2018年柔性机器人行业深度研究报告
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工业机器人柔性化分析声明:本文内容信息来源于公开渠道,对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。
本文内容仅供参考与学习交流使用,不构成相关领域的建议和依据。
一、柔性化工业机器人技术现状随着制造业的发展,越来越多的企业开始采用柔性化工业机器人来提高生产效率和降低成本。
柔性化工业机器人是指具备较高自主学习、适应性、可编程性、协作性和灵活性等特点的机器人系统。
开环控制器没有反馈信号,无法对系统偏差进行修正,适用于简单的工艺过程;闭环控制器可以通过传感器测量反馈信号,对系统误差进行修正,适用于复杂的工艺过程。
2、基于机器人结构的分类基于机器人结构的分类主要有直线型机器人、SCARA机器人、轻型机器人、DeIta机器人等。
直线型机器人可以在X、Y、Z三个坐标系内移动,适用于直线工作区域;SCARA机器人适合于小幅度重复性操作;轻型机器人主要用于协作操作等。
3、基于柔性化程度的分类基于柔性化程度的分类主要有固定型、部分柔性化和全柔性化三种类型。
固定型机器人适用于生产线上能够确定位置的重复性操作,部分柔性化机器人可以通过简单的编程来完成不同的操作任务,全柔性化机器人可以在没有人类干预下自主决策并完成任务。
(一)柔性化工业机器人的应用领域1、汽车制造汽车制造是柔性化工业机器人的重要应用领域之一。
汽车制造过程中需要完成涂装、焊接、组装等多个环节,柔性化工业机器人可以根据需求来完成这些任务,提高生产效率和产品质量。
2、电子制造电子制造也是柔性化工业机器人的应用领域之一。
电子产品的制造过程中需要完成贴片、插件等多个环节,柔性化工业机器人可以根据不同的工艺流程来完成这些任务。
3、医疗卫生医疗卫生是柔性化工业机器人的新兴应用领域之一。
柔性化工业机器人可以用于手术、康复、护理等多个方面,大大提高了医疗卫生领域的效率和安全性。
(二)柔性化工业机器人技术发展趋势1、人工智能技术的应用人工智能技术的应用将成为柔性化工业机器人技术的重要趋势。
机器人市场调研报告《机器人市场调研报告》随着技术的不断发展,机器人已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。
从生产线上的工业机器人到家庭中的智能助手,机器人已经深入到了我们的生活中。
为了更好地了解机器人市场的发展趋势以及消费者对机器人的需求,我们进行了一项深入的市场调研。
首先,我们对机器人市场的发展趋势进行了分析。
通过对国际机器人产业的发展情况进行研究,我们发现,全球机器人市场呈现出迅猛增长的态势。
工业机器人、服务机器人和家用机器人都呈现出了快速增长的态势,其中,服务机器人的增长速度更是惊人。
随着人工智能技术的不断成熟和智能硬件成本的降低,机器人市场未来的发展前景将十分广阔。
其次,我们对不同类型机器人在市场上的受欢迎程度进行了调查。
通过问卷调查和市场分析,我们发现,工业机器人在制造业中得到了广泛应用,特别是在汽车制造、电子制造和食品加工等行业,受到了企业的青睐。
而在服务机器人领域,医疗机器人、清洁机器人和安防机器人等受到了消费者的青睐。
在家用机器人领域,智能扫地机器人和智能空气净化器等得到了广泛的市场认可。
最后,我们对机器人市场的消费者需求进行了分析。
通过对消费者的购买意愿和购买考量进行调查,我们发现,消费者在选择机器人产品时,更加注重产品的智能化程度、功能丰富性和价格合理性。
此外,消费者对机器人的品牌口碑和售后服务也非常关注,这对机器人厂商来说是一个不可忽视的因素。
综合上述调研结果,机器人市场的发展前景广阔,但同时也面临一些挑战,例如技术更新换代迅速、市场竞争激烈等问题。
因此,机器人厂商需要不断提升产品的智能化水平,丰富产品功能,并建立良好的品牌口碑和售后服务体系,以满足消费者日益增长的需求。
机器人调研报告(共4篇)第1篇:工业机器人调研报告调研报告一、本课题的来源及意义本课题研究的是直角坐标电力控制机械手升降、伸缩部分的设计。
机械手是机器人的一个重要组成部分,它是随着机器人技术和传感器技术的不断成熟而不断发展的。
而机器人在现代生产中应用日益广泛,作用越来越重要,工业机械手尤其如此,因此设计实用高效的机械手对于机械设计者来说是个富有意义和挑战的课题。
通常机械手由多自由度机械臂和末端夹持器组成。
机械手通过多自由度机械臂的姿态调整和末端夹持器的动作完成操作任务。
球坐标机械手突出特点是具有较强的机动性、灵活性,机构承载能力强,具有较好的通用性,重复定位精度高,动作速度快,能够成功的应用于包装、上下料以及工业生产等广泛领域;而电力控制中步进电机可直接实现数字控制,控制结构简单,控制性能好,通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制,位置误差不会累积;在机器人中,机械手起着连接和承受外力的作用,机械臂需要承受物料的重量和手部、手腕、手臂自身的重量,其结构、工作范围、灵活性以及抓重大小、定位精度等对机械手性能影响很大。
综上所述,设计球坐标步进电机驱动的机械手是个很有意义的课题。
二、国内外发展状况专用机械手经过几十年的发展,如今已进入以通用机械手为标志的年代。
通用机械手的应用和发展又促进了智能机器人的研制。
智能机器人涉及的知识内容不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识,而且还应用了一些电子技术、电视技术、通信技术、计算技术无线电控制、仿生学和假肢工艺等,因此它是一项综合性较强的新技术。
目前国内外对发展这一新技术都很重视。
几十年来,这项技术的研究和发展一直比较活跃,设计在不断修改,品种在不断增加,应用领域也在不断扩大。
早在20世纪40年代,随着原子能工业的发展,以出现了模拟关节式的第一代机械手。
50~60年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。
这种机械手也称第二代机械手。
1968~1970年,又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上,使第二代机械手这一新技术进入了应用阶段,70年代机械手可以说是处于技术发展阶段。
2018-2022年中国机器人行业市场深度研究报告喵咪产业服务(微信公众号)第一章机器人行业相关概述1.1 机器人的相关概念1.1.1 机器人的定义及组成机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。
它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。
它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。
它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。
在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。
国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。
一般来说,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可用计算机改变和可编程动作的专门系统。
”它能为人类带来许多方便之处!1.1.2 机器人的主要分类1、分类方法诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。
也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。
中国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。
所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。
而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。
在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。
国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和中国的分类是一致的。
空中机器人又叫无人机器,在军用机器人家族中,无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。
80多年来,世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的,无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看,美国均居世界之首位。
工业机器人调研报告(通用3篇)工业机器人篇1工业机器人产销规模中投顾问在《20__-20__年中国工业机器人产业深度调研及投资前景预测报告》中指出,在政府的引导以及中国企业自身成长压力的推动下,中国工业机器人产业近年呈爆发式增长态势。
中国机器人产业联盟和国际机器人联合会发布数据显示,20__年中国市场销售36560台工业机器人,占全球销售量的五分之一,同比增幅达60%,取代日本成为世界最大工业机器人市场。
中国机器人产业联盟发布的数据显示,20__年我国市场共销售工业机器人5.7万台,较上年增长55%,已连续两年成为全球第一大工业机器人市场。
20__——20__年我国工业机器人销量平均增速达到了58.9%。
20__年,中国工业机器人产量为12050台,同比增长26.2%,而20__——20__年的复合增长率则高达44.6%。
中投顾问在《20__-20__年中国工业机器人产业深度调研及投资前景预测报告》中指出,按照中国机器人产业联盟统计数据,20__年自主品牌工业机器人共生产销售22257台,同比增长31.3%,自主品牌保持了比外资品牌更快的增长速度。
根据国家统计局数据,20__年我国工业机器人产量为32996台(包括外资品牌),同比增长21.7%。
20__年一季度,我国工业机器人产量为11497台,同比增长19.9%。
工业机器人市场主体分析一、核心零部件厂商这些企业原来是生产数控系统、运动控制系统或伺服电机等自动化零部件的厂商,依靠着对工业机器人零部件的了解及丰富的客户资源进行销售。
相关上市企业如汇川技术、新时达、华中数控、秦川发展。
非上市企业如:南京埃斯顿、雷赛智能、广州数控、深圳固高、苏州绿的、南通振康等企业。
二、行业系统集成商大多数为依靠高校背景或行业积累成长起来的系统集成企业,相关上市公司有:新松机器人、博实股份、天奇股份、华恒焊接、华昌达等。
还有在某些行业如焊接、轮胎或食品加工领域有一定的项目经验和了解,在项目中应用自己的机器人,相关上市公司如:软控股份、巨轮股份等。
机械制造中的柔性制造系统研究报告一、引言在当今竞争激烈的制造业领域,满足市场多样化和个性化的需求成为企业生存和发展的关键。
传统的刚性制造系统在应对产品快速更新换代和小批量多品种生产时显得力不从心,而柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)的出现为解决这些问题提供了有效的途径。
二、柔性制造系统的定义与组成(一)定义柔性制造系统是一种由计算机控制的、能够在一定范围内适应加工对象变化的自动化制造系统。
它将数控机床、工业机器人、自动搬运车、自动化仓库等设备通过自动化输送系统连接起来,并在中央控制系统的统一管理下协调工作。
(二)组成1、加工系统通常由若干台数控机床或加工中心组成,是 FMS 的核心部分,负责完成各种零件的加工任务。
2、物流系统包括自动化输送设备(如传送带、自动导引小车等)、自动化存储设备(如立体仓库)以及搬运机器人等,负责原材料、在制品和成品的运输和存储。
3、控制系统是 FMS 的大脑,负责对整个系统进行调度、监控和管理,确保各设备之间的协调运行。
4、刀具管理系统负责刀具的存储、调配和监控,保证加工过程中刀具的及时供应和正常使用。
三、柔性制造系统的特点与优势(一)特点1、灵活性能够快速适应产品品种和生产批量的变化,无需对设备进行大规模的调整和改造。
2、自动化程度高实现了从原材料到成品的全过程自动化生产,减少了人工干预,提高了生产效率和产品质量。
3、可重构性系统的设备和布局可以根据生产需求进行重新组合和调整,以适应不同的生产任务。
(二)优势1、提高生产效率通过优化生产流程和减少设备调整时间,能够显著缩短生产周期,提高设备利用率。
2、降低生产成本减少了在制品库存和废品率,同时降低了人力成本和设备维护成本。
3、提高产品质量自动化生产过程能够保证产品质量的稳定性和一致性,减少人为因素的影响。
4、增强企业竞争力能够快速响应市场需求,为企业赢得更多的订单和市场份额。
机器人调研报告范文
一、机器人调研报告概述
1.1研究背景
近年来,随着人工智能,机器视觉,机器学习,自动控制技术以及
3D打印等新兴技术的发展,机器人技术在越来越多的领域得到了快速发展,特别是在公共服务、商业、医疗、家庭服务等领域得到了广泛应用。
本报告旨在研究全球机器人的发展趋势和其在各个领域中的应用情况,以
期对未来机器人技术的发展提供一定的参考。
1.2研究方法
本报告主要通过文献综述的方法,利用网络引擎以及数据库等方式,
收集和研究相关文献,尤其是关于全球机器人技术发展趋势,各个领域的
机器人应用,以及未来机器人技术的趋势等方面的信息。
二、全球机器人技术发展趋势
2.1全球机器人数量增长
从国际机器人联合会(IFR)的数据来看,2024年全球有约174.2万
台工业机器人,2024年增加到217.6万台,2024年更是达到310.3万台,占全球工业机器人总数的比例从2024年的67%上升到2024年的79%,大
幅提升。
预计到2024年,全球工业机器人数量将达到438.4万台,用于
工业机器人的占比将达到83%。
2.2欧洲以及亚太地区的发展趋势
欧洲工业机器人数量在2024年达到40.2万台,2024年达到48.7万台,2024年达到66.7万台,2024年达到93.2万台。
工业机器人调研报告
《工业机器人调研报告》
一、调研背景
随着科技的不断发展,工业机器人正逐渐成为工业生产中不可或缺的重要角色。
为了更好地了解工业机器人的应用情况和发展趋势,我们进行了一次全面的调研。
二、调研目的
本次调研旨在了解工业机器人在不同行业中的应用情况,以及了解工业机器人的技术发展趋势和未来发展方向。
三、调研方法
我们使用了问卷调查和实地访谈的方式,针对不同行业的企业进行了调研。
同时,我们还分析了相关的研究报告和市场数据,以获取更全面的信息。
四、调研结果
1. 应用情况:工业机器人在汽车制造、电子生产、食品加工等行业得到广泛应用,已经成为生产线上的重要助手。
2. 发展趋势:随着人工智能和大数据技术的不断发展,工业机器人将朝着智能化、柔性化的方向发展,同时在协作机器人和无人车间等领域也有望取得突破。
3. 未来展望:工业机器人将在智能制造、定制化生产等领域发挥越来越重要的作用,预计市场规模将持续增长。
五、调研建议
1. 加强技术研发:企业应不断提高工业机器人的智能化和柔性化,提升其适应不同生产环境的能力。
2. 拓展应用领域:不仅要关注传统行业,还应积极探索新兴领域,如医疗、服务等领域的机器人应用。
3. 加强标准化建设:建立统一的工业机器人标准和规范,促进行业健康发展。
六、结语
工业机器人的发展为工业生产带来了诸多便利和创新,同时也带来了挑战和机遇。
我们相信,在各方的共同努力下,工业机器人一定会迎来更加美好的未来。
机器人应用可行性调研报告一、引言机器人技术自问世以来,已经在各个领域展现出了惊人的应用潜力。
为了评估机器人应用的可行性,本报告对机器人技术在工业生产、医疗保健、农业、教育以及服务行业中的应用进行了调研和分析。
二、工业生产领域1. 自动化生产线机器人在工厂生产线上的应用已经成为现实。
它们可以自动完成一些重复性、高精度的任务,如组装和焊接。
这提高了生产效率和产品质量,并且减少了人力成本。
目前,许多汽车和电子产品制造商已经开始广泛地使用机器人技术。
2. 物流和仓储机器人在物流和仓储领域的应用也日益增多。
自动导航AGV机器人能够自动搬运货物,并在仓库内高效地进行库存管理。
这不仅提高了物流效率,还减少了人为的错误和事故发生。
三、医疗保健领域1. 手术机器人手术机器人能够通过精确的操作和高清晰度的影像传输,帮助医生进行复杂的手术。
这不仅提高了手术的精确度和安全性,也减少了手术时间和对患者的创伤。
2. 康复辅助机器人技术在康复辅助方面也有广泛应用。
例如,康复机器人可以帮助患者进行物理治疗和运动训练,促进康复过程。
此外,机器人还可以监测患者的生理参数和提供日常护理服务。
四、农业领域1. 农业机器人农业机器人的出现,使得农业生产更加智能化和高效化。
例如,无人驾驶拖拉机和自动化灌溉系统可以提高农民的劳动效率,减少了对农药和水的浪费。
2. 植物种植机器人技术还可以应用于植物种植过程中。
它们可以根据植物的生长需求,自动化地施肥、浇水和灭虫。
这能够使农作物的生长更加健康,提高产量和质量。
五、教育领域1. 教育机器人教育机器人在学校和培训机构中的应用越来越广泛。
它们可以辅助教师进行教学,增加互动性和趣味性。
此外,教育机器人还可以针对学生的个性化学习需求提供定制化的服务。
2. 远程教育随着网络技术的发展,机器人被广泛应用于远程教育领域。
远程教育机器人可以模拟教师的指导,并提供实时的互动与辅助。
这种方式使得学生可以在家中接受到优质的教育资源。
2018年柔性机器人行业深度研究报告投资案件关键假设点全国医院对手术机器人的总需求为5000台,每年开展200台手术。
仓库自动化市场未来3年增速将保持在30%。
有别于大众的认识市场对工业机器人的国产化浪潮过于乐观,但目前核心零部件技术并没有出现大的突破。
市场不了解机器视觉在制造业中的应用,算法上无监督学习、半监督学习将会在物品残缺检测、快递归类等领域有直接的应用,场景的商业化落地也已超出市场的预期。
核心假设风险医疗信息化投入力度不如预期,物流无人化推进较慢。
目录1. 传统工业机器人受困核心零部件技术 (6)2. 柔性机器人结合机器感知进展突破 (8)2.1 柔性机器人的定义 (8)2.2 柔性机器人的特点 (9)2.3 柔性机器人的原理 (9)3. 医疗机器人最直接落地,估计空间75亿 (12)4. 机器视觉工业机器人弯道超车 (16)5. 相关标的 (18)图表目录图1:汽车业是工业机器人最主要的应用领域 (6)图2:生产无法规模化的产业容易丧失研发投入的动力 (7)图3:国内437家工业机器人企业业务分类 (7)图4:柔性机器人理论、制造及应用市场示意图 (9)图5:柔性机械三维结构图 (10)图6:机器视觉机器人工作流程 (11)图7:达芬奇手术机器人产品 (12)图8:医疗机器人功能模块图 (13)图9:医疗机器人功能模块图 (14)图10:五轴机器人示意图 (16)图11:七轴机器人示意图 (16)图12:视觉机械手在工业的应用 (17)图13:我国毛笔视觉机械手结构示意图 (17)图14:2013-2015年全球机器视觉在各领域增速图 (18)图15:各国机器视觉机器人占总机器人比重 (18)图16:机器人2017Q1-3总营收同比增长34.61% (18)图17:机器人归母净利润增速所有放缓 (18)图18:拓斯达2017Q1-3总营收同比增长98.9% (19)图19:拓斯达归母净利润保持高速增长 (19)图20:黄河旋风总营收增速进入上升通道 (19)图21:黄河旋风归母净利润增速有所下降 (19)图22:克来机电2017Q1-3实现营收1.54亿元 (20)图23:克来机电2017Q1-3归母净利润同比增长141% (20)表1:工业机器人零部件核心技术企业分为上中下游 (6)表2:订单非标准化限制了ROE的提升 (8)表3:不同类型机器人性能对比 (11)表4:达芬奇手术机器人与传统手术方式的对比 (12)表5:手术导航系统模块组成 (14)表6:我国手术机器人适应症规模测算 (15)表7:我国每年手术机器人服务市场规模测算75.35亿元 (15)表8:三代柔性机械手的性能比较 (17)表9:行业重点公司估值表 (21)1. 传统工业机器人受困核心零部件技术起步较晚的国内工业机器人技术代差明显。
我国工业机器人产业化起于2000年,而工业机器人“四大家族”:库卡、ABB、安川、发那科公司分别在1974年、1976年、1978年和1979年开始了全球专利布局。
目前,这四家企业在中国市场占有率总共达到八成以上,前三家在全球的机器人销量都突破了20万台,且在我国申请大量本土专利,工业机器人国产化进程缓慢。
工业机器人核心零部件关键技术主要分为以下三类:控制器(控制技术),减速机,机器人专用伺服电机及其控制技术。
哈默纳科ABB 伦茨ABB ABB纳博发那科博世力士乐发那科发那科佳友安川发那科安川安川库卡安川库卡库卡松下松下欧地希柯马资料来源:智东西,申万宏源研究下面分两点论述国内工业机器人的发展掣肘。
其一,采购方对精度的高要求导致投入期昂贵且持续时间长。
汽车业是工业机器人最主要的应用领域。
在中国,50%的工业机器人应用于汽车制造业,其中50%以上为焊接机器人;在发达国家,汽车工业机器人占机器人总保有量的53%以上。
据统计,世界各大汽车制造厂,年产每万辆汽车所拥有的机器人数量为10台以上。
由于汽车工业对焊接的精度要求极高,采购后出于稳定生产的考量不会轻易更换生产线,新进入者投入期花费昂贵且研发时间漫长。
图1:汽车业是工业机器人最主要的应用领域资料来源:凤凰网,申万宏源研究其二,需求分散无法促成国内工业机器人规模化优势,盈亏平衡点不断提高。
国产工业机器人主要会集中使用到非汽车行业的新兴领域,六轴工业机器人年出货量 2000~3000 台的公司已经是目前国产自主品牌中出货量较大的企业,而且现在行业有一种趋势,随着外资、合资品牌工业机器人逐渐降价,国产自主品牌工业机器人的盈亏平衡点被不断抬高。
图2表达了“价格-销量-成本-研发”的困境循环。
图2:生产无法规模化的产业容易丧失研发投入的动力资料来源:申万宏源研究因上述两点,国内目前的工业机器人企业普遍集中于系统集成领域,毛利率低订单分散。
受限于无法掌握三大零部件核心技术,国内的机器人的产品以系统集成为主,占比约为64%,系统集成的项目大部分是非标准化的,订单驱动员工人数同比例增长,在生产和销售上未能形成规模效应。
单个公司市场份额较小,行业竞争格局较为分散。
核心技术的缺失和订单的非标准化导致了国内传统工业机器人企业的ROE难以提升。
资料来源:控制工程网,申万宏源研究机器人31.74% 7.64新时达25.45% 6.74埃斯顿31.65% 8.41黄河旋风40.28% 7.89资料来源:wind,申万宏源研究2. 柔性机器人结合机器感知进展突破2.1 柔性机器人的定义柔性机器人目前分为工业和生物两大类,主要对应了制造业和医疗行业的需求。
一般情况下,把柔性机器人分为两类,一类是模拟生物的柔性与灵活性创造的仿生柔性机器人,另一类则是运用机器视觉的六轴以上工业机器人。
两类不完全独立,只是第一种偏向于医疗,后一种更适用于制造业。
柔性机器人主要由易变形的物质组成,如液体、凝胶和弹性体,它们与生物组织和器官的弹性和流变特性相匹配。
这一新兴的弹性柔软、多功能和生物激发的机器代表了一种令人兴奋的、高度跨学科的工程范式,它将彻底改变机器人在医疗保健、野外探索和合作人类互助中的作用。
工业级柔性机器人更多的是指机器感知与传统工业机器人结合的高智能化机器人。
工业级柔性机器人(soft robot)更多的指的是运用机器视觉定位系统,通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
图4:柔性机器人理论、制造及应用市场示意图资料来源:CMU,申万宏源研究2.2 柔性机器人的特点柔性机器人具有如下高灵活性、可变形性和能量吸收特性等特点,对环境具有较强的适应性。
在空间在轨服务中,具有重要的应用价值。
A)高灵活性(自由度多)能够使得机器人在复杂的空间环境下进行灵巧的运动;B)可变形性能够使机器人完成多种任务,减少航天器的运载成本;C)能量吸收特性在交会对接或人机协同工作时,能够减轻碰撞所产生的作用力,提高安全性。
D)柔性机器人的操控是难点,无论是执行机构还是控制方法,传统的方式往往无法适用。
为了实现复杂的运动,需要使用新型的驱动方式。
目前应用于柔性机器人的执行机构类型,包括电活性聚合物、绳驱动器、形状记忆合金以及流体驱动器等。
在控制方面,存在的问题更为困难,主要原因在于柔性机器人的模型难以建立,控制变量多,当前的控制方法仅是采用人为给出的控制信号序列进行运动验证,要实现自主地完成各项任务,需要研究与发展新的控制方案。
2.3 柔性机器人的原理机器感知、机器行动与人机交互是柔性机器人的三大组成部分。
首先从仿生学来看,柔性机器人设计初衷在于能在各种复杂环境中代替甚至做到人类所不能,它们需要与软材料、生物或人工复制的生物功能进行交互。
柔性机器人一般由机器感知、机器行动和人机交互三部分组成。
机器感知中一般采用的材料都是杨氏模量1大于109Pa,而像皮肤、肌肉等1杨氏模量:杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量,衡量的是一个各向同性弹性体的刚度(stiffness),定义为在胡克结缔组织的杨氏模量为102~106Pa。
机器行动依靠的是每一个活动关节处装有的驱动器(actuator)。
并不是所有的柔性机器人都具有人机交互功能,这一功能一般靠深度学习和自然语言处理(NLP)完成。
图5:柔性机械三维结构图资料来源:Applied Bionics and Biomechanics,申万宏源研究典型的工业机器人视觉系统由三大部分组成:图像采集部分、图形处理部分、运动控制部分。
视觉系统一般由硬件和软件组成。
硬件一般包含:相机、光源、图像采集卡。
视觉软件一般会安装在PC端,或者集成在触摸屏中。
一般的工作流程是首先选取被跟踪物体的局部图像,该步骤相当于离线学习的过程,在图像中建立坐标系以及训练系统寻找跟踪物。
学习结束后,图像卡不停地采集图像,提取跟踪特征,进行数据识别和计算,通过逆运动学求解得到机器人各关节位置给定值,最后控制高精度的末端执行机构,调整机器人的位姿。
图6:机器视觉机器人工作流程资料来源:《基于机器视觉的机器人运动控制研究》,申万宏源研究材质、驱动原理和机器视觉的融入帮助柔性机器人拥有更大的应用范围。
柔性机器人具有一定的分布变形,在理论上可以具有无穷多的分支。
这就导致了一个超冗余的配置空间,在这个空间中,机器人的尖端可以达到三维工作空间中的每一点,而机器人的形状或配置是无限的。
由于柔性机器人更好的伸缩性,可以与障碍物保持一致。
因此,它们可以携带柔软而易碎的有效载荷而不会造成伤害。
利用应变变形,它们可以通过小于其名义尺寸的开口进行挤压。
这使它们成为了适用于类人机器人的理想应用,比如与人互动而不造成伤害、服务和喷漆的工业机器人,它们需要高度的灵活性才能到达狭窄的空间,医疗机器人,特别是用于外科手术的机器人,以及在非结构化环境中操作的国防和救援机器人。
分形少多无限无限驱动机少、离散多、离散连续连续材料应变无无小大材料金属、塑料金属、塑料记忆铝合金橡胶、电活性聚合物准确性非常高高高低承载力高低低最低安全性危险危险危险安全灵巧性低高高最高工作环境固定固定和非固定固定和非固定固定和非固定最大工作数固定数目大量大量大量可控性简单中等难难位置感知难中等简单简单资料来源:Applied Bionics and Biomechanics ,申万宏源研究3. 医疗机器人最直接落地,估计空间75亿医疗机器人是柔性机械人最典型并商用化的应用。
医疗机器人是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗的机器人,大致可以分为手术机器人、康复机器人、护理机器人、救援机器人和转运机器人。