可重构模块化机器人
可重构模块化机器人
优装配构型完
旋量和
械结构、控制
成指定任务。
指数积
电路、机械与
考虑三个问题
电气的连接接
:构形的表达
口等方面
方法、构形的
评价标准、构
形的优化
有根树状拓
神经网络
扑结构图及
组合理论
遗传算法
系统运动学动
力学研究
系统控制策略、
软件重构研究
• 传统运动学及
动力学求解方
法不适合, 探
索新方法，与
构型无关, 在
化机器人产品
国内可重构模块化机器人研究现状
较高刚度，模
块化与重构思
想不彻底
上海未来伙
伴机器人
较好开放性，精
度、刚度不足，
电缆外走线
上海英集斯
模块化可重构机器人(MRR)特点
一套构件，多种构型，生产快速重组，面向用户，
按需定制
集控制、通信、驱动、传动、感知功能于一体系
统开放，易于修改、重构、添加配置功能
可以通过RS232或高速以太网等方
式数据通信
用分层管理
法任务管理
为便于分布式管理，各模块还需
具备一定单元自治能力，包括基
本通信功能、传感信息反馈功能
等自主管理能力
基于MAS的协同控制问题
动作输出
可直接运行
，对自己行
为有控制能
力
自治性
社会性
可与其他
Agent或人
通信交流
Agent
环境
预动性
Agen
t
工的串联机器
人构型
国外可重构模块化机器人研究现状
早期模块关节方形，有
多个表面可连接，构型
可重构模块化教学机器人之机身设计
１ ．可 重 构 模 块 化 教 学 机 器 人 的
研 发 目的 和 整 体 构 想
１１ 模块式结构。为了达 到培养综合 素质 的能 ．
力 ， 学机器 人 的结 构要 具有 开放 性 的特点 ， 就是 说 教 也 教 学机 器人会 被 设 计 成模 块 式 的结 构 ， 以便 于 自由组
机器人技 术是一 门综合 了多种 学科最新研 究成 合。在使用教学机器人进行教学 的过程 中， 教学机器 果， 集中了大量的智力和资金， 对各个技术领域和社会 人是一些分散 的模块， 由学生 自 行组合 而成为不 同结 经济生活具有广泛影响和巨大效益的高新技术 ， 是当 构的机器人。另外 ， 从控制系统来说 ， 机器人的控制系 今科学技术发展最为活跃的一个领域。 统也是一种开放式的结构 ， 每个控制模块完成机器人 我 国 的机 器 人是 从 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 开 始 研 发 的 。 的一个 机构控 制 。
一
种新 型 的用 于教学 的机 器人 。这 种用 于教学 的机 器
１４ 双型 机 身 。机 器 人 的机 身 设 有 移 动 副 和 转 ＿
人， 是一 个模块 化 的 、 可重 组 的机器 人 。它 能让 学 生 通 动 副 。它 们之 间 的互 相组合 可 以变 换 成无 数 种机 器 人
的理解 ， 能激发 学生对 机器 人 的研 究产 生 兴趣 ， 而 用两种 常用 的机器 人夹 持器 。 还 进 唤起学 生 的创 造力 和想象 力 。 同时 ， 我们 估计 ， 开发 这 １７ 配置 控 制 器 。机 器 人 的每 个 关 节 都 是 一 台 ＿
样一种能 够适应 教学 的新产 品， 具有 广 阔 的市 场 独 立 的伺 服控 制 单 元 ， 产 品设 计 过 程 中将 机 器 人 的 将 在 前景 。 每个单元设计成一个标准的控制单元 ， 功能包括与上 我们对可重构模块化教学机器人的整体设计构想 位机进行数据通信单元 、 动控制单元 、 运 运动驱 动单 是这样 的 ： 元、 位置检测单元和转速检测单元等。
可重构的多自由度模块化机器人设计及问题探讨
可重构的多自由度模块化机器人设计及问题探讨发表时间：2020-05-08T08:40:57.881Z 来源：《科技新时代》2020年2期作者：李飞飞宋洁倪磊[导读] 模块化的设计可提高系统的柔性、可扩展性、可维护性和可交换性，在模块化机器人设计中受到广泛重视［1,2］。
迈赫机器人自动化股份有限公司摘要：可重构的多自由度模块化机器人采用模块化、标准化的关节设计，控制系统采用分布式控制方式。
模块化机器人柔性更好，可重构、柔性高。
模块化结构标准化，各模块能互相替换，组装快捷简便。
关键词：可重构机器人、模块化关节、自主建模。
0引言随着科技的进步，各种新型机器人产品研制成功并应用到实际的场景中去，模块化机器人得到了长足的发展，特别是机器人十三五产业规划的出台，已经将模块化机器人作为一个重点发展领域。
模块化的设计可提高系统的柔性、可扩展性、可维护性和可交换性，在模块化机器人设计中受到广泛重视［1,2］。
可重构模块化机器人系统由一系列不同功能和尺寸特征的、具有一定装配结构的模块以搭积木的方式构成，能构成不同自由度和构型的机器人系统，适用不同的任务需求，模块系统设计和基于模块的构型设计是达到这一目标的关键。
国内外纷纷展开可重构性的模块化机器人研究，卡内基梅隆（Carnegie Mellon）大学的可重构模块化机器臂系统RMMS［3］，转动关节由直流伺服电机加谐波驱动组成，采用快速连接机构进行模块之间的连接。
中国科学院沈阳自动化研究所的刘明尧、李斌等研究了基于多Agent可重构机器人的控制方法［4］，将集中式的机器人控制分配到一组关节Agent中，每个Agent控制机器人的一个关节，即将关节机器人的复杂控制转换为多个简单子系统的控制。
1模块化机器人设计中的问题1.1模块化机器人运动学、动力学自主快速建模机器人运动学与动力学的模型是实现机器人控制的前提，重构的机器人，其运动学与动力学模型也必须快速重建，才能完成所有的控制任务。
可重构机器人系统的设计与实现
可重构机器人系统的设计与实现随着科技的不断发展，人们对于机器人技术的需求也越来越大。
机器人在工业生产、医疗辅助、社区服务、消费市场等领域得到了广泛应用。
然而，机器人的高度特化和低适应性也成为了制约其发展的一个重要因素。
为了解决这个问题，可重构机器人系统应运而生。
可重构机器人系统是一种将机器人控制策略和行为策略分离，同时具有适应性和灵活性的机器人系统。
它能够根据不同任务和环境的需求，通过重新编程或者重组不同的模块，实现自主选择最优的控制策略和行为策略，从而最大化其性能。
一、可重构机器人系统的设计原则1. 分离控制策略和行为策略传统机器人系统的控制策略和行为策略是耦合在一起的，难以适应不同的环境和任务。
可重构机器人系统应该将控制策略和行为策略分离开来，形成多层次、多模型的控制体系结构，从而可以灵活地选择最优的策略。
2. 提高系统的模块化和可扩展性可重构机器人系统应该采用模块化设计和开放式接口，使得各个模块之间的通信和数据交换更加便捷。
同时，该系统应该具有可扩展性，可以根据实际需要添加或删除某些模块，而不会对整体系统造成影响。
3. 实现自主学习和自适应性可重构机器人系统应该具有自主学习和自适应性，可以通过学习和探索环境来改善其性能。
这需要系统具备感知、判断和决策的能力，能够根据环境的变化自主调整控制策略和行为策略，从而提高自身的适应性和灵活性。
二、可重构机器人系统的实现方法1. 基于模块化控制的方法该方法通过将机器人系统分解成多个模块，每个模块负责一个子任务或者一个功能，然后通过各个模块之间的通信和协作来完成整个系统的任务。
这种方法可以提高系统的模块化和可扩展性，但同时也可能造成系统的复杂性和运行效率的降低。
2. 基于行为特征的方法该方法通过将机器人的行为特征分析出来，然后将这些行为特征组合成不同的控制策略和行为策略，从而实现自主选择最优策略的功能。
这种方法可以灵活地适应不同场景和任务的需求，但同时对于行为特征的提取和组合也提出了较高的要求。
模块化机器人的设计与实现
模块化机器人的设计与实现近年来，随着科技的不断进步和人们对智能机器人需求的提高，模块化机器人成为了研究和开发的热点。
模块化机器人具有可拆卸、可组合的特点，使得机器人可以根据不同的任务需求进行灵活的组装。
本文将探讨模块化机器人的设计原理和实现方法。
一、模块化机器人的设计原理模块化机器人的设计原理基于模块化思维和模块化技术。
模块化思维强调将机器人的各个部分划分为相互独立的模块，每个模块具有特定的功能，模块之间可以进行组合和替换。
这种思维方式有利于提高机器人的灵活性和可维护性。
模块化技术是实现模块化机器人设计的基础。
主要包括模块标准化、接口设计和通信协议等方面。
模块标准化是指将机器人的各个模块进行统一的尺寸、接口和电气连接方式设计，以便于模块之间的组装和替换。
接口设计是指为每个模块设计合适的接口，使得模块之间可以进行有效的通信和数据交换。
通信协议是指定义模块之间的通信规则和数据格式，以保证模块之间的协同工作。
二、模块化机器人的实现方法模块化机器人的实现方法主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
在硬件设计方面，需要注意以下几点。
首先，需要选择适合模块化设计的硬件结构，例如模块化机械臂、模块化传感器等。
其次，需要进行模块标准化设计，确保各个模块之间的尺寸和接口兼容。
此外，还需要考虑模块之间的电源供给和电气连接方式，以确保模块之间的正常工作和通信。
在软件设计方面，需要考虑以下几点。
首先，需要设计一个适合模块化机器人的操作系统，以管理模块之间的通信和协作。
其次，需要设计模块之间的通信协议，以确保模块之间的正确交互。
此外，还需要设计模块化机器人的控制算法和路径规划算法，以实现机器人的智能化操作和任务执行。
三、模块化机器人的应用前景模块化机器人的研究和应用前景广阔。
首先，模块化机器人可以应用于工业生产线上，实现自动化生产和灵活的任务分配。
其次，模块化机器人可以应用于医疗领域，实现手术机器人和康复机器人的定制化设计和灵活组装。
可重构机器人手指关节的设计与优化
可重构机器人手指关节的设计与优化近年来，随着机器人技术的不断进步和应用领域的拓展，人们对可重构机器人的需求与日俱增。
可重构机器人具有模块化结构，能够根据任务需求进行灵活组合和调整。
在可重构机器人的构成部件中，手指关节起着至关重要的作用，其设计与优化具有重要的理论和实践意义。
首先，手指关节的设计需要兼顾机械结构和运动控制。
在机械结构方面，传统的手指关节采用单一的驱动方式，如电机驱动或气动驱动。
然而，这种设计存在一些局限性，如电机驱动的手指关节在运动过程中容易出现抖动现象，气动驱动的手指关节受到压力控制的限制。
为了解决这些问题，一种可行的设计方案是采用多关节驱动的机械结构，通过合理配置关节和实现关节之间的协调运动，提高手指关节的稳定性和精确性。
其次，手指关节的优化需要考虑运动学模型和力学性能。
运动学模型是描述手指关节运动规律的数学模型，通过研究手指关节的转动轴、位移和速度等参数，可以实现对手指关节运动的精确控制。
力学性能涉及手指关节的承载能力和抗冲击性能等方面，既要保证手指关节能够承受较大的载荷，又要保证在受到冲击时不易损坏。
为了实现手指关节的优化设计，可以借助仿生学的原理和方法，模拟人体手指的结构和运动特点，从而提高机器人手指关节的性能。
此外，手指关节的设计和优化还需要考虑与人工智能的集成。
当前，人工智能技术在机器人领域得到了广泛应用，能够实现机器人的自主感知、决策和行动能力。
将人工智能技术与机器人手指关节的设计和优化相结合，可以实现更高水平的智能化操作。
例如，通过深度学习算法训练机器人手指关节的运动模式，使其能够自动适应不同的任务需求，并根据实时反馈信息进行调整和改进。
这种智能化设计可以大大提高机器人的生产效率和操作精度。
最后，可重构机器人手指关节的设计与优化还需要考虑工程实施的可行性和经济性。
在实际应用中，手指关节的设计和优化必须考虑到制造成本、维修成本和可持续性等因素。
因此，合理选择材料、采用成熟的制造工艺和优化的控制策略，对于提高手指关节的可靠性和经济性至关重要。
模块化自重构机器人协调运动规划与运动功能进化研究
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5.3.1 Experimental Research using CPG signals (55)5.3.2 Experimental Research Evolving Locomotion (55)5.4 Summary (56)Conclusions (57)References (59)Statement of copyright and Letter of authorization (64)Acknowledgements (65)哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题背景、意义及目的本硕士课题所做的研究工作主要是针对于链式结构的模块化自重构机器人，构建了三维联合动力学仿真平台，使用了由生物学原理的概念所启发的方法来对其进行运动规划，并利用了优化算法在仿真环境中对机器人系统的运动功能进行了进化。
伴随着机器人技术的不断发展进步，不仅仅是单调，危险的工作需要由机器人来完成，而且在非结构化，遥远和多变未知环境中的任务，比如深空探险，海底勘探，城市搜救，等等，也需要有机器人的参与。
这样一来需求的驱动就使得通用性强，适应能力强，自主的，以及稳定性高的机器人，成为了研究者们所关心的课题。
同时，构建生物体的细胞集能够表现出很多种类的功能这个事实，激发出了研究者们智慧的火花。
生物体具有自组织，自复制和自修复的功能，并且群体活动的生物能够通过彼此协调而完成单个生物个体所无法完成的功能。
如图1- 1 所示，蚂蚁群体可以彼此帮助而构成蚁桥而使其他的蚂蚁能够顺利地通过障碍。
从而研究者们提出了模块化可重构机器人的概念。
如果机器人能够自主地，不需要外界人类的参与，就能改变模块间所连接的方式，则称其为模块化自重构机器人。
图1- 1 蚁群构桥越障碍Fig.1-1 Bridge by ants to get over crag哈尔滨工业大学工学硕士学位论文模块化自重构机器人是将许多个模块以一定方式集合起来的机器人系统。
可重构模块化机器人现状和发展
可重构模块化机器人现状和发展摘要：由于市场垒球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广．而每种机器人的构形仅船适应一定的有限范围，因此机器人的柔性不船满足市场变化的要求．解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统．本文介绍了可重构机器人的发展状况，分析了可重构机器人的研究内容和发展方向．关键词：重构性、机器人、摸块1 引言从理论上来讲，机器人是一种柔性设备，它能通过编程来适应新的工作，然而实际应用中很少使用这种情况．但传统的机器人都是根据特定的应用范围来开发的，虽然对那些任务明确的工业应用来讲，这种机器人已经足够满足实际需要了，然而由于市场全球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广，而每种机器人的构形仅能适应一定的有限范围，因此机器人的柔性不能满足市场变化的要求，解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统，它是由一套具有各种尺寸和性能特征的可交换的模块组成，能够被装配成各种不同构形的机器人，以适应不同的工作．因此可重构机器人系统的研究已引起越来越多的研究者和工业应用的兴趣，本文在分析了可重构模块化机器人的发展状况后提出了今后需要研究的方向。
2 国内外研究状况国外对可重构机器人系统已经进行了大量的研究，目前已经开发的模块化机器人系统或可重构机器人系统主要有两类：一类是动态可重构机器人系统，另一类是静态可重构机器人系统．动态可重构机器人系统有：Pamecha 和Chirikjian～“的构形变化机器人系统（MetamorphicRobotic System）．它是由一套独立的机电模块组成的，每个模块都有连接．脱开及越过相邻模块的功能，每个模块设有动力，但允许动力和信息输入且可通过它输到相邻模块，构形改变是通过每个模块在相邻模块上的移动来实现的，这种系统具有动态自重构的能力．KotayC21]等人提出了分子（Mo[ecu[e）的概念，自重构机器人的模块称为分子，分子是建立自重构机器人的基础，分子和其它分子相连接且分子能够在其它分子上运动形成任意的三维结构，是一种动态的自重构系统．YimE 研究了一种动态可重构移动机器人，不用轮子和履带．而是通过称为多边形杆结构的模块从尾部移到前端，实现重心移动，即机器人的移动，并能通过不同的构形适应不同的环境．Murata一等人提出了一种三维自重构结构．其模块为一种齐次结构且仅一种模块，通过一个模块在另一个模块上的运动来动态的组成各种结构．静态可重构机器人系统有：Benhabih0。
可重构模块化机器人
可重构模块化机器人在当今科技飞速发展的时代，机器人技术的进步可谓日新月异。
其中，可重构模块化机器人作为一个充满创新和潜力的领域，正逐渐引起人们的广泛关注。
什么是可重构模块化机器人呢？简单来说，它是由一系列具有特定功能的模块组成，这些模块可以根据不同的任务需求，像搭积木一样灵活地组合和重构，从而形成具有不同形态和功能的机器人。
想象一下，有一堆形状各异、功能不同的模块，有的可以移动，有的可以抓取物体，有的能够感知环境。
通过巧妙的组合和连接，它们可以瞬间变成一个能够在狭窄空间中穿梭的小型探测机器人；也可以重新组合成一个能够举起重物的大力士机器人；甚至还能变成一个外形酷似动物、能够适应复杂地形的仿生机器人。
这种灵活性和可重构性，正是可重构模块化机器人的魅力所在。
这种机器人的出现，带来了诸多优势。
首先，它具有极高的适应性。
面对各种各样复杂多变的任务环境和需求，传统机器人可能会因为其固定的结构和功能而显得力不从心。
但可重构模块化机器人却能够迅速调整自身的形态和功能，以最佳的方式去完成任务。
比如在灾难救援现场，它可以先以小巧灵活的形态进入废墟中进行探测，找到被困人员后，再重新组合成能够提供支撑和救援的结构。
其次，可重构模块化机器人的维护和升级也变得更加便捷。
由于其模块化的设计，如果某个模块出现故障，只需更换相应的模块即可，而不必对整个机器人进行大修。
而且，当有新的技术和功能出现时，也可以通过添加新的模块来实现机器人的升级，无需淘汰整个旧机型，大大降低了成本。
再者，它还为机器人的研发和创新提供了更广阔的空间。
不同的研究人员和团队可以专注于开发特定功能的模块，然后通过共享和组合这些模块，创造出更多新颖、实用的机器人应用。
然而，要实现可重构模块化机器人的广泛应用，还面临着不少挑战。
首先是模块之间的连接和通信问题。
为了确保机器人在重构过程中各个模块能够稳定、高效地协同工作，需要设计出可靠、快速的连接和通信机制。
这不仅涉及到机械结构的设计，还包括电子电路和软件算法的优化。
可重构模块化机器人正运动学建模
中图分 类号 ：Ｈ１２ 文献 标 识码 ： Ｔ １ Ａ
关键 词 ： 重构 ； 化机 器人 ； 可 模块 变换矩 阵 ； 正运 动学
【 ｂｔ ｃ］ｏｅ ａｌｈｔ ｉ ｍ ｔ ａ ｍ ｄｌ ｒｃ ｒ ｏ ｏｕ ｓ ｄ ｌ ｂｔ Ｗ Ｓ ｔ － Ａ ｓ ａｔＴ ｔ ｉ ｅ ｎ ａ ｃｌ ｏ ｅ， ｅ ｔ ｔ ｅ ｆｍ ｄｌ ｍ ｕ ｒ ｏｏ ａ ｓ ｄ ｒ ｓ ｂｓ ｈ ｋ ｅ ｉ ｔ ｓｕ ｕ ｅ ｏｏ ａ ｒ ｓ ｕ ｆ
ｆｒ ａｄｋｎ ｍａｉ ｑ ａｉ ｅ Ｔａｓｏｍａ ｏ ａｒ ｅｅｙｍ ｄ ｌ ｉ ｃ ａ ｇ ｄａ ｃｒｉｇｔ ｔ ｅｏ ｏｗ ｒ ｉ ｅ ｔ ｓｅ ｕｔ ｎｉ ｇ ｔ ｒｎ ｒ ｔ ｎｍ ｔ ｏ ｖ ｒ ｕｅ ｓ ｈ ｎ ｅ ｃ ｏｄｎ ｐ ｃ ｏ ｓ ． ｆ ｉ ｘ ｉｆ ｏ ｏｙ ｆ
可重构模块化机器人是 由一套具有各种尺寸和性能特征的 可交换的模块组成 ， 通过对模块进行不同的组合就能装配 出各 种
＝
ｚ ｇ ） （ … ， ｇ） （ ｇ） （
不同构形 的机器人来适应不同的工作需要 。 可重构模块化机器人
ｌｚ ｌ
ｉ ｌ ＝
的构形空 间的大小随着所设计的模块类型的数量和 自由度的增 加而成倍数增加 ，如何根据所设计的模块装 配成的可重 构模 块 化机器人建立运动学模型已引起许多研究者 的兴趣。 本文是针对 所设计 的七种模块装配出的可重构模块化 机器人建 立了正运 动 学分析的模型。 正运动学模 型的建立是采用运动旋量 的指数乘积
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第一阶段：示教再现型 机器人
Unimate工业机器人 和Versatra：最早的、
最著名的、至今仍 在应用。
示教再现型机器人，主要由机器人本体运动控制 器和示教盒组成。由运动控制器解析执行示教程 序，实现预定动作。操作过程不具反馈能力。
国内可重构模块化机器人研究现状
较高刚度，模 块化与重构思 想不彻底
上海未来伙 伴机器人
较好开放性，精 度、刚度不足， 电缆外走线
上海英集斯
模块化可重构机器人(MRR)特点
一套构件，多种构型，生产快速重组，面向用户， 按需定制
集控制、通信、驱动、传动、感知功能于一体系 统开放，易于修改、重构、添加配置功能
TOMMS系统概 重构液压驱动
念图
工业机器人
新加坡南洋理 工的串联机器
人构型
国外可重构模块化机器人研究现状
早期模块关节方形，有 多个表面可连接，构型 灵活，刚度精度不足
AMTEC公司生产的
由PowerCube 模块构成的6
PowerCube模块及应用实例 自由度构型的三种形式
国外可重构模块化 机器人研究现状
? 北京航空航天大学开发了用于完成复杂地形侦察作业的可重构履带机器人，研究了 模块化 的机械电气结构和控制方法 实现，采用实时嵌入式控制系统实现分布式控制
国内可重构模块化机器人研究现状
6-DOF 构型是一
种典型机器人
的较复杂构型。
图由 2个回转关
节、 2个摆动关
节、2-DOF 手腕、
夹持器、螺纹
连接模块以及
MRS模块及其组成的 SCARA类型机器人
多伦多大学的模 块机器人系统 （MRS）包括两 种1-DOF主关节模 块（转动和移 动），三种1-DOF 腕关节模块(Yaw, pitch, and roll type)。连杆模块 是中空的圆柱形。
国外可重构模块化机器人研究现状
TOSHIBA公司的 Habibi等研究的
关 连 末 基辅助模块底座、
节 杆 端 础底板、支持架
模 模 件 单等。
哈工大6 自由度构型块 块 模 元
模块化机械臂
块模 块
国内代表性商业产品：
上海未来伙伴机器人 有限公司的模块化机 械臂，设计基于 SCHUNK的PowerCube。 上海英集斯自动化技 术有限公司生产的模 块化机械手臂。上海 广茂达公司研制的AS 一MRobotE系列模块 化机器人产品
分布式控制，控制任务分散给分布模块完成，减 轻主控负担
标准以太网，模块通过快速数据通讯系统信息传 递
标准化机械和电气接口，多方向与其他模块连接
受结构局限，刚度、精度和负载自重比等不足。 兼具较好重构能力和操作性能成为重要方向
国内可重构模块化机器人研究现状
? 上海交通大学的费燕琼在模块化的 结构设计、运动学正逆解生成和 动力学生成等方面做了 研究
? 清华大学的郑浩峻，汪劲松等将可重构单元划分为摆动单元、旋转单元和辅助单元三类， 利用组合数学理论对其 组合装配特性 进行了分析
? 中国科学院沈阳自动化研究所的刘明尧，李斌等研究了 基于多Agent可重构机器人的控制 方法，将关节机器人的复杂控制转换为多个简单子系统的控制
? 模块化可重构机器人 MRR由一系列不同功能 和尺寸特征的、具有一 定装配结构的关节模块、 连杆模块、末端执行器 模块以及相应的驱动、 控制、通信模块等以搭 积木的方式构成。
静态可重构机器人 动态可重构机器人
国外可重构模块化机器人研究现状
MRR可重构模块化系统
构型数
量少， 自重大
国外可重构模块化机器人研究现状
SCARA型工业
机器人主要用 于高精密的水 平作业
垂直关节型工 业机器人可绕 轴线俯仰摆动, 可绕轴线旋转
SCARA型工业机器人
垂直关节型工业机器人
可重构模块化机器人
? 传统工业机器人 结构造型一经设计就不可 改变,在工作环境和给定 任务发生改变的情况下, 固定构型显现出了很大的 局限性。
解决方法 模块化可重构机器人 (Modular reconfigurable robot, MRR)
第三阶段： 智能机器人
不但携带各种 传感器，具有 对外界环境的
感知能力，而 且具备一定程
度的独立判断、 记忆推理和决 策的能力，能
适应外部对象、 环境的变化，
完成更加复杂 的动作。
安川DX100控制系统 可同步控制8个工业 机器人
ABB的机器人智能3D
视觉系统通过视觉系 统引导机器人
传统工业机器人 传统工业机器人 是基于给定工作 任务设计的
美国的Robotics
Research 公司设 计了系列化的关 节模块，可组装 成不同尺寸，不 同载荷的7-DOF
灵巧机器人臂。 系统模块分为侧 滚和俯仰和末端 带执行器机械接 口的旋转关配置
国外可重构模块化机器人研究现状
美国 敏捷系统公司
瑞典
丹麦
ABB
Universal robot
? 东北大学的李树军、张艳丽等对可重构模块化机器人 模块的结构 进行了研究，并归纳设计 出3 种1 自由度的关节模块， 2 种连杆模块和 2 种辅助模块共 7 种功能模块
? 北京邮电大学和北京工业大学利用 PowerCube 模块，进行了 可重构机器人系统 的研究
? 中国科学院沈阳自动化研究所基于可重构思想设计了一种可重构星球探测机器人系统 (Reconfigurable planetary robot system, RPRS) ，还提出了一种模块可重构、自动变形的 链式 可重构模块 机器人平台
可重构模块化 机器人
目录
工业机器人发展趋势 传统工业机器人
可重构模块化机器人国外发展现状 可重构模块化机器人国内发展现状
可重构模块化机器人特点
可重构模块化机器人
模块化关节构型 模块化关节结构设计 可重构机器人关节集成组件软硬件体系结构 基于多Agent 的分布式控制方法
多机器人系统
主要研究内容
工业机器人的国内外发展趋势
第二阶段：离 线编程机器人
机器人编程系统 是采用离线式计 算机实体模型仿
真技术，建立实 体模型，采用实 际的正逆解算法 在离线的情况路 径规划，编程三 维动画仿真，检 验正确性，代码 传递给控制柜， 运动控制。
FANUC离线编工 具ROBOGUIDE
ABB机器人离线
编程与仿真软 件RobotStudio