搜索
机械工程导论智能机器人的发展及其普及应用班级：英才三班姓名：苗建学号：1503180203智能机器人的发展及其普及应用摘要：据联合国劳工协会的一份研究报告称，自20世纪60年代开始率先在冶金、焊接等工业领域中应用机器人以来，现今世界已有200万台种类繁多的机器人在各个领域工作，人们对机器人普遍看好，使制造机器人的产业蓬勃发展，成为高科技的朝阳产业。机器人在众多国家的劳工市场走红有三个重要原因：一是能提高劳动生产率；二是降低劳动成本；三是最主要的，及现代产业结构调整所需。二十世纪九十年代，机器人的发展加剧，由庞大转为小巧灵活，电脑更加发达，进入了电子、信息、航空、生物技术等高科技前沿领域。特别是电子信息产品的数量之多是根本无法完成的。据目前趋势预测：二十一世纪对机器人的应用将沿着两大方向发展：一类是电子信息医药生物航空航天等高科技和精密工程领域；另一类是劳动强度大、劳动环境恶劣的生产或服务领域。关键词：智能机器人构造控制发展天才预想智能机器人的构造及其控制1.智能机器人的组成按组成系统分类，机器人由执行系统、控制系统、伺服驱动系统和人工智能系统构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种指令，智能化的机电系统。（1）执行系统执行系统是机器人实现所需的各种运动的机械部件，包括以下几个部分：1）手部用来完成握持工件的部件2）腕部链接手部与臂部，主要用来确定手部工作位置并扩大臂部动作范围的部件3）臂部用来支撑腕部和手部实现较大运动范围的部件4）机身用来支撑手部的部件，并安装驱动装置及其他装置的部件5）行走机构用来扩大范围的机构（2）驱动系统向执行系统各部件提供动力的装置（3）控制系统是指挥系统，控制驱动系统，让执行机构按照规定的要求进行工作，并检查其正确与否。随着计算机技术和信息技术的发展，计算机控制系统也不断增多。以控制的运动轨迹来分，原则上分为两种：1）点为控制控制空间两点或有限多个点的空间位置，而对其运动路径没有要求2）连续轨迹控制用连续的信息对运动轨迹的任意位置进行控制，其运动路径是连续的2.智能机器人的控制控制系统为一种分级结构，包括三级控制器。（1）作业控制器根据操作记忆每步动作的顺序、程序步进的条件、每步程序的内容；依次发出相应的作业指示。（2）运动控制器进行连续轨迹控制，接受来自作业控制器的程序命令，对应所要求的运动轨迹产生给定值，输送给驱动控制器以控制各轴运动。（3）驱动控制器在伺服机构控制回路中，每一个部件的每个运动轴有一个驱动控制器控制控制方式智能机器人的控制机能由示教机能和动作机能组成。前者是先把操作技能示教给机器人，后者是指程序和运动控制。程序控制方式智能机器人是指按照预先确定好的程序进行顺序动作的自动机械，机器人控制中有三种信息：（1）顺序信息即各程序中单元动作的配合及步进顺序（2）位置信息到达个点的坐标值（3）时间信息各程序所用的时间，也可表示为完成个动作的速度运动控制方式（1）位置控制分为点为控制和连续轨迹控制（2）速度控制为了保证运动快速、定位精确度高，机器人的行程一定要遵循一定的速度变化曲线智能机器人的未来1.国外机器人的发展（1）智能机器人的性能不断提高，而单机价格不断下降。（2）机械结构向模块化、可重构化发展。（3）智能机器人的控制系统进一步提高，实现了软件伺服和全数字控制。人机界面更加友好，基于图形操作的界面也已经问世。向基于PC机的开放性控制器方向发展，便于标准化，网络化；器件集成度高，且采用模块化结构，大大提高了系统的可靠易操作性和可维修性。（4）机器人中的传感器日益重要，除采用传统的位置，速度，加速度外，激光传感器，视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，大大提高了机器人的对环境的适应性能。（5）机器人操作机的优化。通过呢有限元的分析、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。（6）并联机器人的应用。采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，以及各种行为的模仿，指令的实施。（7）网络通信功能的加强，利用网络连接，是机器人由过去的独立应用于网络化应用，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。（8）高可靠性。由于微电子技术上的发展和大规模集成电路的发展，机器人的可靠性得到大规模提高（9）虚拟现实技术在机器人身上的作用已从仿真、预演发展到用用于过程控制2.国外的发展趋势（1）操作机构的优化设计技术。探索新的高强度轻质材料，进一步提高负重载重比，同时机构向着模块化、可重构化发展（2）机器人控制技术。重点研究开放式，模块化控制系统。编程技术的实用化将成为研究重点（3）多传感系统。提高机器人的只能和适应性，研究热点是有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下得多传感器融合算法（4）机器人的结构灵巧，控制系统越来越小，两者朝着一体化发展（5）机器人遥控及监控技术。机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥感系统，再有延时的情况下，建立预先显示进行遥控等。（6）多智能体控制技术。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的研究（7）微型和微小机器人技术。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。3.国内机器人的发展趋势开展智能机器人、机器人化机械及其相关技术的开发及应用；开展以机器人为基础的重组装配系统及其相关技术的开发研究,加强多传感器融合及决策，控制一体化技术及应用的研究。重点解决我国已研制应用多年的示教再现性机器人的产业化前期性关键技术，大力推进其产业化进程，力争实现机器人的产业化。天才的预想——机器人的普及1.重点研究开放式，模块化控制系统2.提高机器人的只能和适应性，研究热点是有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下得多传感器融合算法3.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发展微型和微小机器人技术4.操作机构的优化设计技术。探索新的高强度轻质材料，进一步提高负重载重比，同时机构向着模块化、可重构化发展5.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感系统，再有延时的情况下，建立预先显示进行遥控等。6.开发新型材料，是材料简单，价格便宜，易于加工。7.着重与模块化的发展，易于维修，组装简单，便于操作8.创建一种方法，一种让一个新手一分钟就可以组装好一个机器人。总结：智能机器人的模块化发展，以及一种天才般的新的方法一定可以使机器人在人类科技史的发展上创造一个新的里程碑，会形成一个全民热爱机器人的狂潮，机器人到处可见，是人类的科技达到新的巅峰，我相信，这会使得许多新的科技发明出世，这是一个新的科技点，是人类的一个新的机会！参考文献：《机械工程导论》机械工业出版社