【正文】 專門的培訓(xùn)使用機(jī)器人的具有較高水平和技術(shù)人員 ，這無疑對(duì)教育和培訓(xùn)提出新的要求，大多數(shù)機(jī)器人專家都反復(fù)的強(qiáng)調(diào)需要制定培訓(xùn)計(jì)劃以為新的工作崗位準(zhǔn)備合格的勞動(dòng)力。 7．機(jī)器人化機(jī)械開始興起。 6．當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。 4．機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速 度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 國(guó)外機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)： 1．工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作 和維修），而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91 年的 10． 3萬美元降至 97 年的 6． 5 萬美元。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000 米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還 開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。但總的來看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已 安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。 2 2020 年出現(xiàn)了仿人機(jī)器人及其他仿生機(jī)器人，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力和智能水平進(jìn)一步的提高，并以智能體的形式出現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步的擴(kuò)大。 90 年代還出現(xiàn)了具有感知、決策、動(dòng)作能力的智能機(jī)器人，產(chǎn)生了智能機(jī)器或機(jī)器人化機(jī) 器。 隨后由于受到日本等國(guó)經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也一度跌入低谷。 90 年代初期，工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)與需求進(jìn)入了高潮期： 1990 年世界上新裝備機(jī)器人 81 000 臺(tái)， 1991 年新裝備 76 000 臺(tái)。工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入普及 時(shí)代，開始在汽車、電子等行業(yè)得到大量使用，推動(dòng)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。日本雖起步較晚，但結(jié)合國(guó) 情，面向中小企業(yè)，采取了一系列鼓勵(lì)使用機(jī)器人的措施，其機(jī)器人擁有量很快超過了美國(guó) ，一舉成為 “ 機(jī)器人王國(guó) ” 。 60 年代隨著傳感技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入成長(zhǎng)期，機(jī)器人開始向?qū)嵱没l(fā) 展，并被用于焊接和噴涂作業(yè)中。 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展 ，特別是計(jì)算機(jī)的誕生，推動(dòng)了現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展 50 年代是機(jī)器人的萌芽期，其概念是 “ 一個(gè)空間機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械臂，一個(gè)可重復(fù)編程 動(dòng)作的機(jī)器 ” 。在劇本中，卡佩克把捷克語(yǔ) “Robota”( 農(nóng)奴 ) 寫成了 “Robot” （機(jī)器人）。后來，羅薩姆公司使機(jī)器人具有了感情，在工廠和家務(wù)勞動(dòng)中，機(jī)器人成了必不可少的成員 。 1 第 1章 引言 機(jī)器人概述 機(jī)器人的誕生和發(fā)展 1920 年克作家卡雷爾 .卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》。劇情是這樣的 ：羅薩姆公司把機(jī)器人作為人類生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品推向市場(chǎng)，讓它去充當(dāng)勞動(dòng)力，以呆板的方 式從事繁重的勞動(dòng)。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的影響。這也是人類社會(huì)首次使用 “ 機(jī)器人 ” 這一概念。 1954 年美國(guó)戴沃爾發(fā)表了 “ 通用重復(fù)型機(jī)器人 ” 的專利論文，首次提出 “ 工業(yè)機(jī)器人 ” 的概念； 1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)數(shù)控工業(yè)機(jī)器人原型； 1959 年 美國(guó) UNIMATION 公司推出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。 70 年代隨著計(jì)算機(jī)和人工智能的發(fā)展，機(jī)器人進(jìn)入實(shí) 用化時(shí)代。 80 年代，機(jī)器人發(fā)展成為具有各種移動(dòng)機(jī)構(gòu)、通過傳感器控制的機(jī)器。 為滿足人們個(gè)性化的要求，工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)趨于小批量、多品種。 1991 年底世界上已有 53 萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人工作在各 條戰(zhàn)線上。近兩年隨著世界經(jīng)濟(jì) 的復(fù)蘇，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)又出現(xiàn)了一片生機(jī)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的概念和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代 “ 七五 ” 科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下 ，通過“ 七五 ” 、 “ 八五 ” 科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有 130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求， “ 一客戶，一次重新設(shè)計(jì) ” ，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。 我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在 “863” 計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品 。 3 2．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 3．工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 5．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。美國(guó) 發(fā)射到火星上的 “ 索杰納 ” 機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。從 94 年美國(guó)開發(fā)出 “ 虛擬軸機(jī)床 ” 以來，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。 談到培訓(xùn)，還有個(gè)協(xié)調(diào)的問題，工業(yè)和教育團(tuán)體應(yīng)減少培訓(xùn)與需求的協(xié)調(diào)失誤，在校學(xué)生也應(yīng)了解市場(chǎng)情況，在教師的協(xié)助下開設(shè)和調(diào)整自己的課程，使所學(xué)的專業(yè)和技能在畢業(yè)的時(shí)候滿足社會(huì)的需求。 大量采用機(jī)器人不回帶來失業(yè)，在機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用上有七種職業(yè)，即研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用、市場(chǎng)、服務(wù)、維修和教育，而潛在的部門是機(jī)器人制造部門，教育機(jī)構(gòu)和機(jī)器人相關(guān)部門。 早我國(guó)，許多大學(xué)也開設(shè)了機(jī)器人方面的課程（如上海交大，華中科技大學(xué)等），也有很多研究開發(fā)機(jī)器人的研究機(jī)構(gòu)，但資金問題是困饒機(jī)器人發(fā)展的障礙，在教學(xué)中也面臨相同的問題。 2. 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于掌握機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的特