機(jī)器人發(fā)展趨勢

機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動化裝備的典型代表，是人造機(jī)器的“終極”形式。它涉及到機(jī)械、電子、自動控制、計算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。一方面，機(jī)器人在制造業(yè)應(yīng)用的范圍越來越廣闊，其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強(qiáng)，并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展；另一方面，機(jī)器人向著非制造業(yè)應(yīng)用發(fā)展以及微小型方向發(fā)展，并將服務(wù)于人類活動的各個領(lǐng)域?？傮w趨勢是，從狹義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)（RT）概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)（RT）的內(nèi)涵已變?yōu)椤办`活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有在實(shí)世界動作功能的智能化系統(tǒng)”。

    目前，國外機(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)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1．機(jī)器人機(jī)構(gòu)技術(shù)

    目前已經(jīng)開發(fā)出了多種類型機(jī)器人機(jī)構(gòu)，運(yùn)動自由度從3自由度到7或8自由度不等，其結(jié)構(gòu)有串聯(lián)、并聯(lián)及垂直關(guān)節(jié)和平面關(guān)節(jié)多種。目前研究重點(diǎn)是機(jī)器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實(shí)現(xiàn)性，其目的是使機(jī)器功能更強(qiáng)、柔性更大、滿足不同目的的需求。另外研究機(jī)器人一些新的設(shè)計方法，探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載／自重比。同時機(jī)器人機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。

2．機(jī)器人控制技術(shù)

    現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的全數(shù)字化控制，控制能力可達(dá)21軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動控制；基于傳感器的控制技術(shù)已取得了重大進(jìn)展。目前重點(diǎn)研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，具有良好的語言及圖形編輯界面。同時機(jī)器人的控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為重點(diǎn)研究內(nèi)容。

3．?dāng)?shù)字伺服驅(qū)動技術(shù)
   
    機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字交流伺服驅(qū)動控制，絕對位置反饋。目前正研究利用計算機(jī)技術(shù)，探索高效的控制驅(qū)動算法，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度；同時利用現(xiàn)場總線（FILDBUS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的分布式控制。

4．多傳感系統(tǒng)技術(shù)

    為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的應(yīng)用是其問題解決的關(guān)鍵。目前視覺傳感器、激光傳感器等已在機(jī)器人中成功應(yīng)用。下一步的研究熱點(diǎn)集中在有效可行的（特別是在非線性及非平穩(wěn)非正態(tài)分布的情形下）多傳感器融合算法，以及解決傳感系統(tǒng)的實(shí)用化問題。

5．機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)

    機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)主要包括機(jī)器人工作環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計和智能作業(yè)。優(yōu)化設(shè)計主要利用各種先進(jìn)的計算機(jī)手段，實(shí)現(xiàn)設(shè)計的動態(tài)分析和仿真，提高設(shè)計效率和優(yōu)化。智能作業(yè)則是利用傳感器技術(shù)和控制方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)的高度柔性和對環(huán)境的適應(yīng)性，同時降低操作人員參與的復(fù)雜性。目前，機(jī)器人的作業(yè)主要靠人的參與實(shí)現(xiàn)示教，缺乏自我學(xué)習(xí)和自我完善的能力。這方面的研究工作剛剛開始。

6．機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

    網(wǎng)絡(luò)化使機(jī)器人由獨(dú)立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展，使遠(yuǎn)距離操作監(jiān)控、維護(hù)及遙控腦型工廠成為可能，這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。目前，機(jī)器人僅僅實(shí)現(xiàn)了簡單的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制，網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人是目前機(jī)器人研究中的熱點(diǎn)之一。

7．機(jī)器人靈巧化和智能化發(fā)展

    機(jī)器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。