机器学习在信息安全领域应用

机器学习在计算机信息安全领域的

应用综述

前言

从计算机短短几十年的历史进程中，人们都看到了计算机硬件和软件惊人的发展能力，但是硬件的利用率只有3%-5%；而且海量数据源源不断的涌入人们的视野，导致信息的有效利用率也只有1%[WD03]。依托于互联网的发展，人们不分地域、时域的分享硬件、软件、信息资源，然而生产效率没有得到应有的提升。同时，无论是硬件安全还是信息安全，都遇到了前所未有的威胁，资产的安全也没有得到应有的保证。

但是，以机器学习为代表的在信息有效利用率和信息安全领域的应用使人们看到了希望。机器学习可以让我们的计算机变得更聪明，变得更具有人的智慧，从而使我们在处理海量数据和复杂多变的安全威胁面前更有自信。机器学习，正在发挥着举足轻重的作用！

本文将从机器学习的相关概念、发展现状、分类、所面临的问题几个方面介绍机器学习的相关知识，然后从与计算机信息安全有关的三个方面：入侵检测、木马检测、漏洞扫描介绍了机器学习和信息安全的契合点。通过以上几个方面的叙述，为将来研究打好基础。

主题

一、机器学习

（1）机器学习的相关概念

学习是生物中枢神经系统的高级整合技能之一，是人类获取知识的重要途径和人类智能的重要标志。按照人工智能大师H·Simon的观点：学习就是系统在不断重复的工作中对本身能力的增强或改进，使得系统在下一次执行同样或相类似的任务时，会比原来做得更好或效率更高。机器学习，顾名思义，是让机器（也可以理解为常见的计算机）具有人类学习的能力。一般认为，机器学习是一个有特定目的的知识获取过程，其内部表现为从未知到已知这样一个知识增长过程，其外部表现为系统的某些性能和适应性的改善，使得系统能完成原来不能完成或更好地完成原来可以完成的任务[AZ07]。机器学习则是计算机获取知识的重要途径和人工智能的重要标志，是一门研究怎样用计算机来模拟或实现人类学习活动的学科，是研究如何使机器通过识别和利用现有知识来获取新知识和新技能。它既注重知识本身的增加，也注重获取知识的技能的提高。

（2）机器学习的发展

机器学习在相关的学科领域一直起着主导的作用，但是对于机器学习的实质还没有最终的定论。从机器学习的发展历史中可以看出，机器学习大致经历了4个阶段[AZ07]:

1) 20 世纪50 年代的神经模拟和决策理论技术，学习系统在运行时很少具有结构或知识。主要是建造神经网络和自组织学习系统,，学习表现为阈值逻辑单元传送信号的反馈调整。

2) 20 世纪60 年代早期开始研究面向概念的学习，即符号学习。使用的工具

是语义网络或谓词逻辑，不再是数值或者统计方法。在概念获取中，学习系统通过分析相关概念的大量正例和反例来构造概念的符号表示。在这一阶段，人们认识到学习是个复杂而循序渐进的过程；如果不要任何初始知识，则学习系统无法学到高层次的概念。

3) 20 世纪70 年代中期, 研究活动日趋兴旺，各种学习方法不断推出，实验系统大量涌现，1980 年在卡内基·梅隆大学( CMU) 召开的第一届机器学习专题研讨会，标志着机器学习正式成为人工智能的一个独立研究领域。

4) 从20 世纪80 年代中后期到现在, 可以认为机器学习研究进入一个新阶段，已经趋向成熟。神经网络的复苏，带动着各种非符号学习方法与符号学习并驾齐驱，并且已超越研究范围，进入到自动化及模式识别等领域，掀起一场联结主义的热潮，各种学习方法开始继承，多策略学习已经使学习系统愈具有应用价值，开始从实验室走向应用领域。

（3）机器学习的分类

按照传统的分类方法，机器学习可以分为：

-归纳机器学习

-解释机器学习

-遗传机器学习

-连接机器学习

按照现代的分类方法，机器学习可以分为：

-符号机器学习

-统计机器学习

-集成机器学习

-增强机器学习[TY05]

对于传统的机器学习分类，本文中不做过多的叙述。下面对以上现代机器学习的分类做简要的介绍。

符号机器学习，Samuel将分段划分引入对符号域的数据处理, 形成了一类基

于符号数据集合的约简算法，这是现代符号机器学习的基础。但是，由于算法定义在符号域，连续量必须被映射到这样的域上，算法才有效。而且学习算法本身无法刻画泛化能力，而依赖于与算法本身无关的上述映射[TY05]。

统计机器学习有三个衡量要素，分别是一致性假设，样本空间的划分，泛化能力。所谓一致性假设，就是我们所能观察到的样本所具有的性质，在世界集合中同样使用，也就是说世界W和被观察的对象集合Q具有某种相同的性质，而且世界W的所有对象独立同分布[WD03]。样本空间的划分，也是机器学习主要研究的内容，即我们需要找到一个超平面，把样本空间在一个N维欧式空间中划分为不相交的区域。泛化能力，是一个确定的划分对世界的分类能力，也可以理解为我们从样本中得到的划分在世界集合中的适用能力。由于可能存在不同的划分样本集合的方法，划分能力各不相同，泛化能力最强的划分就是我们所要的分类器。对于线性不可分的问题，我们需要找到一个映射，把非线性问题映射到线性空间，以便于问题可以在线性空间中可分。这样这个映射就是核函数。目前，算法的理论研究已经基本完成，主要的研究集中的下述两个问题：（1）泛化不等式需要样本集满足独立同分布，这样严苛的条件是否可以放宽。（2）如何根据领域需求选择核函数，是否存在一定的基本原则。

集成机器学习被国际机器学习界的权威Dietterich列为ML四大研究方向之首。1990年Shapire证明，如果将多个弱分类器（泛化能力稍大于50%）集成在一起，它将具有强分类器的泛化能力[TY05]。由于集成学习可以有效的提高泛化能力，因此集成学习仍然是机器学习中最热门的研究领域之一[ZZH08]。

增强机器学习最早提出是考虑“从变化环境中”学习蕴含在环境中的知识，其本质是对环境的适应。1975年，Holland首先将这个概念引入计算机科学。1990

年左右，MIT的Sutton等青年计算机科学家，结合动态规划等问题，统称其为增强机器学习。

（4）机器学习的最新进展

依赖于算法的驱动，机器学习迎来了快速的发展。

-海量非线性数据(108-10)

-算法的泛化能力考虑

- 学习结果数据的解释

-代价加权的处理方法

- 不同数据类型的学习方法

这些都促使机器学习快速的发展。而依赖于应用的驱动，为了解决实际问题的需要，机器学习也出现了很多不同领域的方法

-流形机器学习

-半监督机器学习

- 多实例机器学习

- Ranking机器学习

- 数据流机器学习

-图模型机器学习

但是，正是由于依赖于应用，主要是以任务为驱动力，学习方法还有待创新。有些机器学习还处在实验观察阶段，缺乏坚实的理论基础，实际应用效果也有待研究。

（5）机器学习面临的挑战

随着应用的不断深入，出现了很多被传统机器学习研究忽视但非常重要的问题。机器学习正与众多学科领域产生了交叉，交叉领域越多，问题也越多，也正是大有可为之处。机器学习现阶段主要面临下面一些问题:

1、传统的ML技术基本上只考虑同一代价，而“将盗用误认为正常使用的代价”与“将正常使用误认为盗用的代价”是不同的。如何处理代价敏感性问题，也是机器学习要解决的困难。

2、传统的ML技术基本上只考虑平衡数据，而以信用卡盗用检测为例，“正

常使用”样本远远多于“被盗用”样本。如何处理数据不平衡性，在教科书中找不到答案。

3、传统的ML技术基本上只考虑泛化却不考虑理解，而以癌症诊断为例，需要向病人解释“为什么做出这样的诊断”。如何处理可理解性的问题，也找不到规律可循。

4、数据复杂、海量。

5、用户需求多样化。

从而要求：(1)需要科学和高效的问题表示，以便将机器学习建立在科学的基础上。(2)应用驱动成为必然，从而针对某个或某类应用给出特定的学习方法将不断涌现。(3)对机器学习的检验问题只能在应用中检验自己。(4)对机器学习的结果的解释, 将逐渐受到重视。

二、计算机信息安全

机器学习和信息安全的结合，可以从以下几个点切入：入侵检测系统、木马检测、漏洞扫描。

（1）入侵检测

入侵检测技术是近20年出现的一种主动保护自己免受攻击的网络安全技术，它在不影响网络性能的情况下对网络进行检测，从而提供对内部攻击、外部攻击和误用操作的实时保护。它通过收集和分析网络行为、安全日志、审计数据、其它网络上可以获得的信息以及计算机系统中若干关键点的信息，检查网络或系统中是否存在违反安全策略的行为和被攻击的迹象。入侵检测因此被认为是防火墙

之后的第二道安全闸门，在不影响网络性能的情况下对网络进行监测。入侵检测通过执行以下任务来实现其职能：监视、分析用户及系统活动；系统构造和弱点的审计；识别已知进攻的活动模式并向相关人士报警；异常行为模式的统计分析；评估重要系统和数据文件的完整性；操作系统的审计跟踪管理并识别用户违反安全策略的行为。Smaba从分类角度指出入侵包括尝试性闯入、伪装攻击、安全控制系统渗透、泄露、拒绝服务、恶意使用6种类型。

正是由于机器学习在入侵检测技术中可以发挥重要作用，因此基于机器学习和人工智能的入侵检测模型和系统层出不穷。提出了在不同检测技术的入侵检测系统间相互学习的入侵检测模型[ZWP10]、基于新颖发现算法的入侵检测系统[GYN09]等等模型，丰富了机器学习在信息安全领域的应用。

（2）木马检测

网页木马是利用网页来进行破坏的病毒，它包含在恶意网页之中，通过使用脚本语言编写恶意代码，利用浏览器或者浏览器插件存在的漏洞来实现病毒的传播。当用户登录了包含网页病毒的恶意网站时，网页木马便被激活，受影响的系统一旦感染网页病毒，就会被植入木马病毒，盗取密码等恶意程序。

目前对网页木马的分析方法主要分为动态分析和静态分析。动态分析主要有高交互式蜜罐和低交互式蜜罐两种方式。高交互式蜜罐使用真实的带有漏洞的系统，其优点是能够捕获零日漏洞[CH11]。低交互是蜜罐则是仿真模拟漏洞来捕获恶意代码，其主要优点是同意部署且风险性小，而主要缺点是不能发现利用零日漏洞的未知攻击。静态分析主要是利用特征码匹配来识别恶意代码，这受到了加密和混淆的严峻挑战。

北京大学互联网安全技术北京市重点实验室根据蜜罐技术，提出了网页木马

收集和重放方法[CH11]，尽可能收集和记录所有感染路径的相关信息，完整地收集了整个木马场景。然后使用了Weka提供的决策树分类算法J48，可以根据建好的决策树模型来决定每个网页属于哪个类别

（3）漏洞扫描

漏洞扫描通常采用两种策略，第一种是被动式策略，第二种是主动式策略。所谓被动式策略就是基于主机之上，对系统中不合适的设置、脆弱的口令以及其他与安全规则抵触的对象进行检查；而主动式策略是基于网络的，它通过执行一些脚本文件模拟对系统进行攻击的行为并记录系统的反应，从而发现其中的漏洞。利用被动式策略的扫描称为系统安全扫描，利用主动式的策略扫描称为网络安全扫描。漏洞扫描可以分为如下4类技术：1、基于应用的检测技术。2、基于主机的检测技术。3、基于目标的漏洞检测技术。4、基于网络的检测技术。

总结

机器学习在众多学科中的应用显示了ML技术的前景，而机器学习与信息安全的结合必然会给信息安全领域带来新鲜的血液，从而促进信息安全技术有质的发展。机器学习让计算机有了人的大脑，这将是又一场信息安全技术的革命。本文参考了众多相关领域的知名作者的著作，对将来在机器学习在信息安全领域应用研究奠定了坚实的基础。

参考文献

[WD03] 王珏.机器学习研究.中国科学院自动化研究所.2003

[AZ07]安增波，张彦.机器学习方法的研究.长治学院学报，2007.4

[TY05]谭营.机器学习研究及最新进展.北京大学智能科学系，2005

[ZZH08]周志华.选择性集成.南京大学软件新技术国家重点实验室，2008 [ZWP10]周绍景，温志雄，潘宏斌.基于机器学习的入侵检测系统模型的设计.计算机科.2010.7，第37卷第7A期

[GYN09]高宜楠.基于机器学习和人工免疫的入侵检测系统研究.西安电子科技大学，2009.12

[CH11]陈时敏，韩心慧.基于机器学习的网页木马识别方法研究.北京大学互联网安全技术北京市重点实验室.第26次全国计算机安全学术交流会，2011，第9期

简述机器人技术及其在日常生活中的应用和发展趋势

简述机器人技术及其在日常生活中的应用和发展趋势从机器人诞生到现在，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。机器人技术代表了机电一体化技术的最高研究成果，涉及机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多门学科，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。机器人的研究、制造和应用程度，是一个国家或公司科技水平和经济实力的象征。目前，国际上许多大公司都在竞相研制各类先进机器人，向人们展示其实力。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、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。一、机器人发展背景第一代：60年代初，美国Unination公司成功研制第一台数控机械手，它是具有记忆存储能力的示教再现式机器人。第二代：70年代，出现了具有感觉传感器的机器人，具有一定的自适应能力。第三代：80年代，具有智能功能的机器人，具有灵活的思维功能。到了本世纪，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。二．机器人基本组成机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等。驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，此外也有采用液压、气动等驱动装置。检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（力矩）控制。三、机器人技术走进生活数字化家庭是未来智能小区系统的基本单元。所谓“数字化家庭”就是基于家庭内部提供覆盖整个家庭的智能化服务，包括数据通信、家庭娱乐和信息家电控制功能。下面介绍几种机器人技术及其在数字化家庭中的应用。 1 智能机器人的多传感器系统机器人智能技术中最为重要的相关领域是机器人的多感觉系统和多传感信息的集成与融合，统称为智能系统的硬件和软件部分。视觉、听觉、力觉、触觉等外部传感器和机器人各关节的内部传感器信息融合使用，可使机器人完成实时图像传输、语音识别、景物辨别、定位、自动避障、目标物探测等重要功能；给机器人加上相关的医疗模块和专用医疗传感器部件，再加上医疗专家系统就可以实现医疗保健和远程医疗监护功能。

机器人的发展及其应用

机器人的发展及其应用摘要：本文介绍了机器人的定义、机器人产生的背景，具体阐述了机器人的应用领域，通过多个方面的考虑，结合我国国内的市场情况，预测了未来机器人的未来发展前景。关键词：机器人定义产生背景应用领域发展前景 0、引言机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术。另一方面它也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，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。一、机器人的定义上世纪60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人；上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展；机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其发展而变化。国际上，关于机器人的定义主要有以下几种：（1）美国机器人协会(RIA)的定义：机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipul ator)”。（2）日本工业机器人协会(JIRA)的定义：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器(end effector)的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。（3）美国国家标准局(NBS)的定义：机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。（4）国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。（5）我国对机器人的定义。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”(a mechantronic device to imitate some human functions)。结合各国关于机器人的定义，对机器人给出以下定义：机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。二、机器人产生的背景机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也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，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。 1、古代机器人西周时期，出现了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。春秋后期，鲁班曾制造

数学建模方法及其应用

一、层次分析法层次分析法[1] (analytic hierarchy process，AHP)是美国著名的运筹学家T．L．Saaty教授于20世纪70年代初首先提出的一种定性与定量分析相结合的多准则决策方法[2，3，4]．该方法是社会、经济系统决策的有效工具，目前在工程计划、资源分配、方案排序、政策制定、冲突问题、性能评价等方面都有广泛的应用． (一) 层次分析法的基本原理层次分析法的核心问题是排序，包括递阶层次结构原理、测度原理和排序原理[5]．下面分别予以介绍．1．递阶层次结构原理一个复杂的结构问题可以分解为它的组成部分或因素，即目标、准则、方案等．每一个因素称为元素．按照属性的不同把这些元素分组形成互不相交的层次，上一层的元素对相邻的下一层的全部或部分元素起支配作用，形成按层次自上而下的逐层支配关系．具有这种性质的层次称为递阶层次． 2．测度原理决策就是要从一组已知的方案中选择理想方案，而理想方案一般是在一定的准则下通过使效用函数极大化而产生的．然而对于社会、经济系统的决策模型来说，常常难以定量测度．因此，层次分析法的核心是决策模型中各因素的测度化．

3．排序原理层次分析法的排序问题，实质上是一组元素两两比较其重要性，计算元素相对重要性的测度问题． (二) 层次分析法的基本步骤层次分析法的基本思路与人对一个复杂的决策问题的思维、判断过程大体上是一致的[1]． 1．成对比较矩阵和权向量为了能够尽可能地减少性质不同的诸因素相互比较的困难，提高结果的准确度．T ．L ．Saaty 等人的作法，一是不把所有因素放在一起比较，而是两两相互对比，二是对比时采用相对尺度．假设要比较某一层n 个因素n C C ,,1 对上层一个因素O 的影响，每次取两个因素i C 和j C ，用ij a 表示i C 和j C 对 O 的影响之比，全部比较结果可用成对比较阵 ()1 ,0,ij ij ji n n ij A a a a a ?=>= 表示，A 称为正互反矩阵．一般地，如果一个正互反阵A 满足： ,ij jk ik a a a ?=,,1,2, ,i j k n = （1）则A 称为一致性矩阵，简称一致阵．容易证明n 阶一致阵A 有下列性质：

机器人研究现状及发展趋势

机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势院系：信息工程学院专业：电子信息工程姓名：王炳乾

机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势摘要：随着计算机技术不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了机器人的国内国外的发展历史、状况、应用、并对机器人的发展趋势作了预测。关键词：机器人;发展；现状；应用；发展趋势。 1．机器人的发展史 1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶并公开表演。 1738年，法国技师杰克·戴·瓦克逊发明了机器鸭，它会嘎嘎叫、进食和游泳。 1773年，瑞士钟表匠杰克·道罗斯发明了能书写、演奏的玩偶，其体内全是齿轮和发条。它们手执画笔、颜料、墨水瓶，在欧洲很受青睐。保存至今的、最早的机器人是瑞士的努萨蒂尔历史博物馆里少女形象的玩偶，有200年历史。她可以用风琴演奏。 1893年，在机械实物制造方面，发明家摩尔制造了“蒸汽人”，它靠蒸汽驱动行走。 20世纪以后，机器人的研究与开发情况更好，实用机器人问世。 1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。它是电动机器人，装有无线电发报机。 1959年第一台可以编程、画坐标的工业机器人在美国诞生。现代机器人有关现代机器人的研究始于20世纪中期，计算机以及自动化技术的发展、原子能的开发利用是前提条件。1946年，第一台数字电子计算机问世。随后，计算机大批量生产的需要推动了自动化技术的发展。1952年，数控机床诞生，随后相关研究不断深入；同时，各国原子能实验室需要代替人类处理放射性物质的机械。

机器人技术发展与应用

机器人技术的发展与应用调研名称：机器人技术的发展与应用调研时间：2018年7月29日止调研人：曹桐滔

一、机器人的发展状况 1.1国外发展概况日本具有国际上最先进的机器人技术，就全世界范围来看，全球工业机器人约有4成在日本。不论在技术方面，还是在市场规模方面，日本可以称得上是“机器人大国”。日本在2004年5月发布的“新产业发展战略”中所指出的7个产业领域，机器人产业也是其中之一，同时，在进一步实施“新产业发展战略”的“新经济成长战略”报告中也把机器人放在使日本成为“世界技术创新中心”的支柱地位上，并在近两年开始重新审视机器人产业政策。美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称机器人王国的日本起步至少要早五、六年。经过40多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。据统计，截止到2009年底，美国运行工业机器人大约有19．4万台。目前，美国工业机器人供应商有AdeptTechnology、AmericanＲobot、EmersonIndustrialAutomation等公司。德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五、六年，但战争所导致的劳动力短缺，国民的技术水平较高等社会环境，却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。此外，20世纪70年代中后期，德国政府采用的积极行政手段也为工业机器人的推广开辟了道路。如在“改善劳动条件计划”中规定，对于一些危险、有毒、有害的工作岗位，必须由机器人来代替。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。据统计，截止到2009年底，德国运行的工业机器人为14．58万台。目前，德国工业机器人供应商有KUKA、CLOOS等。国际上一些大的工业机器人制造厂家，品牌主要分成两大体系，以日本为代表的日韩系，以德国为代表的欧系，其中ABB、安川、发那科三大品牌占据了全球51%的市场，KUKA、OTC、川崎、松下等几大品牌占市场份额的40%以上。

国内外机器人发展的现状及发展动向

国内外机器人发展的现状及发展动向机器人技术毫无疑问是未来的战略性高技术，充满机遇和挑战。目前，国际上机器人市场大概有80亿至100亿，其中工业机器人占的比重最大。2025年，整个机器人市场将达到500亿，服务机器人从原来的300多万台增加到1200多万台，特种机器人（如：排爆机器人、医疗机器人等）的呼声也越来越高。另外，微软等IT企业，丰田、奔驰等汽车公司，甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与机器人的研制。美国和日本多年来引领国际机器人的发展方向，代表着国际上机器人领域的最高科技水平。目前，日本除了比较关注特种机器人和服务机器人以外，还注重中间件的研制。然而，近年来日本基本上在做模仿性的工作，突破性技术比较少。而美国在机器人领域的技术开发方面，一直保持着世界领先地位。再有，美国主要做高附加值的产业，比如军用机器人，目前世界销售的9000台军用机器人之中，有60%来自美国。比如：美国最近研制成功的Big Dog军用机器人，能负重100公斤，行进速度跟人相当，每小时达到五公里，还能适应各种地形，即使是在侧面受到冲击时也能保持很好的系统稳定性。在各种机器人中，工业机器人应用较早，发展最为成熟。同时，技术的不断进步一直在牵引着机器人学科的发展，使机器人的应用领域从工业机器人扩展到特种机器人和服务机器人等。机器人技术也正越来越深刻地影响着我们的生活。机器人不但将在工厂、实验室与人一起工作，还将在车站、机场、码头、交通路口为人们指引路径、回答问题、帮助行人。机器人还将步入千家万户，为老人端茶送水，护理伤病人等等。未来机器人将会越来越广泛地进入人类社会，人类对机器人的依赖会如同现时对待计算机一样，即使是短时间的离开都可能会造成很大不便。机器人化是先进制造领域的重要标志和关键技术，针对先进制造业生产效率提高的诸多瓶颈问题，尤其是在汽车产业中，机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。目前汽车制

机器人技术的发展与在制造业中的应用

机器人技术的发展与在制造业中的应用摘要: 介绍了机器人技术的发展现状、趋势和应用领域; 提出了在智能机器人方面, 首先应开发人机交互的智能机器人; 指出了在今后30 年内, 需要解决好机器人驱动器、蓄电池和信息处理等方面存在的问题。关键词: 机器人技术; 柔性制造; 智能机器人; 人机交互系统

1 当代机器人技术的发展现状与趋势自从20 世纪60 年代初世界第一台机器人在美国问世以后, 机器人便表现出很大的生命力。机器人首先被用于工业生产, 近半个世纪来机器人技术发展非常迅速, 工业机器人已在工业生产中得到了广泛的应用。机器人技术是一种综合了计算机、控制论、机构学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术, 是当代研究十分活跃且应用日益广泛的领域。机器人应用情况, 是一个国家工业自动化水平的重要标志。工业机器人是一种对生产条件和生产环境适应性和灵活性很强的柔性自动化设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定提高产品品质、提高生产效率和改善劳动条件起着十分重要的作用。由于机器人是一种能适应产品迅速更新换代的柔性自动化设备, 所以它的应用大大缩短了新产品的换产周期, 从而提高了产品的市场竞争力。目前全世界已拥有100 多万台工业机器人。在当代工业技术革命中, 工业生产日益趋向柔性自动化方向发展, 工业机器人技术已成为现代工业技术革命中的一个重要组成部分。许多国家都已将机器人技术列入高技术发展计划。工业机器人技术的发展必将对社会经济和生力的发展产生更加深远的影响。进人20 世纪80 年代后, 我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。七五期间,国家投入资金, 对工业机器人及其零部件进行攻关, 完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发, 研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划( 863

(完整版)关于机器人的发展历史

关于机器人的发展历史库卡公司最早于1898年由Johann Josef Keller和Jakob Knappich在奥格斯堡建立。最初主要专注于室内及城市照明。但与此不久公司就涉足至其它领域（焊接工具及设备，大型容器），1966年公司成为欧洲市政车辆的市场领导者。1973年公司研发了其名为FAMULUS第一台工业机器人。当时库卡公司属Quandt集团旗下，而Quandt家族则于1980年退出。公司成为一个上市公司。1995年库卡机器人技术脱离库卡焊接及机器人有限公司独立成立有限公司，与库卡焊接设备有限公司（即后来的库卡系统有限公司），同属属于库卡股分公司（前身IWKA集团）。现今库卡专注于向工业生产过程提供先进的自动化解决方案。库卡机器人公司目前全球拥有3150名员工（2012年9月30日数据），其总部在德国奥格斯堡。公司主要客户来自汽车制造领域，但在其他工业领域的运用也越来越广泛。重要发展 1971 –为Daimler-Benz建成欧洲第一台焊接传输线。 1973 –库卡建成全球第一台六轴机电驱动的工业机器人FAMULUS。1976 – IR 6/60 –全新的机器人类型六轴机电驱动带角手。 1989 –新一代工业机器人诞生–无刷电机的使用降低了维护成本提高了技术可用性。 2007 –库卡…titan“ - 当时最强大的6轴工业机器人，被计入吉尼斯纪录。2010 – KR QUANTEC系列工业机器人贴补了机器人家庭中载重90-300公斤工作范围达3100毫米这一部分的空白。 2012 –最新小型机器人系列KR AGILUS上市。 ABB是全球领先的电力和自动化集团，总部设在瑞士。ABB集团业务遍布全球100多个国家，拥有120,000名员工。在中国的13,000名员工，在60 个不同城市服务于26家本地企业和38个销售与服务分公司。 ABB致力于研发、生产机器人已有30多年的历史并且拥有全球160000多套机器人的安装经验。作为工业机器人的先行者以及世界领先的机器人制造厂商，在瑞典、挪威和中国等地设有机器人研发、制造和销售基地。ABB

工业机器人技术的应用及未来发展

工业机器人技术的应用及未来发展摘要:结合工业机器人的研究经验与相关文献，对工业机器人的含义、发展原因、组成结构及技术特点等方面展开探讨，阐述了工业机器人技术的应用与未来发展趋势，为进一步促进工业机器人技术应用领域的深层次发展奠定基础。[1] 关键词:工业机器人;机器人技术;应用发展 The application and future development of industrial robot technology Abstract:Combing with the research experience and related literature，the meaning，development reason，composinstructure and technical features of industrial robot were discussed，the application and future development of industrirobot were expounded，which laid a foundation for promoting the deep development in industrial robot technology-appliefield. Key words:Industrial robot;Robot technology;Application development 工业机器人的设计与制造是一个非常复杂的过程,涉及的技术与领域很多,如机电、电气、计算机、工业设计等,其是多种先进技术的有机结合体,因此工业机器人的发展离不开所涉及的各项技术的支持。为了更好地满足人们对使用功能的要求,工业机器人不断地向标准化和网络化发展,以下对工业机器人的技术发展与应用进行浅析。[2] 1机器人的含义及发展原因机器人就是一种自动化机器，而控制器就是机器人的核心部分，即机器人的“大脑”。机器人的“大脑”不仅具有感知、运作、规划、协同等诸多功能，还可以通过控制机器人的“大脑”定向模拟人类的某些行为与思想。近些年，机器人实现了飞速发展且具有良好的发展前景，主要原因是机器人可以完成许多人们无法完成、不愿意做的工作，特别是在一些恶劣的、危险的、特殊的、极限的工作环境中，都可以指派机器人完成施工作业，使人们远离危险作业环境。[3]在太空、海洋等领域，人类无法在其中工作，由机器人进行探索恰恰能实现预期目标，这也是现今大力发展工业机器人的重要理由。 2工业机器人的国内外发展史 2.1国内发展史受核心技术的限制,我国在工业机器人领域起步较晚,直到20世纪70年代才有企业和高校开始进行工业机器人的研发,截止到目前,已经开展了近40年的研究,并取得了一定的成果。在早期的研究中,主要是解决国产化的问题,因为缺乏先进的技术和经验,导致在研发过程中出现各种各样的问题,致使进度相对缓慢,随着我国对工业机器人重视程度的提升,并将其列入国家计划当中,工业机器人的发展速度明显提升,尤其是在数个五年计划中均给予工业机器人足够的支持,为其发展提供了良好的契机。[4]近些年来,随着科技的发展和社会的进步,工业机器人被广泛应用于工业生产中,并为企业带来高额的利润,其需求量也在不断扩

工业机器人的应用和发展趋势

-370-工业机器人的应用和发展趋势无锡工艺职业技术学院郁晗【摘要】随着科技进步，工业机器人的应用也不断增大，不同行业对于工业机器人的要求不同，因此很有必要对工业机器人进行深入的研究和分析，这将能够很大的提高其社会生产效率。【关键词】工业机器人技术；发展现状；发展趋势 0.引言工业机器人出现于20世纪60年代，并在不断升级发展着。由于工业机器人是结合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科相互交互而形成的高新科技，在当代的研究非常的活跃。由于机器人不怕苦、不怕累，他们能够长期从事单调、重复的体力劳动,并能够在更复杂的领域替代人工作业。据悉，世界工业机器人行业4大巨头瑞士ABB、日本FANUC发那科、日本YASKAWA安川电机、德国KUKA库卡都在中国设立了分公司，连同其他进口品牌，在中国市场的占有率达到8成以上。作为世界上最大的制造业国家，中国市场对机器人产业意义重大。根据IFR(国际机器人联盟)的研究，到2014年，全球每年新安装工业机器人将达到16.67万台，届时我国工业机器人年装机量将超过日本，达到近3.2万台，将占到世界总量的20%。 1.工业机器人概念、组成、分类、技术前景 1.1 工业机器人的概念工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。从工业机器人的用途而言，其主要完成的是通过计算机来控制机器人的自主自动化控制系统。 1.2 工业机器人的组成工业机器人的主要是由三大部分组成：机器人主体、驱动管理、计算机控制系统。具体而言，机器人主体是机器人所需要的操作机械，例如机械手腕、机械臂部、行走设备等，这是构成机器人运行的主体。驱动管理部件主要功能是将计算机控制命令转化成为机械语言，进而实现。控制系统是按照输入流程，对驱动程序、执行机构发出指令信息，并对其进行信息控制。图1、2为一个工业机器人机械手和其工作原理图图1 机械手系统如图1所以，机械手系统由三套伺服器和伺服电机组成，分别为X、Y和Z轴，控制板卡上有三路脉冲+方向输出，可以单独对X、Y和Z 轴进行控制。其中Z轴处于垂直位置，为防止掉电在重力作用下掉下来，需使用带抱闸的电机。图2 伺服驱动器工作原理图伺服驱动器工作在位置模式，以X轴为例，系统原理图如图2所示。通过脉冲控制卡的脉冲输出来控制伺服电机，方向信号控制电机的运转方向。 Y轴Z轴与X轴控制原理相同。 1.3 工业机器人的分类 (1)移动机器人(AGV) 移动机器人(AGV)是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台)；同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。 (2)点焊机器人点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。 (3)激光加工机器人激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。 1.4 工业机器人的经济效益工业机器人是现代工业自动化发展到一定阶段的必然产物，它主要基于计算机自动化控制和电子物理相互结合。采用工业机器人还有如下优点：第一，改善劳动条件，逐步提高生产效率；第二，更强与可控的生产能力，加快产品更新换代；第三，提高零件的处理能力与产品质量；第四，消除枯燥无味的工作，节约劳动力；第五，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险；第六，提高机床；第七，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存；第八，提高企业竞争力。 2.我国机器人技术的发展 2.1 国内工业机器人的现状我国工业机器人起步比较晚技术与国外的相比还是有着一定的差距。虽然我国在某些关键技术上有所突破,但还是缺乏整体核心技术的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前我国工业机器人技术水平不是很高，特别是在制造工艺与装备方面，不能生产高精密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有：数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导引车等的工业机器人产品，主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业。 2.2 制约我国工业机器人的因素制约我国机器人技术发展的瓶颈是市场，换句话说，就是对机器人的应用需求。工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况，随着中国经济持续快速的发展，近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右，人民生活水平不断地提高，劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为 “卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这些情况使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂，同时也受到法律的限制和政策的阻碍。无论是企业还是社会都认识到必须采取从改善机器设备入手，提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对这种改变。总之，劳动力过剩程度降低、单个工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使用环境，工业机器人及技术在中国已逐步得到了政府和企业的重视。随着机器人知识的广泛普及，人们对于各种机器人的了解与认识逐步深化，利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国向强国转变，提高人民生活质量成为全社会的共识。 2.3 如何解决制约我国工业机器人的因素一是随着我国经济的快速发展，中国机器人界要能提供质量稳定可靠，价格适宜的各类机器人商品,要做到这一点，产业化是提高质量、降低成本的必由之路，是扩大市场销售 (包括出口)量的前提，而现时，中国机器人的产业化还有一段路程要走。二是有关各方(包括主管部门和企业界) 要加深工业机器人对稳定提高工业产品质量和劳动生产率、快速满足商品更新换代要求的突出作用的认识。才能有决心在工业机器人这一高新技术领域采取“高投人高产出”的战略措施。三是要解决用好机器人的问题，主管部门除继续鼓励机器人研制生产单位和用户紧密结

矿山机器人分类及应用

机器人技术在矿山中的应用摘要机器人技术已经广泛应用于各种领域，矿山机器人在井下的作用也越来越变得重要，文章主要列出以及简要的介绍了机器人技术在煤矿采掘、凿岩、喷浆、巡检、抢险救灾这几个方面的应用。主题词机器人技术矿山应用前言我国是产煤大国，现年产量近38亿吨而居世界首位。我国又是以煤炭为第一能源的国家，近年来，随着国家经济的发展，对煤炭的需求量也在逐年增加，但由于煤炭生产多是在井下作业，井下环境恶劣、条件复杂、灾害严重。在井下采煤工作面以及掘进巷道，往往伴随着粉尘、潮湿、振动、噪声，甚至辐射等严重的环境污染问题。而且，这些施工作业不仅劳动强度大，有时还会使操作人员遭遇冒顶、透水、瓦斯爆炸、瓦斯突出等危险。矿山中的机器人伴随着经济和科技的飞速进步，机器人技术越来越广泛地应用到各种领域中开发未知及不确定环境。目前,国际上的机器人学者从应用环境出发将机器人分为2 类,即制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。而煤矿机器人属于非制造环境下的特种机器人,也可称机器人化机器。根据井下作业的特殊条件和特点,机器人在煤矿中的应用主要有采掘、凿岩、喷浆、巡检、抢险救灾。 ①采掘机器人在采煤工作面会有采煤和移架产生的大量煤尘，而煤尘具有爆炸性就会存在隐患。煤层中溢出的瓦斯也具有威胁性。以及顶板支护处理不当则会造成冒顶事故。可以说采煤工作面的工作环境是十分恶劣和危险的，还是不太适宜人类工作。因此,采用通过采掘设备加装智能控制单元构成的遥控机器人进行煤层的采掘是不错的方法。这种采掘机器人可以应用现有合适的采掘设备通过加装有合适光源和视觉、听觉、振动等传感器,经处理单元人工智能化处理,进行自主采掘作业。 ②凿岩机器人巷道掘进是现代煤矿大规模基础设施建设中的一项难度大、耗资耗时多、劳动条件差但又十分关键、十分重要的施工作业。隧道开挖一般采用掘进法和钻爆法，但是这两种方法都没能达到经济效益最好的效果。随后,世界上几乎所有的发达国家都推出了具有机器人特征的半自动计算机辅助凿岩台车和全自动凿岩台车,也就是凿岩机器人。由于这类凿岩机器人主要用于隧道的开挖,所以将它称为巷道凿岩机器人。这种机器人可以利用传感器来确定巷道的上缘,这样就可以自动瞄准巷道缝,然后把钻头按规定的间隔布置好,钻孔过程用微机控制,随时根据岩石硬度调整钻头的转速和力的大小以及钻孔的形状,这样可以大大提高生产率,人只要在安全的地方监视整个作业过程就行了。以我国为例，中南大学何清华教授率领的科研团队，在上世纪80年代就开始了对凿岩机器人的研究，于2000年成功开发出具有国际先进水平的我国第一台隧道凿岩机器人（如图1）。

工业机器人常见五大应用领域及关键技术

工业机器人常见五大应用领域及关键技术去年全球工业机器人销量达到24万台，同比增长8%。其中，我国工业机器人市场销量超过6.6万台，继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。但是，按机器人密度来看，即每万名员工对应的机器人保有量，我国不足30台，远低于全球约为50多台的平均水平。前瞻产业研究院《2016-2021年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示：2015年我国工业机器人产量为32996台，同比增长21.7%。2016年机器人产业将继续保持快速增长，今年一季度我国工业机器人产量为11497台，同比增长19.9%。此外，数据显示，2015年我国自主品牌工业机器人生产销售达22257台，同比增长31.3%。国产自主品牌得到了一定程度的发展，但与发达国家相比，仍有一定差距。 2016年未来全球工业机器人市场趋势包括：大国政策主导，促使工业与服务机器人市场增长；汽车工业仍为工业机器人主要用户；双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。一、什么是工业机器人工业机器人是一种通过重复编程和自动控制，能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统，它结合制造主机或生产线，可以组成单机或多机自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。当前，工业机器人技术和产业迅速发展，在生产中应用日益广泛，已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。二、工业机器人的特点

自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来，工业机器人的研制和应用有了飞速的发展，但工业机器人最显著的特点归纳有以下几个。 1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统（ＦＭＳ）中的一个重要组成部分。 2.拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 3.通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。 4.机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子学的结合——机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平。三、工业机器人常见的五大应用领域 1.机械加工应用（2%）

智能机器人在农业自动化领域的主要应用

智能机器人在农业自动化领域的主要应用摘要：通过对智能机器人在农业自动化领域的主要应用进行研究，包括采摘机器人、嫁接机器人、耕耘机器人、除草机器人、喷农药机器人、插秧机器人、林木清洁机器人、饲喂机器人、禽蛋检测与分级机器人。发现应用于农业智能机器人的主要技术有感知与避障技术、机器视觉技术、信息融合技术及农业专家系统。农业机器人的智能问题、成本过高问题和易受环境变化的影响问题，需要进一步研究解决。关键词：智能机器人；农业自动化；主要技术；存在问题 The Main Application of Intelligent Robot in the Field of Agriculture Automation Abstract:The main application of intelligent robot in the field of agriculture automation is discussed. Thepicking robot, grafting robot, cultivating robot, weeding robot, spraying pesticides robot, planting robots, timber cleaning robot, feeding robots, egg inspection and grading robot are presented. The Perception and obstacle avoidance techniques, machine vision technology, information fusion technology and agricultural expert system are the main applications in agriculture intelligent robot technology. The intelligent problem of agricultural robots, high cost and the impact of environmental diversification shall be studied and solved in the future. Key words: intelligent robot; agricultural automation; main technology; existing problems 引言

建模学习思路及大致内容

五步法说明: 第一步:提出问题. 大家可能会想,题目不是已经给出问题了吗? 是的,但是这里的提出问题是指：用数学语言去表达。首先，题目一定要通读若干遍，“看不懂，读题目；看不懂，读题目”，如此反复循环的同时查阅相关资料。这通常需要大量的工作，而且要根据题目的特点做一些假设。看的差不多了，就开始用数学形式提出问题，当然，在这之前，先引用或者定义一些专业术语。接下来进行符号说明，统一符号（这点很重要，三个人之间便于沟通，论文便于展现），并列出整个问题涉及的变量，包括恰当的单位，列出我们已知或者作出的假设（用数学语言描述，比如等式，不等式）。做完这些准备工作后，就开始正式提出问题啦。用明确的数学语言写出这个问题的表达式，加上之前的准备工作，就构成了完整的问题。

这部分的内容反映到论文结构上，相当于前言，问题提出，模型建立部分。注意，刚开始建立的模型很挫没关系，我们随时可以返回来进行修改的。第二步:选择建模方法. 在有了用数学语言表述的问题后，我们需要选择一个或者多个数学方法来获得解。许多问题，尤其是运筹优化，微分方程的题目，一般都可以表述成一个已有有效的标准求解形式。这里可以通过查阅相关领域的文献，获得具体的方法。为什么不是查阅教材呢？基本上教材讲的都是基础的，针对特定问题的，教材上一般找不到现成的方法，但是教材依然是很重要的基础工具，有时候想不出思路，教材（比如姜启源那本）翻来翻去，会产生灵感，可以用什么模型。第三步:推导模型的公式. 我们要把第二步的方法实现出来，也就是论文的模型建立部分。我们要对建立的问题进行变形，推导，转化为可以运行标准方法解答的形式。这部分通常是借鉴参考文献的过程，做一些修改，以适应本题的情况。第四步:求解模型. 这里是编程的队友登场的时刻了。统计模型：SPSS,Eviews，Stata ，都是菜单式操作，easy的。数据分析：R，数据库SQL Server，IBM DB2 微分方程：Maple,Mathematic,MATLAB 运筹规划：Matlab，Lingo 智能算法：Matlab，R 时间序列：统计模型中的那些软件，或者R，Matlab 图像处理：Matlab，C++ 总结： Matlab是必须的，再来个SPSS，一般情况下够用了。第五步:回答问题. 也就是论文的讨论部分。这部分是对你整篇论文成果的总结，一定要写的有深度。除此之外，通常还要写上一些灵敏度分析，如果是统计模型的话，要有模型检验。关于比赛的一些个人体会 1、国赛和美赛是有区别的国赛讲究实力，美赛讲究创新。美赛不一定要多高级的方法，但是一定要有创意。而国赛，组委会往往是有一个模糊的“标准答案”在的，按部就班做下来就好了。注意不要一次性就建立复杂模型了，老外看重的是你的思维，你的逻辑，不像国赛，看重的是你的建模编程实力，要使用各种高大上的方法。拿到一个问题，可以先建立一个初等模型，讨论下结果；再逐渐放宽条件，把模型做的复杂一点。即 Basic model -> Normal model -> Extended model的思路。这个思维在美赛中很好，这么做下来基本都能得金奖的，鄙人这次也是按照这样的流程，拿了个金奖。 2、文献为王文献为王。建模的题目，基本上是某个教授的研究课题，凭我们本科生的水平，基本上做不到对题目的深刻理解。所以要多看文献。看文献也有技巧：刚拿到题目，先查一下相关背景资料，了解题目是哪方面的。接下来看文献，找一下硕士论文，博士论文以及综述性质的文章，硕博论文一般

机器人技术的发展与前景

机器人技术的发展与前景 09机电（1）0945523111 龚蒙蒙【摘要】随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化，工业机器人已成为一种高新技术产业，为工业自动化水平发挥了巨大作用，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。本文介绍了工业机器人的国内国外的发展状况和应用趋势，以及带来的经济效益。【关键词】工业机器人；由来；效益；发展；应用；前景 1.机器人的由来机器人一词最早来自1920年捷克作家卡雷尔·查培克《罗萨姆的万能机器人》一书中，书中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。由于原子能的开发和利用，某些操作机械代替人处理放射性物质显得极为迫切，在这一需求背景下，美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。1959年美国人英格伯格和德沃尔制造出来世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。 2.工业机器人带来的效益广泛的应用工业机器人，可以逐步改善劳动条件，更强与可控的生产能力,加快产品更新换代, 提高生产效率和保证产品质量,消除枯燥无味的工作，节约劳动力,提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险，提高机床，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存，提高企业竞争力 3.工业机器人的发展 3.1国外工业机器人的发展美国是机器人的诞生地,早在1961年，美国的Consolidated Control Corp 和AMF公司联合研制了第一台实用的示教再现机器人。经过40多年的发展，美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很

工业机器人的发展与应用

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工业机器人的发展与应用随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化，工业机器人已成为一种高新技术产业，为工业自动化发挥了巨大作用，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了工业机器人的国内国外的发展状况和应用趋势，以及带来的经济效益。一、工业机器人的介绍工业机器人是机器人的一种，它由操作机．控制器．伺服驱动系统和检测传感器装置构成，是一种仿人操作自动控制，可重复编程，能在三难空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备，特别适合于多品种，变批量柔性生产。它对稳定和提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件的快速更新换代起着十分重要作用。二、工业机器人带来的效益广泛的应用工业机器人，可以逐步改善劳动条件，更强与可控的生产能力，加快产品更新换代。提高生产效率和保证产品质量，消除枯燥无味的工作，节约劳动力，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险，提高机床，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存，提高企业竞争力。三、工业机器人的发展随着科技的不断进步，工业机器人的发展过程可分为三代，第—代，为示教再现型机器人，它主要由机器手控制器和示教盒组成，可按预先引导动作记录下信息重复再现执行，当前工业中应用最多。第二代为感觉型机器人，如有力觉触觉和视觉等，它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。第三代为智能型机器人它具有感知和理解外部环境的能力，在工作环境改变的情况下，也能够成功地完成任务，它尚处于实验研究阶段。第一、国外工业机器人的的发展美国是机器人的诞生地，早在1961年，美国的ConsolidedControlCorp和AMF公司联合研制了第一台实用的示教再现机器人。经过40多年的发展，美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。日本在1967年从美国引进第一台机器人，1976年以后，随着微电子的快速发展和市场需求急剧增加，日本当时劳动力显著不足，工业机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎，使其日本工业机器人得到快速发展，现在无论机器人的数量还是机器人的密度都位居世界第一，素有“机器人王国”之称。德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五六年，但战