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机器人技术基础结课论文 学 校： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导老师： 2014年4月15日我国机器人的现状及发展应用摘要 机器人自20世纪60年代初问世以来，经历了40多年的发展，已广泛应用于工业、科研、军事等领域，成为制造业自动化中主要的机电一体化装备。人们往往把机器人想象成外貌似人的机械和电子装置。但事实并非如此，特别是工业机器人，与人的外貌毫无相像之处。机器人是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物，也是当代高技术发展的一个重要内容。关键字：机器人 发展 应用1. 引言 机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业深知军事等领域中均有重要用途。现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”随着机器人技术的发展，我国也面临讨论和制定国语机器人技术各项标准的问题，其中也包括对机器人的定义。中国工程院蒋新松院士曾建议把机器人定义为“一种拟人功能的机械电子装置”。此外，在国际上还有像日本、英国等国家对于机器人的定义。这些定义的共同点为：（1） 认为外形像人或像人的上肢，并能模仿认得动作。（2） 具有一定的智力、感觉与识别性。（3） 是人制造的机器或机械电子装置。随着机器人的进化和机器人智能的发展，这些定义都有可能修改，甚至需要对机器人重新认识和重新定义。2. 机器人的发展现状 我国机器人研究起步于20世纪70年代初期，经历了 70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代以后的实用化期。“七五”科技攻关期间制定了国家“863”发展规划，在自动化领域中设立了智能机器人主题研究方向，经过“七五”、“八五”攻关，我国研制了各种类型的机器人，已初步实现工业机器人的产业化，生产工业机器人已达到了工业应用水平。智能机器人也列入了国家高科技行列，经过近20年额的努力，我国的机器人研究与开发已取得了丰硕的成果。在国家的支持下，通过“十五”、“十一五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。在国内，机器人产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲，我国机器人经过20多年的发展已在产业化的道路上迈开了步伐。近几年，我国应用于制造业的机器人及自动化生产线和工程项目、相关产品的年产销额已近五亿元。机器人的产生是机器人技术发展的必然结果，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。随着科学技术的发展，机器人技术也在不断的发展，机器人也在不断的变得先进，最终趋于普遍化，智能化，多功能化。目前，机器人关键技术日益成熟，应用范围迅速扩展，作为计算机、自动控制、传感器、先进制造等领域技术集成的典型代表，面临巨大产业发展机会。机器人在工业生产领域得到了广泛的应用，极大地提升了生产品质并成功解放了劳动力资源。机器人不但在工业领域得到了广泛的应用，而且正以惊人的速度不断向军事国防、航空航天、医疗、服务、娱乐、教育甚至普通家庭生活各个方面等非工业领域扩展。所以，机器人的发展也将十分的重要。至今，我国机器人产业还很薄弱，机器人研究仍然任重而道远。我国市场上机器人总共拥有量近万台，仅占全球总量的0.56%，其中完全国产机器人行业集中度仅为占30%，其余皆为从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进。其主要原因很大程度在于自主品牌不够，发展壮大自主品牌及其自动化成套装备产业成为当务之急，由于机器人是最典型的机电一体化、数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进装备制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。随着我国企业自动化水平的不断提高、人民生活需求水平的提高，机器人市场也会越来越大，这就给机器人研究、开发、生产者带来巨大商机。因此，我国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，加快机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。虽然我国目前的机器人市场不大，但其潜在市场很大。汽车、工程机械、电子、电机和金属加工等工业仍是应用机器人的主要部门。在这些部门，机器人的装机台数与实际需要相差甚远，有很大的市场。对于建筑、包装、空间、海洋、采矿(含海底采矿)、电力、农林和医疗等新的领域，其机器人市场也是很大的。只要用得成功，就比较容易推广应用。扩大机器人的应用领域是开拓国内机器人市场的必要举措之一。据资料显示，截止2008年底我国制造业拥有31400台机器人，国产的不足千台，主要集中在汽车制造和汽车零部件制造领域。我国在某些关键技术上有所突破，但还缺乏整体核心技术的突破，尤其在自动控制、精加工和材料方面，具有中国知识产权的机器人很少，不少关键元器件至今尚不能自己生产或者性能不高，这些因素已经开始严重影响国产机器人做大做强步伐。3.机器人的应用目前，机器人的应用领域已十分广泛。这些领域也并非截然分开的，它们之间存在相当大的重叠。研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。这些应用范围包括工业产业、深海探索、军事等。此外，机器人一逐渐在医院、家庭和一些服务行业获得应用。根据其功能可分为：（1） 工业机器人： 制造工业部门应用机器人的主要目的在于削减人员编制和提高产品质量。与传统的机器相比，它具有两个主要优点分别是生产过程几乎完全自动化；生产设备的高度适应能力。现在工业机器人主要用于汽车工业、机电工业、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其他重型工业和轻工业部门。在农业方面，已把机器人用于蔬菜嫁接、收获、检验与分类，剪羊毛和挤牛奶等。这是一个潜在的产业机器人应用领域。（2） 探索机器人： 机器人除了在工农业上广泛应用之外，还用于进行探索，即在恶劣或不适于人类工作的环境中执行任务。包括自主机器人和遥控机器人。例如：水下机器人：随着海洋开发事业的发展，一般潜水技术已无法适应高深度综合考察和研究并完成多种作业的需要。空间机器人：目前，空间机器人的主要任务可分为两大方面，即在月球、火星和其他星球等非人居住条件下完成先驱勘探；以及在宇宙空间代替宇航员做卫星的服务（包括捕捉、修理和补给能量），空间站上的服务及空间环境的应用实验。（3） 服务机器人：研制其用来为病人看病、护理病人和协助病残人员康复的机器人能够极大地改善伤残病人的状态，以及改善瘫痪者（包括下肢及四肢瘫痪者）和被截肢者的生活条件。医用机器人已应用于下列几方面：1） 、诊断机器人，即配备有医疗诊断专家系统的机器人；2） 、护理机器人，是一些具有丰富护理经验的机器人护士或护师；3） 、伤残瘫痪康复机器人，包括假肢、矫形以及遥控等技术；4） 、家用机器人，机器人已开始进入家庭和办公室，用于代替人从事打扫、洗刷、守卫、煮饭、照料小孩、接待、接电话、打印文件等。酒店售货员和餐厅服务机器人、炊事机器人和机器人保姆已不再是一种幻想；5） 、娱乐机器人，包括玩具，文娱歌舞和体育机器人；6） 医疗手术机器人近年来有所突破。（4） 军事机器人：1）、地面军用机器人：地面军用机器人分为两类：一类是智能机器人，包括自主和半自主车辆；另一类是遥控机器人，即各种用途的遥控无人驾驶车辆。2）、海洋军用机器人：美国海军有一个独立的水下机器人分队，这支由精锐人员和水下机器人组成的分队，可以在全世界海域进行搜索、定位、救援和回收工作。水下机器人在海军中的另一个主要用途是扫雷，如MNNS水下机器人系统，他可以用来发现、分类、排除水下残物及系留的水雷。3）、空间军用机器人：可以说是无人机和其他空间机器人，都可以成为空间机器人。微型飞机用于填补军用卫星和侦察机无法到达的盲区，为前线指挥员提供小范围内的具体敌情。中国作为亚洲第三大的工业机器人需求国，市场发展稳定，汽车及其零部件制造仍然是工业机器人的主要应用领域，随着我国产业结构调整升级不断深入和国际制造业中心向中国的转移，我国的机器人市场会进一步加大，市场扩展的速度也会进一步提高。近年来，我们在研究文化创造性产业时，发现国外正在兴起一个与文化产业、科学技术有紧密关系的未来产业机器人的研究、开发及制造，参与者除了传统从事学术研究的科技工作者、大学研究梯队、企业产品的专门研究人员之外，更有一大批的青少年积极加入此一新兴的科学技术新潮流之中。4. 机器人的发展前景随着科技的发展，未来机器人的发展一定会有一个巨大的飞跃。随着研究的深入，不论是仿生运动方面还是人工智能方面，都会发展到一个新的高度。我们的生活一定会因新型的机器人而有所改变。随着新技术不断被提出以及现有技术的高度发展，机器人在运动方面的难题将会得到妥善的解决。那个时候的机器人将能够很好的行走和跳跃，很好的模拟生物的运动，从而大大解决因机器人运动不便所带来的种种问题。同时经过不懈的探索，人类必将在新材料的领域取得巨大突破。机器人发展的另一个重要方面传感器也将得到极大的飞跃式发展。因此未来机器人是可以模仿人类的感觉的。这一点对于医学方面极为重要。通过机器人来模仿人在生病时的感觉变化以及在手术等医疗过程中的感觉变化。同时，在身体器官的替代品中装入合适的传感器可以帮助患者更好的适应与使用，使得残疾人在身体感官上恢复到和正常人差不多的水平。一些手术通过机器人来辅助或替代人的工作，会大大提高手术的准确性和成功率等。还有机器人领域更加成熟的发展，这时候的人工智能也已经发展到一个新的高度。人类可以很好的模拟自身大脑的特点，将机器人的高运算能力与人的思考决策能力完美的结合到一起，机器人将具有“智慧”等等。5.结论机器人是多学科交叉的产物，集成了运动学与动力学、机械设计与制造、计算机硬件与软件、控制与传感器、模式识别与人工智能等学科领域的先进理论与技术。同时，它又是一类典型的自动化机器，是专用自动机器、数控机器的延伸与发展。当前，社会需求和技术进步都对机器人向智能化发展提出了新的要求。（1）自动化应用领域的扩展对智能机器人及系统提出了新的需求。 （2）信息技术与机器人的互动发展提升了机器人的高技术含量。 （3）围绕机器人的概念创新、技术创新是国际科技竞争的重要方面 （4）机器人是自动化领域中富有代表性和生命力的亮点。【参考文献】1.孟庆鑫，王晓东.机器人技术基础.黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，20062.方建军，何广平.智能机器人.北京：化学工业出版社，20043.朱世强，王宣银.机器人技术及其应用.杭州：浙江大学出版社，20014.熊有伦，等.机器人学.北京：机械工业出版社，19935.吴振彪.工业机器人.武汉：华中科技大学出版社，19976.郭巧.现代机器人学.北京：北京理工大学出版社，19977.沈泰.机器人的历程.北京：世界知识出版社，19998.蔡自兴.机器人学.北京：清华大学出版社，20009.马香峰.机器人机构学.北京：机械工业出版社，199110.蒋新松.机器人学导论.沈阳：辽宁科学技术出版社，199411.徐元昌.工业机器人.北京：中国轻工业出版社，199912.大熊繁.机器人控制.北京：科学出版社，2002