工业机器人研究综述
毕设工业机器人运动学-文献综述
机械臂的运动学分析综述前言随着工业自动化的发展，机械臂在产业自动化方面应用已经相当广泛。
机械臂在复杂、枯燥甚至是恶劣环境下，无论是完成效率以及完成精确性都是人类所无法比拟的，也因此，机械臂在人类的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。
自从第一台产业用机器人发明以来，机械臂的应用也从原本的汽车工业、模具制造、电子制造等相关产业，向农业、医疗、服务业等领域渗透。
按照不同的标准，机器人分类方法各异。
操作性与移动性是机器人最基本的功能构成[1]。
根据机器人是否具有这两个能力对机器人进行分类，可以把机器人大体分为三大类：（1）仅具有移动能力的移动机器人。
比如Endotics医疗机器人、Big Dog、PackBot，以及美国Pioneer公司的研究型机器人P2-DX、P3-DX、PowerBot 等。
（2）仅具有操作能力的机械臂。
比如Dextre、PUMA560、PowerCube机械臂等。
（3）具有移动和操作能力的移动机械臂系统。
如RI-MAN、FFR-1、以及勇气号火星车等[2]。
机械臂作为机器人最主要的执行机构，工程人员对它的研究也越来越多。
在国内外各种机器人和机械臂的研究成为科研的热点，研究大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。
机械臂或移动车作为机器人主体部分，同末端执行器、驱动器、传感器、控制器、处理器以及软件共同构成一个完整的机器人系统。
一个机械臂的系统可以分为机械、硬件、软件和算法四部分。
机械臂的具体设计需要考虑结构设计、驱动系统设计、运动学和动力学的分析和仿真、轨迹规划和路径规划研究等部分。
因此设计一个高效精确的机械臂系统，不仅能为生产带来更多的效益，也更易于维护和维修。
工业机器人的发展研究综述
工业机器人的发展研究综述徐俊杰西华大学机械工程学院，四川成都６１００３９摘要：随着科学技术的兴起，在这个浪潮中涌现出了许多机电一体化系列产品，其中 机器人 成了当前比较热门的话题㊂从目前看来，工业机器人已经得到了较为广泛的使用，因此，工业机器人的研究对于我国非常重要㊂欧美的一些发达国家㊁日本以及我国都对工业机器人进行了研究，开发出了诸如排雷机器人㊁物料搬运机器人㊁焊接机器人㊁防爆机器人等高效率的代替人类进行工作的机器㊂虽然工业机器人的出现提高了生产效率，但是依然存在着高能耗以及精度不够等问题㊂随着经济的发展，人们的需求也越来越大，因此需要提高生产效率以适应人们的需求，工业机器人是一个很好的选择，在这个节奏快速的世界，工业机器人的研究进度决定着一个国家的工业水平㊂关键词：工业机器人；技术；机电一体化中图分类号：ＴＰ２４２；Ｆ４２６．６７０引言工业机器人的出现解放了人们的双手，可以弥补市场劳动力不足的问题，因此许多国家都展开了相应的研究㊂本文综合了世界各国近年来工业机器人的发展状况，通过对国内外研究机器人的各大高校以及知名企业进行认真分析，来总结出各国机器人的发展研究状况㊂１国内外工业机器人的发展研究情况１．１国内的发展情况１．１．１国内技术发展研究情况我国由于国内的一些状况，对于工业机器人的研究起步于１９８０年左右，从开始到现在已有近４０年的历史，也取得了一定的成就，大致可以分为种子期㊁开发期和适用化三大阶段㊂在２０世纪７０年代人类登上了月球，成功地向外太空进军，我国也紧随时代步伐成功发射了人造卫星㊂由于人类不能适应外太空的环境，因此用机器人代替人进行工作是一种必然的发展趋势㊂经历了这么多年的发展，我国在工业机器人领域已经取得了一定成就，开发出了一些物料搬运机器人㊁排雷机器人以及弧焊机器人等［１］，目前国内有以下几个比较出名的公司㊂（１）新松机器人自动化股份有限公司，它在数字化和机器人方面比较强，是一家规模宏大的国有企业，在同行产业中处于领先的地位，它的机器人生产线完善度也达到了国际标准水平，自主研究出了例如协作机器人和特种机器人等高效率的工作机器，是一家非常有硬实力的公司［２］㊂（２）芜湖埃夫特智能装备有限公司，大型的物流运输设备是这家公司的强项［３］，除此之外，它在汽车行业也不错，包括汽车的冲压㊁汽车的焊接还有汽车的装配㊂该公司与国外的品牌相比，最为明显的优势是物美价廉和方便售后维护㊂（３）广州数控设备有限公司，这家公司对于工业机器人的研究更不用说了，因为机器人是这家公司的主营业务，同样地，在搬运㊁弧焊㊁喷漆和切割等需要高精度㊁高难度产业有很好的研究，它的产品也被一些学校用作科研教学㊂在国内，它拥有更加完善的生产体系，也拥有非常强劲的研发团队㊂因此这家公司的销售额在国内占了很大的份额㊂国内开设有机器人专业比较好的学校有北京理工大学㊁吉林大学㊁浙江大学㊁武汉理工大学㊁同济大学㊁西安交通大学㊁华南理工大学和大连理工大学这八所高校，它们的硬实力和软实力都比较强，拥有专业的研究团队㊂８４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀人工智能与智能设备㊀㊀２０１９年第０３期㊀１．１．２国内产品发展研究情况（１）示教再现型工业机器人这类机器人的代表是弧焊机器人，传统的焊接工作是比较危险的，而且培养这类人才需要耗费大量的精力和时间㊂因此，人们开发出了弧焊机器人，这类机器人的操作有一部分是依据示教再现原理㊂（２）智能机器人根据名称我们便可以有初步的了解，在其内部安装有微型计算机，通过显示屏则可以实现人机交互，也可以根据预定的设置进行操作，因此比较智能化㊂（３）机器人化机械研究开发这方面的研究包括一些自动化机床的研究和化工系统的研究㊂（４）以机器人为基础的重组装配系统这类研究包括开放式模块化装配机器人㊁面向机器人装配的设计技术㊁机器人柔性装配系统设计技术等㊂（５）多传感器信息融合与配置技术这类研究主要集中于传感器方面的研究，如焊接过程中的实时定位和一些偏配方生产过程中的监测技术，比较符合当代信息时代的潮流㊂１．２国外的发展情况１．２．１国外技术发展研究情况１９６２年，机器人最先出现在美国㊂经过多年发展，美国到现在依然是机器人领域的领跑者，尤其表现在自动化制造产业和一些高精确度的监测技术方面㊂在早期，美国主要停留在机器人的研究阶段，只有少数大学展开了研究，没有大量投入使用，直到２０世纪７０年代后期，美国人看出了机器人的潜在价值，因此，美国开始在一些高端领域例如航天㊁军事以及核能方面进行了实践探索，但是没有注意到国内的制造业，所以后来被日本赶超了㊂日本在自己的制造业中利用机器人提高了自己的产能，将产品卖出了国门㊂除了这两个领先者之外，德国在工业机器人方面也有很大的投入，其机器人数量在世界排在第三位㊂第二代机器人在目前来说，已经大量投入使用，发展得已经比较成熟了，现在世界各国正在开展智能化机器人领域的研究㊂目前，工业机器人被分为了日系和欧系两大主流系列㊂世界上几大生产机器人的公司：（１）瑞典的ＡＢＢ公司该公司是目前规模较大的几家机器人制造公司之一㊂１９７４年研发了世界上第一台全电控式工业机器人ＩＲＢ６，主要应用于工件的取放和物料搬运㊂第一台焊接机器人于１９７５年诞生于此地㊂到１９８０年兼并Ｔｒａｌｌｆａ喷漆机器人公司后，它的机器人生产线更加完善㊂在焊接㊁高精度切割㊁喷漆和高难度装配等方面，该公司所生产的机器人都得到了广泛应用㊂（２）德国的ＫＵＫＡＲｏｂｏｔｅｒＧｍｂｈ公司该公司也是机器人制造行业的佼佼者㊂它的机器人能够广泛用于汽车的生产㊁航天事业㊁机械产品的铸造以及医学等众多产业，主要用于材料处理㊁机床装备㊁包装㊁堆垛㊁焊接㊁表面修整等领域㊂（３）日本川崎重工业公司１９６７年日本川崎重工业公司首先从美国引进机器人及技术，建立生产厂房，并于１９６８年试制出第一台日本产ｕｎｉｍａｔｅ机器人㊂随后日本的工业机器人很快进入了实用阶段，并由汽车业逐步扩大到各行业㊂世界上研究机器人领域的顶尖大学：（１）麻省理工学院麻省理工学院校园内已经创作出了一系列比较先进的机器人，著名校友有机器人之父科林㊃安格尔㊁波士顿动力公司创始人马克㊃雷伯特㊁ｉＲｏｂｏｔ公司的创始人之一的海伦㊃格雷纳等㊂（２）卡内基梅隆大学这所大学最先开设机器人这门学科，因此，它拥有先进完善的研发体系，引导ＮＡＳＡ的火星探测器的软件和凯迪拉克的防碰撞系统都是在卡内基梅隆大学开始研究的㊂现在，科学家们开始研究一些比较实用的家用机器人和登月机器人㊂（３）日本早稻田大学日本早稻田大学是日本研究机器人较早的大学之一，特别是加藤一郎教授创立的加藤实验室㊂１９６７年，实验室启动了极具影响力的ＷＡＢＯＴ项目㊂１９７２年，世界上第一个全尺寸人形 智能 机器人 ＷＡＢＯＴ⁃１诞生㊂１．２．２国外工业机器人产品研究情况１９７７年，日本安川公司研发出世界首台全自动机器人，除此之外，日本还是首个将半导晶片机器人应用到半导体领域的国家㊂由日本ＦＡＮＵＣ公司制造的Ｒ⁃２０００ｉＡ系列的工业机器人配置了视觉传９４人工智能与智能设备㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第０３期㊀㊀感器系统，它能够捡起无序摆放的工件，并将这些工件按照顺序装配成功㊂ＩＲＢ６是全球第一台全电控机器人，它是瑞典的ＡＢＢ公司研制出来被用于搬运工业物料的工业机器人㊂截止到现在，德国ＫＵＫＡ公司研发出的机器人种类最为丰富，承载能力最大可达到１３００ｋｇ，不仅可以对小部件进行检测㊁装配和打磨，也能够完成像货盘堆垛这样的重型作业，大大提高了人们的工作效率［３］㊂２工业机器人目前所存在的问题以及解决策略２．１工业机器人目前所存在的问题工业机器人目前主要存在的问题还是其本身的自重问题，一台机器人生产出来，手臂运动首先需要电机的输出力矩能够克服其自身的重力引起的阻力矩，从每一段关节来看，假设关节长度为Ｌ，关节质量为ｍ，电机输出转矩为Ｔ，负载Ｆ＝（Ｔ－０．５ｍｇＬ）／２Ｌ，机器手臂所能承受的负载就会大打折扣，电动机输出的功率有许多都会浪费在克服其自重所做的功上，然而在大型的靠机器人生产的厂房里，有许多这样的工业机器人，就会造成能源大面积的浪费㊂２．２解决方案（１）将机械手臂的长度做得足够短，但是为了不减小机械手臂的可工作范围，可以加大机械手臂底座的活动范围，也可以让机器人能够在一定的范围内进行移动㊂（２）可以采用液压系统进行解决，液压系统具有精度较高㊁输出力较大的优点，利用液压缸的直线运动代替电机的旋转运动可以摆脱机器人臂长因素的限制㊂（３）利用现在的计算机技术计算机器人的最佳位置，即等效臂长越短，所能承受的负载就会越大㊂（４）采用机械强度高㊁密度小的材料来生产机械手臂，减轻机械手臂的自重㊂３未来的发展趋势在自动化与信息化的今天，利用集成电路电子技术结合机械制造技术，可以生产出许多高效率和高智能化的工业机器人，工业机器人能够代替人们完成焊接㊁排雷㊁未知区域的探险㊁深水区监测等高危险动作，也能够高质量高效率地完成流水线上的工作㊂对于像日本这样社会劳动力紧缺的国家，工业机器人能够节约日本国内的人力成本，而且机器人不需要休息，因而能够不间断地㊁高质量地生产人们所需的产品㊂现在的企业，越来越注重效率与成本，所以无论是今天还是未来，人们对于机器人的研究都不会间断，机器人会有很广阔的前景㊂参考文献［１］郭洪虹．工业机器人［Ｍ］．１６版．西安：西安电子科技大学出版社，２０１６．［２］孙嶷，张弢，张春龙，等．国内外机器人的应用情况与发展趋势［Ｊ］．轻型汽车技术，２０１７（３）：３７．［３］谢胜强．工业机器人产业发展历史与未来趋势的文献综述［Ｃ］／／决策论坛企业行政管理与创新学术研讨会论文集（上），２０１６．０５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀人工智能与智能设备㊀㊀２０１９年第０３期㊀。
工业机器人的研究现状与发展趋势
工业机器人的研究现状与发展趋势工业机器人是一种能够代替人工完成重复性、精密性、危险性高的工作的自动化设备，是工业制造领域的重要技术装备之一。
随着科技的发展和工业生产的需求，工业机器人正在逐步取代传统的人工作业方式，成为工业制造的新力量。
本文将就工业机器人的研究现状和发展趋势进行探讨。
一、研究现状1.技术水平不断提高随着人工智能、机器视觉、传感器技术等领域的不断进步，工业机器人的技术水平也在不断提高。
现代工业机器人具有更高的精度、更快的速度、更灵活的操作等特点，可以完成更加复杂的生产任务。
新材料、新工艺的应用也为工业机器人的发展提供了更广阔的空间。
2.应用场景不断拓展工业机器人最早是用于汽车制造领域，但随着技术的发展，其应用场景也在不断拓展。
如今，工业机器人已经涉足到电子制造、医药产业、食品加工等多个领域，成为了工业生产的重要组成部分。
工业机器人在太空探索、海底开采等特殊环境下的应用也引起了研究者的关注。
3.人机协作成为发展趋势随着人工智能技术的发展，人机协作成为了工业机器人发展的新趋势。
传统的工业机器人通常是在封闭的环境中完成任务，而人机协作的工业机器人则可以与人类进行更加密切的合作，共同完成生产任务。
这种模式可以更好地发挥人类的智慧和灵活性，提高生产效率和产品质量。
二、发展趋势1.智能化未来工业机器人的发展趋势是智能化。
智能化工业机器人将结合人工智能、大数据、物联网等技术，具备自主学习、自主决策的能力，能够根据环境变化自主调整工作方式，更好地适应生产任务的需求。
2.柔性化工业机器人的发展趋势也是柔性化。
传统的工业机器人多为固定式，只能完成特定的任务，而柔性化工业机器人具有更强的适应能力，可以灵活地应对不同的生产任务和生产环境，可以通过重新编程或者更换工具等方式快速转换任务。
3.安全性工业机器人在发展过程中，安全性始终是重中之重。
未来的工业机器人将更加注重安全性设计，包括防护装置的设置、智能传感器的应用、安全标准的制定等方面，保障工作人员的安全，降低工作风险。
工业机器人技术的发展与应用综述
工业机器人技术的发展与应用综述近年来，随着科技的不断进步和工业化的不断深入，工业机器人技术成为了现代制造业中的重要组成部分。
本文将对工业机器人技术的发展与应用进行综述，以期更好地了解其在生产制造领域中的作用和意义。
一、工业机器人技术的发展历程工业机器人技术的发展可以追溯到20世纪60年代，当时的工业机器人主要采用传感器和程序控制的方式进行操作。
随着时间的推移，工业机器人技术从单一的重复操作向多样化、灵活化的方向发展。
现如今，工业机器人已经实现了传感器融合、自主决策、自我学习等高级功能，极大地提高了生产效率和产品质量。
二、工业机器人技术的应用领域1. 制造业：工业机器人在制造业中的应用广泛。
例如，汽车制造业中的焊接、喷涂、装配等工序都可以通过工业机器人完成，不仅提高了生产效率，还降低了劳动强度和人为错误的发生率。
2. 化工行业：在化工行业中，工业机器人可以承担危险和高温等工艺环境下的操作任务，能够确保工作人员的安全，并提高生产效率。
3. 食品加工业：由于工业机器人具有高精度和高速度的特点，因此在食品加工业中的分拣、包装和装卸等环节中广泛应用，大大提高了食品加工的效率和质量。
4. 医疗行业：工业机器人技术在医疗行业中也得到了应用。
例如，手术辅助机器人可以帮助医生进行精细的手术操作，提高手术准确性和安全性。
5. 物流行业：随着电子商务的飞速发展，物流行业对快速、准确地完成订单处理的要求越来越高。
工业机器人在物流行业中的应用可以大幅提高分拣、装卸和仓储等环节的效率。
三、工业机器人技术的优势和挑战1. 优势：工业机器人具有高精度、高速度和高重复性的特点，能够在短时间内完成大量的操作任务，提高生产效率。
此外，工业机器人还可以承担高危、高温和高精尖等工作环境下的操作任务，确保工作人员的安全。
2. 挑战：工业机器人技术的普及与推广面临一些挑战。
首先，高昂的价格限制了一部分中小企业的采用；其次，工业机器人的操作与维护需要专业人员，对企业员工的素质要求较高；最后，工业机器人在处理复杂、不确定性较高的任务时仍存在一定的局限性。
工业机器人发展研究综述
工业机器人发展研究综述摘要：在科学技术的高速的发展过程中，机器人已经成为了对人类影响力巨大的发明之一，工业机器人更是成为了我国制造业的核心，对推动我国制造业的健康发展产生了积极的影响。
本文首先介绍了国内外工业机器人企业及产品发展概况，之后介绍了国内外工业机器人在智能化，柔性化技术上的发展，最后提出了目前所存在的技术中低端和信息安全漏洞的问题及部分解决方案。
关键词：工业机器人；机器人产品及技术；智能化工业机器人作为一种现代化的科学技术结晶，其具有高稳定性、可靠性和高精度等主要特点，可以在高危的环境下进行作业，既减轻了工作人员的工作强度，同时也提高了作业的效率和质量，是推动制造产业发展的核心力量。
随着《中国制造2025》以及“工业 4.0”的推进，工业机器人的发展必将得到又一次的提升。
1工业机器人国内外发展现状现在的工业机器人技术可以说基本集中在了日本和欧洲。
在中国，我们现在的机器人产业是处在产业链的下游，主要是系统集成、二次开发、定制性部件和售后服务。
1.1国内工业机器人发展现状20世纪七十年代是我国工业机器人发展初期，70 年代的萌芽期，当时国内的一些先进知识分子已经开始意识到机器人技术在未来的重要性，并逐渐开始了对机器人技术的相关研究。
而近年来国际上一些先进的机器人企业瞄准了中国庞大的市场需求，大举进入中国。
除了早已进入中国的发那科（FANUC）、ABB、川崎等企业。
随着中国工业企业自动化水平的不断提高，机器人自动化线的市场也会越来越大，并且逐渐成为自动化生产线的主要方式。
随着《中国制造2025》以及“工业 4.0”的推进，在中央及地方政府的大力推动下，我国工业机器人行业得到发展，产量全年保持增长。
国内企业中，拥有百台以上制造能力的企业也仅有沈阳新松、东莞启帆（台资）、安徽埃夫特、上海沃迪、华中数控等几家，与外资企业上万台的销售规模差距明显。
作为中国机器人产业的翘楚和工业4.0的践行者与领导者，成功研制了具有完全自主知识产权的众多工业机器人。
工业机器人综述
工业机器人一、技术概述工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，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。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
二、现状及国内外发展趋势国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。
2．机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。
3．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
工业机器人 研究报告
工业机器人研究报告标题：工业机器人研究报告引言：工业机器人作为现代工业生产的重要组成部分，已经在各个领域得到广泛应用。
本报告将对工业机器人的发展历程、应用领域、技术特点以及未来发展趋势进行探讨，旨在全面了解并展望工业机器人的未来发展。
一、发展历程：工业机器人的发展可以追溯到20世纪50年代，其起初目的是为了替代人工劳动，提高工作效率和质量。
从最早的单臂机器人到应用广泛的多关节机器人、并联机器人，工业机器人不断以更高的承载能力和更灵活的动作适应各种工作环境。
二、应用领域：工业机器人的应用领域广泛，包括汽车制造、电子电器、金属加工、食品饮料、医药制造等。
在汽车制造领域，工业机器人已经成为生产线上的主力军，负责焊接、涂装、组装等工作。
在电子电器制造领域，工业机器人可以实现高精度的组装和测试。
在金属加工领域，工业机器人可以进行复杂的剪切、冲压和焊接操作。
在食品饮料生产领域，工业机器人可以实现高速包装和搬运。
在医药制造领域，工业机器人可以进行高精度的药品灌装和包装。
三、技术特点：1. 自动化：工业机器人通过自动控制系统实现自主操作，可以根据预设的程序和规则完成各种操作。
2. 灵活性：工业机器人具有较强的灵活性，可根据不同要求和任务进行调整和编程，并能适应不同工作环境。
3. 精度和重复性：工业机器人可以实现高精度的运动控制，可以做到毫米级的定位精度，并且可以重复执行同一动作，保证产品的一致性。
4. 安全性：工业机器人配备各种安全系统，如传感器和反馈装置，以确保在操作过程中不会对人体和设备造成伤害。
5. 可编程性：工业机器人可以通过编程进行功能扩展和更新，可以与其他设备和系统进行连接和通信。
四、未来发展趋势：1. 智能化：工业机器人将更加智能化，可以通过感知和学习等技术更好地适应环境和任务的变化，实现更高效的工作。
2. 协作机器人：随着人机协作的需求增加，协作机器人将成为未来的发展方向。
协作机器人可以与人类一起工作，实现更加灵活和高效的生产方式。
工业机器人技术的发展与应用综述
Internal Combustion Engine & Parts• 193 •工业机器人技术的发展与应用综述陈探(四川一诺创赢科技有限公司，成都610200)摘要：随着科学技术水平的不断提升，机器人已经成为人类最伟大的发明之一，尤其是其中的工业机器人，机电一体化的快速发 展使其成为制造业中的核心装备，并为推动制造产业的健康发展产生了积极的影响。
本研究首先介绍了工业机器人的发展及其主要 技术;其次，阐述了工业机器人技术在我国的应用现状;最后，总结了工业机器人技术未来的发展趋势，期望以此来推动我国工业化进 程的发展。
关键词院工业机器人;机器人技术;制造业0引言工业机器人作为一种现代化的科学技术结晶，其具有 高稳定性、可靠性和高精度等主要特点，可以在高危的环 境下进行作业，既减轻了工作人员的工作强度，同时也提 高了作业的效率和质量，是推动制造产业发展的核心力 量。
目前，国内的工业机器人主要应用于制造业当中，大量 研究学者针对其目前的应用现状进行了研究，并形成了较 为完善的理论体系。
基于此，本研究主要对近年来国内有 关工业机器人技术发展与应用相关文献资料进行了整合，现将综述报道如下。
1工业机器人及其主要技术1972年，我国开始加强了对工业机器人的研制，在政 府部门的高度重视和支持下，于1986年实施了国家高技 术研究发展计划，并在多年的研究后取得了大量的研究成 果，成为了我国工业机器人发展的开端。
截止至2016年，我国已经成为全球最大的机器人市场，机器人的销量也达 到了 87000台，市场占有率提高至31%。
工业机器人所采 用的主要技术包括以下几种：①开放性模块化控制技术，工业机器人采用了分布式的CPU计算机结构，通过利用 机器人的控制器主计算机，以此来实现对机器人运动的有 效规划，同时也具有主控逻辑、数字I/O以及传感器处理 等功能，在对其进行编程的基础上，采取开放性模块化的 控制方式11]。
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工业机器人研究综述）摘要：介绍了工业机器人的三个组成部分——主体，控制系统，驱动系统。
探讨了目前工业机器人技术的驱动系统，并且分析了工业机器人控制策略的种类以及目前工业机器人控制系统的特点。
同时，基于工业机器人的三个组成部分，提出了工业机器人的技术发展展望，最后总结了目前工业机器人技术的发展。
关键词：工业机器人控制系统驱动系统Review of industrial robotsAbstract:Three components of industrial robots - body, control systems and drive systems are introduced. Explores the current industrial robot technology drive system,and analyzed the type of industrial robot control strategies and the current industrial robot control system characteristics.Atthe same time, Based on the three components of industrial robots, Proposed Technical Development Prospect of industrial robots, and finally summarizes the current industrial robot technology.1、工业机器人体系结构工业机器人一般由主体、控制系统和驱动系统三个部分构成，如图1.1所示。
主体即工业机器人的执行机构，包括手部、腕部和臂部，有的机器人甚至还有行走机构；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制；驱动系统用以使执行机构产生相应的动作，主要包括动力装置和传动机构。
2、工业机器人的控制策略2.1 变结构控制变结构控制方法对于系统参数的时变规律、非线性程度以及外界干扰等不需要精确的数学模型，只要知道它们的变化范围，就能对系统进行精确的轨迹跟踪控制。
变结构控制方法设计过程本身就是解耦过程，因此在多输人多输出系统中，多个控制器设计可按各自独立系统进行，其参数选择也不是十分严格。
滑模变结构控制系统快速性好，无超调，计算量小，实时性强旧1。
变结构控制本身的不连续性以及控制器频繁的切换动作有可能造成跟踪误差在零点附近产生抖动现象，而不能收敛于零，这种抖动轻则会引起执行部件的机械磨损，重则会激励未建模的高频动态响应——特别是考虑到连杆柔性的时候，容易使控制失效。
2.2自适应控制自适应控制能认识环境的变化，并能自动改变控制器的参数和结构，自动调整控制作用，以保证系统达到满意的控制品质。
自适应控制不是一般的系统状态反馈或系统输出反馈控制，而是一种比较复杂的反馈控制，实时性要求严格，实现比较复杂，特别是当存在非参数不确定性时，自适应控制难以保证系统的稳定性。
即使线性定常的控制对象，其自适应控制也是非线性时变反馈控制系统。
2.3 鲁棒控制鲁棒控制可以在不确定因素的一定变化范围内，保证系统稳定和维持一定的性能指标，它是一种固定控制，比较容易实现。
一般鲁棒控制系统的设计是以一些最差的情况为基础，因此一般系统并不工作在最优状态。
鲁棒自适应控制对控制器实时性能要求比较严格。
2.4 智能控制智能控制整个控制结构由上往下分为3个层次，组织级、协调级和执行级。
其控制精度由下往上逐级递减，智能程度由下往上逐级增加。
根据机器人的任务分解，在面向设备的基础级可以采用常规的自动控制技术，如PID控制、前馈控制等。
在协调级和组织级，存在不确定性，控制模型往往无法建立或建立的模型不够精确，无法取得良好的控制效果。
因此，需要采用智能控制方法，如模糊控制、神经网络控制、专家控制以及集成智能控制。
3、工业机器人的控制系统工业机器人的控制主要包括：机器人动作的顺序控制，应实现的路径与位置控制；动作时间间隔以及作用于对象物上的作用控制。
其作用类似于人的大脑，是工业机器人的指挥系统，控制驱动系统使执行机构按照要求工作。
如果机器人不具备信息反馈特征．则该控制系统称为开环控制系统，如果机器人具备信息反馈特征，则该控制系统称为闭环控制系统。
工业机器人控制系统是以机器人的单轴或多轴运动协调为目的的控制系统，其结构要比一般自动机械复杂的多。
有如下特点：1．传统的自动机械是以自身的动作为重点，而工业机器人的控制系统更着重本体与操作对象的相互联系。
无论多么高的精度控制手臂，机器人必须能夹持并操作物体到达目的位置。
2．工业机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。
机器人手足的状态可以在各种坐标下描述，且能根据需要选择不同的基准坐标系，并做适当的坐标变换。
3．即便一个简单的工业机器人，至少也有3-5个自由度。
每个自由度一般包含一个伺服机构，它们必须协调起来，组成一个多变量控制系统。
4．描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着状态的不同和外力的变化，其参数也在变化，各变量之间还存在耦合。
因此，不仅要利用位置闭环，还要利用速度甚至加速度闭环。
系统中经常使用重力补偿、解耦和基于传感信息的控制盒最优PID控制等方法。
另外，工业机器人还有一种特有的控制方式——示教再现控制方式。
即是当需要工业机器人完成某作业时，可预先移动工业机器人的手臂，来示教该作业顺序、位置以及其他信息，在执行时，依靠工业机器人的动作再现功能，可重复进行该作业。
4、驱动系统4.1 驱动系统种类工业机器人驱动系统按动力源划分可分为液压驱动系统，气动驱动系统，电动驱动系统和新型驱动系统。
1.液压驱动系统由一般的发动机带动液压泵，液压泵转动形成高压液流（也就是动力），液压管路将高压液体（一般是液压油）接到液压马达，液压马达转动，形成驱动力。
2. 气动驱动系统则与液压驱动系统相似，不过传动介质不同，利用气体的抗挤压力来实现力的传递。
3. 电动驱动是一种将电信号转化为角位移或者线位移的驱动方法。
比如步进电机是将电脉冲信号转化为位移或者角位移的驱动方式。
4. 新型驱动系统利用压电陶瓷等材料上施加电压而产生变形的压电效应。
4.2 驱动方式的改变20世纪70年代后期，日木安川电动机公司研制开发出了第一台全电动的工业机器人，而此前的工业机器人基木上采用液压驱动方式。
与采用液压驱动的机器人相比，采用伺服电动机驱动的机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大提高，因此，也逐步代替了采用液压驱动的机器人，成为工业机器人驱动方式的主流。
在此过程中，谐波减速器、RV减速器等高性能减速机构的发展也功不可没。
近年来，交流伺服驱动已经逐渐代替传统的直流伺服驱动方式，直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足发展。
5. 工业机器人的技术展望5.1 工业机器人机械系统性能的提高机器人是一种多关节开链式结构，因此，机器人手臂的刚度一般都不高。
另外由于构件的尺寸误差和传动间隙的存在，以及机器人手臂末端误差的放大作用，使当前机器人的定位与运动还不能达到很高的精度。
度大.精度高的数控机床相比，机器人在工作精度上大为逊色。
因此，至今工业机器人在精密装配及其它精密作业中的应用仍受到了很大的限制。
除了精密作业要求高精度机器人以夕卜采用离线编程的工业机器人系统也要求该机器人要具有足够高的定位精度和运动精度。
进一步提高机器人工作精度的主要办法是:提高机器人的加工精度与装配精度，采用无隙传动的减速机构，采用直接驱动电机，通过标定进行机器人的5.2 误差补偿通过实时检侧对机器人运动误差进行实时修正，提高机器人手的灵活度和避障能力:当前常用的机器人手肴的灵活度的都不够高，即手臂末端达到某一工作点时。
手臂可能采取的姿态是有限的，有时要有很大的灵活度和很强的避障能力.例如。
当用喷涂机器人喷涂车身内表面时，要求机器人能将车身内表面的各个角落都喷上漆，必须要有高灵活度机器人手有才行。
另外，在有限空间及有障碍的复杂环境中作业的机器人，例如在核电站工作的机器人，也要求其具有高灵活度的机器人手臂。
为了提工业机器人手臂的灵活度，主要是采用具有冗余自由度的机器人手臂和在机器人手臂机构上采用膨铰关节及可双向弯曲的手臂。
5.3 提高机器人的运动速度和响应频率为了提高机器人作业效率，以及提高具有感知功能机器人的反应速度，就必须提高机器人运动速度和响应频率，这一点，对装配机器人来说尤为重要。
为此，一方面可以通过采用高强度材料或轻质材料(如碳纤维复合材料)制造机器人手臂，以达到减轻手臂重量和提高手臂动态特性的目的，另一方面，也可以通过采用直接驱动电机或其它高性能驱动电机，从控制和驱动方面提高机器人系统的运动速度与响应频率。
5.4 提高机器人手爪或手腕的操作能力、灵活性与快速反应能力为了使机器人能像人一样进行各种复杂作业，如装配作业、维修作业及设备操作，机器人就必须有一个运动灵活和动作灵敏的手腕和手爪。
这一点对装配作业机器人、核工业机器人和在空间站上作业的空间机器人来说是特别重要的。
5.5 采用模块化组合式机器人结构根据优化设计，制造出多种不同尺寸和规格的手臂和连接器模块。
用少量的模块可组合成多种机器人配置。
这种机器人能进行快速维修，可以实现自动修复。
所以，这种机器人结构最适用于空间机器人、核工业机器人等。
如这种积木结构能推广用于一般工业机器人，将使工业机器人的成木下降、生产周期及维修周期缩短。
6、结论工业机器人技术是感知、决策、行动和交互四大技术的结合。
随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术正源源不断地向人类活动的各个领域渗透。
结合这些领域的应用特点，人们发展了各种特种机器人和智能机器，如仿人机器人、仿生机器人、微机器人、医疗机器人、水下机器人、移动机器人、军用机器人、空间机器人、农林机器人等。
它们从外观上看已经远远脱离了最初工业机器人的形状，其智能和功能也大大超出了工业机器人的范围，更加符合应用领域的特殊要求。
传统的机器人是对人体的延伸，一般需要人来操作；而特种机器人和智能机器则是通过感知，由计算机推理进行响应和动作，是对人类智能的延伸。
相信随着工业机器人技术的发展，工业机器人将在我们的生活中扮演越来越重要的角色，承担越来越繁重和重要的任务，给我们的生活带来更大的利益！参考文献：[1] 周晓宏，刘红军．基于MATLAB的H。
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