馬志凱 李珊珊

摘 要：隨著科技的不斷創(chuàng)新與改革，機器人被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域之中并推動著相關(guān)行業(yè)的建設(shè)發(fā)展，如工業(yè)生產(chǎn)、軍事培訓(xùn)、航海探索等。不僅如此，機器人在醫(yī)院、家庭以及服務(wù)行業(yè)都開始應(yīng)用，且在各大高等院校中作為課堂實踐而被充分使用。從某種定義上來講，機器人的種類分為多種類型，文章主要針對常用的機器人技術(shù)參數(shù)等信息進行簡要分析與總結(jié)，并就其實際應(yīng)用提出了合理化的建議措施，僅供參考。

關(guān)鍵詞：機器人；控制器；伺服系統(tǒng)；核心

機器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行裝置的、能夠完成各種移動來代替人類勞動的通用機器”。一般我們把它分為工業(yè)的以及智能的兩個類型。

1 工業(yè)機器人概述

1.1 構(gòu)造

站在結(jié)構(gòu)的層次上來分析，它可被劃分成串聯(lián)的以及并列的兩種，當(dāng)前時期使用較為普遍的是第二種。它有兩個構(gòu)成部分，分別是手腕以及手臂。它的手臂活動區(qū)域?qū)顒涌臻g有很大的影響。而手腕是工具和主體的連接部分。

從機器人系統(tǒng)整體來看，分為控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、機構(gòu)、測量及傳感器。控制器存在的意義是為了調(diào)控其所有的運動零件的活動方位以及工作的速率，確保它的手能夠按照設(shè)定好的速率運行，進而實現(xiàn)目的。它就相當(dāng)于是我們?nèi)祟惖拇竽X一樣，它的性質(zhì)和功效會對整個設(shè)備的能力產(chǎn)生很大的影響。對于驅(qū)動體系來講，它為設(shè)備所有的運動零件供應(yīng)動力。它相當(dāng)于我們?nèi)祟惖募∪猓钠焚|(zhì)以及速率等會對整個設(shè)備的運動水平產(chǎn)生很大的影響。

當(dāng)前時期我們國家自主生產(chǎn)的機器人中，大部分運用的都是日本產(chǎn)的驅(qū)動裝置。它的測量體系，主要是用來測量移動設(shè)備的運動零件以及速率，還可以辨別存在的阻礙物等，分析抓舉零件的自重是不是超過了規(guī)定。通常機器人自身運動部件及工件重量的測量，使用伺服驅(qū)動系統(tǒng)提供的位置及電流信息，工件位置、障礙物識別等使用機器視覺等外接的測量設(shè)備。

1.2 工業(yè)機器人技術(shù)參數(shù)

1.2.1 自由度數(shù)和類型。自由度（DOF）是指機器人所具有的獨立坐標(biāo)軸運動的數(shù)目。當(dāng)該數(shù)值多的時候，設(shè)備的靈便性就高，不過它的結(jié)構(gòu)也更加的繁瑣。在具體的設(shè)計的時候，必須結(jié)合它的使用方向來設(shè)計，通常高于三個低于六個。假如低于該數(shù)值的話就無法稱之為機器人。如果超過六個的話我們就將其稱為冗余數(shù)值。它可以使得設(shè)備躲避阻礙物質(zhì)，提升它的性能指數(shù)。

1.2.2 結(jié)構(gòu)形式。所謂的結(jié)構(gòu)形式具體的說指的是設(shè)備的運動鏈的樣式，比如并串聯(lián)等。對于串聯(lián)樣式來講，它的優(yōu)點是活動區(qū)間較大，不過缺陷在于速度方面無法實現(xiàn)最大。對于并聯(lián)樣式來講，它的優(yōu)勢是速度非常好，不過它的活動區(qū)域有所限制。

1.2.3 運動范圍。所謂的運動范圍，具體的說是設(shè)備關(guān)節(jié)的活動區(qū)間。因為設(shè)備執(zhí)行器是不完全一樣的，因此為了能夠合理的反饋出設(shè)備的特征，在工作范圍內(nèi)一般不安裝執(zhí)行器。該范圍的大小和很多要素有關(guān)系，比如設(shè)備的所有的連接桿的大小以及它的整體的構(gòu)造。它的形狀以及大小等對其整體的運作來講非常關(guān)鍵，設(shè)備在活動的時候有時候會因為手無法到達某個區(qū)域而無法開展好工作。

1.2.4 最大速度。所謂的最大速率，具體的說是設(shè)備關(guān)節(jié)的最高速率。不過在實際工作中，每個生產(chǎn)廠家對其定義并不是完全一樣的，一般都會在相關(guān)材料中闡述。通常來講，當(dāng)該數(shù)值高的時候，效率就相應(yīng)的要高。

1.2.5 負載能力。所謂的負載水平，具體的說是設(shè)備在特定的精度以及活動區(qū)間下可以擔(dān)負的最高的負載，它對設(shè)備的成本有很大的影響。它指的設(shè)備在活動區(qū)域內(nèi)的所有姿勢上可以擔(dān)負的最高的重量。它不但和負載的品質(zhì)有關(guān)系，還和設(shè)備本身的運行速率以及方位等有很大的聯(lián)系。為了確保安全，一般把該指標(biāo)確定為高速運行時的承載能力。

1.2.6 重復(fù)定位精度。該精度具體的說是設(shè)備在多次運行之后，到達相同方位的最大的失誤區(qū)間。它要求環(huán)境一樣，狀態(tài)一樣，目標(biāo)一樣，指令一樣。由于該數(shù)值不會受到外在力的干擾，所以我們常使用該要素來判定設(shè)備的工作能力。

1.2.7 控制方式?？刂品绞街笝C器人運動控制的方式。

1.2.8 驅(qū)動方式。機器人驅(qū)動多采用交流電機的方式進行驅(qū)動，這也是目前工業(yè)機器人比較常用的一種驅(qū)動方式。此外，驅(qū)動方式還包括液壓、氣動、步進等驅(qū)動。

2 機器人軟件開發(fā)

2.1 底層

一般編寫的時候會使用C語言，而且要參考許多的軟件以及硬件內(nèi)容，牽扯到很多要素。由于相關(guān)的硬件內(nèi)容很多，所以一般由生產(chǎn)者掌控，別的人無法進行編寫工作。

2.2 中間層

一般指基于底層開發(fā)的，使用C語言或類似的中高級語言編寫的，面向某個行業(yè)應(yīng)用的軟件。

2.3 應(yīng)用層

通常指使用特定機器人語言編寫的，運行于控制器軟件之上的軟件。

3 機器人應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國工業(yè)機器人的需求量將以每年30%以上的速度增長。從絕對數(shù)量上看，中國的機器人數(shù)量僅為日本的18%；在汽車產(chǎn)業(yè)，每萬名工人中機器人數(shù)量只有90臺，而日本有1600多臺。工業(yè)機器人應(yīng)用從單臺機器人單元向使用機器人的生產(chǎn)線方向發(fā)展。由于工業(yè)生產(chǎn)所用的機器人大多數(shù)是在生產(chǎn)線上使用，組成機器人化的生產(chǎn)系統(tǒng)，單臺機器人很少使用。并且一般企業(yè)都不具備將機器人集成到生產(chǎn)系統(tǒng)的能力，因此對機器人的需求也就轉(zhuǎn)化為對機器人及其自動化成套裝備的需求。

3.2 國外應(yīng)用現(xiàn)狀

機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機之后出現(xiàn)的新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展速度很快。據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）統(tǒng)計，從20世紀(jì)下半葉起，世界工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進入90年代，機器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長率平均在10%左右，2000年增長率上升到15%。

目前機器人已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，并且在向更多行業(yè)邁進。目前，全球現(xiàn)役工業(yè)機器人108萬臺。過去10年，機器人的價格降低約80%，還在繼續(xù)下降，而歐美勞動力成本上漲了50%。除傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域外，還進入家政服務(wù)、農(nóng)業(yè)、軍事等領(lǐng)域。

4 工業(yè)機器人核心技術(shù)及面臨的主要問題

當(dāng)前時期我們必須積極地研發(fā)機器人關(guān)鍵技術(shù)，所謂的關(guān)鍵技術(shù)指的是它的主要零件，比如控制體系以及減速裝置和伺服體系等。對于減速裝置來講，它是當(dāng)前各個國家的競爭關(guān)鍵點，在西方國家目前已經(jīng)可以將這方面的費用控制到總費用的六分之一左右，但是對于我們國家來講仍然在三分之一左右。很顯然這就使得我們國家在這方面沒有競爭力。對于伺服體系來講，它在總的體系費用里占據(jù)的比例很大，而且會因為設(shè)備負載的增加而增加。當(dāng)前我們國家生產(chǎn)的伺服系統(tǒng)存在著功率密度低、可靠性差的缺點，推廣受到極大限制。

5 結(jié)束語

通過上文的分析我們得知，隨著經(jīng)濟的進步，時代的發(fā)展，科技必然會不斷的進步，此時很多先進的工藝技術(shù)等開始大量的使用到各個行業(yè)以及領(lǐng)域之中。比如機器人的應(yīng)用就是最為明顯的一個表現(xiàn)。對于工業(yè)機器人來講，它們的出現(xiàn)對于帶動行業(yè)的發(fā)展來講有非常大的幫助，能夠節(jié)省勞動力，還能夠提升效率，降低失誤現(xiàn)象的發(fā)生幾率。我們國家目前在此方面的研究已經(jīng)開展得比較好，不過還存在一些欠缺之處，這就需要廣大的工作者必須要認(rèn)真的分析，借鑒國外的優(yōu)秀經(jīng)驗，加快自主創(chuàng)新。

參考文獻

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