工業(yè)�(jī)器人由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動系�(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)�,是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作�(yè)的機(jī)電一體化自動化生�(chǎn)�(shè)備�
�(jī)器人技�(shù)是綜合了�(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)�(gòu)�(xué)、信息和傳感技�(shù)、人工智�、仿生學(xué)等多�(xué)科而形成的高新技�(shù),是�(dāng)代研究十分活�,應(yīng)用日益廣泛的�(lǐng)�。機(jī)器人�(yīng)用情�,是一�(gè)國家工業(yè)自動化水平的重要�(biāo)��
�(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動,而是綜合了人的特長和�(jī)器特長的一種擬人的電子�(jī)械裝�,既有人對環(huán)境狀�(tài)的快速反�(yīng)和分析判斷能�,又有機(jī)器可長時(shí)間持�(xù)工作、精確度�、抗惡劣�(huán)境的能力,從某種意義上說它也是機(jī)器的�(jìn)化過程產(chǎn)�,它是工�(yè)以及非產(chǎn)�(yè)界的重要生產(chǎn)和服�(wù)性設(shè)備,也是先�(jìn)制造技�(shù)�(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)��
1、工�(yè)�(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠�、便于操作和維修�,而單�(jī)�(jià)格不斷下降,平均單機(jī)�(jià)格從91年的10�3萬美元降�97年的6�5萬美��
2、機(jī)械結(jié)�(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系�(tǒng)三位一體化;由�(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī);國外已有模塊化裝配�(jī)器人�(chǎn)品問市�
3、工�(yè)�(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC�(jī)的開放型控制器方向發(fā)展,便于�(biāo)�(zhǔn)�、網(wǎng)�(luò)�;器件集成度提高,控制柜日見小巧,且采用模塊化結(jié)�(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可靠�、易操作性和可維修性�
4、機(jī)器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳�(tǒng)的位�、速度、加速度等傳感器�,裝�、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感�,而遙控機(jī)器人則采用視�、聲�、力�、觸覺等多傳感器的融合技�(shù)來�(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技�(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)��
5、虛擬現(xiàn)�(shí)技�(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制,如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于�(yuǎn)端作�(yè)�(huán)境中的感覺來操縱�(jī)器人�
6、當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特�(diǎn)不是追求全自治系�(tǒng),而是致力于操作者與�(jī)器人的人�(jī)交互控制,即遙控加局部自主系�(tǒng)�(gòu)成完整的�(jiān)控遙控操作系�(tǒng),使智能�(jī)器人走出�(shí)�(yàn)室�(jìn)入實(shí)用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功�(yīng)用的最著名�(shí)例�
7、機(jī)器人化機(jī)械開始興�。從94年美國開�(fā)出“虛擬軸�(jī)床”以�,這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一,紛紛探索開拓其�(shí)際應(yīng)用的�(lǐng)��
目前國際�(jī)器人界都在加大科研力度,�(jìn)行機(jī)器人共性技�(shù)的研�,并朝著智能化和多樣化方向發(fā)�。主要研究內(nèi)容集中在以下10�(gè)方面�
1、工�(yè)�(jī)器人操作�(jī)�(jié)�(gòu)的優(yōu)化設(shè)�(jì)技�(shù):探索新的高�(qiáng)度輕�(zhì)材料,�(jìn)一步提高負(fù)�/自重�,同�(shí)�(jī)�(gòu)向著模塊�、可重構(gòu)方向�(fā)��
2、機(jī)器人控制技�(shù):重�(diǎn)研究開放式,模塊化控制系�(tǒng),人�(jī)界面更加友好,語言、圖形編程界面正在研制之�。機(jī)器人控制器的�(biāo)�(zhǔn)化和�(wǎng)�(luò)�,以及基于PC�(jī)�(wǎng)�(luò)式控制器已成為研究熱�(diǎn)。編程技�(shù)除�(jìn)一步提高在線編程的可操作性之�,離線編程的�(shí)用化將成為研究重�(diǎn)�
3、多傳感系統(tǒng):為�(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性,多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)�。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法,特別是在非線性及非平�(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算�。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化�
4、機(jī)器人的結(jié)�(gòu)靈巧,控制系�(tǒng)愈來愈小,二者正朝著一體化方向�(fā)展�
5、機(jī)器人遙控及監(jiān)控技�(shù),機(jī)器人半自主和自主技�(shù),多�(jī)器人和操作者之間的�(xié)�(diào)控制,通過�(wǎng)�(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng),在有時(shí)延的情況�,建立預(yù)先顯示�(jìn)行遙控等�
6、虛擬機(jī)器人技�(shù):基于多傳感�、多媒體和虛擬現(xiàn)�(shí)以及臨場感技�(shù),實(shí)�(xiàn)�(jī)器人的虛擬遙操作和人�(jī)交互�
7、多智能體(multi-agent)調(diào)控制技�(shù):這是目前�(jī)器人研究的一�(gè)嶄新�(lǐng)�。主要對多智能體的群體體系結(jié)�(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理,感知與學(xué)�(xí)方法,建模和�(guī)劃、群體行為控制等方面�(jìn)行研��
8、微型和微小�(jī)器人技�(shù)(micro/miniature robotics�:這是�(jī)器人研究的一�(gè)新的�(lǐng)域和重點(diǎn)�(fā)展方�。過去的研究在該�(lǐng)域幾乎是空白,因此該�(lǐng)域研究的�(jìn)展將會引起機(jī)器人技�(shù)的一場革�,并且對社會�(jìn)步和人類活動的各�(gè)方面�(chǎn)生不可估量的影響,微小型�(jī)器人技�(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)�(jié)�(gòu)、運(yùn)動方�、控制方�、傳感技�(shù)、通信技�(shù)以及行走技�(shù)等方��
9、軟�(jī)器人技�(shù)(soft robotics�:主要用于�(yī)�、護(hù)�、休閑和娛樂場合。傳�(tǒng)�(jī)器人�(shè)�(jì)未考慮與人緊密共處,因此其�(jié)�(gòu)材料多為金屬或硬性材料,軟機(jī)器人技�(shù)要求其結(jié)�(gòu)、控制方式和所用傳感系�(tǒng)在機(jī)器人意外地與�(huán)境或人碰撞時(shí)是安全的,機(jī)器人對人是友好的�
10、仿人和仿生技�(shù):這是�(jī)器人技�(shù)�(fā)展的境界,目前僅在某些方面�(jìn)行一些基�(chǔ)研究�
總之�21世紀(jì)將會是機(jī)器人蓬勃�(fā)展的�(shí)��
�(jī)器人的控制方法有位置控制、軌跡控制、力控制、力矩控�、柔順控�、力/位置混合控�、分解運(yùn)動控�、變�(jié)�(gòu)控制、自適應(yīng)控制以及遞階控制、模糊控�、學(xué)�(xí)控制、神�(jīng)控制和�(jìn)化控制等智能控制。其中,有些控制方法已比較熟�,另一些控制方法則較為新穎,并有待�(jìn)一步開�(fā)與完善�