機器人是先進制造技術(shù)和自動化裝備的典型代表,是人造機器的“終極”形式。它涉及到機械、電子、自動控制、計算機、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,機器人在制造業(yè)應(yīng)用的范圍越來越廣闊,其標(biāo)準化、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,并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展;另一方面,機器人向著非制造業(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,從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術(shù)(RT)概念轉(zhuǎn)移,從工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機器人技術(shù)(RT)的內(nèi)涵已變?yōu)椤办`活應(yīng)用機器人技術(shù)的、具有在實世界動作功能的智能化系統(tǒng)”。
目前,國外機器人技術(shù)正在向智能機器和智能系統(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.機器人機構(gòu)技術(shù)
目前已經(jīng)開發(fā)出了多種類型機器人機構(gòu),運動自由度從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。目前研究重點是機器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實現(xiàn)性,其目的是使機器功能更強、柔性更大、滿足不同目的的需求。另外研究機器人一些新的設(shè)計方法,探索新的高強度輕質(zhì)材料,進一步提高負載/自重比。同時機器人機構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。
2.機器人控制技術(shù)
現(xiàn)已實現(xiàn)了機器人的全數(shù)字化控制,控制能力可達21軸的協(xié)調(diào)運動控制;基于傳感器的控制技術(shù)已取得了重大進展。目前重點研究開放式、模塊化控制系統(tǒng),人機界面更加友好,具有良好的語言及圖形編輯界面。同時機器人的控制器的標(biāo)準化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于PC機網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點。編程技術(shù)除進一步提高在線編程的可操作性之外,離線編程的實用化將成為重點研究內(nèi)容。
3.?dāng)?shù)字伺服驅(qū)動技術(shù)
機器人已經(jīng)實現(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),實現(xiàn)的分布式控制。
4.多傳感系統(tǒng)技術(shù)
為進一步提高機器人的智能和適應(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器人中成功應(yīng)用。下一步的研究熱點集中在有效可行的(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)的實用化問題。
5.機器人應(yīng)用技術(shù)
機器人應(yīng)用技術(shù)主要包括機器人工作環(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的計算機手段,實現(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,實現(xiàn)機器人作業(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,機器人的作業(yè)主要靠人的參與實現(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.機器人網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)化使機器人由獨立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展,使遠距離操作監(jiān)控、維護及遙控腦型工廠成為可能,這是機器人技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。目前,機器人僅僅實現(xiàn)了簡單的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制,網(wǎng)絡(luò)化機器人是目前機器人研究中的熱點之一。
7.機器人靈巧化和智能化發(fā)展
機器人結(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。
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關(guān)鍵字: 嵌入式 物聯(lián)網(wǎng) 計算機