第一篇：調研報告(工業機器人)
大連交通大學信息工程學院2014屆本科生畢業設計（論文）實習（調研）報告
調研報告
1 工業機器人的概念工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。工業機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。
2 工業機器人展現狀與前景展望 2.1工業機器人的發展簡史
1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本《羅薩姆的萬能機器人》中最早使用機器人一詞，劇中機器人“robot”這個詞的本意是苦力，即劇作家筆下的一個具有人的外表，特徵和功能的機器，是一種人造的勞力。它是最早的工業機器人設想。
20世紀40年代中後期，機器人的研究與發明得到了更多人的關心與關注。50年代以後，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手，如圖0.2所示，這是一種主從型控制系統，主機械手的運動。系統中加入力反饋，可使操作者獲知施加力的大小，主從機械手之間有防護牆隔開，操作者可通過觀察窗或閉路電視對從機械手操作機進行有效的監視，主從機械手系統的出現為機器人的產生為近代機器人的設計與製造作了鋪墊。
1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，並申請了專利。該專利的要點是藉助伺服技術控制機器人的關節，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現動作的記錄和再現。這就是所謂的示教再現機器人。現有的機器人差不多都採用這種控制方式。1959年第一台工業機器人在美國誕生，開創了機器人發展的新紀元。
2.2工業機器人的特點
戴沃爾提出的工業機器人有以下特點:將數控機牀的伺服軸與遙控操縱器的連桿機構聯接在一起，預先設定的機械手動作經編程輸入後，系統就可以離開人的輔助而獨立運行。這種機器人還可以接受示教而完成各種簡單的重複動作，示教過程中，機械手可依次通過工作任務的各個位置，這些位置序列全部記錄在存儲器內，任務的執行過程中，機器人的各個關節在伺服驅動下依次再現上述位置，故這種機器人的主要技術功能被稱為“可編程”和“示教再現”。
1962年美國推出的一些工業機器人的控制方式與數控機牀大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。後來，出現了具有視覺傳感器的、能識別與定位的工業機器人系統。
當今工業機器人技術正逐漸向着具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業環境的自適應能力的方向發展。目前，對全球機器人技術的發展最有影響的國家是美國和日本。美國在工業機器人技術的綜合研究水平上仍處於領先地位，而日本生產的工業機器人在數量、種類方面則居世界首位。
2.3工業機器人的構造與分類工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度；驅動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作；控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，並進行控制。
工業機器人按臂部的運動形式分為四種。直角座標型的臂部可沿三個直角座標移動；圓柱座標型的臂部可作升降、迴轉和伸縮動作；球座標型的臂部能迴轉、俯仰和伸縮；關節型的臂部有多個轉動關節。
工業機器人按執行機構運動的控制機能，又可分點位型和連續軌跡型。點位型只控制執行機構由一點到另一點的準確定位，適用於機牀上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業；連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動，適用於連續焊接和塗裝等作業。
工業機器人按程序輸入方式區分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業程序文件，通過rs232串口或者以太網等通信方式傳送到機器人控制櫃。
示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅動系統，使執行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領動執行機構，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機器人自動工作時，控制系統從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅動機構，使執行機構再現示教的各種動作。示教輸入程序的工業機器人稱為示教再現型工業機器人。
具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業機器人，能在較為複雜的環境下工作；如具有識別功能或更進一步增加自適應、自學習功能，即成為智能型工業機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應環境，並自動完成更為複雜的工作。
2.3.1 點焊機器人
焊接機器人具有性能穩定、工作空間大、運動速度快和負荷能力強等特點，焊接質量明顯優於人工焊接，大大提高了點焊作業的生產率。
點焊機器人主要用於汽車整車的焊接工作，生產過程由各大汽車主機廠負責完成。國際工業機器人企業憑藉與各大汽車企業的長期合作關係，向各大型汽車
生產企業提供各類點焊機器人單元產品並以焊接機器人與整車生產線配套形式進入中國，在該領域佔據市場主導地位。
隨着汽車工業的發展，焊接生產線要求焊鉗一體化，重量越來越大，165公斤點焊機器人是目前汽車焊接中最常用的一種機器人。2014年9月，機器人研究所研製完成國內首台165公斤級點焊機器人，併成功應用於奇瑞汽車焊接車間。2014年9月，經過優化和性能提升的第二台機器人完成並順利通過驗收，該機器人整體技術指標已經達到國外同類機器人水平。
2.3.2弧焊機器人
弧焊機器人主要應用於各類汽車零部件的焊接生產。在該領域，國際大型工業機器人生產企業主要以向成套裝備供應商提供單元產品為主。本公司主要從事弧焊機器人成套裝備的生產，根據各類項目的不同需求，自行生產成套裝備中的機器人單元產品，也可向大型工業機器人企業採購並組成各類弧焊機器人成套裝備。在該領域，本公司與國際大型工業機器人生產企業既是競爭亦是合作關係。關鍵技術包括：
(1)弧焊機器人系統優化集成技術：弧焊機器人採用交流伺服驅動技術以及高精度、高剛性的rv減速機和諧波減速器，具有良好的低速穩定性和高速動態響應，並可實現免維護功能。
(2)協調控制技術：控制多機器人及變位機協調運動，既能保持焊槍和工件的相對姿態以滿足焊接工藝的要求，又能避免焊槍和工件的碰撞。
(3)精確焊縫軌跡跟蹤技術：結合激光傳感器和視覺傳感器離線工作方式的優點，採用激光傳感器實現焊接過程中的焊縫跟蹤，提升焊接機器人對複雜工件進行焊接的柔性和適應性，結合視覺傳感器離線觀察獲得焊縫跟蹤的殘餘偏差，基於偏差統計獲得補償數據並進行機器人運動軌跡的修正，在各種工況下都能獲得最佳的焊接質量。
2.3.3激光加工機器人
激光加工機器人是將機器人技術應用於激光加工中，通過高精度工業機器人實現更加柔性的激光加工作業。本系統通過示教盒進行在線操作，也可通過離線方式進行編程。該系統通過對加工工件的自動檢測，產生加工件的模型，繼而生成加工曲線，也可以利用cad數據直接加工。可用於工件的激光表面處理、打孔、焊接和模具修復等。
關鍵技術包括：
(1)激光加工機器人結構優化設計技術：採用大範圍框架式本體結構，在增大作業範圍的同時，保證機器人精度；
(2)機器人系統的誤差補償技術：針對一體化加工機器人工作空間大，精度高等要求，並結合其結構特點，採取非模型方法與基於模型方法相結合的混合機器人補償方法，完成了幾何參數誤差和非幾何參數誤差的補償。
(3)高精度機器人檢測技術：將三座標測量技術和機器人技術相結合，實現了機器人高精度在線測量。
(4)激光加工機器人專用語言實現技術：根據激光加工及機器人作業特點，完成激光加工機器人專用語言。
(5)網絡通訊和離線編程技術：具有串口、can等網絡通訊功能，實現對機器人生產線的監控和管理；並實現上位機對機器人的離線編程控制。
2.3.4真空機器人真空機器人是一種在真空環境下工作的機器人，主要應用於半導體工業中，實現晶圓在真空腔室內的傳輸。真空機械手難進口、受限制、用量大、通用性強，其成為制約了半導體裝備整機的研發進度和整機產品競爭力的關鍵部件。而且國外對中國買家嚴加審查，歸屬於禁運產品目錄，真空機械手已成為嚴重製約我國半導體設備整機裝備製造的“卡脖子”問題。直驅型真空機器人技術屬於原始創新技術。
關鍵技術包括：
(1)真空機器人新構型設計技術：通過結構分析和優化設計，避開國際專利，設計新構型滿足真空機器人對剛度和伸縮比的要求；
(2)大間隙真空直驅電機技術：涉及大間隙真空直接驅動電機和高潔淨直驅電機開展電機理論分析、結構設計、製作工藝、電機材料表面處理、低速大轉矩控制、小型多軸驅動器等方面。
(3)真空環境下的多軸精密軸系的設計。採用軸在軸中的設計方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對稱的問題。
(4)動態軌跡修正技術：通過傳感器信息和機器人運動信息的融合，檢測出晶圓與手指之間基準位置之間的偏移，通過動態修正運動軌跡，保證機器人準確地將晶圓從真空腔室中的一個工位傳送到另一個工位。
(5)符合semi標準的真空機器人語言：根據真空機器人搬運要求、機器人作業特點及semi標準，完成真空機器人專用語言。
(6)可靠性系統工程技術：在ic製造中，設備故障會帶來巨大的損失。根據半導體設備對mcbf的高要求，對各個部件的可靠性進行測試、評價和控制，提高機械手各個部件的可靠性，從而保證機械手滿足ic製造的高要求。
2.3.5潔淨機器人
潔淨機器人是一種在潔淨環境中使用的工業機器人。隨着生產技術水平不斷提高，其對生產環境的要求也日益苛刻，很多現代工業產品生產都要求在潔淨環境進行，潔淨機器人是潔淨環境下生產需要的關鍵設備。
關鍵技術包括：
(1)潔淨潤滑技術：通過採用負壓抑塵結構和非揮發性潤滑脂，實現對環境無顆粒污染，滿足潔淨要求。
(2)高速平穩控制技術：通過軌跡優化和提高關節伺服性能，實現潔淨搬運的平穩性。
(3)控制器的小型化技術：根據潔淨室建造和運營成本高，通過控制器小型化技術減小潔淨機器人的佔用空間。
(4)晶圓檢測技術：通過光學傳感器，能夠通過機器人的掃描，獲得卡匣中晶圓有無缺片、傾斜等信息。
2.4工業機器人的應用
工業機器人在工業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重複的長時間作業，或是危險、惡劣環境下的作業，例如在衝壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、塗裝、塑料製品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。20世紀50年代末，美國在機械手和操作機的基礎上，採用伺服機構和自動控制等技術，研製出有通用性的獨立的工業用自動操作裝置，並將其稱為工業機器人；60年代初，美國研製成功兩種工業機器人，並很快地在工業生產中得到應用；1969年，美國通用汽車公司用21台工業機器人組成了焊接轎車車身的自動生產線。此後，各工業發達國家都很重視研製和應用工業機器人。由於工業機器人具有一定的通用性和適應性，能適應多品種中、小批量的生產，70年代起，常與數字控制機牀結合在一起，成為柔性製造單元或柔性製造系統的組成部分。
2.5工業機器人的發展前景
在發達國家中，工業機器人自動化生產線成套設備已成為自動化裝備的主流機器人發展前景及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已經大量使用工業機器人自動化生產線，以保證產品質量，提高生產效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明，工業機器人的普及是實現自動化生產，提高社會生產效率，推動企業和社會生產力發展的有效手段。機器人技術是具有前瞻性、戰略性的高技術領域。國際電氣電子工程師協會ieee的科學家在對未來科技發展方向進行預測中提出了4個重點發展方向，機器人技術就是其中之一。1990年10月，國際機器人工業人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業機器人國際標準大會，並在這次大會上通過了一個文件，把工業機器人分為四類：⑴順序型。這類機器人擁有規定的程序動作控制系統；⑵沿軌跡作業型。這類機器人執行某種移動作業，
如焊接。噴漆等；⑶遠距作業型。比如在月球上自動工作的機器人；⑷智能型。這類機器人具有感知、適應及思維和人機通信機能。日本工業機器人產業早在上世紀90年代就已經普及了第一和第二類工業機器人，並達到了其工業機器人發展史的鼎盛時期。而今已在第發展三、四類工業機器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機器人發展重點有：低成本技術、高速化技術、小型和輕量化技術、提高可靠性技術、計算機控制技術、網絡化技術、高精度化技術、視覺和觸覺等傳感器技術等。根據日本政府2014年指定的一份計劃，日本2014年工業機器人產業規模將達到1.4兆日元，擁有百萬工業機器人。按照一個工業機器人等價於10個勞動力的標準，百萬工業機器人相當於千萬勞動力，是目前日本全部勞動人口的15%。我國工業機器人起步於70年代初，其發展過程大致可分為三個階段：70年代的萌芽期；80年代的開發期；90年代的實用化期。而今經過20多年的發展已經初具規模。目前我國已生產出部分機器人關鍵元器件，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、衝壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務於國內諸多企業的生產線上；一批機器人技術的研究人才也湧現出來。一些相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計製造技術；工業機器人控制、驅動系統的硬件設計技術；機器人軟件的設計和編程技術；運動學和軌跡規劃技術；弧焊、點焊及大型機器人自動生產線與周邊配套設備的開發和製備技術等。某些關鍵技術已達到或接近世界水平。一個國家要引入高技術並將其轉移為產業技術（產業化），必須具備5個要素即5m: machine/materials/manpower/management/market。和有着“機器人王國”之稱的日本相比，我國有着截然不同的基本國情，那就是人口多，勞動力過剩。刺激日本發展工業機器人的根本動力就在於要解決勞動力嚴重短缺的問題。所以，我國工業機器人起步晚發展緩。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現工業自動化，提高社會生產效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發展工業機器人產業，引進國外技術和設備，培養人才，打開市場。日本工業機器人產業的輝煌得益於本國政府的鼓勵政策，我國在十一五綱要中也體現出了對發展工業機器人的大力支持。
3結束語
工業機器人是機械科學技術的一個分支， 它的發展需要機械及其他門類學科的發展來推動， 它的發展也能推動工業系統的整體發展。 它有其獨特的優勢與劣勢， 和其他技術一樣，需要不斷地設計應用修改和完善。
4參考文獻
[1] 成大先.機械設計手冊[m].北京：化學工業出版社.2014
[2] 雷天覺.新編液壓工程手冊[m].北京：北京理工大學出版社.1998
[3] 王積偉.液壓與電氣傳動[m].北京：機械工業出版社.2014
[4] 張利平．現代液壓技術應用220例（第 1版）[m].北京：化學工業出版社.2014
[5] 黃興.液壓技術創新及發展趨勢[m]．機牀與液壓.2014年12期
[6] 王益羣.純水液壓傳動及其展望[m].機牀與液壓.2014
[7] 趙恩剛．純水液壓傳動技術的現狀與應用展望[m]．流體傳動與控制.2014
[8] 許賢良.液壓技術回顧和展望[m].煤礦機械.2014
[9] 林建亞.液壓元件[m].北京：機械工業出版社.1998
[10] per and trends by the industrial application of water hydraulics[j]
proceedings of the 6th
第二篇：2014年中國工業機器人用減速器調研報告
《2014年工業機器人減速器調研報告》
中國已成為全球第二大工業機器人應用市場，但高工機器人產業研究所(grii)統計數據顯示，2014年中國工業機器人保有量僅有約13萬台，製造業工業機器人密度為30台/萬人，遠低於全球的平均水平。中國製造業有4500萬工人，工業機器人仍有龐大的替代空間。 grii 認為，2014年將是工業機器人元年，中國工業機器人將迎來爆發式的增長。預計中國未來十年內的工業機器人產值空間在3100億元-6880億元。減速器作為工業機器人的核心部件之一，以6軸機器人為例，減速器佔成本比例的30%，隨着工業機器人應用範圍的不斷擴大，機器人用減速器也將迎來快速的發展期。
全球機器人減速器市場幾乎被nabtesco、harmonic、住友等企業壟斷，但是隨着中國機器人相關技術的不斷成熟，國內企業開始逐漸切入機器人減速器的研發和生產，有望在不久的將來逐漸實現產業化，助力機器人國產化進程。
我們對主要減速器企業、工業機器人企業進行了實地調查，結合對國內外機器人行業領軍人物的面對面採訪，收集了大量的第一手資料，為本報告的編寫提供了堅實的基礎依據。在充分調查的基礎上，高工機器人產業研究所(grii)編制了《2014年工業機器人減速器調研報告》。本報告對2014年及未來幾年，中國工業機器人行業的市場發展特點、主要產品市場份額、產量規模、各應用領域產品需求、市場發展趨勢、行業發展環境等進行了詳細的研究和分析。高工機器人希望通過切切實實地調查，深入研究分析，為企業、投資者、證券公司以及想了解機器人產業的人士，提供最準確最優參考價值的機器人行業數據及調查報告。
欲購買以上報告，請諮詢
聯繫人：陳先生
電話：0755-26981898-893
郵箱：
目錄
一、全球工業機器人發展情況分析
1. 工業機器人市場特點分析
2. 工業機器人市場規模分析
3. 工業機器人市場競爭分(來源説明好範 文網：)析
二、中國工業機器人市場特點分析
1. 工業機器人市場特點分析
2. 工業機器人市場規模分析
3. 工業機器人市場競爭分析
1) 工業機器人市場份額分析
2) 重點企業在華競爭分析
a) abb在華業務競爭分析
b) fanuc在華業務競爭分析 c) yaskawa在華業務競爭分析 d) kuka在華業務競爭分析
三、工業機器人減速器市場分析
1. 減速器整體發展情況分析
2. 機器人減速器市場特點分析
1) 行業應用特點分析
2) 行業競爭特點分析
3. 工業機器人減速器價格情況分析
4. 工業機器人減速器市場規模分析
1) 工業機器人減速器銷量分析
2) 工業機器人減速器銷售規模
5. 工業機器人減速器市場競爭分析
1) 工業機器人減速器市場份額分析
2) 重點企業在華競爭分析
a) 日本nabtesco在華業務分析 b) 日本harmonic在華業務分析
四、國產工業機器人減速器發展分析
1. 企業技術實力分析
2. 投資情況分析
3. 產能情況分析
4. 企業分佈情況
五、國產工業機器人減速器細分市場分析
1. rv減速器市場發展分析
1) rv減速器國內技術發展
2) rv減速器國內企業分析
2. 諧波減速器市場發展分析
1) 諧波減速器國內技術發展
2) 諧波減速器國內企業分析
六、中國機器人企業減速器應用分析
1. 瀋陽新鬆機器人自動化股份有限公司
2. 廣州數控設備有限公司
3. 安徽埃夫特智能裝備有限公司
4. 南京埃斯頓工業自動化有限公司
5. 東莞市啟帆工業機器人有限公司
6. 上海沃迪自動化裝備股份有限公司
七、中國工業機器人減速器發展環境分析
1. 行業政策發展環境分析
1) 國家政策及效果分析
2) 地方政策及效果分析
3) 行業政策發展趨勢
2. 行業經濟發展環境分析
1) 製造業人力成本分析
2) 製造業從業人員分析
3) 機器人投資回報分析
3. 行業技術發展環境分析
八、中國工業機器人投資機會及建議
九、工業機器人減速器相關概念
1. 工業機器人減速器定義及分類
2. 工業機器人減速器產業鏈分析
第三篇：輪式機器人調研報告
輪式機器人調研報告
摘要：機器人是一種自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。在機器人中，輪式機器人的應用十分廣泛，在各個領域都出現了輪式機器人的身影。由於應用廣泛，人們對其的研究和思考從未間斷。
關鍵詞：定義 構成 分類 控制 機構 應用
正文：
一、 定義
隨着社會發展和科技進步，機器人在生產生活中得到越來越多的應用，其中，工業機器人大多都是機械臂使固定機器人。而還有很多機器人可以根據人們的需要按照預訂路徑進行移動，這類機器人即為移動機器人其移動機構又分為輪式、履帶式、腿式、跳躍式和複合式。每種機器人都有其特定的製造方式和功能。其中，輪式機器人，既以驅動輪子來帶動機器人進行移動和工作的機器人。雖然其運動穩定性與路面的路況有很大關係，但是由於其具有自重輕、承載大、機構簡單、驅動和控制相對方便、行走速度快、工作效率高等特點，從而被廣泛應用。
二、 輪式機器人的分類
由於輪子的多少，直接關係到機器人設計的技術和難度，以及其功用。所以輪式機器人的分類一般都是根據其輪子多少進行分類。按照已經出現的機器人，可以分為如下幾類：單輪滾動機器人（如球形機器人）、兩輪移動機器人在（如自行車機器人）、三、四輪機器人（如智能車）、六輪機器人和複合機器人。一般而言，三輪機器人簡單實用，四輪機器人穩定性好，承載能力大，而相比之下，六輪機器人比四輪機器人更為優越。
三、 輪式機器人研究的幾個重要方面
機器人是一種高自動化的高科技產品，它的誕生，是各個學科交叉應用的結果。如今，研製一種機器人就需要從各個科學領域對其進行研究和創新。一般而言，機器人的主要技術如下：機器人機構、導航和定位、路徑規劃、傳感器技術、控制技術、移動機器人傳感器技術、屏蔽技術等。
1. 機器人機構
輪式機器人的機構設計屬於機械領域，在設計過程中不僅要考慮自身重量的影響，還要考慮到工作環境的影響，而且不能對數據的採集和分析產生干擾。在輪式機器人的機構設計中，最為重要的是轉向機構的設計，如今，轉向機構主要分為如下幾種：艾克曼轉向（前輪轉向前輪驅動或者前輪轉向後輪驅動）；滑動轉向（兩側車輪獨立驅動）；全向轉動（基於全方位移動輪構建，如麥克納姆輪）；軸－關節轉向；（車輪轉動幅度較大）；車體－關節轉向（轉彎半徑小，轉向靈活，但是軌跡難以控制）。再輪式機器人的設計中應根據具體需要來選擇轉向機構的設計。
2. 導航和定位
導航和定位是確定機器人在多維工作環境中相對於全局座標的位置，是移動機器人最基本的環節。導航方式有慣性導航，磁導航，視覺導航，衞星導航等，定位方式有慣性定位，陸標定位，聲音定位等，在機器人設計中，需要對輪式機器人的模型進行分析，才能得出合理有效地導航方式和定位方式。
3. 路徑規劃
路徑規劃，既讓輪式機器人按照某一性能指標搜索一條起始狀態到目標狀態的最優路徑。在設計過程中路徑規劃要考慮全局路徑和局部路徑兩個方面。其中全局路徑是機器人運行的總路徑，而局部路徑可以使機器人在運動過程中避免碰撞。在分析運動過程中，可以考慮d-h參數法對其進行分析。
4. 傳感器
在輪式機器人中，傳感器就相當於人的感官。它收集外界和自己發生的信息，從而為後續處理積累了前提的數據。輪式機器人中一般會用到的傳感器一般有如下幾種：內部有測量機器人行進速度的，如線加速度計；測量轉角的，如陀螺儀，外部的傳感器主要是用來檢測外部環境，防止碰撞，如超聲波傳感器，視覺傳感器等等。傳感器將採集來的數據傳送給控制器，再加以處理，才能使得輪式機器人按照預訂路徑進行移動。
5. 控制
常見的控制有pid控制，但是這些年一般對機器人所用的都是模糊控制，因為模糊控制不需要建立數學模型，可以語言化的表達複雜的非線性系統。另外，由於工作環境的要求，很多輪式機器人都用上了遙控技術，這樣，可以擴大機器人的工作空間和工作能力，但是遙控通常會產生更大的誤差，因此，如何更好地控制誤差，使其達到預定的工作效果，是遙控技術不可不考慮的一個問題。
6. 屏蔽
由於在機器人工作工程中，會產生這樣那樣的干擾，如何去除這些干擾，讓機器人更為可靠，就需要更好的屏蔽技術來為其服務。屏蔽設計時要考慮到可靠
性，適應性以及經濟性，儘量為其找到適合的屏蔽技術。一般的屏蔽技術有：隔離技術，濾波技術，接地抑制反電勢干擾技術等。
四、 總結
機器人是一種仿生的高科技產物。輪式機器人的出現，為人們的生活和科學發展做出了十分接觸的貢獻。在工業、農業、反恐、防爆、空間探測等各個領域，輪式機器人都可以代替人類完成一些危險或者不可完成的任務。如何控制輪式機器人按照我們需要的方式進行移動和精準的動作是十分重要的一個環節。另外，如今，機器人已經向着更為宏觀和微觀的方向發展，相信，在不久的將來，在更為精準的設計和控制下，輪式機器人將會為我們帶來更為美好的生活！
第四篇：機器人技術在工業生產和日常生活中的應用(機器人概論報告)
機器人技術在工業和日常生活中的應用
因為興趣，所以我選擇了機器人概論這門課，雖然只有十多節課，但還是學習、瞭解不少知識。
研製機器人的最初目的是為了幫助人們擺脱繁重勞動或簡單的重複勞動，以及替代人到有輻射等危險環境中進行作業，因此機器人最早在汽車製造業和核工業領域得以應用。隨着機器人技術的不斷髮展，工業領域的焊接、噴漆、搬運、裝配、鑄造等場合，己經開始大量使用機器人。另外在軍事、海洋探測、航天、醫療、農業、林業甚到服務娛樂行業，也都開始使用機器人。從機器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機器人和民用機器人。軍用機器人主要用於軍事上代替或輔助軍隊進行作戰、偵察、探險等工作。根據不同的作戰空間可分為地面軍用機器人、空中軍用機器人(即無人飛行機)、水下軍用機器人和空間軍用機器人等。在民用機器人中，各種生產製造領域中的工業機器人在數量上佔絕對多數，成為機器人家族中的主力軍；其它各種種類的機器人也開始在不同的領域得到研究開發和應用。
機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和複雜機械等組成。而傳感器作用尤為重要，除採用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳感器的融合技術在產品化系統中已有成熟應用。加之器件集成度的提高，控制櫃日漸小巧，採用模塊化結構，似的機器人的功能越來越強，系統的可靠性提高了、易操作性變得簡單而且可維修性變強。而控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遙控式等多種方式。
服務機器人是機器人家族中的一個年輕成員， 目前處於開發及普及的早期階段。
大樓清洗機器人是以爬壁機器人為基礎開發出來的，它只是爬壁機器人的用途之一。爬壁機器人有負壓吸附和磁吸附兩種吸附方式，大樓擦窗機器人採用的是負壓吸附方式。磁吸附爬壁機器人也已在我國問世，並已在大慶油田得到了應用。
幫助殘障人行走的機器人輪椅已逐漸成為熱點。機器人輪椅主要有口令識別與語音合成、機器人自定位、動態隨機避障、多傳感器信息融合、實時自適應導航控制等功能。機器人輪椅關鍵技術是安全導航問題，採用的基本方法是靠超聲波和紅外測距，個別也採用了口令控制。超聲波和紅外導航的主要不足在於可控測範圍有限，視覺導航可以克服這方面的不足。在機器人輪椅中，輪椅的使用者應是整個系統的中心和積極的組成部分。對使用者來説，機器人輪椅應具有與人交互的功能。這種交互功能可以很直觀地通過人機語音對話來實現。儘管個別現有的移動輪椅可用簡單的口令來控制，但真正具有交互功能的移動機器人和輪椅尚不多見，也是有待研究。
作為一項前沿的高新技技術，機器人還有廣闊的發展空間。我們要發展他，掌握他，領導他的發展，但我們絕不能依賴他，他只是服務於我們，使我們的生活更美好的工具。
第五篇：工業機器人
工業機器人課程報告
昆明理工大學 機電工程學院機械工程及自動化專業2014級 流體傳動與控制模塊（8）
班級：
學號：
姓名：
日期：
工業機器人的結構原理及其應用
[摘要]:自從20世紀初以來,隨着機牀,汽車等製造業的發展出現了機械手,並且經過多年的發展以及在工業中的應用,工業機器人已經越來越受到人們的重視.有代表性的美國,日本，蘇聯，歐洲在工業機器人方面的研究和應用加大了力度,特別是日本在這方面尤其突出。 近年來工業機器人在焊接,噴塗,搬運物料,裝配,海洋開發,原子能工業,宇宙開發，軍事應用，農牧業，建築，礦業，醫療福利等方面也有了廣泛的應用，並且隨着機器人技術的進步，其應用範圍一定會越來越廣泛。下面我們將從執行系統，驅動系統，控制系統和人工智能系統四方面來具體介紹工業機器人。
[abstract]：since the beginning of the 20th century, with the machine tool, automobile manufacturing industry experienced a mechanical hand, and after years of development, as well as in industry applications, industrial robots have been more and more attention. representative of the united states, japan, the soviet union, the european industrial robot research and application of stepped up efforts, especially in japan in this regard are particularly conspicuous. in recent years, industrial robots, welding, painting, material handling, assembly, ocean development, atomic energy industry, the universe development, military applications, agriculture, animal husbandry, construction, mining, medical and welfare also have a wide range of applications, and with advances in robotics,range of applications will become increasingly widespread. now we will implement the system, drive systems, control systems and artificial intelligence systems to the specific introduction four robots.
一.工業機器人的定義、產生和發展
1.1機器人的定義
到目前為止，世界各地對“工業機器人”還沒有作出統一的明確定義。通常所説的工業機器人是一種能模擬人的手、臂的部分動作，按照預定的程序、軌跡及其它要求，實現抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置。
機器人的外表不一定像人，有的根本不像人。因為人們製造機器人是為了讓及其人代替人的工作，所以機器人能夠具有人的勞動機能。機器人能力的評價標準，應當和生物能力的評價標準一樣，包括智能、機能和物理能三個方面。
智能是指感覺和感知，包括記憶、運算，比較，鑑別，判斷，決策，學習和邏輯推理等。 機能是指變通性，通用性或空間佔有性等。
物理能則包括力，速度，連續運行能力，可靠性，聯用性，壽命等。
把上述三方面能力綜合起來，有可以説機器人是具有生物功能的空間三維座標系機械。 既然要求機器人能代替人的勞動。人們就希望它能有一雙像人一樣的巧手；能行走的雙腳；具有人類感官的功能（視覺、觸覺、聽覺、味覺、嗅覺、痛覺等）；具有理解人類語言和用語言表達的能力；具有一顆善於思考，學習和決策的頭腦。但是機器人所有這些能力都必須滿足機器人學三定律：
第一定律：機器人不得傷害人，也不得見人受到傷害而袖手旁觀。
第二定律：機器人應服從人的一切命令，但不得違反第一定律。
第三定律：機器人應保護自身的安全，但不得違反第一，第二定律。
1.2機器人的產生和發展
早在20世紀初，隨着機牀，汽車等製造業的發展就出現了機械手。1913年美國福特汽車工業公司就安裝了第一條汽車零件加工自動線。自動機的上下料與工件的傳送採用了專用機械手代替人工上下料及傳送工件。可見專用機械手就是作為自動機，自動線的附屬裝置出現的。
到了40年代，隨着原子能工業的產生，出現了另一類半自動化抓取搬運裝置——操作機。在原子能工業中用它來進行放射性材料的加工，處理和實驗；
“工業機器人”這種自動化裝置出現的比較晚。它的研究工作是50年代初從美國開始的。日本，蘇聯，歐洲的研製工作比美國大約晚十年。但是日本的發展速度比美國快，歐洲特別是西歐各國比較注意工業機器人的研製和應用，其中英國，瑞典，挪威等國的技術水平較高，產量也較大。
1954年美國人g.c戴萬獲得了一項工業機器人專利。到1958年，美國機械與鑄造公司研製成功一台數控自動通用機器。這就是世界上最早的機器人。從此之後，美國的工業機器人技術的發展，大致經歷了以下幾個階段：
（1）1963——1967年為實驗定型階段;
（2）1968——1970年為實際應用階段；
（3）1970年至今一直處於技術發展和推廣應用階段。
二機器人的組成及各部分結構原理
工業機器人一般應由執行系統，驅動系統，控制系統和人工智能系統組成。下面我們就來詳細分析各個系統的組成及其原理。
2.1執行系統
執行系統是工業機器人完成抓取工件（或工具）實現所需的各種運動的機械部件，包括以下幾個部分：手部，腕部，臂部，機身和行走機構。
（1） 手部：是工業機器人直接與工件接觸用來完成握持工件（或工具）的部件。有些
工業機器人直接將工具（如焊槍，噴槍，容器）裝在手部位置，而不再設置手部。 根據手指和手掌在抓取物體時的相對狀態，抓取方式可分為捏，夾握三大類。這三種抓取方式都是靠手指間或手指與手掌間對工件的作用力以及手指手掌與工件之間的摩擦力保持工件的。
從機械手指根部來看，手部機構的動作形式有迴轉式和移動式（或直進式）兩種。其中迴轉式為基本形式，它結構簡單，容易製造，應用廣泛。由於移動式手部結構比較複雜，龐大等，所以以用較少。但移動式手部機構抓取工件時，工件直徑的變化對定位精度一般無影響，故宜於工件直徑有較大變化時使用。
（2） 腕部：是工業機器人中聯接手部與臂部，主要用來確定手部工作位置並擴大臂部
動作範圍的部件。有一些專用機器人沒有手腕部件，而是直接將手部安裝在手臂部件的頂端。為了使手部處於空間任意方向，要求腕部能實現對空間三個座標軸x.y.z的轉動。即具有迴轉，俯仰和擺動。一些專用機械手甚至沒有腕部，但有的腕部是為了特殊要求還有橫向移動自由度。
（3） 臂部：是機器人用來支承腕部和手部實現較大運動範圍的部件。工業機器人的臂
部一般有2——3個自由度，即伸縮，迴轉，俯仰和升降。專用機械手的臂部一般具有1——2個自由度，即伸縮，迴轉和直移。臂部總重量較大，受力一般叫複雜，在運動時，直接承受腕部手部和工件（工具）的靜動載荷，尤其高速運動時，將產生教的的慣性力（或慣性矩），引起衝擊，影響定位的準確性。臂部運動部分零部件的重量直接影響着臂部構建的剛度和強度。專用機械手的臂部一般直接安裝在主機上，工業機器人的臂部一般與控制系統和驅動系統一起安裝在機身上（即機座上），機身可以是固定式的，也可以是行走式的，即沿地面和導軌運動。
（4） 機身：是工業機器人用來支承手部部件的，並安裝驅動裝置和其他裝置的部件。
專用機械手一般將臂部安裝在主機上。成為主機的附屬裝置，臂部的運動越多，機身的受力和結構情況越複雜。機身即可以是固定的也可以是行走式的，即在他的下部能行走的結構，可沿地面和架空軌道運行。設計機身時為提高剛度應注意
以下幾點：剛度，精度，平穩性。
（5） 行走機構：是工業機器人用來擴大活動範圍的機構，有的是專門的行走裝置，有
的是軌道滾輪機構。行走部是行走機器人的重要執行部件，是由行走的驅動裝置，傳動機構，位置檢測元件，傳感器，電纜及管路等構成。它一方面支承機器人的機身，臂和手部，另一方面還根據工作任務的要求，帶動機器人實現更廣泛的空間內運動。行走部機構按其行走運動軌跡固定軌跡式和無固定軌跡式。隨着海洋科學，原子能工業及宇宙空間事業的發展，可以預見，具有智能的可移動機器人，能夠自行的柔性機器人肯定是今後的發展方向。
2.2驅動系統
驅動系統是向執行系統各部件提供動力的裝置。採用的動力源不同，驅動系統的傳動方式也不同。驅動系統的傳動方式有四種：液壓式，氣壓式，電器式和機械式。
（1） 液壓式:其驅動系統由油缸，電磁閥，油泵和郵箱等組成。其特點是操作力大，體
積小，動作平穩，耐衝擊耐振動。但漏油對系統的工作性能影響大。與氣壓式相比成本高。
（2） 氣壓式：其驅動系統由氣缸，氣閥，空氣壓縮機（或氣壓站直接供給）和儲氣罐
等組成。其特點是起源方便，維修簡單，易於獲得高速度，成本低，防火防爆，漏氣對環境無影響，有衝擊，臂力一般不超過300牛頓。
（3） 電器式；其驅動系統一般由電機驅動。優點是電源方便，信號傳遞運算容易，響
應快，驅動力較大，適用於中小型工業機器人。但是必須使用減速裝置（如齒輪減速器，諧波齒輪減速器等），所需要的電機有步進電機，dc伺服電機和ac伺服電機等。
（4） 機械式：器驅動系統由電機，凸輪，齒輪齒條，連桿等機械裝置組成。傳動可靠，
適用於簡單的機械手。
2．3控制系統
控制系統是工業機器人或機械手的指揮系統，它控制驅動系統，讓執行機構按照規定的要求進行工作，並檢測其正確與否。一般常見的為電氣與電子迴路控制。計算機控制系統也不斷增多。就其控制方式可分為分散控制與集中控制兩種類型。若以控制的運動軌跡來分原則上分為兩種：（1）點位控制：主要控制空間兩點或有限多個點的空間位置，而其對運動路徑沒有要求。專用機械手和絕大部分工業機器人均採用這種點位控制方式。（2）連續軌跡控制：是用連續的信息對運動軌跡的任意位置進行控制，其運動路徑是連續的。對運動軌跡有要求的工業機器人需要連續軌跡控制，如電弧焊，切割等。
2.4人工智能系統
傳感器技術是今後左右工業機器人發展的重要技術之一。傳感器的功能相當於人的部分感覺機能。機器人自動操作時，需要檢測自身狀態和作業對象與作業環境的狀態。檢測機器人自身狀態的傳感器稱為內部信息傳感器而檢測外部信息的傳感器有和人的五官對應的，有純工程的和五官對應的有接觸式的觸覺，味覺（ph計，化學分析器）傳感器。非接觸式的視覺，嗅覺（氣體傳感器，化學分析器，煙傳感器）傳感器，以及有固定作用的聽覺傳感器。
（1）觸覺傳感器人的觸覺包含有接觸覺，壓覺，冷熱覺，滑動覺，痛覺等。
（2）接近覺傳感器人沒有專門的接近覺器官，而是依靠視覺和經驗來判斷物體的接近情況。如果仿照人的功能使機器人具有接近覺將非常複雜，所以機器人使用專門的接近覺傳感器。
（3）視覺傳感器視覺傳感器在機器人上起三個作用：第一位置的測量，第二進行圖像識別，第三進行檢驗
（4）人工視覺人類是藉助五種感官從外界獲得信息的，一般認為有90%以上的信息來自
視覺。就是説，人要順利地生活和工作，非用眼睛識別客觀環境不可。同樣，要讓機器人有高度的適應性以及複雜的工作能力也必須使之具備某種形式的人工視覺。
三機器人的應用
工業機器人最早應用的領域是汽車工業。其中應用最早最多的工種為焊接，噴塗和上下料。有人稱這個領域為機器人的傳統應用領域。
1焊接包括點焊，弧焊，錫焊，激光焊等，它的用途廣，歷史長。例如汽車的駕駛室是用點焊的方法把各個分離的板件焊成一個整體的。
2噴塗由於噴塗工序中霧狀漆料對人體有危害，噴塗環境中照明，通風等條件很差，而且不易從根本上改進，因此在這個領域中大量使用了機器人。使用機器人不僅可以改善勞動條件，而且還可以提高產品的質量和產量，降低成本。
3搬運物料包括為機牀服務,上下工件,為自動線服務,在不同流向的自動線上轉運工件.這種機器人和數控機牀可以組成柔性加工系統(fms),它可以滿足多品種,中小批量生產的需要. 4裝配由於機器人的觸覺和視覺系統不斷完善,可以把軸類件投放於孔內的準確度提高到0.01mm之內。國外已逐步開始應用機器人裝配複雜部件，例如裝配發電機，電動機，大規模集成電路板等。
5海洋開發機器人常用於海洋測量多目標觀測，海底施工，電纜鋪設，管道連接維修，石油開採等。
6原子能工業機器人可用於放射性物質搬運，設備檢查維修，污染物處理等對人體有害的工作。
7其他機器人在宇宙開發，軍事應用，農牧業，建築，礦業，醫療福利等方面也有了廣泛的應用，並且隨着機器人技術的進步，其應用範圍一定會越來越廣泛。
參考文獻：吳廣玉 姜復興編 《機器人工程導論》哈爾濱工業大學出版社1988年3月張建明 編著《工業機器人》北京理工大學出版社1988年12月
蒙田範文網