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工业机器人技术及发展前景

引言

工业机器人是机器人的一种。机器人可以代替或者协助人类完成各种工作，

凡是枯燥的、危险的、有毒的、有害的工作，都可由机器人大显身手。机器人除

了广泛应用于制造业领域外，还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家

庭娱乐、军事和航天等其他领域。机器人是工业和非产业界的重大生产和服务性

设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。工业机器人作为一种特殊

的自动化设备，具备智能技术，所以工业机器人在传统产业的应用将大大的提升

企业产品的竞争力，促进产品的更新换代，对国家经济产生巨大的推动作用。而

在科学研究，资源勘探方面，工业机器人可替代人的大部分工作，因此促进了国

家的可持续发展，并增强了国家的国际地位。在国防领域工业机器人的研究更是

层出不穷，特别是在强调零伤亡战争的今天，机器人可替代士兵前往危险的前沿

地区，而且没有人性的一些弱点，增强了战斗力，为国家创造了一个和平安定的

环境。

1.工业机器人的发展：

1.1机器人概念的诞生

机器人技术一词虽然出现的较晚，但这一概念在人类的想象中却早已出现。

自古以来，有不少科学家和杰出工匠都曾制造出具有人类特点或具有动物特征的

机器人雏形。

我国西周时期的能工巧匠就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早的涉及

机器人概念的文章记录，此外春秋后期鲁班制造过一只木鸟，能在空中飞行，体

现了我国劳动人民的智慧。

机器人一词由捷克作家--卡雷尔.恰佩克在他的讽刺剧《罗莎姆的万能机器

人》中首次提出，剧中描述了一机器奴仆Robot。此次Robot被沿用下来，中文

译成机器人。

1942年美国科幻作家埃萨克.阿西莫夫在他的科幻小说《我.机器人》中提

出了“机器人三大定律”，这三大定律后来成为学术界默认的研发原则。

现代机器人出现于20世纪中期，当计算机技术出现，电子技术的进步，数

控机床的出现及与机器人相关的控制技术和零件加工技术的成熟，为现代机器人

的发展打下了基础。

1．2国内外机器人发展目标

根据国内外机器人发展的经验、现状及近几年的动态，结合当前国内经

济发展的具体情况，“十五”期间机器人技术应重点开展智能机器人、机器人化

机械及其相关技术的开发及应用；开展以机器人为基础的重组装配系统及其相关

技术的开发研究及加强多传感器融合及决策、控制一体化技术及应用的研究。重

点解决我国已研制应用多年的示教再现型工业机器人的产业化前期关键技术，大

力推进其产业化进程，力争在“十五”末期实现喷涂、焊接、装配等机器人的产

业化。

2．主要研究内容

（1）示教再现型工业机器人产业化技术研究

①关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、

模块化、系列化设计。

②柔性仿形喷涂机器人开发：柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹

规划研究，控制系统开发，整机安全防爆、防护技术开发，高速喷杯喷涂工艺研

究。

③焊接机器人（把弧焊与点焊机器人作为负载不同的一个系列机器人，

可兼作弧焊、点焊、搬运、装配、切割作业）产品的标准化、通用化、模块化、

系列化设计。

④弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置的开发：激光发射器的选用，CCD

成象系统，视觉图象处理技术，视觉跟踪与机器人协调控制。

⑤焊接机器人的离线示教编程及工作站系统动态仿真。

⑥电子行业用装配机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计。

⑦批量生产机器人所需的专用制造、装配、测试设备和工具的研究开发。

（2）智能机器人开发研究

①遥控加局部自主系统构成和控制策略研究

包括建模－遥控机器人模型，人行为模型，人控制动态建模，图形仿真

建模，虚拟工具和虚拟传感器建模；以人为主体的人机共享规划与控制；局部自

治控制；多传感融合技术；双向力反应控制；知识库的建立，学习与推理方法；

人机交互的高级控制技术；虚拟现实（VR）控制与真实世界控制的相互关系；监

控系统的结构。

②智能移动机器人的导航和定位技术研究

包括导航和定位系统的系统结构；在结构环境或非结构环境中导航和定

位方法研究；感知系统的传感器和信息处理系统的构成；根据传感器数据建立环

境模型的方法；模糊逻辑的推理方法用于移动机器人导航的研究。

③面向遥控机器人的虚拟现实系统