工业机器人研究现状及发展趋势

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1、万方数据工业机器人研究现状及发展趋势口曹文祥口冯雪梅武汉理工大学机电下程学院武汉430070摘要：作为最典型的机电一体化的高科技装备，工业机器人得到了非常广泛的应用。综述了国内外工业机器人的研究热点现状．并预测了其发展趋势。关键词：工业机器人现状发展趋势中图分类号：TP242．2文献标识码：A文章编号：1000—4998f2011)02—0041—03Abstract：Asthetypicalhigh-techequipmentofmechanoelectronicintegration，industrialrobotshavebeenwidelyused．Thecurrentsitua

2、tionofresearchhotpointsofIRispresentedandthedevelopingtrendforecasted．KeyWords：IndustrialRobot(IS)CurrentSituationDevelopingTrend纵观历史研究文献，国内外对工业机器人的研究热点问题主要分为3个方面：仿生机器人与新型机构、机器人的定位与地图创建、机器人一环境交互。本文将分别就以上3方面对研究现状进行简要分析，并对工业机器人的发展趋势作了预测。1工业机器人的发展历程自1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念以来，工业机器人就得以不断地发展。概括起来，工业机器人

3、的发展历程为3代：第1代：示教再现型机器人。但不具备反馈能力。如郭勇等人⋯研制的挖掘机手柄自动操作机构。该机构结构简单，能够实现动作示教再现。第2代：有感觉的机器人。不仅具有内部传感器．而且具有外部传感器。能获得外部环境信息。如P．1Liljeb．ck等人研制的蛇形机器人就装有内部测转速的传感器。以及外部测力的传感器，该机器人能够在不规则环境中具有一定的运动能力。第3代：智能机器人。定义为“可自动控制的装置．能理解指示命令。感知环境．识别对象。规划自身操作程序来完成任务”。如JohnVannoy等人采用实时可适应性的运动规划(RAMP)算法的PUMA560机械臂，它能在复杂动态环境中自动

4、识别来自不同方向的移动或静止的障碍物．主动规划路径．进而完成预定任务。2国外工业机器人的研究现状2．1仿生机器人与新型机构对人的研究，国外侧重于对人行走时的步态分析，通过对人脚形状的分析．得出具有圆形截面的脚趾和脚后跟以及具有扁平截面的连接脚趾和脚后跟的中间收稿13期：2010年9月机械制造49卷第558期部分具有最佳的动力学性能。对人形机器人步态规划问题．XiaZeyang等人提出了一种基于样品的决定性的脚步规划方法，该方法综合考虑了自身独特的运动能力和稳定性。对于在不同类型障碍的复杂环境中脚步规划．YasarAyaz采用与人走近障碍物时绕过的方法。通过脚步实时的生成成功避开障碍物。此

5、外，对于双足步行机器人的复杂地面运动的研究也有新的进展．研究出一种新型的双足机构。能实现不平区域稳定地行走．该足由4个分别带光学传感器的鞋钉组成，总重1．5妇。对动物的研究则表现为对诸如蛇、鱼的结构以及运动性能的研究。仿蛇机器人不仅可以作为管道检测装置，也可以作为地震或矿难探索装置。更可以当作极地探测器来进行科研活动。Shigeo和HiroyaYamada就将仿蛇机器人的机械结构分为5种类型：活动的弯曲关节式；活动的弯曲和拉伸关节式；活动的弯曲关节和活动的车轮式；被动弯曲关节和活动车轮式；活动的弯曲关节和履带式。AkselAndreasTranseth等采用摩擦力模型方法建立了一蛇形机器

6、人模型，该机器人能与包括地面的障碍物以外的物体接触．对地震或矿区救援很有帮助。KristinY．Pettersen等人对蛇形机器人在存在障碍物环境中运动进行了复合建模。仿真结构证明该模型能实现不规则环境中的一般运动。但蛇形机器人目前要真正达到在复杂环境中畅通无阻地运动，还有待进一步研究。对海洋的开发，相对于其它的水下自动化装置，仿生鱼具有更好的推进力和流体适应性。其研究主要体现在结构和运动特性上。JunGao和K．H．Low等人对胸鳍驱动和尾鳍驱动鱼形机器人进行了分析．讨论了鱼结构和运动各参数的关系。YuZhong等人对由阀体与尾鳍构成的机器人鱼的运动性能进行了研究。采用量纲分析方法，建

7、立了一种能预测运动的机器鱼模型。GiuseppeTortora等人设计了2011／2画万方数据类水母微型机器人，它由磁体驱动自身的运动，具有较好的运动性能。但机器鱼在结构仿生度、性能如直线游泳与拐弯半径等方面还有待进一步的研究。此外。KazuyaKobayashi等人对用于抓掐、旋转细小物体的手指尖进行了设计和分析，并进行了抓取USB插头的实验，验证了该设计的可行性。但其抓取策略还有待进一步的优化。JianS．Dai等人第一次提出了