張彪

摘 要：我國(guó)目前從事機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位相對(duì)較少，工業(yè)機(jī)器人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求量，長(zhǎng)期大量依靠從國(guó)外引進(jìn)。文章結(jié)合本職工作就機(jī)器人自動(dòng)化研究前景及進(jìn)展探究和分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;自動(dòng)化;發(fā)展前景

我國(guó)機(jī)器人學(xué)研究起步較晚，但進(jìn)步較快。已經(jīng)在工業(yè)機(jī)器人、特種機(jī)器人和智能機(jī)器人各個(gè)方面區(qū)的了明顯的成就。近年來(lái)我國(guó)的機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一定的差距，如可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品;機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。目前，我國(guó)已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離。當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

1.工業(yè)機(jī)器人的研究趨勢(shì)

目前，國(guó)外機(jī)器人技術(shù)正在向智能機(jī)器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的10.3萬(wàn)美元降至97年的6.5萬(wàn)美元。機(jī)械結(jié)構(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(cè)系統(tǒng)三位一體化;由關(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(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。

2.工業(yè)機(jī)器人研究進(jìn)展分析

2.1國(guó)內(nèi)機(jī)器人研究進(jìn)展

針對(duì)現(xiàn)有的車(chē)輛在崎嶇的丘陵山區(qū)作業(yè)時(shí)出現(xiàn)的地面適應(yīng)性差，由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的仿地形車(chē)輛，車(chē)輪易打滑，附著力不足等問(wèn)題，根據(jù)路況較差的特殊的工作環(huán)境，采用底盤(pán)多自由度大變形的方法，研制出具有8輪驅(qū)動(dòng)全地形仿形車(chē)輛，該車(chē)輛采用地面仿形原理，底盤(pán)具有5個(gè)自由度，在崎嶇地形行駛能夠根據(jù)地形變化而變形，實(shí)時(shí)適應(yīng)地形環(huán)境。該全地形車(chē)能夠保證車(chē)輪與地面附著力，克服一般車(chē)輛地形適應(yīng)性差，車(chē)輪易打滑等問(wèn)題很好的解決了越障問(wèn)題。北京航空航天大學(xué)研制的一種車(chē)輪直徑可變的月球探測(cè)車(chē)，由裝在輪轂內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪收縮和張開(kāi)，車(chē)輪直徑變化范圍為200～390mm。月球探測(cè)車(chē)的車(chē)輪直徑可以依據(jù)所通過(guò)的路面狀況由車(chē)載系統(tǒng)控制張開(kāi)或收縮，具有機(jī)構(gòu)緊湊、越障能力強(qiáng)和地形適應(yīng)性好等特點(diǎn)。北京航空航天大學(xué)大學(xué)研制模塊化的可重組履帶機(jī)構(gòu)，目的在于解決履帶機(jī)器人的通用性、地形適應(yīng)性、便攜和微小化問(wèn)題，得到一個(gè)幾者之間兼顧的最佳解決方案. 模塊化履帶機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性較為穩(wěn)定其中三節(jié)穩(wěn)定性最好，而且比較靈活，越障能力也較強(qiáng)，控制協(xié)調(diào)也較簡(jiǎn)單，因此具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

2.2國(guó)外機(jī)器人研究進(jìn)展

InuKtun公司研制了機(jī)器人MicroVGTV，機(jī)身可變位，采用電纜控制，含有直視的彩色攝像頭，并帶有微型話筒和揚(yáng)聲器，可穿越困難地形以向被困者發(fā)出雙路音頻，可用于與壓在廢墟中的幸存者通話，適用于在小的孔洞和空間中執(zhí)行任務(wù)。由日本東京電子信息大學(xué)研制的HANZO機(jī)器人，克服了傳統(tǒng)輪系越障高度不能高于其輪徑的缺點(diǎn)，具有自動(dòng)變臂功能。該機(jī)器人采用無(wú)線控制，具有五種變臂模式，能夠較強(qiáng)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，該系統(tǒng)采用PID調(diào)節(jié)，相比傳統(tǒng)機(jī)器人它有更高的自由度和較強(qiáng)的越障能力。由日本研制的輪腿混合機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)輪徑可變以增強(qiáng)其越障功能，克服了傳統(tǒng)輪腿模式的瓶頸，同時(shí)具有輪系和腿系運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，能夠應(yīng)用于更加復(fù)雜的地面環(huán)境，增強(qiáng)了其應(yīng)用范圍，并且可以在其結(jié)構(gòu)上安裝一些傳感器以應(yīng)用于搜索和救災(zāi)

領(lǐng)域。

3.機(jī)器人發(fā)展前景分析

在日常生活中，機(jī)器人身影也悄然出現(xiàn)。目前，出自機(jī)器人“奧特曼”之手的“奧式削面”已經(jīng)悄然面世。“奧式削面”可根據(jù)顧客喜好調(diào)節(jié)面條薄厚，很多顧客在食用后，都對(duì)這個(gè)“削面師傅”豎起大拇指。從微觀生活到規(guī)模化操作，機(jī)器人正在滲入人類(lèi)生活中的細(xì)枝末節(jié)一場(chǎng)可以預(yù)見(jiàn)的“機(jī)器人代工”時(shí)代必將到來(lái)，擁有13億人口的中國(guó)又將如何應(yīng)對(duì)？但作為世界第一的勞動(dòng)力大國(guó)，中國(guó)應(yīng)該預(yù)見(jiàn)到這種發(fā)展趨勢(shì)。從全球來(lái)看，家電生產(chǎn)、汽車(chē)制造中已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)。而在石油勘探、化工制造以及核電站等危險(xiǎn)環(huán)境下，則更需要機(jī)器人盡快投入使用。資料顯示，上世紀(jì)60年代末以來(lái)，機(jī)器人開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域。從目前看，全世界60%的機(jī)器人出自日本，尤其是高端機(jī)器人。作為機(jī)器人新興市場(chǎng)的中國(guó)、東南亞、印度等國(guó)家和地區(qū)也出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)。近年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域正向電子信息產(chǎn)業(yè)以及建筑、采礦等領(lǐng)域延伸。專(zhuān)家預(yù)計(jì)，未來(lái)工業(yè)機(jī)器人年均增速有望達(dá)到25%左右，用于物流、搬運(yùn)的移動(dòng)機(jī)器人每年增幅將不低于20%。機(jī)器人將成為未來(lái)市場(chǎng)炙手可熱的領(lǐng)域，世界各國(guó)都在搶占先機(jī)，以期贏在“第一起跑線”。此前有媒體報(bào)道說(shuō)，日本打算在2020年用機(jī)器人逐步替代工資高昂的勞工，以占據(jù)價(jià)格優(yōu)勢(shì)。中國(guó)潛在的巨大市場(chǎng)需求也初露端倪。資料顯示，隨著中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，特別是作為工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用領(lǐng)域的汽車(chē)及汽車(chē)零部件制造業(yè)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的裝配量將會(huì)快速增長(zhǎng)。

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