知名汽车企业也建立良好合作关系。

近年来随着我国仓储物流机器人的需求增速提高,应用于这一领域的工业机器人的销量与市场规模也随之增长。同时在发展的过程中以形成Geek+、快仓与海康威视的仓储物流机器人第一梯队以及其他企业组成的第二梯队。未来随着智能物流的迅速发展以及技术的不断突破,仓储物流机器人将在状态感知、实时决策以及准确执行方面更加智能,应用将更加广泛,需求也将随之增多。工业机器人行业主要上市公司:埃斯顿(002747)、埃夫特(688165)、ST伯朗特(430394)、华中数控(300161)、新时达(002527)等。本文核心数据:机器人下游需求增速、叉式移动机器人市场规模、叉式移动机器人销量、仓储物流机器人竞争梯队1、物流行业机器人增速较快据MIR统计,2019-2020年我国医疗用品行业与物流行业对工业机器人的需求增速最多,分别达到了26%与20%,其中医疗用品的需求增加主要来自于疫情的刚需,物流领域需求的增加则主要是因为我国仓储物流行业对工作效率的更高要求。2、仓储物流中AGV机器人应用场景最多仓储物流机器人在智能仓储环节有六大应用场景,主要为入库、存取、拣选、包装、分拣与出库,不同场景对应的工业机器人如下所示:3、叉式移动机器人销量逐年增长在智能仓储物流的环节中,AGV机器人(移动机器人)的应用环节较多,目前的叉式移动机器人(AGV/AMR)是指在叉车上加载各种导引技术,构建地图算法,辅以避障安全技术,实现叉车的无人化作业。随着中国智慧物流的推进速度不断加快,将有更多行业使用AGV机器人替代传统叉车。据统计,2015-2020年我国叉式移动机器人销量从300台增长到了5000台,市场规模从5亿元增长到2亿元。4、国内仓储物流机器人分为两个梯队在仓储物流机器人迅速发展的过程中,涌现出了不少优秀的企业,其中处于第一梯队的企业主要有Geek+、快仓与海康威视,占了市场的主要份额;第二梯队有艾瑞斯机器人、马路创新与牧星智能等,其中Geek+专注于为企业例如大型商超、医药企业、零售公司等提供以机器人为核心的智能仓储解决方案,是我国仓储物流机器人领域的龙头企业。5、仓储物流机器人发展趋势随着物联网技术、人工智能与工业机器人技术合作发展下,未仓储物流机器人在结合物联网与人工智能的情况下其在状态感知、实时决策以及准确执行方面将会有所提升。除此之外,我国工业机器人的发展核心在于核心零部件的技术突破,企业在发展的过程中也应注重自主创新能力的培养。以上数据参考前瞻产业研究院《中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》。

工业机器人的应用领域论文题目

不是的! 1、三D设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上,让设计目标更立体化,更形象化的一种新兴设计方法。学习设计的美术的确很重要。主要是要对立体方面有感觉,但如果经过自己的锻炼和对软件的熟练程度。克服这点小问题应该是可以的。最主要的就是你有足够的时间锻炼自己。熟练对软件的掌握。要相信自己可以。不要硬着头皮去做。每个东西都技巧。 2、人工智能技术的基本原理、控制方法及应用。在简述人工智能的理论与方法基础上,较详细地介绍了人工智能在工业领域中的应用,包括人工智能基础知识专家系统、智能控制、计算智能及其应用、数据挖掘与智能决策、智能制造、智能机器人、综合集成智能系统和智能系统及装备实例等。

汽车和3C电子产业聚集大部分工业机器人从工业机器人的下游应用来看,目前汽车制造业和3C电子产业是机器人聚集最多的领域。2018年国内工业机器人系统集成应用中,汽车行业的占比达到0%,电子行业的占比达到5%,二者合计占比5%,集中度较高。工业机器人在汽车生产中占着重要地位,尤其是汽车行业的快速发展,工业机器人能够自主动作,广泛应用到不同生产环节,其常配有机械手、刀具等其他便于装配的生产工具。方便快捷进行生产,同时可以代替在低温、高温、有毒等恶劣环境下的工作,代替人完成繁重、单调重复的生产,保证了产品质量,提高了生产效率。中国工业机器人销售情况从具体销量来看,2015-2017年中国工业机器人不断增长,2017年增长至9万台,涨幅达到4%。2018年,由于工业机器人最大需求行业——汽车行业迎来28年首次销量下滑,3C行业增长也大幅度回落,这两大行业的投资情况更是断崖式下跌,所以工业机器人需求量有所下降,2018年同比下降7%;2019年上半年同比下降10%,销量约为85万台。中国工业机器人未来走势预判中国未来阶段工业机器人行业的走势,可参照日本工业机器人行业走势进行预判——从国际经验看,国际机器人最强大国家为日本,在经历了 1967-1980 的产业初创期、1980-1990 高速期后,进入长达 22 年(1990-2012)的稳定增长期。现阶段,中国工业机器人产业随着下游行业需求增速放缓,叠加政策退出,2018-2019年行业进入调整期,根据国外经验以及预测模型测算,前瞻预计,未来 5 年行业销量增速达 15%,到2024年,中国工业机器人销量将突破31万台。——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》。

工业机器人的典型应用包括焊接、刷漆、组装、采集和放置(例如包装、码垛和SMT)、产品检测和测试等,具有高效性、持久性、高效率和准确性。

工业机器人的应用领域论文选题意义

行业主要上市企业:科大智能(300222)、沃迪智能(830843)、工业富联(601138)、远大智能(002689)、上海沪工(603131)、埃夫特(688165)、ST伯朗特(430394)、ST华昌(300278)、机器人(300024)、科远智慧(002380)、华自科技(300490)、埃斯顿(002747)、ST安控(300370)、泰禾智能(603656)等。本文核心数据:工业机器人产量、工业机器人销售额、全球工业机器人出货量TOP15国家和地区供给端:工业机器人产量大幅增长当前,新一轮科技革命和产业变革加速演进,新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料等与机器人技术深度融合,机器人产业迎来升级换代、跨越发展的窗口期。随着后疫情时代的到来,中国工业经济展现出了应对复杂严峻局面的强大韧性和活力,工业机器人行业表现逆势上扬。根据国家统计局最新发布的数据显示,2021年我国规模以上企业工业机器人产量为30万套,同比增长9%。需求端:——工业机器人销售规模增速近20%《“十四五”机器人产业发展规划》指出,我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。根据IFR数据显示,2020年我国工业机器人销售规模达到5亿元,同比增长9%。2021年底,工信部、国家发改委、科技部等15部门联合印发了《“十四五”机器人产业发展规划》,推动我国机器人产业在“十四五”时期迈向中高端水平。《规划》明确提出,力争到2025年,我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地,机器人产业营业收入年均增长超过20%,制造业机器人密度实现翻番。预计到2025年我国工业机器人销售规模将达到1051亿元左右。——工业机器人出货量居世界首位据IFR《世界机器人2021工业机器人报告》显示,中国工业机器人出货量为168400台,强劲增长20%,居世界第一位。——制造业机器人密度达到246台/万人2020年我国制造业机器人密度达到246台/万人,是全球平均水平的近2倍。——垂直多关节机器人占据半壁江山从机械结构看,据MIR统计,2020年垂直多关节机器人在中国市场中的销量在各机型中依然位居首位,全年销售总销量的63%;SCARA机器人全年销售占比为30%;另外,协作机器人与Delta机器人销售占比分别为4%与3%。综合来看,近年来,在国家政策的支持下,我国工业机器人密度不断提高,产量和销售额逐年增长。未来,随着工业机器人国产化进程加速,工业机器人行业发展空间巨大。以上数据参考前瞻产业研究院《中国工业机器人行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

不是的! 1、三D设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上,让设计目标更立体化,更形象化的一种新兴设计方法。学习设计的美术的确很重要。主要是要对立体方面有感觉,但如果经过自己的锻炼和对软件的熟练程度。克服这点小问题应该是可以的。最主要的就是你有足够的时间锻炼自己。熟练对软件的掌握。要相信自己可以。不要硬着头皮去做。每个东西都技巧。 2、人工智能技术的基本原理、控制方法及应用。在简述人工智能的理论与方法基础上,较详细地介绍了人工智能在工业领域中的应用,包括人工智能基础知识专家系统、智能控制、计算智能及其应用、数据挖掘与智能决策、智能制造、智能机器人、综合集成智能系统和智能系统及装备实例等。

【摘要】机器人的制造及应用水平,代表了一个国家的制造业水平,发展机器人产业应上升到国家战略高度。机器人的广泛使用是我国从制造业大国走向制造业强国的重要手段和途径。本文分析了现阶段国外工业机器人的应用、发展现状与趋势。通过实例说明了目前我国工业机器人发展的现状和未来的发展趋势,中国先进工业机器人大批量生产制造时代到来。 中国论文网 -htm【关键词】机器人;工业机器人;发展现状;发展趋势工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。一、工业机器人的应用情况经过五十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中,弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。二、国内外工业机器人的发展现状1、国外工业机器人的发展现状在国外,工业机器人技术日趋成熟,已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而,相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司,它们包括:瑞典的ABB Robotics,日本的FANUC、Yaskawa,德国的KUKA Roboter,美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测,机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计,世界机器人市场前景看好,从20世纪下半叶起,世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头[1]。在发达国家中,工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线,以保证产品质量,提高生产效率,同时避免了大量的工伤事故。像国际上著名公司ABB、Comau、KUKA、BOSCH、NDC、SWISSLOG、村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供应商。目前,日本、意大利、德国、欧盟、美国等国家产业工人人均拥有工业机器人数量位于世界前列,全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明,工业机器人的普及是实现自动化生产,提高社会生产效率,推动企业和社会生产力发展的有效手段。2、国内工业机器人的发展现状在降低制造成本,解决用工严重不足等口号的呼喊下,近年来机器人产业在全世界范围内兴起。中国作为世界工厂,面临的形式更是尤为的严重。有数据显示中国每年工业机器人的装机量约占全球的1/8,仅次于日本、韩国,预计2015年中国的装机量会超过这两个国家,成为世界上使用工业机器人最多的国家。自2009年以来,中国机器人市场持续快速增长,工业机器人年均增长速度超过40%,到目前为止,中国工业机器人市场份额约占全球市场的1/5;以教育、清扫等为代表的服务机器人在国内也在逐步进入市场。随着我国门户的逐渐开放,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人研究的相关进展,显得十分重要。2012年,四种新型工业机器人在中国哈尔滨研制成功。专家们认为这标志着我国已经掌握了第一代工业机器人的生产技术,新的机器人产业已经在我国诞生。这四种工业机器人分别是哈尔滨工业大学和哈尔滨风华机器厂等单位研制的华宇Ⅱ型弧焊机器人,华宇Ⅰ型点焊机器人,哈尔滨工业大学与航天部811厂等单位联合研制的东方1号喷漆机器人和国营星光机器厂研制的星光Ⅰ型直角坐标点焊机器人。近年来,中国河南洛阳市越来越多的企业开始引进工业机器人等智能设备,但目前国内使用的机器80%是国外制造。位于洛阳工业园区的沃德福集团高端智能装备制造基地项目,总投资1。5亿元,将研发制造6轴工业机器人等高端智能设备,达到年产1万台工业机器人的生产、装配能力。该项目计划2014年建成投产,预计年产值20亿元,不久将在这里首次实现先进工业机器人大批量生产制造。随着便宜劳动力时代的结束,可以预计工业机器人将迎来一个伟大的时代,不仅在工业上,而且在服务、医疗等领域都有广泛的应用,从而推动一大批行业的发展,如高端制造业、制造业的个性化、医疗图像处理以及航空航天等。近十年以来,在“十五”、“十一五”攻关计划和863计划等科技计划的支持下,我国有组织、有计划地发展工业机器人产业,通过研制、生产、应用等多个层面的不断探索,在技术攻关和设计水平上有了长足的进步。总的来看,已经掌握了工业机器人的设计、制造、应用过程中的多项关键技术,能够生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人[2]。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术;工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术;机器人软件的设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术;弧焊、点焊及大型机器人自动生产线(工作站)与周边配套设备的开发和制备技术等,某些关键技术已达到或接近了国际先进水平,中国工业机器人在世界工业机器人领域已占有一席之地。   三、工业机器人的发展趋势工业机器人在许多生产领域的使用实践证明,它在提高生产自动化水平,提高劳动生产率和产品质量以及经济效益,改善工人劳动条件等方面,有着令世人瞩目的作用,引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。1、国外发展趋势日本将机器人列为战略产业,韩国将机器人作为“增长发动机产业”,各发达国家政府早年通过制定政策,采取一系列措施鼓励企业应用机器人,设立科研基金鼓励机器人的研发设计,从政策上、资金上给予大力支持,工业机器人的应用和研究走在世界的前列。世界工业机器人市场普遍看好,各国都在期待机器人的应用研究有技术上的突破。从近几年世界机器人推出的产品来看,工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展,其发展趋势主要为:结构的模块化和可重构化;控制技术的开放化、PC化和网络化;伺服驱动技术的数字化和分散化;多传感器融合技术的实用化;工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面[3]。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1)工业机器人性能不断提高,而单机价格不断下降。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;器件集成度提高,控制柜日见小巧,且采用模块化结构;大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。(4)机器人中的传感器作用日益重要,装配、焊接机器人采用了位置、速度、加速度视觉、力觉等传感器,而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制,如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统,而是致力于操作者与机器人的人机交互控制,即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统,使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。(7)机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出虚拟轴机床以来,这种新型装置已成为国际研究的热点之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域[4]。2、国内发展趋势中国工业机器人在“七五”、“九五”、“十五”期间研究取得了较大进展,我国在关键技术上有所突破,但还缺乏整体核心技术的突破,应用遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。科学院机器人“十二五”规划研究目标:开展高速、高精、智能化工业机器人技术的研究工作,建立并完善新型工业机器人智能化体系结构;研究高速,高精度工业机器人控制方法并研制高性能工业机器人控制器,实现高速,高精度的作业;针对焊接,喷涂等作业任务,研究工业机器人的智能化作业技术,研制自动焊接工业机器人,自动喷涂工业机器人样机,并在汽车制造行业,焊接行业开展应用示范。国家下一步的发展思路,将发展以工业机器人为代表的智能制造,以高端装备制造业重大产业长期发展工程为平台和载体,系统推进智能技术、智能装备和数字制造的协调发展,实现我国高端装备制造的重大跨越。具体分两步进行:第一步,2012~2020年,基本普及数控化,在若干领域实现智能制造装备产业化,为我国制造模式转变奠定基础;第二步,2021~2030年,全面实现数字化,在主要领域全面推行智能制造模式,基本形成高端制造业的国际竞争优势。工业机器人市场竞争越来越激烈,中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战,加快工业机器人的研究开发与生产是使我国从制造业大国走向制造业强国的重要手段和途径。未来几年,国内机器人研究人员将重点研究工业机器人智能化体系结构,高速高精度控制,智能化作业,形成新一代智能化工业机器人的核心关键技术体系,并在相关行业开展应用示范和推广。(1)工业机器人智能化体系结构标准研究开放式,模块化的工业机器人系统结构,工业机器人系统的软硬件设计方法,形成切实可行的系统设计行业标准、国家标准和国际标准,以便于系统的集成,应用与改造。(2)工业机器人新型控制器技术研制具有自主知识产权的先进工业机器人控制器。研究具有高实时性的,多处理器并行工作的控制器硬件系统;针对应用需求,设计基于高性能,低成本总线技术的控制和驱动模式。深入研究先进控制方法,策略在工业机器人中的工程实现,提高系统高速,重载,高追踪精度等动态性能,提高系统开放性。通过人机交互方式建立模拟仿真环境,研究开发工业机器人自动/离线编程技术,增强人机交互和二次开发能力。(3)工业机器人智能化作业技术实现以传感器融合,虚拟现实与人机交互为代表的智能化技术在工业机器人上的可靠应用,提升工业机器人操作能力。除采用传统的位置,速度,加速度等传感器外,装配,焊接机器人还应用了视觉,力觉等传感器来进行实现协调和决策控制,基于视觉的喷涂机器人姿态反馈控制;研究虚拟现实技术与人机交互环境建模系统。(4)成线成套装备技术针对汽车制造业,焊接行业等具体行业工艺需求,结合新型控制器技术和智能化作业技术的研究,研究与行业密切相关的工业机器人应用技术,以工业机器人为核心的生产线上的相关成套装备设计技术,开发弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置,喷涂线的喷涂设备的研制以及相关功能部件并加以集成,形成我国以智能化工业机器人为核心的成线成套自动化制造装备。(5)系统可靠性技术可靠性技术是与设计、制造、测试和应用密切相关的。建立工业机器人系统的可靠性保障体系是确保工业机器人实现产业化的关键。在产品的设计环节、制造环节和测试环节,研究系统可靠性保障技术,从而为工业机器人广泛应用提供保证。我国的机器人产业化必须由市场来拉动。机器人作为高技术,它的发展与社会的生产、经济状况密切相关。机器人的研制、开发只有从技术上实现可能性大为原则选择机器人优先应用的领域,并以此为突破口,向其他领域渗透、扩散至为重要。综合国内外工业机器人研究和应用现状,工业机器人的研究正在超智能化、模块化、系统化、微型化、多功能化及高性能、自诊断、自修复趋势发展,以适应多样化、个性化的需求向更大更宽广的应用领域发展。

工业机器人的应用领域论文选题背景

机器人产生的背景:1920年,捷克作家卡雷尔·凯佩克(Karel Capek)发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中,凯佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”,“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响,引起了人们的广泛关注,被当成了“机器人”一词的起源。发展机器人的原因:工业机器人技术的不断发展,现代工业机器人的柔性更加突出,使得工业机器人可以完成的工作越来越多,更换机器人法兰末端执行工具(焊枪、夹爪、割枪等)便可以执行不同的工作。汽车工业、汽车零部件工业、金属制品业、橡胶及塑料工业、电子电器工业、食品工业等领域均有应用。应用环境目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人分为两类: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。[我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人也分为两大类,即工业机器人和特种机器人。这和国际上的分类是一致的。工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。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。

不是的! 1、三D设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上,让设计目标更立体化,更形象化的一种新兴设计方法。学习设计的美术的确很重要。主要是要对立体方面有感觉,但如果经过自己的锻炼和对软件的熟练程度。克服这点小问题应该是可以的。最主要的就是你有足够的时间锻炼自己。熟练对软件的掌握。要相信自己可以。不要硬着头皮去做。每个东西都技巧。 2、人工智能技术的基本原理、控制方法及应用。在简述人工智能的理论与方法基础上,较详细地介绍了人工智能在工业领域中的应用,包括人工智能基础知识专家系统、智能控制、计算智能及其应用、数据挖掘与智能决策、智能制造、智能机器人、综合集成智能系统和智能系统及装备实例等。

首先我介绍一下机器人产生的背景,机器人技术的发展,它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果,也同时,为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术,它的发展归功于在第二次世界大战中,各国加强了经济的投入,就加强了本国的经济的发展。  另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果,也是人类自身发展的必然结果,那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况,人们越来越不断探讨自然过程中,在改造自然过程中,认识自然过程中,实现人们对不可达世界的认识和改造,这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。  那么什么是机器人呢?人们一般的理解来看,机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置,或者叫自动化装置,它仍然是个机器,它有三个特点,一个是有类人的功能,比如说作业功能,感知功能,行走功能,还能完成各种动作,它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作,这里一个显著的特点,就是它可以编程,改变它的工作、动作、工作的对象,和工作的一些要求,它是人造的机器或机械电子装置。但从完整的更为深远的机器人定义来看,应该更强调机器人智能,所以人们又提出来机器人的定义是能够感知环境,能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求,展望21世纪,机器人将是一个与20世纪计算机的普及一样,会深入地应用到各个领域,在21世纪的前20年是机器人从制造业走向非制造业的发展一个重要时期,也是智能机器人发展的一个关键时期。  刚才我们用了短暂的时间,讲了机器人的发展以及我们对机器人的看法,进行了简单地介绍,相信大家在今后的学习中,能够加入到我们研究机器人这个行列中。  全文  首先我介绍一下机器人产生的背景,机器人技术的发展,它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果,同时,为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术,它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入,就加强了本国的经济的发展。比如说日本,战后以后开始进行汽车的工业,那么这时候由于它人力的缺乏,它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造,提高生产效率降低人的劳动强度,这是从社会发展需求本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果,也是人类自身发展的必然结果,那么人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况,人们越来越不断探讨自然过程中,在改造自然过程中,认识自然过程中,来需求能够解放人的一种奴隶。那么这种奴隶就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动,实现人们对不可达世界的认识和改造,这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。但另一方面,尽管人们有各种各样的好的想法,但是它也归功于电子技术,计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。  那么下面我谈一下就人们很关心的问题,为什么要发展机器人?那么简单说,机器人有三个方面是我们必要去发展的理由:一个是机器人干人不愿意干的事,把人从有毒的、有害的、高温的或危险的,这样的环境中解放出来,同时机器人可以干不好干的活,比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点,就重复性的劳动,一方面他很累,但是产品的质量仍然很低;另一方面机器人干人干不了的活,这也是非常重要的机器人发展的一个理由,比方说人们对太空的认识,人上不去的时候,叫机器人上天,上月球,以及到海洋,进入到人体的小机器人,以及在微观环境下,对原子分子进行搬迁的机器人,都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题,也就是说机器人发展的三个理由。  那么什么是机器人呢?这个问题是一个非常有意思的一个问题。但人们一般的理解,机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置,它仍然是个机器。它有三个特点:一个是有类人的功能,比如说作业功能;感知功能;行走功能;还能完成各种动作,它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作,这里一个显著的特点,就是它可以编程,改变它的工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。它是人造的机器或机械电子装置,所以这个机器人仍然是个机器。但是目前还没有一个统一的有关机器人定义,一般来说我们认为机器人是计算机控制的可以编程的目前能够完成某种工作或可以移动的自动化机械,这是美国工程师协会定的一个定义,但日本和其他国家也对机器人有不同的看法,他们认为从完整的更为深远的机器人定义来看,应该更强调机器人智能,所以人们又提出来机器人的定义是能够感知环境,能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求,那么比方说机器人在这里边可以代替人进行焊接,焊接的环境是非常复杂的,可以搬运,它在生产线中搬运玻璃和各种各样的一些零件的搬运的工作,还可以在生产线中码垛等等,这都是把人从繁重的体力劳动中解放出来的一个例子。  那么机器人怎么产生的呢?这是在1920年,有一个捷克斯洛伐克的一个作家叫卡佩克,他写了一本科幻小说,叫《罗萨姆的机器人万能公司》。这本小说中他构思了一个和幻想了一个机器人,它的名字叫罗伯特,也就是我们英文中的Robot,它可以不吃饭,它能够不知疲劳的,不知疲倦地进行工作。在1920年前后,大家也知道是在第一次世界大战以后,是各国工业发展比较迅速的时期,我们看到电影《摩登时代》,卓别林主演的人变成了机器人,在生产线中天天的进行劳动。人们在这种烦躁的体力劳动中就幻想有一种能代替人完成这样工作的想像、一种需要,这个小说在1924年和1927年的时候被纷纷传到了日本、法国和欧洲国家,还变成了一种当时的木偶剧和一些话剧,所以这样的一个机器人的名词就向全世界铺展开来,当时人们还认为是一个科幻小说,还没有把它跟我们日常的学习工作和生产结合起来。  但通过这样一个小说,一个罗伯特这样一个名词,它体现了人类长期的一种愿望,这种愿望就是创造出一种机器,能够代替人进行各种工作。这种想法是机器人产生的一种客观的要求,那么真正机器人的发展是在1947年,美国橡树岭国家实验室在研究核燃料的时候,大家知道核燃料,它有X射线对人体是有伤害的,必须有一台机器来完成像搬运和核燃料的处理这样的工作。在1947年产生了世界上第一台主从遥控的机器人,那么1947年以后大家知道,是计算机电子技术发展比较迅速的时期,因此各国已经开始利用当时的一些现代的技术,进行了机器人研究。那么在1962年美国研制成功PUMA通用示教再现型机器人,那么这就标志着机器人走向成熟,应该说第一台可用的机器人在1947年产生,真正意义的机器人在1962年产生。那么相继不久,在英国等国家,也相继研究出一些机器人,那么到了20世纪60年代末,日本人将它的国民经济的汽车工业与机器人进行结合,它购买了美国的专利,在日本进行了再次开发和生产机器人。到20世纪70年代的时候,日本已经将这种示教再现型的机器人进行了工业化,出现了很多公司,现在的像ABB,MOTOMAN,还有安川公司,还有很多机器人公司像OTC等等公司。它们都是已经将机器人进行了工业化,进行了批量生产,而且成功的用于了汽车工业,使机器人正式的走向应用。  在20世纪70年代到20世纪80年代初期,工业机器人变成产品以后,得到全世界的普遍应用以后,那么很多研究机构开始研究第二代具有感知功能的机器人,出现了瑞典的ABB公司,德国的KUKA机器人公司,日本几家公司和日本的FUNAC公司,都在工业机器人方面都有很大的作为,同时我们也看到机器人的应用在不断拓宽,它已经从工业上的一些应用,扩展到了服务行业,扩展了它的作业空间,向海洋空间和服务医疗等等行业的使用。所以从这张图可以看出机器人发展的几个过程。  那么总结一下,我们认为,机器人有三个发展阶段,那么也就是说,我们习惯于把机器人分成三类,一种是第一代机器人,那么也叫示教再现型机器人,它是通过一个计算机,来控制一个多自由度的一个机械,通过示教存储程序和信息,工作时把信息读取出来,然后发出指令,这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果,再现出这种动作,比方说汽车的点焊机器人,它只要把这个点焊的过程示教完以后,它总是重复这样一种工作,它对于外界的环境没有感知,这个力操作力的大小,这个工件存在不存在,焊的好与坏,它并不知道,那么实际上这种从第一代机器人,也就存在它这种缺陷,因此,在20世纪70年代后期,人们开始研究第二代机器人,叫带感觉的机器人,这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉,比如说力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉和人进行相类比,有了各种各样的感觉,比方说在机器人抓一个物体的时候,它实际上力的大小能感觉出来,它能够通过视觉,能够去感受和识别它的形状、大小、颜色。抓一个鸡蛋,它能通过一个触觉,知道它的力的大小和滑动的情况。  那么第三代机器人,也是我们机器人学中一个理想的所追求的最高级的阶段,叫智能机器人,那么只要告诉它做什么,不用告诉它怎么去做,它就能完成运动,感知思维和人机通讯的这种功能和机能,那么这个目前的发展还是相对的只是在局部有这种智能的概念和含义,但真正完整意义的这种智能机器人实际上并没有存在,而只是随着我们不断的科学技术的发展,智能的概念越来越丰富,它内涵越来越宽。  那么从三代机器人发展过程中,从另一个方面,我们对机器人从应用的角度进行了分类,比如说工业机器人,它包括点焊、弧焊、喷漆、搬运、码垛,在工业现场中工作的这种机器人,我们统称为工业机器人,那么从不同的应用中,到水下去作业的叫水下机器人,到空间作业的叫空间机器人,同时又存在农业、林业、牧业,对医疗机器人叫医用机器人,还包括娱乐机器人,建筑和居室上用的机器人,所以从应用分类,它包括从行业、应用角度,也可以进行这样简单的分类。  下面我简单介绍一下我国机器人发展的基本概况。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。  下边我简单介绍一下工业机器人的一些情况,到目前为止,工业机器人是最成熟,应用最广泛的一类机器人,世界总量目前已经销售110万台,这是1999年的统计,但这110万台在已经进行装备使用的是75万台,这个量也是不小的。总体情况看,日本在工业机器人这一块,是首位的,成为机器人的王国,美国发展也很迅速,目前在新安装的台数方面,已经超过了日本,中国刚开始进入产业化的阶段,已经研制出多种工业机器人样机,而有小批量在生产中使用,这也是整个在日本、美国以及我们国家在工业机器人情况的一些比较。  这是点焊机器人,点焊机器人刚才讲的,主要是针对汽车生产线,提高生产效率,提高汽车焊接的质量,降低工人的劳动强度的一种机器人。它的特点是通过机器人对两个钢板进行点焊的时候,需要承载一个很大的焊钳,一般在几十公斤以上,那么它的速度要求在每秒钟一米五到两米这样的高速运动,所以它一般来说有五到六个自由度,负载三十到一百二十公斤,工作的空间很大,大概有两米,这样一个球形的工作空间,运动速度也很高,那么自由度的概念,就是说,是相对独立运动的部件的个数,就相当于我们人体,腰是一个回转的自由度,我们大臂可以抬起来,小臂可以弯曲,那么这就三个自由度,同时腕部还有一个调整姿态来使用的三个自由度,所以一般的机器人有六个自由度,就能把空间的三个位置,三个姿态,机器人完全实现,当然也有小于六个自由度的,也有多于六个自由度的机器人,只是在不同的需要场合来配置。  弧焊机器人也是工业机器人中一个最重要的方面,像我们汽车的后桥,进行焊接的时候,它连续焊接,所以它的特点是连续轨迹控制,所以它要求的轨迹精度要求非常高,一般来说也是五到六个自由度,由于它焊枪比较小,所以在五到十公斤就可以了,这个方面是在国际和国内应用非常大的一类机器人,在另一方面像搬运和铆接,这些工作场合下,像搬运,主要是要求机器人有很高的速度,承载能力很多、很强,像日本的大库机器人,它可以承载三百公斤,抓取、来进行搬运和码垛。  第二类是服务机器人,随着工业化的发展,尤其近十年以来,机器人的发展的应用领域在不断拓宽,目前一个很重要的特征,大家都知道,机器人已经从制造业逐渐转向了非制造业和服务行业,刚才谈的汽车制造属于是制造业,但服务行业包括清洁、加油、救护、抢险、救灾这些等等,都属于非制造行业和服务行业,那么这里边跟工业机器人相比,它有一个很重要的不同,它主要是一个移动平台,它能够移动、去运动,上面有一些手臂进行操作,同时还装有一些像力觉传感器和视觉传感器、超声测距传感器等等。它对周边的环境进行识别,来判断它的运动,完成某种工作,这是服务机器人的基本的一个特点。  比方说这里边有几张图片,这是在美国,他们研制的像大型客机这种清洗工作,如果人来做的话十分繁重,那么大一个机体来清洗的话,工作量是很大,而且也很不方便,那么他们采用这种机器人来实现像飞机的这些清洗的工作,包括一些国家开发像高层建筑的清洗机器人,这也都是服务行业的机器人,还包括像家庭使用的,还有一些宾馆和一些公共场合使用的这种清洁机器人,对地面来进行清扫,还包括网球场上能够自动地把撒下的球,集中收集起来,这种机器人也都是存在的。  另一个方面的服务机器人应用,在汽车加油机器人这块也很有意思,包括我们现在的一些加油站,都是用自动的计量装置,实现了有的这种自动计量,但是还仍然用人去操作,但可以看到在一些美国的高速公路上,汽车流量很大,包括夜间都要对汽车进行加油,工作也很烦琐,所以现在很多国家在开发这种自动的加油机器人,它可以自动的计量,自动的把汽车油嘴放到汽车油箱里边去,这也都是服务机器人的一种体现。  导盲机器人它针对盲人这种安全性考虑,类似于一个小狗的形状,它能够对道路的一些障碍,运动的车辆和行人进行判断,来引导这个盲人进行安全的行走,这个确实对提高盲人的安全,是非常必要的。  再有导游礼仪机器人,这也是服务机器人,体现出一种智能的,一个体现的代表,在很多大的公司它需要对产品进行宣传,它制作出一些各种卡通形状的机器人,能够跟人进行简单的对话,介绍产品等等,这在一些宾馆能够接待一些客人等等增加企业或者宾馆的这种对社会的影响。  家务机器人主要体现在像一些对地毯和地板定期的它能够进行清扫和吸尘,它这个机器人很有意思,它有传感器,它能够把家具和人能识别出来,它自动的按照一种规律,能根据路径把地面全部的清扫干净,这也是家务中一些机器人的表现。  那么表演娱乐机器人,现在很多国家在开发这种像动物园、还有娱乐中心、还有迪斯尼这样的一个大型的游园,它为了增加趣味性,把研究出像模仿人,包装成各种人的样子,它能够说话唱歌和表演,这样还能跟人进行交流,这样的机器人,还包括把机器人包装成各种有趣的动物,像恐龙、大象、狮子,还有一些小的卡通式的这种动物,它已经完成像动物的一些动作的模仿,模仿它的声音,同时还跟人进行交流,尤其是比较有趣的是一个弹钢琴机器人,早期在日本的时候,弹了一首世界著名的名曲,在当时,在机器人界引起了很大的轰动,那么这个机器人特点,它要求手指非常灵活,自由度也特别多,而且在弹的过程中,还要有力控制和感觉的控制,所以它相对来说是对机器人机构和控制方面提高更高的要求。  还有像这种机器人的演奏家,包括它的拉小提琴,这个小提琴在乐器里边最复杂的,难度最高的一种乐器,它能通过乐曲拉小提琴,力的控制、协调、速度等等,都要进行选择或者自动的判断,还包括这也是一个机器人在做一个表演,等等就是在服务机器人方面,它很宽的一个应用领域,它跟人的需求越来越接近,那么总结一下它有几个关键技术,从技术上的方面有四个,一个是移动机构,前面看过几种机器人它跟工业机器人不一样,大多数的服务机器人,它是移动的,有轮式、履带式、还有步行式的,包括还有组合式的,这种移动机构,对环境感知功能,这也是服务机器人最重要的特点,因为它所处的环境,不像工业机器人对一个固定的环境,固定的机座,固定样子来实现的,那么这个环境也许是未知的,也许是变化的,包括清扫机器人,屋子的形状,一家一个样子,家具的摆放不一样,甚至,还有一些人在走动,这些非结构环境使得它能够准确的描述和感知和判断,这一点来讲,就表现出服务机器人具有一定的人的智能的这种功能。  另一个方面是能源技术,大家知道,早期做仿人形机器人,都带一个“辫子”,因为它能量提供不足,那么电池能量很小,所以现在的这种服务机器人,理想的这种能源它要求是密度高,输出电压比较恒定,内阻小、耐高温,还可以充电,成本低,尤其在密度高这个方面是十分重要的,所以能源技术是未来移动机器人发展中的一个十分关键的一个问题,还有控制技术,控制技术在感知环境的过程中,它也需要跟人进行交互,它既然是服务,人总要跟它接触,那么如何跟人进行交互,那么就需要一个开放式的友好的连接接口,包括语音功能,图形编程方式等等。  另一个方面的体现在农林畜产机器人这方面,国际上也有些很大的进展,可能对我们国家农业机器人,林业机器人是否需要,我们也在探讨,那么对于一些发达国家农业人口十分有限,包括在一些农副产品,松籽的采集,量很大,非常麻烦的一件事情,这样的话,一个机器人能够对像西红柿,苹果等水果,它通过形状和颜色,来判断它的成熟度,然后摘取,这个确实提高了农业自动化的一个方面的研究,包括我们国家已经研制成功嫁接机器人,对一些像嫁接,机器人采摘以后,能够对两个树枝进行自动的对接,然后将树枝缠起来,这个在中国农业大学已经研制成功,还包括林业机器人,林业机器人主要对于农林产品,像松籽进行采摘,还包括像树根,进行采伐的时候,要拔出来,和植树这方面也都有开发,更有意思的是在牧业的机器人,包括澳大利亚,绵羊和羊是非常多的一种,他们国家产量最大的一个产业,那么绵羊,剪羊毛这个量很大,那么它人力又有限,所以它在致力于开发剪羊毛机器人,它首先通过机械手,把一个羊给固定住,通过摄影机把羊的形状识别出来,然后,用这种所谓的剪子,然后根据它的形状,自动地把羊毛剔出来,同时呢,还不破坏它的皮肤,因为一个羊一个模样所以它操作的难度是很大的,对环境的感知要求很高的,所以这个技术也是非常复杂的。  建筑机器人在国外,用量、需求在逐渐增加,建筑机器人它主要解决,像我们筑路机器人,也都需要建筑机器人,包括喷涂,挖掘机,包括像一些建筑的模块化的预制板来进行拼接,都需要一些自动化的装置,还包括家庭装修的时候,像墙壁的粉刷这个量也很大,而且也很脏,对人体有害,现在国外一些公司,在开发面向家庭的粉刷这种机器人已经得到了小批量的使用,这是在建筑方面的一些体现。  还有像食品包装,缝纫这也都是说,面向服务家庭也食品这方面的应用,包括对香肠的这种包装,实际上它一方面提高了自动化水平,但另一方面,也提高了卫生程度,不然的话人类参与的话,总会带来一些不卫生的因素,包括服装裁剪,现在我们做衣服,人们越来越追求个性化,那么现在从他们有些大学在研究,包括你希望的样子,包括你站在这块儿给你扫描以后,把你的体型给你扫描出来,机器人能自动地给你设计出适合你这种身材的样子,通过你的选择和修改,然后机械手自动地对它的布料进行裁剪,最后,还有一些生产线能够自动缝纫,在英国,很多国家,也都在开发这样的一些机器人装置。  还包括消防救护机器人,在日本发展的比较多,那么像高楼建筑一旦发生火灾,那么大家知道这是很危险的事情,也是很痛苦的事情,那么通过机器人来辅助来进行救护,把人从高楼救下来,然后进行抢救,包括高楼着火的时候,它可以用这种机械爬到大楼上去,进行喷水,或者是进行切断一些电缆等等这样的工作,都可以用机器人来完成。  那么医疗机器人,是近五年来发展比较迅速的一个新的应用领域,那么这个也可以看到几个方面,包括人是一个非常珍贵的生物,那么包括人的眼球、神经、血管都很精细,那么如果人手术的时候,医生来手术,一个是疲劳,另一个人手操作的精度还是有限的,那么这是在德国,一些大学里面,面向人的脊椎,如腰间盘突出这种病,进行识别以后,能够自动地用机器人来辅助进行定位,进行操作和手术。还有一类叫康复机器人,康复机器人像比方说,现在发病量比较大的是偏瘫和半身不遂这种病患,当他恢复治疗完以后,需要对他的肢体进行锻炼和恢复,那么如果医生是有限的,不可能一个医生,天天给一个病人进行按摩或牵引这样的工作,那么家庭的人员都上班,没有时间照顾,那么用一个机器人,可以对他的手进行牵动,天天强迫他进行锻炼,使人的肌肉的恢复达到最好,更为精细的工作像很多大学和一些医院在开发像人的脑手术,这个是很危险的事情,但是,已经得到了很好的例证,包括北航开发出了对人脑的定位和钻孔这样的工作,还包括像美国已经有一千多例机器人对人眼球进行手术,这样的机器人,还包括通过遥控操作的办法,实现对人的胃肠这种手术,大家在电视里边看到,一个机械手,大概有手指这样粗细的一个机械手,通过插入腹脏以后,人在屏幕上操作这个机器手,同时对它用激光的方法对病灶进行激光的治疗,这样的话,人就不用很大幅度地破坏人的身体,这实际对人的一种解放,是非常好一种机器人,医疗机器人它也很复杂,一方面它完全自动去完成各种工作,是有困难的,一般来说都是人来参与,这是美国开发的一个林白手术这样一个例子,人通过在屏幕上,通过一个遥控操作手来控制另一个机械手,实现通过对人的腹腔进行手术,前几年我们国家展览会上,美国已经成功的实现了对人的心脏瓣膜的手术和搭桥手术,这已经在机器人领域中,引起了很大的轰动,还包括,AESOP的这种外科手术机器人,它实际上通过一些仪器能够对人的一些病变进行检查,通过一个机械手就能够实现对人的某些部位进行手术,还包括遥操作机械手,以及多个医生可以在机器人共同参与下进行手术,包括机器人给大夫医生拿钳子、镊子或刀子来代替护士的工作,同时把照明能够自动的给医生的动作联系起来,医生的手到哪儿,照明就去哪儿,这样非常好的,一个医生的助手。  那么还有几个例子,像人肩关节的手术,还包括脑外科神经手术,那么这个手术应该难度是很大的,风险是很大的,但是人在参与下,实现了准确的定位,对人体的恢复是十分有益的。另一个比较体现机器人应用的一个显示度的一个研究,是水下机器人,首先我们要回答为什么要开发水下机器人,那么人随着人们的对陆地资源的这种不断地消耗,人们也已经认识到,我们怎么样去获得更多的资源,人们把目光已经放到宇宙和水下,那么海洋的资源是非常丰富的,包括矿产资源像铜、锰、镍、钴这些资源是地面资源的上千倍,这个资源是非常大的,包括空间,那么海底探测、海上打捞、海下侦查、排险,包括我们看的电影《泰坦尼克号》,大概我们看到了一个小机器人来进行水下拍摄,还包括俄罗斯的核潜艇,发生事故以后,实际上很多大学希望能够参与,能够用机器人来进行救护等等,那么反过来说水下的应用中,机器人是大显身手的,因为人在海底下的工作,是非常危险的,这个方面,应该说在美国、法国、俄罗斯研究的是水平比较高,那么这是法国的一个水下作业机器人,在日本“海沟号”潜水器已经到了水下几千米,进行了海底的探测和海底的一些矿物的收集这样的工作。

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