第一篇：外文翻译机械类人类与机器人的互动及未来工业机器人的应用_图文(精)
原文题目：Human-Robot Iteraction and Future Industrial Robitics Applications
译文题目：
人类与机器人的互动及未来工业机器人的应用 学院名称： 机电工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化
人类与机器人的互动和未来的工业机器人应用
Clint Heyer 摘要——工业机器人能在相对静止的环境下在大量的工作中快速执行操作。由于工业机器人能反复，准确地进行操作，因此它用于制造业中已经有悠久的历史。在石油和天然气工业中为了提高安全性和效率，减少对环境的影响，工业机器人的使用是必不可少的。人类工作在困难或危险地区进行工作时，可以进行远程控制启用工业机器人进行维护，检查和维修。现今的机器人应用于这种新的领域中还存在一些困难，因为他们没有很好地适应动态环境能力，不能充分与人类的互动，不能以简单的计划为最终用户。此外，开采石油和天然气为机器人提供一个具有挑战性的工作环境，使其接触到变量和极端天气与需要一起爆炸碳氢化合物的安全使用。根据机器人说明，信任和问责制的问题以及它们如何适应的组织结构脱颖而出。如果机器人有太少的自主权，人工操作会浪费时间参加机器人，而不是参加他们的工作任务。如果机器人是高度自治，植物活动的情境意识将会减少。达成一种平衡，需要找到一个适合任务的自主化水平，自动化的实际能力，并需要人工操作，以建设性的方式积极参与。这些问题，还涉及到什么样的形式接口远程或合署办公的机器人控制，信息和活动，以及如何进行远程运营商代表。本文的贡献是一个有关人类与机器人为未来的工业机器人的互动，尤其是石油和天然气行业的问题进行讨论。
一、引言
工业机器人在制造业已成立三十多年，如堆叠任务，铸造，绘画，整理，焊接，组件的焊接等。这种使用环境，突出了工业机器人的核心价值主张：连续，准确地执行人类难以在工作环境和规模的任务。在工厂投产中或当行正在重新负责时，专业工程师计划投入即将到来的工作的机器人。调试可能需要长达两年，并需要长达一年的仔细调整之后开始生产。制度变迁是昂贵的，因为他们经常需要中断生产的实现和测试。机器人系统集成与其他工厂自动化系统，使刚刚在准时化生产和支持经济上可行的定制制造的新水平。一旦编程，一个精心设计的自动化平台生产线，可以创造需求决定了不同的模式和变种之间切换。
从历史上看，机器人的设计和编程事为了相对静止的环境。任何机器人的配置中不明的基本上是无形的，如关节力矩最小的反馈，指导。在大多数情况下，这些原始的感官能力，必须在运行机器人“工作单元”，以脱离人为和其他干扰。一旦编程完成，这是预期的工作环境和文物的机器人仍然很窄的范围内方差进行交互。因此，机器人被隔离在身体以及感官的感觉，在自动化的工厂机器的数量略有不同。
强大的工业机器人和人类一起工作在合作方式下的工作环境有多方面的困难。机器人的工作区域以外的人的安全领域需要划定，通常是用物理或基于传感器的壁垒增强。进行交互或控制机器人的手段是典型的匮乏，如按下一个按钮，激活一个任务，或完全不存在与机器人根据自动化系统的响应。如果人们需要在接近或正在运行的机器人的工作区域内工作，它需要运行速度缓慢，使其损伤的风险降低。由于这些限制，合作的工作往往是通过转一转，采取协议的限制。例如，人类将执行一些工作，另一方面机器人执行一些工作等。在这个描绘，我们看到了人与机器人之间，在各自的自然和独特的功能是充分利用丰富的协同。
由于上述缺点，在模具的限制中，而作为一个通用的工厂自动化援助机器人的潜力尚未完全实现：它不能在动态的世界很差其工作区以外被重新负责和啮合。反过来，这种限制它们用于环境的机器人部署和工作。现今机器人的成本效益比排除了中小型企业的广泛使用，即使机器人本身的单价是不高昂的。现在，已发现了市售的机器人系统的精度，速度，可重复性和灵巧的可接受的水平，额外的重点一直放在人类与机器人的互动，例如，通过简化编程[1]和减少碰撞的损害[2]。和电脑前景一样，在机器学习进展 中-也不是工业机器人-拥有相同的特征如我所描述的。例如，用于移动传输机器人在工厂穿梭材料，设计功能在动态环境中的现代版本能够防止碰撞和在某些情况下，积极主动地绕过障碍物的路线。近年来引进了物美价廉的消费服务和娱乐机器人，如iRobot公司的Roomba和Ugobe Pleo的。他们是物理接地理念设计，他们能够在动态，杂乱无章的环境下成功交谈。
下一节介绍了在石油和天然气行业的未来机器人的应用领域，本文其余部分探讨的是人类与机器人的互动关系和迄今为止它的发展背景。
二、在石油和天然气领域的工业机器人
石油和天然气行业通常在物理操纵自动化程度较高，比如自动阀和逻辑操作，控制和管理过程。在陆上工厂，运营商监测和运行过程（从他们的中央控制室与自动化系统），常位于离工厂几公里。外地经营者必须执行检查和维护设备，需要大型团队进行维修和升级。在许多石油和天然气产区，工人暴露在极端气候（图1），有时需要额外的繁琐的防护装备，因为所含的硫化氢水平高。
图一、一个典型的天然气提炼厂可以覆盖大面积在室外和室内环境的混合物
海上钻井平台有进一步的后勤问题。人们在钻井平台工作是非常昂贵的，因为它们必须在紧急情况下被安置和保护，必须尽可能地迅速疏散人员。随着石油和天然气的勘探推到更冷酷无情,地处偏远地区,这些困难的障碍变得严重财务可行性的安装。随着石油天然气勘探推到荒凉和偏远地区，这些困难对于财务是严重的障碍。很明显，如果机器人可以在危险和恶劣的环境执行普通场经营者的任务是很有好处的。在短期内，机器人可以安装在现有的设施，而不需要系统的变化或广泛的改造。这些可以执行关键任务的已被确定为高风险或高成本。从长远来看，石油和天然气公司计划完全无人设施，从设计开始一直使用机器人。机器人已经应用于石油和天然气行业，例如无人水下机器人通常是用于直观地检查海底结构，如海底井口。使用环境提出了明确的挑战在设计机器人系统时是否在恶劣环境下能够安全和有效的爆炸。
一般情况下机器人在石油和天然气工业中呈现的事其本身。第一，远程检测，关注的是使用移动机器人进行检查的设备，例如寻找故障，可能并不明显的其他仪器，或执行取样。而非安装永久需要的昂贵的仪器，机器人可以移动至有需要的地方。另一种情形，遥操作，关注的是使用移动机器人进行维修，操作和维修。这两种情况下可能发生的一人操作的任何自动或手动控制。机器人的通用性和流动性提供了更好的机会来解决特定的，意想不到的设施生产需求。
三、与机器人的合作
信任与责任是考虑合作的重要因素。目前的自动化设备如阀门传感器是确定结果，要求的行动和几个可能被安装以便提高可靠性。如果一个控制室操作任务的机器人与一个特定的清洗阀，如何操作保证任务完成？一个设备有检查机器人的工作通过一个摄像机，或机器人能够可靠地判断这本身吗？在于确保工作进行并完成安全和正确的责任负责？虽然人们接受了与首选地遥操作机器人一起工作而不是独立的一个人或只是机器，但还是突出了缺乏自治的缺点。物理形态和行为的机器人是很重要的，它是如何感知并应适当地完成任务[ 7]。非人的形式可以视为具有更好的个性和比人更友善，可能是因为他们认为更像机器而不是独立的演员[ 8]。工作时与非人形机器人合作能够有更少的人力，并采取更多的措施以确保任务完成[ 9]。在石油和天然气行业，特别是短期使用的机器人在现有设施，对于人类和机器人的理想的关系，它仍然是一个开放的问题。经营自主进行定期维护，机器人可以视为另一种元素的紧密集成工厂自动化系统。机器人还可以用来在一个更直接的合作方式，例如帮助人们搬运材料，重的物体，对样品进行测试和其他一般的任务。在这种情况下，机器人是能减轻负担的体力劳动，提高能力，如电钻，或发挥作用协作同事另一种工具吗？
每种方法都有很大的不同需求方面的交互设计。已经调查了工业机器人通过显微手术，它有可能比人类的手更好，更加顺利和控制运动。人类的外科医生可以使用代理工具，该机器人系统能进行运动分析，感官和翻译进行实际接触病人[11]。在机器人工具方法中，自主性低，它能以自然的方式与人类来完成工作。作为一个合作的伙伴，有更高的期望的自主权，为机器人提供积极的协助和帮助。
四、自治与角色
如果机器人代替现场操作人员，或包含一些外地经营者的任务，机器人的控制室操作员，领班和该组织的其他部分是什么关系？如今，控制室操作员往往会要求现场访问某个特定的仪器或机器的领域，例如调查一个问题或澄清一个仪表读数。经营领域的推销，找到该项目，并通过无线电报告。在未来无人的情况下，以前一个“场”的运营商可能会收到指令，但这一次使用机器人远程走动的设备和采取的读数。如今能够实现经营者会分析和报告然后返回到控制室操作员。在这种情况下，控制室操作员是比较不了解的机器人系统和以前一样，这就奠定了判断和专业的经营领域和有一些变化的信任和工作流程和实践的微小变化。
另一种选择是，控制室操作员自己命令机器人研究的问题，并接收返回完成一个自动分析。这意味着不同的作用，控制室操作员，他现在还必须指挥或控制一个机器人以及执行分析的计算机生成分析。初步研究石油和天然气的工作描述一个复杂的环境，可能会严重妨碍可行性等自动化[12]。回到信任和责任的问题，如果控制室操作员不能取决于机器人执行检查任务的可靠和准确，这将需要较低层次的自动化。现在，当现场的操作人员进行日常巡查工厂，他们监视特定问题（如蜡积累）也是问题但并他们不知道他们在巡查什么。在许多重复检查过程中，运营商获得的是什么是期望的，什么不是，和使用这种意识在工作场所展开广泛的活动。这有可能用相当先进的模式识别技术可以辨别所有人类运营商普遍使用的线索。在风险中，然而，是丰富的“知道”厂的感知。根据安德斯里和卡伯的认证，当人类出循环时恢复错误或缺点在一个自动化系统会产生较多问题[13]。
一种自适应，变量的，自动化的方法已被建议作为一种交易方式一权衡各种利益和成本的自动控制和手动控制，重要的是再机器人系统把人作为积极地参与者
[14]。一个完全手动系统可以准确控制，不过是劳动密集和不可导致有效利用机器人资产。更复杂的接口和自动援助，可以进一步提高效率。一个完全自动化的系统能更好地利用机器人，但是限制在高层次的规划和执行任务可能需要频繁的人为干预。人类指导机器人的任务和目标，使其中的一些缺点加以解决[ 15 , 16]，和帮助人们解决低层次的问题如关节方向。可接受的自动化水平也必须克服的问题是通信延迟[ 17 ]和[ 18 ]多机器人控制。控制机器人也造成的关键问题。在一对一的比例中人类运营商操纵机器人，它们之间得重点转移是必要的或是他们成功的团队吗？人类运营商会通过机器人资源一起合作吗？石油和天然气行业，像其他的工作场所应用，有一个大致的层次结构。例如，工艺工程师一般与控制室操作员相互联系，那些控制室操作员大多以经营领域，与维修人员和工艺设备相关。信息和状态的各种组织之间的水平，往往通过调解信息文物工作证等。在什么水平是一个机器人或机器人小组？在机器人资源分享中，该行业已经通过管理的分布式控制系统有现有的规范和技术以获得和释放独家控制远程设备。目前，工人不用被实时跟踪，无线通信提供足够的信号以确定每个人所处的位置。移动机器人将不会参加这个无线通信，因此还需要研究如何认识自己的位置和活动可以有效地分散在整个班组。
五、陈述
机器人资源如何代表用户将在很大程度上取决于用户自主经营的程度。对于手动控制靠近用户自主权，在控制下更加重视和考虑机器人。有一种让用户看不到的可能性“摘要”的机器人系统。除非在所有可能发生的一种物理机器人操作的变化的世界自治系统是非常先进的管理，这种做法有其局限性。在出现一些错的时候躲藏机器人就是唯一可见的：例如碰撞或“扣押”引起的焊接不良和路径规划。这不仅减少了对这些问题的认识（如何发生的问题），但也限制了人力运营商能够运用他们的经验和技巧的能力在避免问题发生之前。
早期的遥操作接口使用多个二维视图，每个都有不同的表现，例如一个显示前线摄像头的视频，一个显示视频从后方摄像头，另一个显示读数仪等。多个摄像头显示对态势感知是有益的，特别的如果视频包括一些接地，地标等功能 [19]。二维的显示是特别有用的精确的空间导航和推算，如判断的相对定位，三维视图在三维空间和感受三维地层的导航很有用处[ 20]。有大量用户的意见感知一个状态[21 , 22]，当问题变得更加困难时，控制多个机器人。计算合并的意见结合视频，一个代表性的机器人，状态信息和三维几何显示在一个单一的视为一种有效的选择减少认知负荷，但仍保持利益的不同表示方法[23]。
在稀疏或没有感应的环境下，有一个更大的依赖于机器人的能力以提供态势感知的远程操作。狭窄领域的观点提供了传统的做法已被定性为“锁孔”效应[ 25]，容
易错过事件和障碍以外的这一领域。
六、相互作用
除了已经讨论了的屏幕上的遥操作接口，还有其他的输入方式，可以提供简单的或更自然的互动与合作或遥远的机器人。服务机器人语音已审查[ 26]，但就其有效性仍然存在悬而未决的问题[ 27]。多模态接口可以被用来利用每个组合方式各自的特点[ 28 , 29]。丰富的互动将使机器人控制流动性和减少繁琐的手工操作。这取决于系统设计，有可能是不同的阶段与互动的机器人，例如编程或教学阶段，和一个执行阶段，以前的程序开展行动，或执行的用户直接操纵。利用一个机器人的多用性，它应该有可能进行现场操作的程序来执行任务，在特设的基础上，然后可以定期或根据需要不断重复。例如，偶尔天然气泄漏可能发生在一个出口的压缩机，使操作者可以计划机器人用气体探测器定期地检查压缩机室。经过一段时间的机器人执行这项任务，一个图像可以用来确定泄漏的位置。在另一案例中，也许一个故障已被发现在几个仪器外壳，所以维修主管要做一次所有外壳的检查。一场算
符可以计划机器人识别仪器外壳来找故障。因为不是所有需要的机器人将被称为先验，手工直接操作费时，最终用户可编程性将是一个有用的和具有挑战性的议程和交互设计研究。一个简单的例子方法最终用户编程的机器人“示教编程”，其中一个机器人系统观察和重复人类活动[ 30]。
手势是一种人们自然地使用社会沟通体现形式的互动。手势被用来检测，通过增强手套或计算机视觉，远程控制和合作机器人[31,32,33]。而不是行使直接控制，这表示手势对高级指挥机器人活动特别有用[ 31]。一个例子是手势交互系统，允许人们用他们的手指，点一下他们想拿起一个对象，然后指出它们的位置[34]。互动与同位机器人，这种方法的优点是它允许人们表达的意图与参考的实际环境，而不是一个象征。
当控制机器人时，它会因为用户对他们的要求没有明确而不会完成。例如，当操纵工业机器人时，关节不能转动任何进一步的，或是防止运动奇异性不会明显显示。同样的遥控机器人，从屏幕上的代表性障碍，和驾驶任何接近会导致碰撞也可能不会明显显示。各种形式的告警可以用来通知用户的这些条件，包括触觉。触觉反馈可以提供物理力反馈给用户，例如通过振动，或物理限制运动的机械手，这两者都
是有用的[35、36、37]。
七、结论
从石油和天然气行业的趋势表明：一个不断增长的世界必须增强机器人自动化。机器人自动化的增强可以在现有设施上为人类服务，以便于在困难环境代替进行操作，从而改善工人的安全和效率。当今，工业机器人已有一个历史悠久的记录可在制造业中提供可靠，准确，高效率的服务。这些特点也将显现并收益于石油和天然气行业，以及它对自动化的需求。在本文中，讨论了几个有关工业机器人传统方法的问题。主要是贫困的人机互动方式。共设机器人依赖于建模的环境和限制特设的任务再分配功能。
工业机器人若应用于石油和天然气工业中须考虑到一些悬而未决的问题及事项的存在。目前，石油和气体的物理环境是暴露的变量，经常面对严重的气候，以及有毒易爆物品。虽然新的发展计划正对机器人部署，特别考虑机器人走动的过程及对其进行交互，但是机器人也在已经大量投资的基础设施中收益。工业机器人在应用领域可分为两类：远程检查和遥操作。远程检查允许远程操作可以进行检查和抽样，而遥操作允许维护和修理进行了机器人的援助。两者一起可在操作危险的地方为人类工作。这些活动的自动化程度取决于任务，但通过自动化的现实功能缓和。太少的自主权将会减少在手任务的重点。太多的自主权，人类将失去事态感知能力。机器人如何适合到现有的组织结构,以及如何问责该组织，在安全可靠运行方面还有待确定。如今，与机器人的相互作用，用更丰富，更流畅的方式进行成为一种可能，例如通过充分利用替代方式。多维信息综合显示，可用于辅助操纵和指挥机器人以及支持远程态势感知。由于这是一个新的应用领域，其中许多问题目前无法圆满解决，虽然结果从机器人的应用空间，军事搜索和救援情境是进口。
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第二篇：工业机器人机械手外文翻译
外 文 翻 译
Introduction to Robotics
Mechanics and Control
机器人学入门
力学与控制
系
别： 机械与汽车工程系 专学业生
名姓
称： 机械设计制造及其自动化 名： 郭仕杰
学
号：
06101315 指导教师姓名、职称： 贺秋伟 副教授
完成日期 2014 年2 月28日 Introduction to Robotics
Mechanics and Control
Abstract This book introduces the science and engineering of mechanical manipulation.This branch of the robot has been in several classical field based.The main related fields such as mechanics, control theory, computer science.In this book, Chapter 1 through 8 topics ranging from mechanical engineering and mathematics, Chapter 9 through 11 cover control theory of material, and twelfth and 13 may be classified as computer science materials.In addition, this book emphasizes the computational aspects of the problem;for example, each chapter it mainly mechanical has a brief section calculation.This book is used to teach the class notes introduction to robotics, Stanford University in the fall of 1983 to 1985.The first and second versions have been through 2002 in use from 1986 institutions.Using the third version can also benefit from the revised and improved due to feedback from many sources.Thanks to all those who modified the author's friends.This book is suitable for advanced undergraduates the first grade curriculum.If students have contributed to the dynamics and linear algebra course in advanced language program in a basic course of statics.In addition, it is helpful, but not absolutely necessary, let the students finish the course control theory.The purpose of this book is a simple introduction to the material, intuitive way.Specifically, does not need the audience mechanical engineer strict, although much of the material is from the field.At the Stanford University, many electrical engineers, computer scientists, mathematicians find this book very readable.Here we only on the important part to extract.The main content
1、Background
The historical characteristics of industrial automation is popular during the period of rapid change.Either as a cause or an effect of automation technology, period of this change is closely linked to the world economy.Use of industrial robots, can be identified in a unique device 1960's, with the development of computer aided design(CAD)system and computer aided manufacturing(CAM)system, the latest trends, automated manufacturing process.The technology is the leading industrial automation through another transition, its scope is still unknown.In the northern America, machinery and equipment used in early 80's of the 20th century, the late 80's of the 20th century a short pull.Since then, the market more and more(Figure 1.1), although it is affected by economic fluctuations, all the market.Figure 1.2 shows the robots were installed in a large number of annual world industrial zone.Notably, the number of Japan's report is different from other areas: they count the number of machine of robot in other parts of the world are not considered robot(instead, they would simply be considered “factory machines”).Therefore, the reported figures for the Japanese exaggerated.One of the main reason for the growth in the use of industrial robots is that they are falling costs.Fig.1.3 shows that, in the last century 90's ten years, robot prices dropped although human labor costs.At the same time, the robot is not only cheaper, they become more effective and faster, more accurate, more flexible.If we factor these quality adjusted to the number, the use of robots to decrease the cost of even than their price tag faster.More cost-effective in the robot they become, as human labor to become more expensive, more and more industrial work become robot automation candidate.This is the most important trend to promote the industrial robot market growth.The second trend is, in addition to the economic, as robots become more can become more tasks they can do, may have on human workers engaged in dangerous or impossible.Industrial robots perform gradually get more complex, but it is still, in 2000, about 78% installation welding or material handling robot in USA robot.A more challenging field, industrial robots, accounted for 10% unit.This book focuses on the dynamics and control of the most important forms of industrial robot, manipulator.What is the industrial robot is sometimes debate.Equipment, as shown in Figure 1.4 is always included, and CNC milling machine(NC)is usually not.The difference lies in the programmable complex place if a mechanical device can be programmed to perform a variety of applications, it may be an industrial robot.This is the part of a limited class of tasks are considered fixed automation.For the purpose of this difference, do not need to be discussed;the basic properties of most materials suitable for various programmable machine.In general, the mechanical and control research of the mechanical hand is not a new science, but a collection of the theme from the “classic” field.Mechanical engineering helps to machine learning methods for static and dynamic conditions.The mathematical description of movement of the tool manipulator space supply and other attributes.Provide design evaluation tool to realize the motion and force the desired algorithm control theory.Electrical engineering technology applied in the design of electrical engineering technology for sensor applied in design and industrial robot interface sensor, are programmed to perform the required task of basic computer science and the equipment.Figures：
FIGURE 1.1: Shipments of industrial robots in North America in millions of US
dollars
FIGURE 1.2: Yearly installations of multipurpose industrial robots for 1995-2000 and
forecasts for 2001-2004
FIGURE 1.3: Robot prices compared with human labor costs in the 1990s
FIGURE 1.4:The Adept 6 manipulator has six rotational joints and is popular in many applications.Courtesy of Adept Technology, Inc.2、Control of mechanical arm In the study of robots, 3D spatial position we constantly to the object of interest.These objects are all manipulator links, parts and tools, it deals, and other objects in the robot's environment.In a coarse and important level, these objects are described by two attributes: the position and direction.Of course, a direct interest in the topic is the attitude in which we represent these quantities and manipulate their mathematics.In order to describe the human body position in space and direction, we will always highly coordinate system, or frame, rigid object.Then we continue to describe the position and orientation of the reference frame of the coordinate system.Any framework can be used as a reference system in the expression of a body position and direction, so we often think of conversion or transformation of the body of these properties from one frame to another description.The 2 chapter discusses the Convention methods of dealing with job descriptions discussed method of treating and post convention described positioning and manipulation of coordinate system the quantity and mathematics different.Well developed skills relevant to the position and rotation of the description and is very useful in the field of rigid robot.Kinematics is the science of sports, the movement does not consider the force which resulted in it.In the scientific research of kinematics, a position, velocity, acceleration, and the location variable high order derivative(with respect to time of all or any of the other variables(S)).Therefore, the kinematics of manipulator is refers to the geometric and temporal characteristics of all movement.The manipulator comprises nearly rigid connection, which is the relative movement of the joint connection of adjacent links.These nodes are usually instrument position sensor, so that adjacent link is a relative position measurement.In the case of rotating or rotary joint, the displacement is called the joint angle.Some robots including sliding(or prism)connection, in which the connection between the relative displacement is a translation, sometimes called the joint offset.The manipulator has a number of independent position variables are specified as the mechanism to all parts of the.This is a very general term, any mechanism.For example, a four connecting rod mechanism has only one degree of freedom(even with three members of the movement).In the case of the typical industrial robots, because the robots is usually an open kinematic chain, because each joint position usually define a variable, the node is equal to the number of degrees of freedom.The free end of the link chain consisting of the manipulator end effector.According to the application of robot, the end effector can be a starting point, the torch, electromagnet, or other device.We usually by mechanical hand position description framework description tool, which is connected to the end effector, relative to the base, the base of the mobile manipulator.In the study of mechanical operation of a very basic problem is the kinematics.This is to compute the position of mechanical static geometric problems in hand terminal positioning.Specifically, given a set of joint angles, the forward kinematics problem is to compute the position and orientation relative to the base of the tool holder.Sometimes, we think this is a change from the joint space is described as a manipulator position that Cartesian space description.“This problem will be discussed in the 3 chapter.In the 4 chapter, we will consider the inverse kinematics problem.The problems are as follows: the end effector position and direction of the manipulator, computing all possible joint angle, can be used to achieve the position and direction of a given.(see Figure 1.7.)This is a practical problem of manipulator is fundamental.This is quite a complex geometry problem, the conventional solution in tens of thousands of humans and other biological systems time every day.In a case like a robot simulation system, we need to create computer control algorithm can make the calculation.In some ways, the solution to this problem is the most important element in the operating system.This is quite a complex geometry problem, the conventional solution in tens of thousands of humans and other biological systems time every day.In a case like a robot simulation system, we need to create computer control algorithm can make the calculation.In some ways, the solution to this problem is the most important element in the operating system.We can use this problem as a mapping on 3D Descartes ”position“ space ”position“ in the robot joint space.This need will occur when the 3D spatial objects outside the specified coordinates.Lack of this kind of algorithm some early robot, they just transfer(sometimes by hand)required for the position, and then be recorded as a common set of values(i.e., as a position in joint space for later playback).Obviously, if the playback position and motion pattern recording and joint of the purely robot in Cartesian space, no algorithm for the joint space is necessary.However, the industrial robot is rare, the lack of basic inverse kinematics algorithm.The inverse kinematics problem is not a simple forward kinematics of A.The equation of motion is nonlinear, their solution is not always easy(or even possible in a closed form).At the same time, the existing problems of solutions and multiple solutions occur.The study of these problems provides an appreciation of what the human mind nervous system is achieved when we, there seems to be no conscious thought, object movement and our arms and hands operation.Manipulator is a solution of the presence or absence of a given definition of work area.A solution for the lack of means of mechanical hands can not reach the desired position and orientation, because it is in the manipulator working area.In addition to static positioning problem, we can analyze the robot motion.Usually, the analysis in the actuator velocity, it is convenient to define a matrix called the Jacobi matrix of the manipulator.The speed of Jacobi matrix specified in Descartes from the velocity mapping space and joint space.(see Figure 1.8.)This mapping configuration of the manipulator changes the natural changes.At some point, called a singularity, this mapping is not to make the transformation.This phenomenon are important to the understanding of the mechanical hand designers and users.Figures：
FIGURE 1.5: Coordinate systems or ”frames“ are attached to the manipulator and to
objects in the environment.FIGURE 1.6: Kinematic equations describe the tool frame relative to the base frame
as a function of the joint variables.FIGURE 1.7: For a given position and orientation of the tool frame, values for the joint variables can be calculated via the inverse kinematics.FIGURE 1.8: The geometrical relationship between joint rates and velocity of the end-effector can be described in a matrix called the Jacobian.3、Symbol Symbol is always the problems in science and engineering.In this book, we use the following convention: First: Usually, uppercase variables vector or matrix.Scalar lowercase variables.Second：Tail buoy use(such as the widely accepted)indicating inverse or transposed matrix.Third：Tail buoy not subject to strict conventions, but may be that the vector components(for example, X, Y, Z)or can be used to describe the PBO / P in a position of the bolt.Fourth：We will use a lot of trigonometric function, we as a cosine symbol angle E1 can adopt the following methods: because the E1 = CE1 = C1.In the vector sign note general: many mechanics textbook treatment number of vector at a very abstract level and often used vector is defined relative to expression in different coordinate systems.The most obvious example is, in addition to vector is relative to a given or known a different frame of reference.This is usually very convenient, resulting in compact structure, elegant formula.For example, consider the angular velocity, connected in series with the last body ° W4 'four rigid body(such as the manipulator links)relative to the fixed seat chain.Due to the angular velocity vector addition, angular velocity equation at last link we can write a very simple vector:
However, unless the information is relative to a common coordinate system, they cannot be concluded, therefore, although elegant, equation(1.1)calculation.Most of the ”work“.A case study of the manipulator, such statements,(1.1)work coordinate system hidden bookkeeping, which is often we need to practice.Therefore, in this book, we put the symbol reference frame vectors, we don't and carrier, unless they are in the same coordinate system.In this way, we derive expressions for computing numerical solution, ”bookkeeping" problem can be directly applied to the actual.Summary The robot is a typical electromechanical integration device, it uses the latest research results of machinery and precision machinery, microelectronics and computer, automation control and drive, sensor and information processing and artificial intelligence and other disciplines, with the development of economy and all walks of life to the automation degree requirements increase, the robot technology has been developing rapidly, the emergence of a variety of robotic products.The utility of robot products, not only can solve many practical problems difficult to solve by manpower, and the promotion of industrial automation process.At present, the research and development of robot relates to many aspects of the technology, the complexity of system structure, development and development cost is generally high, limiting the application of the technology, to some extent, therefore, the development of economic, practical, high reliability of robot system with a wide range of social significance and economic value.Based on the design of mechanical structure and drive system, the kinematics and dynamics of the cleaning robot is analyzed.Kinematics analysis is the basis of path planning and trajectory control of the manipulator, the kinematics analysis, inverse problem can complete the operation of space position and velocity mapping to drive space, using the homogeneous coordinate transformation method has been the end of manipulator position and arthrosis transform relations between the angle, geometric analysis method to solve the inverse kinematics problem of manipulator, provides a theoretical basis for control system design.The robot dynamics is to study the relationship between the motion and force of science, the purpose of the study is to meet the need of real-time control, this paper use straightaway language introduced the related mechanical industrial robots and control knowledge for us, pointing the way for our future research direction.Robot is a very complicated learning, in order to go into it, you need to constantly learn, the road ahead is long, I shall search.机器人学入门
力学与控制
摘要
本书介绍了科学与工程机械操纵。这一分支学科的机器人已经在几个经典的领域为基础的。主要的相关的领域是力学，控制理论，计算机科学。在这本书中，第1章通过8个主题涵盖机械工程和数学，第9章通过11个盖控制理论材料，第12和13章可能被归类为计算机科学材料。此外，这本书强调在计算方面的问题；例如，每章这方面主要以力学有一个简短的章节计算考虑。这本书是从课堂笔记用来教机器人学导论，斯坦福大学在1983的秋天到1985。第一和第二版本已经通过2002在从1986个机构使用。第三版也可以从中受益的使用和采用的修正和改进由于许多来源的反馈。感谢所有那些谁修正了作者的朋友们。这本书是适合高年级本科生一年级的课程。如果学生已经在静力学的一门基础课程有助于动力学和线性代数课程可以在高级语言程序。此外，它是有帮助的，但不是绝对必要的，让学生完成入门课程控制理论。本书的目的是在一个简单的介绍材料，直观的方式。具体地说，观众不需要严格的机械工程师，虽然大部分材料是从那场。在斯坦福大学，许多电气工程师，计算机科学家，数学家发现这本书很易读。在这里我们仅对其中重要部分做出摘录。
主要内容
1、背景
工业自动化的历史特点是快速变化的时期流行的方法。无论是作为一个原因或一个效果，这种变化的时期自动化技术是紧密联系在一起的世界经济。利用工业机器人，成为可识别在1960年代的一个独特的装置，随着计算机辅助设计（CAD）系统和计算机辅助制造（CAM）系统的特点，最新的趋势，制造业的自动化过程。这些技术是领先的工业自动化 通过另一个过渡，其范围仍然是未知的。在美国北部，在早期有机器设备多采用世纪80年代，其次是上世纪80年代后期一个简短的拉。自那时起，市场越来越多的（图1.1），虽然它是受经济波动，是所有市场。图1.2显示的机器人被安装在大数每年世界各国的工业区。值得注意的是，日本的报告数量有所不同从其他地区一样：他们算一些机器的机器人在世界的其他地方都没有考虑机器人（而不是，他们会简单地认为是“工厂的机器”）。因此，该报告的数字为日本有些夸大。
在工业机器人的使用增长的一个主要原因是他们正在下降成本。图1.3表明，在上世纪90年代的十年中，机器人的价格下降了虽然人类的劳动成本增加。同时，机器人不只是越来越便宜，他们变得更有效更快，更准确，更灵活的。如果我们的因素这些质量调整成数，使用机器人的成本下降甚至比他们的价格标签更快。在他们的工作机器人变得更具成本效益的，作为人类劳动继续变得更加昂贵，越来越多的工业工作成为机器人自动化的候选人。这是最重要的趋势推动了工业机器人的市场增长。第二个趋势是，除了经济，随着机器人变得更能成为他们能够做的更多以上的任务，可能对人类工人从事危险的或不可能的。工业机器人执行逐步得到更多的应用复杂的，但它仍然是，在2000年，大约78%安装在美国进行焊接或材料搬运机器人的机器人。
一个更具挑战性的领域，工业机器人，占10%装置。这本书着重于力学和最重要的形式控制的工业机器人，机械手。到底什么是工业机器人是有时辩论。设备，如图1.4所示是总是包括在内，而数控（NC）铣床通常不。区别在于的可编程的复杂的地方如果一个设备机械设备可以被编程为执行各种应用程序，它可能是一个工业机器人。这是最机部分有限的一类的任务被认为是固定的自动化。为目的本文的区别，不需要讨论；大多数材料的基本性质适用于各种可编程机。
总的来说，其力学和控制机械手的研究不是一个新的科学，而只是一个收集的主题从“经典”的领域。机械工程有助于机器学习方法静态和动态的情况下。数学描述空间供应工具机械手的运动和其他属性。控制理论提供了工具以实现所期望的运动和力的应用评价算法设计。电气工程技术施加在传感器的设计电气工程技术施加在传感器的设计和工业机器人接口，与计算机科学的基础这些设备进行编程以执行所需任务。
附图：
图1.1在数以百万计的人在美国北部的工业机器人的出货量美元
图1.2 年安装的多用途的工业机器人1995-2000年和2001年至2004年预测
图1.3 机器人的价格与上世纪90年代的人类劳动成本的比较
图1.4 娴熟的6臂有六个转动关节（流行于众多制造行业）
2、力学和机械臂的控制
机器人的研究中，我们不断的关注对象的位置三维空间。这些对象是机械手的链接，零件和工具，它的交易，并在机器人的环境的其他对象。在一个粗而重要的水平，这些对象是由两个属性描述：位置和方向。当然，一个直接感兴趣的话题是态度在我们所代表的这些量和操纵他们的数学。
为了描述人体在空间中的位置和方向，我们将始终高度坐标系统，或框架，严格的对 象。然后我们继续相对于一些参考描述该帧的位置和方向坐标系统。任何框架可以作为一个参考系统内的表达一个身体的位置和方向，所以我们经常认为转化或改变身体的这些属性从一帧到另一个的描述。2章讨论了公约的方法处理与职位描述讨论了公约的方法处理与职位描述定位和操纵这些量与数学不同的坐标系统。发展良好的技能有关的位置和旋转的描述甚至在刚体机器人领域是非常有用的。
运动学是科学的运动，对运动不考虑力这导致它。在运动学的科学研究，一个位置，速度，加速度，和所有的高阶导数的位置变量（相对于时间或任何其他变量（S））。因此，机械手的运动学研究是指所有的运动的几何和时间特性。机械手包括近刚性连接，这是由关节连接允许相邻链接的相对运动。这些节点通常仪表有位置传感器，使邻近的链接是相对位置测量。在旋转或旋转接头的情况下，这些位移被称为关节角度。一些机器人包含滑动（或棱镜）连接，其中之间的联系相对位移是一个翻译，有时也被称为联合偏移量。机械手具有数独立的位置的变量会被指定为定位该机制的所有部分。这是一个总称，任何机制。为例如，一个四连杆机构只有一个自由度（即使有三运动的成员）。在典型的工业机器人的情况下，因为机器人通常是一个开放的运动链，因为每个关节的位置通常定义一个变量，节点的数目等于自由度。
在链接组成的机械手的末端执行器的自由端链。根据机器人的应用，末端执行器可以是一个抓手，焊枪，电磁铁，或其他装置。我们一般通过描述工具的框架描述的机械手的位置，这是连接到端部执行器，相对于底座，所对移动机械手的基础。在机械操作的研究一个非常基本的问题就是了运动学。这是计算的位置的静态几何问题机械手的末端定位。具体而言，给定一组关节角，正向运动学问题是计算位置和方向工具架相对于底座。有时，我们认为这是改变从关节空间描述为一个机械手位置的表示笛卡尔空间的描述。“这个问题将在3章探讨。在4章中，我们将考虑的逆运动学问题。这个问题提出了如下：给出了末端执行器的位置和方向机械手，计算所有可能的关节角度，可以用来实现这个给定的位置和方向。（见图1.7。）这是一个根本性的问题机械手的实际应用。这是一个相当复杂的几何问题，常规的解决在人类和其他生物系统时间每天成千上万。在一个案例像一个机器人仿真系统，我们需要创建的控制算法计算机可以使这个计算。在某些方面，这个问题的解决方案是在操作系统中最重要的元素。
这是一个相当复杂的几何问题，常规的解决在人类和其他生物系统时间每天成千上万。在一个案例像一个机器人仿真系统，我们需要创建的控制算法计算机可以使这个计算。在某些方面，这个问题的解决方案是在操作系统中最重要的元素。
我们可以把这个问题作为一个映射在三维笛卡尔的“位置”空间的“位置”在机器人的关节内的空间。这需要自然会出现每当目标外部三维空间指定的坐标。一些早期的机器人缺乏这种算法，他们只是转移（有时用手）所需的的位置，然后被记录为一组共同的值（即，作为一个位置关节空间）用于以后回放。显然，如果机器人用纯粹的模式记录和关节的位置和运动的播放，没有算法有关的关节空间的笛卡尔空间是必要的。然而，是罕见的工业机器人，缺乏基本的逆运动学算法。逆运动学问题不是简单的正向运动学一个。由 于运动方程是非线性的，他们的解决方案并不总是容易（甚至可能在一个封闭的形式）。同时，对存在的问题解和多解的出现。这些问题的研究提供了一个欣赏什么人的心灵神经系统是实现当我们，似乎没有有意识的思考，移动和我们的双臂和双手操作的对象。一个解的存在或不存在的定义工作区一个给定的机械手。一个解决方案的缺乏意味着机械手不能达到所需的位置和方向，因为它在机械手的外工作区。
除了处理静态定位问题，我们不妨分析机器人的运动。通常，在执行机构的速度分析，它是方便的定义一个矩阵的数量称为机械手的雅可比矩阵.指定的速度雅可比矩阵在笛卡尔从关节空间的速度映射空间。（见图1.8。）这种映射配置的自然变化机械手的变化。在某些点，称为奇点，这映射是不使转化。这一现象的理解是设计师和用户的重要机械手。
附图：
图1.5 坐标系统或“帧”连接到机械手环境中的物体
图1.6运动学方程描述刀具架相对于底座作为一个联合变量的函数
图1.7 对于一个给定的位置和方向的工具框架，值为关节变量可以通过逆运动学计算
图1.8 联合率和速度之间几何关系端部执行器可以在一个矩阵描述了所谓的雅可比矩阵
3、标识符号
符号一直是科学和工程问题。在这本书中，我们使用以下公约： 第一、通常，大写变量表示的向量或矩阵。小写的变量的标量。第二、尾标使用（如被广泛接受的）指示逆或转置矩阵。
第三、尾标不受严格的公约，但可能表明向量的组件（例如，X，Y，Z）或可用于述在PBO / P一个螺栓的位置。
第四、我们将使用许多三角函数，我们为一个余弦符号角E1可以采用下列方式：因
为E1 = CE1 = C1。
在一般的矢量符号注：许多力学教材处理矢量在一个非常抽象的层次上的数量和经常使用向量定义相对于在表达不同的坐标系统。最明显的例子是，除了向量是给定的或已知的相对于不同的参考系。这是通常很方便，导致结构紧凑，有优雅的公式。为例如，考虑角速度，在串联连接的最后一次身体°W4 '四刚体（如机械手的链接）相对的固定座链。由于角速度矢量相加，我们可以写一个非常简单的向量的最后环节的角速度方程：
然而，除非这些量是相对于一个共同的坐标表示系统，他们不能总结，所以，虽然优雅，方程（1.1）隐藏大部分的“工作”的计算。为研究个案机械手，这样的陈述，（1.1）隐藏簿记的工作坐标系统，这往往是我们需要实践的想法。因此，在这本书中，我们把符号参考框架向量，我们不要和载体，除非他们在同一坐标系统。在这种方式中，我们推导出的表达式，解决“记账”问题可直接应用于实际的数值计算。
总结
机器人是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机器人产品。机器人产品的实用化，既解决了许多单靠人力难以解决的实际问题，又促进了工业自动化的进程。目前，由于机器人的研制和开发涉及多方面的技术，系统结构复杂，开发和研制的成本普遍较高，在某种程度上限制了该项技术的广泛应用，因此，研制经济型、实用化、高可靠性机器人系统具有广泛的社会现实意义和经济价值。在完成机械结构和驱动系统设计的基础上，对物料抓取机械手运动学和动力学进行了分析。运动学分析是路径规划和轨迹控制的基础，对操作臂进行了运动学正、逆问题的分析可以完成操作空间位置和速度向驱动空间的映射，采用齐次坐标变换法得到了操作臂末端位置和姿态随关节夹角之间的变换关系，采用几何法分析了操作臂的逆向运动学方程求解问题，对控制系统设计提供了理论依据。机器人动力学是研究物体的运动和作用力之间的关系的科学，研究的目的是为了满足是实时性控制的需要，本文用通俗易懂的语言为我们介绍了工业机器人的相关力学与控制的知识，为我们以后的研究方向指明了道路。机器人的研究是一门非常复杂的学问，为了深入去探究它的方方面面，就需要不断的去学习，正所谓路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。
第三篇：机器人外文翻译
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机 器 人
工业机器人是在生产环境中以提高生产效率的工具，它能做常规乏味的装配线工作，或能做那些对于工人来说是危险的工作，例如，第一代工业机器人是用来在 核电站中更换核燃料棒，如果人去做这项工作，将会遭受有害的放射线的辐射。工业机器人亦能工作在装配线上将小元件装配到一起，如将电子元件安放在电路印制板，这样，工人就能从这项乏味的常规工作中解放出来。机器人也能按程序要求用来拆除炸弹，辅助残疾人，在社会的很多应用场合下履行职能。
机器人可以认为是将手臂末端的工具、传感器和（或）手爪移到程序指定位置的一种机器。当机器人到达位置后，它将执行某种任务。这些任务可以是焊接、密封、机器装料、拆卸以及装配工作。除了编程以及系统的开停之外，一般来说这些工作可以在无人干预下完成。如下叙述的是机器人系统基本术语：
1.机器人是一个可编程、多功能的机械手，通过给要完成的不同任务编制各种动作，它可以移动零件、材料、工具以及特殊装置。这个基本定义引导出后续段落的其他定义，从而描绘出一个完整的机器人系统。
2.预编程位置点是机器人为完成工作而必须跟踪的轨迹。在某些位
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置点上机器人将停下来做某些操作，如装配零件、喷涂油漆或焊接。这些预编程点贮存在机器人的贮存器中，并为后续的连续操作所调用，而且这些预编程点想其他程序数据一样，可在日后随工作需要而变化。因而，正是这种编程的特征，一个工业机器 人很像一台计算机，数据可在这里储存、后续调用与编译。
3.机器手是机器人的手臂，它使机器人能弯曲、延伸和旋转，提供这些运动的是机器手的轴，亦是所谓的机器人的自由度。一个机器人能有3~16轴，自由度一词总是与机器人轴数相关。
4.工具和手爪不是机器人自身组成部分，但它们是安装在机器人手臂末端的附件。这些连在机器人手臂末端的附件可使机器人抬起工件、点焊、刷漆、电弧焊、钻孔、打毛刺以及根据机器人的要求去做各种各样的工作。
5.机器人系统还可以控制机器人的工作单元，工作单元是机器人执行任务所处的整体环境，该单元包括控制器、机械手、工作平台、安全保护装置或者传输装置。所有这些为保证机器人完成自己任务而必须的装置都包括在这一工作单元中。另外，来自外设的信号与机器人通讯，通知机器人何时装配工件、取工件或放工件到传输装置上。机器人系统有三个基本部件：机械手、控制器和动力源。
A.机械手
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机械手做机器人系统中粗重工作，它包括两个部分：机构与附件，机械手也用联接附件基座，图21-1表示了一机器人基座与附件之间的联接情况。
机械手基座通常固定在工作区域的地基上，有时基座也可以移动，在这种情况下基座安装在导轨回轨道上，允许机械手从一个位置移到另外一个位置。
正如前面所提到的那样，附件从机器人基座上延伸出来，附件就是机器人的手臂，它可以是直动型，也可以是轴节型手臂，轴节型手臂也是大家所知的关节型手臂。
机械臂使机械手产生各轴的运动。这些轴连在一个安装基座上，然后再连到拖架上，拖架确保机械手停留在某一位置。
在手臂的末端上，连接着手腕（图21-1），手腕由辅助轴和手腕凸缘组成，手腕是让机器人用户在手腕凸缘上安装不同的工具来做不同的工作。
机械手的轴使机械手在某一区域内执行任务，我们将这个区域为机器人的工作单元，该区域的大小与机械手的尺寸相对应，图21-2列举了一个典型装配机器人的工作单元。随着机器人机械结构尺寸的增加，工作单元的范围也必须相应的增加。
机械手的运动有执行元件或驱动系统来控制。执行元件或驱动系统
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允许各轴力经机构转变为机械能，驱动系统与机械传动链相匹配。由链、齿轮和滚珠丝杠组成的机械传动链驱动着机器人的各轴。
B.控制器
机器人控制器是工作单元的核心。控制器储存着预编程序供后续调用、控制外设，及与厂内计算机进行通讯以满足产品更新的需要。
控制器用于控制机械手运动和在工作单元内控制机器人外设。用户可通过手持的示教盒将机械手运动的程序编入控制器。这些信息储存在控制器的储存器中以备后续调用，控制器储存了机器人系统的所有编程数据，它能储存几个不同的程序，并且所有这些程序均能编辑。
控制器要求能够在工作单元内与外设进行通信。例如控制器有一个输入端，它能标识某个机加工操作何时完成。当该加工循环完成后，输入端接通，告诉控制器定位机械手以便能抓取已加工工件，随后，机械手抓取一未加工件，将其放置在机床上。接着，控制器给机床发出开始加工的信号。
控制器可以由根据事件顺序而步进的机械式轮鼓组成，这种类型的控制器可用在非常简单的机械系统中。用于大多数机器人系统中的控制器代表现代电子学的水平，是更复杂的装置，即它们是由微处理器操纵的。这些微处理器可以是8位、16位或32位处理器。它们可以使得控制器在操作过程中显得非常柔性。
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控制器能通过通信线发送电信号，使它能与机械手各轴交流信息，在机器人的机械手和控制器之间的双向交流信息可以保持系统操作和位置经常更新，控制器亦能控制安装在机器人手腕上的任何工具。
控制器也有与厂内各计算机进行通信的任务，这种通信联系使机器人成为计算机辅助制造（CAM）系统的一个组成部分。
存储器。给予微处理器的系统运行时要与固态的存储装置相连，这些存储装置可以是磁泡，随机存储器、软盘、磁带等。每种记忆存储装置均能贮存、编辑信息以备后续调用和编辑。
C.动力源
动力源是给机器人和机械手提供动力的单元。传给机器人系统的动力源有两种，一种是用于控制器的交流电，另一种是用于驱动机械手各轴的动力源，例如，如果机器人的机械手是有液压和气压驱动的，控制信号便传送到这些装置中，驱动机器人运动。
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液压与气压系统
仅有以下三种基本方法传递动力：电气，机械和流体。大多数应用系统实际上是将三种方法组合起来而得到最有效的最全面的系统。为了合理地确定采取哪种方法。重要的是了解各种方法的显著特征。例如液压系统在长距离上比机械系统更能经济地传递动力。然而液压系统与电气系统相比，传递动力的距离较短。
液压动力传递系统涉及电动机，调节装置和压力和流量控制，总的来说，该系统包括：
泵：将原动机的能量转换成作用在执行部件上的液压能。阀：控制泵产生流体的运动方向、产生的功率的大小，以及到达执行部件流体的流量。功率大小取决于对流量和压力大小的控制。
执行部件：将液压能转成可用的机械能。
介质即油液：可进行无压缩传递和控制，同时可以润滑部件，使阀体密封和系统冷却。
联接件：联接各个系统部件，为压力流体提供功率传输通路，将液体返回油箱（贮油器）。
油液贮存和调节装置：用来确保提供足够质量和数量并冷却的液体。
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液压系统在工业中应用广泛。例如冲压`钢类工件的磨削几一般加工业、农业、矿业、航天技术、深海勘探、运输、海洋技术，近海天然气和石油勘探等行业，简而言之，在日常生活中有人不从液压技术中得到某种益处。
液压系统成功而又广泛使用的秘密在于它的通用性和易操作性。液压动力传递不会象机械系统那样受到机器几何形状的制约，另外，液压系统不会像电气系统那样受到材料物理性能的制约，它对传递功率几乎没有量的限制。例如，一个电磁体的性能受到钢的磁饱和极限的限制，相反，液压系统的功率仅仅受材料强度的限制。
企业为了提高生产率将越来越依靠自动化，这包括远程和直接控制生产操作、加工过程和材料处理等。液压动力之所以成为自动化的组成部分，是因为它有如下主要的特点：
1.控制方便精确
通过一个简单的操作杆和按扭，液压系统的操作者便能立即起动，停止、加减速和能提供任意功率、位置精度为万分之一英寸的位置控制力。图13-1是一个使飞机驾驶员升起和落下起落架的液压系统，当飞行向某方向移动控制阀，压力油流入液压缸的某一腔从而降下起落架。飞行员向反方向移动控制阀，允许油液进入液压缸的另一腔，便收回起落架。
2.增力 一个液压系统（没有使用笨重的齿轮、滑轮和杠杆）能简单
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有效地将不到一盎司的力放大产生几百吨的输出。
3.恒力或恒扭矩
只有液压系统能提供不随速度变化而变化的恒力或恒扭矩，他可以驱动对象从每小时移动几英寸到每分钟几百英寸，从每小时几转到每分钟几千转。
4.简便、安全、经济
总的来说，液压系统比机械或电气系统使用更少的运动部件，因此，它们运行与维护简便。这使得系统结构紧凑，安全可靠。例如 一种用于车辆上的新型动力转向控制装置一淘汰其他类型的转向动力装置，该转向部件中包含有人力操纵方向控制阀和分配器。因为转向部件是全液压的，没有方向节、轴承、减速齿轮等机械连接，使得系统简单紧凑。
另外，只需要输入很小的扭矩就能产生满足极其恶劣的工作条件所需的控制力，这对于因操作空间限制而需要小方向盘的场合很重要，这也是减轻司机疲劳度所必须的。
液压系统的其他优点包括双向运动、过载保护和无级变速控制，在已有的任何动力、系统中液压系统也具有最大的单位质量功率比。
尽管液压系统具有如此的高性能，但它不是可以解决所有动力传递问题的灵丹妙药。液压系统也有缺点，液压油有污染，并且泄露不可能完全避免，另外如果油液渗漏发生在灼热设备附近，大多数液压油能引起火灾。
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气压系统
气压系统是用压力气体传递和控制动力，正如名称所表明的那样，气压系统通常用空气（不用其他气体）作为流体介质，因为空气是安全、成本低而又随处可得的流体，在系统部件中产生电弧有可能点燃泄露物的场合下（使用空气作为介质）尤其安全。
在气压系统中，压缩机用来压缩并提供所需的空气。压缩机一般有活塞式、叶片式和螺旋式等类型。压缩机基本上是根据理想气体法则，通过减小气体体积来增加气体压力的。气压系统通常考虑采用大的中央空气压缩机作为一个无限量的气源，这类似于电力系统中只要将插头插入插座边可获得电能。用这种方法，压力气体可以总气体源输送到整个工厂的各个角落，压力气体可通过空气滤清器除去污物，这些污染可能会损坏气动组件的精密配合部件如阀和汽缸等，随后输送到各个回路中，接着空气流经减压阀以减小气压值适合某一回路使用。因为空气不是好的润滑油，气压系统需要一个油雾器将细小的油雾注射到经过减压阀减压空气中，这有帮助于减少气动组件精密配合运动件的磨损。
由于来自大气中的空气含不同数量的水分，这些水分是有害的，它可以带走润滑剂引起的过分磨损和腐蚀，因此，在一些使用场合中，要用空气干燥器来除去这些有还的水分。由于气压系统直接向大气排
沈阳航空工业学院学士学位论文
气，会产生过大的噪声，因此可在气阀和执行组件排气口安装销声器来降低噪声，以防止操作人员因接触噪声及高速空气粒子有可能引发的伤害。
用气动系统代替液压系统有以下几条理由：液体的惯性远比气体大，因此，在液压系统中，当执行组件加速减速和阀突然开启关闭时，油液的质量更是一个潜在的问题，根据牛顿运动定律，产生加速度运动油液所需的力要比加速同等体积空气所需的力高出许多倍。液体比气体具有更大的粘性，这会因为内摩擦而引起更大的压力和功率损失；另外，由于液压系统使用的液体要与大气隔绝，故它们需要特殊的油箱和无泄露系统设计。气压系统使用可以直接排到周围环境中的空气，一般来说气压系统没有液体系统昂贵。
然而，由于空气的可压缩性，使得气压系统执行组件不可能得到精确的速度控制和位置控制。气压系统由于压缩机局限，其系统压力相当低（低于250psi），而液压力可达1000psi之高，因此液压系统可以是大功率系统，而气动系统仅用于小功率系统，典型例子有冲压、钻孔、夹紧、组装、铆接、材料处理和逻辑控制操作等。
第四篇：3自由度工业机器人(外文翻译)
动态优化的一种新型高速，高精度的三自由度机械手
①
彭兰（兰朋）②，鲁南立，孙立宁，丁倾永
(机械电子工程学院，哈尔滨理工学院，哈尔滨 150001，中国)(Robotics Institute。Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，P。R。China)
摘要
介绍了一种动态优化三自由度高速、高精度相结合，直接驱动臂平面并联机构和线性驱动器，它可以提高其刚度进行了动力学分析软件ADAMS仿真模拟环境中，进行仿真模拟实验.设计调查是由参数分析工具完成处理的，分析了设计变量的近似的敏感性，包括影响参数的每道光束截面和相对位置的线性驱动器上的性能.在适当的方式下，模型可以获得一个轻量级动态优化和小变形的参数。一个平面并联机构不同截面是用来改进机械手的.结果发生明显的改进后的系统动力学仿真分析和另一个未精制一个几乎是几乎相等.但刚度的改进的质量大大降低，说明这种方法更为有效的。
关键词: 机械手、ADAMS、优化、动力学仿真
0 简介
并联结构机械手（PKM）是一个很有前途的机器操作和装配的电子装置，因为他们有一些明显的优势，例如：串行机械手的高负荷承载能力，良好的动态性能和精确定位的优点等.一种新型复合3一DOF臂的优点和串行机械手，也是并联机构为研究对象，三自由度并联机器人是少自由度并联机器人的重要类型。三自由度并联机器人由于结构简单，控制相对容易，价格便宜等优点，具有很好的应用前景。但由于它们比六自由度并联机器人更复杂的运动特性，增加了这类机构型综合的难度，因此对三自由度并联机器人进行型综合具有理论意义和实际价值。本文利用螺旋理论对三自由度并联机器人进行型综合，以总结某些规律，进一步丰富型综合理论，并为新机型的选型提供理论依据，以下对其进行阐述。
如图-1所示 机械手组成的平面并联机构(PPM)包括平行四边形结构和线性驱动器安装在PPM.两直接驱动电机c整合交流电高分辨率编码器的一部分作为驱动平面并联机械装置.线型致动器驱动的声音线圈发动机.这被认为是理想的驱动短行程的一部分.作为一个非换直接驱动类，音圈电机可以提供高位置敏感和完美的力量与中风的角色，高精密线性编码作为回馈部分保证在垂直方向可重复性。
另一方面，该产品具有较高的刚度比串行机械手，因为它的特点和低封闭环惯性转矩。同时，该系统可以克服了柔性耦合力学弹性、齿轮、轴承、被撕咬支持，连接轴和其他零件，包括古典驱动设备，因此该机械手是更容易得到动力学性能好、精度高。
图-1 3自由度的混合结构的机械手
当长度的各个环节的平面并联机时，构决定于运动学分析和综合[4-7]，机械优化设计的首要任务，应加大僵硬、降低质量.关于几个参数模型.这是它重要和必要的影响，研究了各参数对模型表现以进一步优化。本文就开展设计研究工具，通过参数分析亚当斯，又要适当的方式来获得一个轻量级的优化和小变形系统。仿真模型
ADAMS(Automatic Dynamic Analysis 0f Mechanical System)自动机械系统动力学分析是一个完美的软件，对机械系统动力学模拟可处理机制包括有刚性和灵活的部分，仿真模型可以创造出机械手的亚当斯环境 如图-2。OXYz是全球性的参考帧，并OXYz局部坐标系，两个直流驱动电机、交流和02M O1A表示，与线性驱动器CH被视为刚性转子转动惯量电机传动的120kg/cm2。大众的线性驱动器是1.5kg，连接AB、德、03F和LJ被视为柔性体立柱、横梁GK，通用公司和公里，形成一个三角形，也被当作柔性传动长度的链接是决定提前运动学设计为AB =O3F = 7cm，DE=IJ=7cm，GK= 7cm，GM =11.66cm，= 8.338cm。其它维度，这个数字是01A = 02M =7cm，CB=CD=HJ 2.5cm。EF=EG=JK= 3cm。
虽然总平面并联机构的运动都是在水平、垂直和水平刚度必须在竖向刚度特征通常低于水平僵硬，因为它的角色在垂直悬臂梁的截面尺寸计算每一束平面并联机构和相对位置的线性驱动器是两个非常僵硬的影响因素的系统。
运动支链可分为三类：“主动链（由驱动器赋予确定独立运动的支链。一般是单驱动器控制一个自由度的运动），从动链（不带驱动器、被迫作确定运动的支链。又分为以下两种：约束链：独立限制机构自由度的从动链。冗余链：重复限制机构自由度的从动链）复合链（有单驱动器、但限制一个以上的机构自由度的支链，实际是主动链与约束链的组合）-并联机构是由这几种支链用不同形式组合起来的。动链中的约束链除了可以提高机构刚度和作为测量链外，其更主要的作用是用来约束动平台的某一个或几个自由度，以使其实现预期的运动。
图-2 仿真模型 仿真模拟结果
在本节中，平均位移的末端是用来描述动态刚度，这是在不同的配置在不同的线性驱动器向前，从最初的位置的目的地，一般的竖向位移的机械手是作为目标来研究竖向刚度，平均差别的横坐标、纵坐标点之间有一个刚性数学模型，模型，作为目标来研究水平刚度。
并联机器人的构型设计即型综合是并联机器人设计的首要环节，其目的是在给定所需自由度和运动要求条件下，寻求并联机构杆副配置、驱动方式和总体布局等的各种可能组合。国内的许多学者正致力于这方面的研究，其中比较有代表性的有如下几种方法：”黄真为代表的约束综合法；杨廷力等人的结构综合法；代表的李代数综合法。以上各种方法自成体系，各有特点，都缺乏理论的完备性。本文提出添加约束法，是从限制自由度的角度出发，增加约束，去除不需要的自由度，因每条主动链只有一个驱动装置，让其控制一个自由度，其余自由度通过纯约束链去除，这样可以使主、从动运动链的作用分离，运动解耦，有利于控制。具有三自由度的并联机床，当采用条主动支链作为驱动时，机构就需要约束另三个自由度，通过选择无驱动装置的从动链来完成，则整个机构成为有确定运动的三自由度的并联机构。黄真等提出的约束综合法对完全对称的少自由度并联机器人机构进行了型综合，完全对称的支链结构相同，都属于复合链，每条支链除都有一个单驱动器，控制一个自由度外，还应约束一个以上自由度才能使机构的六个自由度全部受控，使机构有确定的运动。
2.1 截面效应
扭转变形位移的连结将会引起的，所以，扭转常数的横截面，重力是研究装系统来研究，采取扭转刚度的垂直切片lxx不变的各个环节和梁作为设计变量的变化，从 0.1 x 105mm4 与 3.5 x 105 mm4。
图-3 不断的效果在垂直变形扭转
图-3显示了平均位移与截面扭转常数末端的各个环节和梁，根据它的变化速率的环节，是最大的，AB是链接，LJ依次分别GK梁和KM有在竖向刚度性能。其他的仿真结果表明，水平位移之间的差异进行比较，结果表明该模型体育智力H和刚性模型变化小就改变了恒定不变的时候扭加载惯性力的线性驱动器，但是水平位移的变化，这意味着在这种模拟竖向变形的生产水平位移系统机械手。注意端面线性驱动器的主要原因是水平变形、线性驱动器机器人是由两个节点C和H.所以，我们计算了不同的Z-coordinate摄氏度之间，如图所示，在图4-扭转常数的影响差别的链接德。其次是最有效的通用和连接梁，连接O3F，梁GK有效果。
因此，应采取AB和连接区段大扭常数的免疫力，竖向刚度较大并行扭转不变的链接德也使较少的均匀性，降低线性驱动器不可以降低水平变形。
图-4 在不影响扭不变
如图-
5、6所展示的影响是区域惯性转矩的设计变量是区域刚度和惯性转矩的各个环节和梁lz，图显示增加lw卡尔减少的速度高于垂直位移的不断增加Ixx扭转。这个Yxx AB、梁的链接，链接O3F是Iyy三个主要因素决定了竖向刚度。
图-6 所示 链接的AB、梁公里，连接03F也是其中的三个主要因素决定的均匀性线性传动装置、不同的分析结果表明，Izz效果好，具有至少两个垂直和水平刚度，这意味着这种结构，具有足够的水平，降低Izz刚度的链接和增加Iyy AB、梁的链接，链接O3F公里的好方法，优化系统。
图-5 瞬间的惯性效应对垂直位移
图-6 转动惯量不平衡的影响
2.2影响的线性驱动器的相对位置
线性执行器的惯性是主要载荷之一，在机械手的运动，不同的相对应的垂直位置产生不同的变形，图7显示了绝对平均的最终效应垂直位移时驱动马达以恒定的加速度旋转，我们可以看到，过低或过高的相对位置会造成比格变形，最好的位置是一对Z = 24毫米的地方大概是从中间环节连接O3F到 AB.图-7
影响线性驱动器的相对位置
分析改进的机械手
根据上述模拟结果，所有改进的机械手的设计，时间如下：链接截面AB，DE，lJ 与30mm的基础和高度，10毫米的厚度;链接O3F和矩形空心梁与30mm的基础和高度工型钢，l0mm法兰和6mm网;梁竞，通用汽车与8mm的坚实基础和30mm高的矩形。
图-8 梯形运动姿态
图-9中回应的是机械手，相比之下，图-10中提高初始的反应，在其中所有的链接和机械手的矩形截面梁的坚实基础，用30毫米，高度的差异是曲线，C和H的曲线积分，二是垂直位移的末端，改进系统中最大位移0.7Um最初的0.12Um相比，争论的振动激励后仍停留在O.06Um±0.15% s±O.05Um相比的初始变形改善系统的初始小于前者具有较少的惯性，因为在相同的步伐不断加快，保持振动瓣膜差不多一样，它对这整个系统中来说，仍然改善系统的刚度，几乎相当于初始制度，针对大规模的平面并联机构在该系统相比下降了30%，这样的初始优化是有效的。
图-9、图-10 动态响应
结论
本文设计了一种新型三自由度机械手变量的敏感性进行了研究在ADAMS环境中，可以得出以下结论：
1）机器人具有较大的水平刚度，最终水平位移，效应主要是由机械手垂直变形造成的，因此，更重要的是增加的幅度比刚度竖向刚度。
2）参数Ixx，Iyy并链接'截面刚度Izz有不同的效应，Iyy已经对垂直刚度的影响最大，Ixx在第二位的是，Ixx具有在垂直刚度的影响最小，他们都较少对水平比垂直刚度刚度。3）横截面的不同环节都有不同的影响，连线竖向刚度AB和德应该使用区扭转常数和惯性力矩大，如变形、长方形、横梁KM，线 03F应该使用区段形梁等重大时刻转动惯量、横梁GK，和GM 可以使用尽可能的一小部分，从而降低了质量。4）最佳的线性驱动器的相对位置可以减少变形，最好的位置是垂直的平行结构。5）改进的机械手的动态分析表明该优化设计方法研究的基础上的效率。
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第五篇：工业机器人的发展外文翻译
The development of industrial robots
Industrial robot is a robot, it consists of a CaoZuoJi.Controller.Servo drive system and detection sensor device composition, it is a kind of humanoid operating automatic control, can repeat programming, can finish all kinds of assignments in three difficulties in authorship space the electromechanical integration automation production equipment, especially suitable for many varieties, become batch flexible production.It to stabilize and improve the product quality, raise efficiency in production, improve working conditions of the rapid renewal plays an extremely important role.Widely used industrial robots can gradually improve working conditions, stronger and controllable production capacity, speed up product updating and upgrading.Improve production efficiency and guarantee the quality of its products, eliminate dull work, save labor, provide a safe working environment, reduces the labor intensity, and reduce labor risk, improve the machine tool, reduce the workload and reduce process production time and inventory, enhance the competitiveness of enterprises.As technology advances, the development of industrial robot, the process can be divided into three generations--generation, for demonstration reproduce, and it mainly consists of robot hand controller and demonstration teaching machines composed, can press advance box to record information guide action, the current industry repeated reappearance application of execution most.The second to feel robot, such as powerful sleep touch and vision, it has for some outside information feedback adjustment ability, currently has entered the application stage.Third generation of intelligent robot it has sense and understanding ability, in the external environment for the working environment changed circumstances, can also successfully complete the task, it is still in the experimental research phase.The United States is the birthplace of the robot, as early as in 1961, America's ConsolidedControlCorp and AMF companies developed the first practical demonstration emersion robot.After 40 years of development, the United States in the world of robotics has been in the lead position.Still Its technology comprehensive, advanced, adaptability is strong.Japan imported from America in 1967, the first robot in 1976 later, with the rapid development of the microelectronics and the market demand has increased dramatically, Japan was labor significant deficiencies in
enterprise, industrial robots by “savior”'s welcome, make its Japanese industrial robots get fast development, the number of now whether robots or robot densities are top of the world, known as the “robot kingdom,” said.The robot introduced from Germany time than Britain and Sweden about late 1956, but the Labour shortages caused by war, national technical level is higher social environment, but for the development and application of industrial robot provides favorable conditions.In addition, in Germany, for some dangerous prescribed, poisonous or harmful jobs, robot instead of ordinary people to the labor.This is the use of robots exploit a wide range of markets, and promote the development of the industrial robot technology.At present, the German industrial robots total of the world, which only behind to Japan.The French government has been more important robot technology, and through a series of research program, support established a complete science and technology system, make the development of the French robot smoothly.In government organization project, pay special attention to the robot research based technique, the focus is on the application research on in robot.And by industry support the development application and development of work, both supplement each other, make robots in France enterprises develop rapidly and popularize and make France in the international industrial machine with indispensable if position.British jamie since the late 1970s, promote and implement a department measures listed support the development of policies and make robots British industrial robots than today's robot powers started to early, and once in Japan has made the early brilliance.However, at this time the government for industrial robots implemented the constraining errors.This mistake in Britain dust, the robot industry in Western Europe was almost in the bottom of it.In recent years, Italy, Sweden, Spain, Finland, Denmark and other countries because of its own domestic robots market in great demand, development at a very fast pace.At present, the international on industrial robot company mainly divided into Japanese and European series.In AnChuan of Japanese are mainly the ethical products, the oTC, panasonic, FANLUC, not two more, etc.The products of the company kawasaki The main Asiatic KUKA, German CLOOS, Sweden's ABB, Italy CO work pelatiah U and Austria GM company.Industrial robot in China started in early 1970s, after 30 years development, roughly experienced three stages: in the 1970s and 1980s budding transplanter and the application of the 1990s initialization period.With the 20th century 70's world technology rapid development, the application of industrial robots in world created a climax, in this context, our country in 1972 start developing their industrial robots.Enter after the 1980s, with the further reform and opening, in high technology waves pound, our research and development of robot technology from the government's attention and support, “during the seventh state funds, thanked the parts were set robot and research, completed demonstration emersion type industrial robot complete technology development, developed spray paint, welding, arc welding and handling robot., the national high technology research and development program begin to carry out, after several years research and made a large number of scientific research.Successfully developed a batch of special robot.From 9O 2O century since the early, China's national economy achieve two fundamental period of transformation into a a new round of economic restructuring and technological progress, China's industrial robots upsurge in practice and have made strides, and have developed spot welding, welding, assembling, paint, cutting, handling, palletizing etc various USES of industrial robot, and implement a batch of robot application engineering, formed a batch of industrial robots for our country industrialization base, the industrial robot soar laid a foundation.But compared with the developed countries, China also has the very big disparity of industrial robots.Along with the development of industrial robot depth and the breadth and raise the level of robot, industrial robots are has been applied in many fields.From the traditional automobile manufacturing sector to the manufacturing extensions.Such as mining robots, building robots and hydropower system used for maintenance robots, etc.In defense of military, medicine and health, food processing and life service areas such as the application of industrial robots will be more and more.The manufacturing of automobiles is a technology and capital intensive industry, is also the most widely used of industrial robots, accounting for almost to the industry for more than half of the industrial robots.In China, the industrial robot first is also used in automobile and engineering machinery industries.In car production of industrial robot is a major in the equipment, the brake parts and whole production of arc welding, spot welding, painting, handling, glue, stamping process used in large amounts.Our country is forecast to rise period, entered the automobile ownership in the next few years, car will still growing at around 15 percent annually.So the next few years the industrial robot demand will show high growth trend, about 50% in growth, industrial robots in our automobile industry application will get a rapid development.Industrial robot in addition to the wide application of in the automotive industry in electronic, food processing, nonmetal processing, daily consumer goods and wood furniture processing industries for
industrial robots demand is growing rapidly.In Asia, 2005 72,600 sets, installation industrial robots, compared with 2004 grew by 40%, and application in electronic industry accounted for about 31%.In Europe, according to statistics, since 2004 and 2005 in l: tI industry robot in the food processing industry increased 17% the application of left and right sides, in the application of nonmetal processing industry increased 20%, and daily necessities in consumption industries increased by 32% in wood furniture processing industry, up 18% or so.Industrial robot in oil has a wide application in, such as sea oil drilling, oil platforms, pipeline detection, refinery, large oil tank and tank welding etc all can use robots to complete.In the next few years, sensing technology, laser technology, engineering network technology will be widely used in industrial robots work areas, these technologies can cause the industrial robot application more efficient, high quality, lower cost.It is predicted that future robots will in medical and health care, biological technology and industry, education, relief, ocean exploitation, machine maintenance, transportation and agriculture and aquatic products applied field.In China, the industrial robot market share are mostly foreign industrial robots enterprise holds.Before the gunman in the international, domestic industrial robots enterprise facing great pressure of competition.Now China is from a ”manufacturing power“ to ”manufacturing power forward,“ Chinese manufacturing industry faces and the international community, participate in the international division of labor in the great challenge of industrial automation increase immediate, government must can increase the funds for robots and policy support, will give the industry of industrial robots development into new momentum.With independent brand ”devil robot" MoShi special technology company dedicated to providing solutions to the mainboard and robot, is willing with all my colleagues a build domestic industrial robot happy tomorrow!
References Electronic Measurement and Intrumenttations,Cambridge University Press,1996
工业机器人的发展
工业机器人是机器人的一种，它由操作机．控制器．伺服驱动系统和检测传感器装置构成，是一种仿人操作自动控制，可重复编程，能在三难空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备，特别适合于多品种，变批量柔性生产。它对稳定和提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件的快速更新换代起着十分重要作用。
广泛的应用工业机器人，可以逐步改善劳动条件，更强与可控的生产能力，加快产品更新换代。提高生产效率和保证产品质量，消除枯燥无味的工作，节约劳动力，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险，提高机床，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存，提高企业竞争力。
随着科技的不断进步，工业机器人的发展过程可分为三代，第—代，为示教再现型机器人，它主要由机器手控制器和示教盒组成，可按预先引导动作记录下信息重复再现执行，当前工业中应用最多。第二代为感觉型机器人，如有力觉触觉和视觉等，它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。第三代为智能型机器人它具有感知和理解外部环境的能力，在工作环境改变的情况下，也能够成功地完成任务，它尚处于实验研究阶段。
美国是机器人的诞生地，早在1961年，美国的ConsolidedControlCorp和AMF公司联合研制了第一台实用的示教再现机器人。经过40多年的发展，美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。
日本在1967年从美国引进第一台机器人，1976年以后，随着微电子的快速发展和市场需求急剧增加，日本当时劳动力显著不足，工业机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎，使其日本工业机器人得到快速发展，现在无论机器人的数量还是机器人的密度都位居世界第一，素有“机器人王国”之称。德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五六年，但战争所导致的劳动力短缺，国民的技术水平较高等社会环境，却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。此外，在德国规定，对于一些危险、有毒、有害的工作岗位，必须以机器人来代替普通人的劳动。这为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。目前，德国工业机器人的总数占世界第二位，仅次于日本。
法国政府一直比较重视机器人技术，通过大力支持一系列研究计划，建立了一个完整的科学技术体系，使法国机器人的发展比较顺利。在政府组织的项目中，特别注重机器人基础技术方面的研究，把重点放在开展机器人的应用研究上。而由工业界支持开展应用和开发方面的工作，两者相辅相成，使机器人在法国企业界得以迅速发展和普及，从而使法国在国际工业机器人界拥有不可或缺的一席之地。
英国纪70年代末开始，推行并实施了一系措施列支持机器人发展的政策，使英国工业机器人起步比当今的机器人大国日本还要早，并曾经取得了早期的辉煌。然而，这时候政府对工业机器人实行了限制发展的错误。这个错误导致英国的机器人工业一蹶不振，在西欧几乎处于末位。近些年，意大利、瑞典、西班牙、芬兰、丹麦等国家由于自身国内机器人市场的大量需求，发展速度非常迅速。目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的CO毗U及奥地利的工GM公司。
我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历
了3个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用化期。随着20世纪70年代世界科技快速发展，工业机器人的应用在世界掀起了一个高潮，在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。进入20世纪80年代后，随着改革开放的不断深入，在高技术浪潮的冲击下，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持，“七五”期间，国家投入资金，对工定机器人及零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷漆，点焊，弧焊和搬运机器人。，国家高技术研究发展计划开始实施，经过几年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特种机器人。
从2O世纪9O年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进了一大步，先后研制了点焊，弧焊，装配，喷漆，切割，搬运，码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批工业机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。但是与发达国家相比，我国工业机器人还有很大差距。
随着工业机器人发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，工业机器人已在众多领域得到了应用。从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸。如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统用于维护维修的机器人等。在国防军事、医疗卫生、食品加工、生活服务等领域工业机器人的应用也越来越多。汽车制造是一个技术和资金高度密集的产业，也是工业机器人应用最广泛的行业，几乎占到整个工业机器人的一半以上。在我国，工业机器人最初也是应用于汽车和工程机械行业中。在汽车生产中工业机器人是一种主要的制动化设备，在整车及零部件生产的弧焊、点焊、喷涂、搬运、涂胶、冲压等工艺中大量使用。据预测我国正在进入汽车拥有率上升时期，在未来几年里，汽车仍将每年15％左右的速度增长。所以未来几年工业机器人的需求将会呈现出高速增长趋势，年增幅达到50％左右，工业机器人在我国汽车行业的应用将得到快速发展。
工业机器人除了在汽车行业的广泛应用，在电子，食品加工，非金属加工，日用消费品和木材家具加工等行业对工业机器人的需求也快速增长。在亚洲，2005年安装工业机器人72，600台，与2004年相比，增长了40％，而应用在电子行业的就占了31％左右。在欧洲地区，据统计2005年与2004年相l：tI业机器人在食品加工行业的应用增长了17％左右，在非金属加工行业的应用增长了20％左右，在日用品消费行业增长了32％，在木材家具加工行业增长了18％左右。工业机器人在石油方面也有广泛的应用，如海上石油钻井、采油平台、管道的检测、炼油厂、大型油罐和储罐的焊接等均可使用机器人来完成。在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在工业机器人工作领域，这些技术会使工业机器人的应用更为高效，高质，运行成本低。据预测，今后机器人将在医疗、保健、生物技术和产业、教育、救灾、海洋开发、机器维修、交通运输和农业水产等领域得到应用。
在我国，工业机器人市场份额大部分被国外工业机器人企业占据着。在国际强手面前，国内的工业机器人企业面临着相当大的竞争压力。如今我国正从一个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给工业机器人产业发展注入新的动力。拥有自主品牌“妖怪机器人”的莫士特科技公司致力于提供机器人主板和解决方案，愿与各界同仁一道打造国产工业机器人的美好明天！
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