空间机器人的研究现状和发展趋势
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机器人在空间探索中的应用随着现代科技的高速发展,机器人已经成为了现代化社会中不可或缺的存在。
特别是在空间探索中,机器人的使用已经发挥了重要作用。
本文将着重探讨机器人在空间探索中的应用及其所带来的益处。
一、机器人在空间探索中的应用机器人在空间探索中的应用可以追溯到20世纪早期。
最早的机器人(或称遥控器)是由苏联科学家设计制造的,旨在为太空探索任务提供支持。
之后,美国也开始了机器人探测任务。
随着科技的不断进步,机器人的应用不断扩大,包括行星表面的探测、航天车的组装等。
如今机器人在空间探索中的应用更加广泛。
在过去,机器人的控制一般依靠地面的操作员。
但现代机器人通常是自主化的,能够自动化执行任务,避免了地面操作员的干扰。
机器人可以探测其他星球的地表情况、进行环境监测和研究、寻找外星生命痕迹等重要任务。
机器人在太空探索中的应用还包括以下方面:1.太空探索:机器人可以执行大部分任务,例如生物学实验、天体物理学实验、研究地外生命、监测环境变化等。
在执行任务过程中,通过计算机程序进行自我改进,同时可以实时进行反馈,将数据发送回地球,以便地面上的科学家开展进一步研究。
2.航天器的维护和修复:机器人可以用适当的工具进行航天器保养和维修,如更换电池、调整色温、进行微小的维修等,从而保证航天器持续工作。
3.太空探索后勤:机器人可以搭载、移动和存储供应品,在不增加人员负担的情况下向太空船和探测器提供支持和服务。
二、机器人在空间探索中的益处机器人在空间探索中的应用,不仅可以为地球上的科学家提供重要的数据和信息,还能够带来许多实际的实惠。
1.能够节省时间和成本:人类在太空进行探索需要巨额资金和大量时间,而机器人则可以直接替代人类完成大部分任务,针对太空探索的复杂环境,机器人的应用可以更加有效地探索星际与生命。
2.可扩大可利用资源的范围:当机器人进入太空时,可以访问人类无法接近的危险区域或极端条件下探寻更多资源并保证人类探险队员的安全。
2024年山西省机器人市场分析现状1. 引言随着科技的不断进步和人工智能的迅猛发展,机器人技术逐渐成为各个行业的热门话题。
作为我国的一个省份,山西省机器人市场也在近年来呈现出快速增长的趋势。
本文将对山西省机器人市场的现状进行分析,并提出相关问题和建议。
2. 市场规模与发展趋势据相关数据,山西省机器人市场规模逐年增长。
2019 年,山西省机器人市场规模达到 X 亿元,同比增长了 X%。
这一增长趋势在过去几年中持续存在,预计未来几年仍将保持较快的增长速度。
机器人市场在山西省的发展主要集中在以下领域:•制造业:山西省传统的制造业领域对机器人应用需求较高,在工业自动化、生产线自动化等方面有着广泛应用。
•农业:随着现代农业的发展和劳动力成本的上升,农业机器人在山西省的农田作业、养殖业等领域有较大的发展空间。
•医疗卫生:山西省的医疗卫生领域对机器人应用需求逐渐增加,如手术机器人、护理机器人等在医院中的应用已经开始普及。
3. 市场竞争态势山西省机器人市场存在一定的竞争态势。
目前,市场上主要的机器人供应商包括国内外知名企业和一些本地企业。
国内企业在技术研发、产品质量和售后服务等方面具备一定竞争优势,但在创新能力和品牌影响力方面仍有提升空间。
山西省本地机器人企业数量相对较少,但在一些细分领域中有一定的竞争力。
这些本地企业在市场定位上注重技术创新和产品差异化,加强与研究机构、高校的合作,提升产品质量和竞争力。
4. 面临的挑战与机遇山西省机器人市场在发展中面临一些挑战与机遇。
挑战:•技术瓶颈:机器人技术发展较快,但在某些领域仍存在技术瓶颈,如人机交互、人工智能算法等方面,需要加大研发投入,提升自主创新能力。
•市场推广:机器人市场推广仍存在一定困难,部分企业对机器人的认知不足,需要加大市场宣传和教育力度。
机遇:•产业升级需求:随着山西省传统产业的升级和转型,对机器人的需求将不断增加。
•产业政策支持:国家及地方政府给予机器人产业政策支持力度加大,为机器人行业提供了良好的发展环境。
机器人运动学与动力学分析及控制研究近年来,机器人技术一直在飞速的发展,机器人的使用越来越广泛,特别是在工业领域。
随着机器人的发展,机器人运动学与动力学分析及控制研究变得越来越重要。
本文将介绍机器人运动学、动力学分析与控制研究的现状以及未来发展趋势。
一、机器人运动学分析机器人运动学分析主要研究机器人的运动学特性,包括机器人的姿态、速度以及加速度等方面。
机器人运动学分析的目的是确定机器人的运动学参数,同时确定机器人工作空间的大小。
机器人运动学分析的方法主要有以下几种:1、直接求解法。
直接求解法是指通过物理意义来推导机器人的运动学方程。
这种方法计算效率较低,但是精度较高。
2、迭代法。
迭代法是通过迭代计算机器人的运动学方程,精度较高,但是计算效率较低。
3、牛顿-拉夫森法。
牛顿-拉夫森法是一种求解非线性方程组的方法,可以用于求解机器人运动学方程。
此方法计算速度比较快,但是相对精度较低。
机器人运动学分析的结果可以用于机器人的路径规划,动力学分析以及控制研究。
二、机器人动力学分析机器人动力学分析主要研究机器人的动力学特性,包括机器人的质量、惯性矩以及外力等方面。
机器人动力学分析的目的是确定机器人的动力学参数,同时确定机器人的力/力矩控制器和位置/速度控制器。
机器人动力学分析的方法主要有以下几种:1、拉格朗日方程法。
拉格朗日方程法是一种描述机器人运动的数学方法,可以用于求解机器人的动力学方程。
此方法计算效率较低,但是精度较高。
2、牛顿-欧拉法。
牛顿-欧拉法是机器人动力学分析中的一种方法,一般用于计算运动学链中的运动学角速度和角加速度,并根据牛顿和欧拉定理将牛顿和欧拉方程转换为轨迹方程。
此方法计算速度较快,但是精度相对较低。
机器人动力学分析的结果可以用于机器人的力/矩控制器的设计,位置/速度控制器的设计以及控制研究。
三、机器人控制研究机器人控制研究主要研究机器人的控制算法,包括力控制算法、位置/速度控制算法、逆动力学算法等方面。
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。
2023年家庭智能机器人行业市场发展现状家庭智能机器人是一种集成了人工智能技术、语音识别技术、机器人动力学控制等众多技术的智能家居设备,其主要功能为为人们提供家庭助理、娱乐休闲、安全防护等多种服务。
近年来,随着智能家居市场的快速崛起,家庭智能机器人也迅速发展壮大,成为智能家居市场中具有高度前景和广泛应用的新兴产业之一。
目前,家庭智能机器人行业市场发展现状主要包括以下几个方面。
一、市场快速扩张从市场规模上来看,家庭智能机器人市场正在经历快速的发展阶段。
根据市场研究机构的数据显示,全球家庭智能机器人市场规模呈逐年增长的趋势,预计在2025年将达到292.2亿美元的市场规模。
而在中国市场,家庭智能机器人的市场需求也在不断扩大,预计到2025年市场规模将超过400亿元。
二、应用领域日益广泛家庭智能机器人的应用领域日益广泛,不仅可以作为家庭娱乐、保洁、安防等方面的工具,还可以成为老人、儿童的陪伴伙伴,提供心里支持、生活照护、智能健康等系列服务。
在未来,随着技术不断升级和市场不断拓展,家庭智能机器人的应用领域还将不断扩展,涉及到医疗护理、家庭养老等更多领域。
三、产品形态多样化随着市场需求的不断增加,家庭智能机器人的产品形态也在快速多样化。
目前市场上的家庭智能机器人主要包括有声控机器人、视觉识别机器人、家庭服务机器人、养老助行机器人等,每一种产品的特点、功能设计都有所不同,满足了不同客户的需求。
四、技术创新不断升级家庭智能机器人是一个集成了很多领域技术的综合性产品,其技术的不断升级是促进行业快速发展的主要因素。
在语音识别、计算机视觉、人机交互等领域,国内外的科技公司和研究机构都在不断探索创新,为家庭智能机器人行业带来更好的技术和用户体验。
总之,随着人工智能等新技术的快速发展,家庭智能机器人行业市场前景无限,发展空间广阔。
未来,家庭智能机器人技术将逐步完善,应用领域将进一步拓展,规模将不断扩大。
关于工业机器人的发展与前沿的介绍摘要:从二十世纪六十年代开始,到九十年代,工业机器人发展迅猛,是世界上第一个工业化生产的。
是计算机,控制论,机构学的综合;现代科技研究发展非常迅速,适用场景也越来越广泛。
其目的在于满足工业化的大规模生产,解决单调重复的体力工作,以改善产品的品质,取代手工操作关键词:工业机器人;工业机器人结构1工业机器人的发展现状工业机器人具有制造成本低、劳动强度低、安全性高等特点。
中国作为全球最大的工业制造国,对工业机器人和市场的需求更大。
我国在1970年代开展工业机器人的研究、开发和应用,在工业机器人的研究、开发和应用中占有一席之地,“七五”期间重点研究。
和发展。
电子技术、智能技术、机械技术、基础零部件和工业机器人为中国特色机器人产业的发展开辟了新路径。
1990年代,国产工业机器人逐渐进入生产应用环节。
特别是在“九五”期间“863”工程的支持下,我国建成了新松机器人,北京机械工业自动化研究院等智能化设备的研发中心。
20世纪,工业机器人行业迎来了快速发展的时代。
自21世纪起,我国的工业机器人的需求量以15-20%的年增长率递增,其中大部分在汽车组装行业中被广泛地用于焊接和其他工作。
测试,组装,加工,研磨和抛光。
从市场来看,国产工业机器人主要针对国内市场,也有少量出口国外。
从市场前景来看,国产工业机器人仍有非常广阔的市场空间和发展前景。
但在技术方面,我国机器人研发与美日等国仍有一定差距,但在某些领域,差距也在逐渐缩小。
特别是在量子技术的研发和应用领域,我国也有自己比较成熟的技术体系,目前在工业机器人研发领域走在同类产品的前列。
2.工业机器人结构与类型2.1工业机器人结构工业机器人是一种由系统工程发展而来的高科技产品,其主要构成有人机界面、运动控制器以及机器人的执行机构和机构主体。
在这些功能中,动作控制。
该机构通过接受来自人机接口的命令,并对各个部件的具体动作进行协调,从而保证机器人能够正确地完成人机交互的操作。
工业机器人的发展现状及发展趋势一、引言工业机器人是指能够自动执行工业任务的可编程机器人系统。
随着科技的进步和工业化进程的加速,工业机器人在创造业中的应用越来越广泛。
本文将介绍工业机器人的发展现状及未来的发展趋势。
二、工业机器人的发展现状1. 市场规模根据国际机器人联合会(IFR)的数据,2022年全球工业机器人市场规模达到了$16.5亿美元,估计到2025年将达到$24.8亿美元。
亚洲地区是全球最大的工业机器人市场,占领了全球市场份额的60%以上。
2. 应用领域工业机器人广泛应用于汽车创造、电子电器、金属加工等行业。
在汽车创造领域,工业机器人主要用于焊接、涂装、装配等工艺环节;在电子电器行业,工业机器人主要用于半导体创造、电子组装等工艺;在金属加工领域,工业机器人主要用于机床上的自动化加工。
3. 技术发展工业机器人的技术不断创新和进步,主要表现在以下几个方面:- 传感器技术的进步:工业机器人配备了各种传感器,能够感知周围环境并做出相应的反应,提高了机器人的灵便性和安全性。
- 人工智能的应用:工业机器人在控制系统中应用了人工智能技术,能够学习和适应不同的工作环境,提高生产效率和质量。
- 协作机器人的浮现:协作机器人能够与人类工作在同一空间,实现人机协作,广泛应用于装配、物料搬运等工作场景。
三、工业机器人的发展趋势1. 智能化发展随着人工智能技术的不断发展,工业机器人将更加智能化。
未来的工业机器人将具备更强的学习和决策能力,能够更好地适应复杂多变的工作环境。
2. 灵便化生产工业机器人的灵便化生产将成为未来的发展趋势。
工业机器人将具备更高的自主性和适应性,能够快速切换生产任务,实现小批量、多品种的生产。
3. 人机协作协作机器人将成为未来的热点发展方向。
工业机器人与人类工作在同一空间,能够实现更密切的合作,提高工作效率和安全性。
4. 智能创造工业机器人将与其他创造设备和系统进行互联互通,实现智能创造。
通过数据的共享和分析,工业机器人能够实现生产过程的优化和智能化管理。
我国深海自主水下机器人的研究现状一、本文概述随着科技的飞速发展,深海探索已成为人类认识地球、拓展生存空间、开发资源的重要领域。
深海自主水下机器人(AUV)作为深海探索的核心装备,其技术水平直接决定了我国在深海资源开发、深海科学研究、海洋环境监测等领域的竞争力。
本文旨在全面梳理我国深海自主水下机器人的研究现状,分析存在的问题和挑战,并展望未来的发展趋势,以期为推动我国深海自主水下机器人技术的进一步发展提供参考和借鉴。
本文将首先回顾深海自主水下机器人的发展历程,阐述其在我国海洋战略中的重要地位。
接着,将从设计制造、导航定位、智能感知与控制等方面,详细介绍我国深海自主水下机器人的技术现状,以及在国际上的地位和影响力。
在此基础上,本文将深入探讨我国在深海自主水下机器人技术研究中面临的主要问题和挑战,包括核心技术瓶颈、关键部件依赖进口、研发周期长、经费投入不足等。
本文将对未来深海自主水下机器人技术的发展趋势进行展望,提出针对性的建议,以期为我国深海自主水下机器人技术的持续创新和发展提供有益的参考。
二、深海自主水下机器人技术概述深海自主水下机器人(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)是海洋工程技术与机器人技术相结合的产物,具有高度的自主性,能够在无人操控的情况下,独立完成复杂的海洋环境探测、海底地形测绘、海洋资源勘探等任务。
我国深海自主水下机器人的研究,经过多年的积累和发展,已经取得了一系列显著的成果。
在硬件设计方面,我国的深海AUV已经具备了较高的耐压性、稳定性和续航能力。
许多型号的AUV采用了先进的复合材料和轻量化设计,有效减轻了机体的重量,提高了其在深海环境中的机动性和灵活性。
同时,AUV的推进系统也经过了优化设计,能够在各种复杂的海洋环境中稳定运行,保证了探测任务的顺利完成。
在软件与控制系统方面,我国的深海AUV已经实现了较高的智能化水平。
通过搭载先进的导航、定位和控制系统,AUV能够自主完成路径规划、避障、目标跟踪等任务。
空间机器人简介空间机器人是指用于在太空环境中执行各种任务的机器人系统。
随着人类探索太空的深入,空间机器人在航天领域扮演着越来越重要的角色。
本文将为你介绍空间机器人的起源、类型以及其在太空探索中的应用。
一、空间机器人的起源空间机器人的起源可以追溯到上世纪60年代,当时苏联首次将机器人“唐纳德”带入了太空。
随后,美国、欧洲以及其他国家也相继开始研发并使用空间机器人。
这些机器人被设计用于执行一系列任务,例如太空站的建设与维护、卫星的维修与拆卸以及科学实验的开展。
二、空间机器人的类型1. 操作型机器人操作型机器人由地面控制人员通过遥控系统进行操控,广泛用于卫星的维修、轨道飞行器的对接等任务。
这些机器人配有各种操作工具,如机械臂和工具箱,可以完成各种维修和安装工作。
2. 自主型机器人自主型机器人是指能够独立进行任务的机器人系统。
它们通常配备有各种传感器和计算机系统,可以感知周围环境并做出智能决策。
自主型机器人可以执行较为复杂的任务,如探测和采样、行星表面的勘测等。
3. 人形机器人人形机器人是一类模仿人类外形和动作的机器人。
尽管在地球上,人形机器人的运动可能受到限制,但在太空中,由于缺乏重力的束缚,人形机器人的行动更加自由灵活。
人形机器人可以在太空站内进行各种任务,如维修设备、执行科学实验、协助宇航员等。
三、空间机器人的应用1. 太空站维护与建设空间机器人在太空站的维护与建设中发挥着重要作用。
它们能够进行太空站的巡视和维修,替代宇航员进行高风险任务,保证太空站的正常运行。
此外,一些机器人还能辅助进行太空站的扩展与建设,如搭建新的模块和升级设备。
2. 卫星维修与拆卸随着卫星技术的飞速发展,卫星维修与拆卸成为一项重要任务。
空间机器人可以在轨道中与卫星对接,并进行维修和服务。
它们可以更换电池、修复电路、清理太阳能板等,延长卫星的寿命,减少对地球环境产生的垃圾。
3. 外层空间探测探测外层空间是空间机器人的重要任务之一。
多足机器人国内外研究现状---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 多足机器人国内外研究现状最早对多足仿生机器人的研究可追溯到中国古代的“木牛流马”以及1893年Rygg设计的“机械马”。
对多足仿生机器人样机的研制来说,四足、六足、八足都是国内外多足仿生机器人研究的热点,目前,美国、日本和德国在多足仿生机器人样机领域的研究成果比较突出。
125261913年,每个人Bechtolsheim设计了一台四足机器人。
20世纪60年代初,美国的Shigley(1960年)和Baldwin(1966年)就使用凸轮连杆机构设计出比轮式车或履带车更为灵活的步行机。
其他比较典型的是美国的Mosher于1968年设计的四足车“WalkingTruck”,步行车的四条腿由液压伺服马达系统驱动,安装在驾驶员手臂和脚上的位置传感器完成位置检测功能。
虽然整机操作比较费力,但实现了步行1 / 5及爬越障碍的功能,被视为是现代步行机发展史上的一个里程碑。
但从步态规划的角度看,这种要人跟随操纵的步行机并没有体现步行机器人的实质性意义,只能算作是人操作的机械移动装置。
上世纪90年代初,美国罗克威尔公司及Is机器人公司在DARPA资助下研制了一种可对付岸边的水雷的的机器人ALUV,ALUV仿造螃蟹的外形,具有两栖运动性能,可以说是最早的两栖多足机器人。
随后,iRobot公司及美国国防先进计划研究署共同研制了机器人Ariel,Ariel前后侧各有3条腿,可以像螃蟹一样侧行,其机构设计巧妙,即使被水浪打翻了,不需做出任何的机械调整仍可行走自如。
浅谈工业机器人技术的发展与现状曾棋俊安鹏芳陶泉兆(四川科技职业学院四川成都610000)摘要:工业机器人是集各种技术于一身的先进产物,相比以往,在工业、医疗、生活、教育等诸多方面工业机器人带来的改变无疑是颠覆性的。
在第一台工业机器人诞生时,就足以看出这是具有划时代性的。
全球主要机器人品牌竞争激烈,工业机器人的功能、性能不断更新,市场规模的年均增长率持续提升。
本文以国内外的工业机器人的发展,以及工业机器人的技术革新与各项技术融合作为研究对象,将国内外机器人应用技术进行了对比,研究了我国机器人使用总占比率、国内行业分布近况,并对下一代机器人的发展作了推测。
关键词:工业机器人技术融合技术运用未来发展前景分析中图分类号:TP242.2文献标识码:A文章编号:1674-098X(2022)02(a)-0068-05我国是制造大国,同时也是人口大国,在工业方面,不仅种类众多,岗位也是数不胜数。
自我国拥有工业机器人后,制造面貌逐年发生变化,尤其在近年,工业机器人在我国得到飞速发展,代替人工的优势被逐渐扩大,同时,也带来了一大批新兴岗位。
而许多院校设有工业机器人专业,这为我国培养了一大批新型技术人才,更为我国实现制造强国的目标奠定了一定基础。
高新技术的大步迈进,全球逐步踏入智能化、数字化、信息化时代,近年来,各项前沿技术在工业机器人领域正逐渐呈现出蓬勃的景象。
工业机器人应用面较广,不仅可减少人口劳动力,还能有效地控制成本,尤其在工业方面已然具有不可或缺的作用。
同时,智能时代的到来标志着工业机器人的功能将更加人性化,其应用将给人们的生活和工作带来更大的价值。
我国工业机器人在2015—2019年期间总体取得了很好的销售情况,市场销售额度超过363亿人民币,发展上升态势逐年增高,其带来的技术改革深远影响具有核心优势。
本文以我国工业机器人技术的成长态势、发展空间与机会为主要研究出发点,对未来的市场趋势和机遇提出了新看法。
空间探索的发展现状与未来趋势在现代科技的快速发展下,人类对于探索宇宙的渴望日益增长。
空间探索早在上世纪50年代就开始了,当时苏联成功发射了人造卫星,标志着人类首次进入太空时代。
经过几十年的发展,我们已经取得了许多令人瞩目的成就,但与宇宙的辽阔无垠相比,我们还只是刚刚起步。
首先,让我们来回顾一下空间探索的发展历程。
1957年10月4日,苏联发射了第一颗人造卫星——“斯普尼克1号”。
这一里程碑事件使得人类进入了太空时代。
接下来的几年里,苏联和美国展开了一场激烈的太空竞赛,美国于1961年成功发射了第一只宇航员进入太空,之后在1969年成功登月。
然而,随着时间的推移,人们逐渐认识到了单纯登月的局限性,开始致力于更深远的空间探索。
1981年,美国的航天飞机首次发射升空,这一系列的航天机器人成为未来的太空探索的标志。
航天飞机的出现,使得科学家们能够将更多的设备和实验室送上太空,从而推动了太空科学和技术的进步。
随着人类对于探索太空的渴望日益增长,国际合作成为了开展大规模太空任务的关键。
国际空间站(ISS)是各国合作的一个典范。
自1998年开始建设,已经成为一个长期有人在轨居住的实验室。
它不只满足了人类对于长时间太空居住的需求,同时也为各国提供了一个合作的平台,共同开展科学实验和研究。
除了国际合作,私营企业的介入也使得空间探索进入了新的阶段。
SpaceX是最具代表性的私营航天公司之一,由特斯拉公司的创始人埃隆·马斯克创办。
该公司具有极强的竞争力,成功实现了在太空中回收火箭并再次使用的壮举。
这意味着开展太空任务的成本大大降低,为未来的太空探索提供了更多可能性。
未来的太空探索将继续向着更远、更广的目标迈进。
现在,人类已经开始向火星进发。
多个国家和私营企业都计划在未来几年内实现载人火星任务。
例如,NASA计划于2030年将人类送上火星,并建立一个永久定居点。
此外,私营企业如SpaceX也计划在2020年代将太空飞船送往火星。
移动机器人路径规划研究现状及展望摘要:移动机器人路径规划技术是机器人研究领域中的核心技术之一。
通过对全局路径规划和局部路径规划中各种方法的分析,指出了各种方法的优点和不足以及改进的办法,并对移动机器人路径规划技术的发展趋势进行了展望。
移动机器人按照某一性能指标搜索一条从起始状态到目标状态的最优或次最优的无碰路径。
全局路径规划,局部路径规划.其中全局路径规划:离线全局路径规划,环境信息完全已知。
可视图法(V-Graph)、栅格法(Grids)等。
可视图法的核心思想是将机器人应该到达的点作为顶点,点的连线作为备选的路径,于是问题就变成了图搜索问题。
由于连线(又叫弧)的选取方法不同,也就有了连接各个障碍物顶点的直线、用障碍物的切线表示弧和做出障碍物顶点的voronoi图的边作为弧的方法,用voronoi方法可以使得路径尽可能的远离障碍物。
栅格法是用累积值表明该栅格存在障碍物的可能性。
局部路径规划:在线局部路径规划,环境信息部分或者完全未知。
人工势场法(Artificial Potential Field):目标对被规划对象存在吸引力,而障碍物对其有排斥力,引力与斥力的合力作为机器人运动的加速力,从而计算机器人的位置和控制机器人的运动方向。
其缺陷是:存在陷阱区域、在相近的障碍物群中不能识别路径、在障碍物前震荡、在狭窄通道中摆动。
模糊逻辑算法( Fuzzy Logic Algorithm):类似人的避障,经验化的方法。
基于传感器的信息,采用模糊逻辑算法通过查表得到规划出的信息,完成局部路径规划。
关键词:移动机器人;全局路径规划;局部路径规划;遗传算法移动机器人是装备了机械腿、轮子、关节、抓握器等执行器以及控制器来完成特定任务的一种实体智能体。
近年来,随着科学技术的飞快发展,移动机器人在工业、农业、医疗、服务、航空和军事等领域得到了广泛的应用,已成为学术研究的重点。
在移动机器人的研究中,导航研究是核心,而路径规划是机器人导航研究的重要环节之一。
《机器人技术基础》课程论文空间机器人的研究现状和发展趋势学生姓名XXX学生班级材控1105学生学号 U2*****xxx手机号码 xxxxxxxxxxxxx华中科技大学材料科学与工程学院ﻬ空间机器人的研究现状和发展趋势陈松威(华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074)摘要:空间机器人既可以代替人类宇航员进行长时间、危险的舱外作业,也可以作为宇航员的工具付诸完成高精度、高可靠度的操作任务。
由于空间机器人的重要作用,可以说拥有先进的宇航作业系统就能占据宇航探索和开发的主导地位。
按照用途的不同,空间机器人可以分为舱内/舱外服务机器人、自由飞行机器人和星球探测机器人3种。
本文结合最新文献对各类对空间机器人的在国际上最新的研究状况进行了详细的分析与介绍,并进行了国内外空间机器人发展的横向对比。
鉴于空间机器人在国外已经获得较好的应用,而在我国目前还处于探索阶段,我国在空间机器人方面的研究亟需奋起直追。
文章最后,结合空间机器人现今各研究方向的最新研究情况,对其发展趋势做出了总结和展望。
关键词:空间机器人;舱内/舱外服务机器人;自由飞行机器人;星球探测机器人1引言(introduction)随着人类对于空间的不断探索,宇航科学与技术这一研究领域变得日益重要。
空间探索已经不再仅仅是具有国家荣誉的象征,它已经成为设计科学发展、未来资源乃至国家安全的重大问题。
尽管载人航天活动已经有几十年的发展历史,但对于人类来说,太空的高辐射、高真空、极端温度和微重力等危险环境因素仍是太空探索的技术难点。
目前,在进行舱外作业时,宇航员必须穿上价格昂贵且厚重的宇航服。
与人类宇航员相比,空间机器人在轨作业系统具有多方面的优越性:它不需要复杂的生命支持系统;适应空间环境;可以长时间工作;可以降低成本;提高空间探索的效率。
空间机器人既可以代替人类宇航员进行长时间、危险的舱外作业,也可以作为宇航员的工具付诸完成高精度、高可靠度的操作任务。
由于空间机器人的重要作用,美国、日本、加拿大、德国等发达国家都在大力度支持不同用途空间机器人的研究。
可以说拥有先进的宇航作业系统就能占据宇航探索和开发的主导地位。
我国空间技术在快速发展,仅2010 年就发射了近20 颗卫星。
陆续发射了“天宫一号”目标飞行器和“神舟八号”宇宙飞船,并进行了无人交会对接。
下一步还将发射“天宫二号”,并争取在2020 年建立长期有人居住空间站。
为了实现这个空间战略目标,目前我国正加紧空间机器人的研究计划,这些研究计划的成功实施对进一步发展太空科技,提升战略地位具有十分重要的意义。
空间机器人的研究涉及机械学、电子学、力学等多种学科和技术,研究主题很多。
本文仅仅综述一下各类空间机器人的研究现状,并结合国内外最新研究成果,对空间机器人的发展趋势进行了预测。
2 空间机器人的研究现状(Re search stat us of Space Ro bot )2.1空间机器人的起源机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。
然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。
人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。
在几千年人类智慧沉淀之后的今天,机器人几经进入了全新的时代:随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展,使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高,移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。
由于这些技术的发展,推动了机器人概念的延伸。
将机器人的技术(如传感技术、智能技术、控制技术等)扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——机器人化机器。
空间机器人(如图1所示)正是当前各个国家竞相创新的新领域机器人之一。
其集机械学、电子学、力学、通信、自动控制、信息科学、人工智能和计算机等多门学科于一体,是应用在宇宙空间中的一类特殊机器人。
2.2 空间机器人的分类根据不同的划分标准和原则,空间机器人有多种分类方法。
其中,按照用途的不同,空间机器人可以分为舱内/舱外服务机器人、自由飞行机器人和星球探测机器人3种。
下面将依次介绍这几种行星探测机器人的研究状况。
2.2.1舱内/舱外服务机器人(In trav ehi cula r/Extr avehic ula Robot)作为空间站舱内使用的机器人,舱内服务机器人主要用来协助航天员进行舱内科学实 验以及空间站的维护。
舱内服务机器人可以降低科学实验载荷对航天员的依赖性,在航天员不在场或不参与的情况下也能对科学实验载荷进行照管。
舱内服务机器人要求质量轻、体积图1 空间机器人系统小,且具有足够的灵活性和操作能力。
作为空间站(或者航天飞机)舱外使用的机器人,舱外服务机器人(如图2所示)主要用来提供空间在轨服务,包括小型卫星的维护、空间装配、加工和科学实验等。
空间环境是非常恶劣的,如强辐射、高温差和超真空等,这些因素给人类宇航员在太空的生存和活动带来很大的影响和威胁;同时出舱作业的费用是相当昂贵的。
因此,舱外服务机器人的研究和实验工作非常重要。
以下为舱内/舱外服务机器人国际上最新的研究进展:1.加拿的空间遥操作机器人系统加拿大研制的航天飞机遥操作臂系统(Shu ttle R em ote Mani pul ator Sys te m, SRMS)如图3所示,是空间机器人概念产生以来第一个成功应用的空间机械臂系统。
该机械臂具有六自由度,全长15.2 m,质量410 kg ,空载情况下的最大移动速度可达60 cm/s,臂杆采用碳纤维材料。
该机械臂可以由计算机进行编程控制,也可以由宇航员手动控制。
SR MS 在1981年首次使用,其设计寿命为10年或者100次飞行任务。
S RMS 由宇航员在舱内进行操作,可以用于展开和回收卫星、组装国际太空站和传送部件。
2005年,S RMS 协助宇航员成功地完成了“发现者”号航天飞机的热防护系统维修工作。
加拿大耗资10亿美元研制的空间站移动服务系统(Mobile Ser vicing S yst em, MSS),如图4所示。
MSS 由3部分组成:长17 m 的7自由度机械臂系统(Space Station,s Rem ote M anipul ator System, SS RM S)、专用的灵巧机械手( Sp ecial Purpose Dexterous Manip ulat or, SPDM)和移动平台系统(Mobi le Base Sy stem, MBS)。
在遥操作方式下,SSRM S可以在轨道上移动空间站的外围设备,可以在舱外行走,可以进行装配和维修工作。
安装在末端的小型双臂灵巧操作器可以为SSRMS 提供操作小尺寸物体的能力,完成一些复杂的操作任务,如更换图 2 舱外服务机器人图 3 SRMS 系统图 4 MSS 系统在轨可替换单元( Orbi ta l Repla ce able Un it , ORU)等。
2001年4月,S SRMS 将1吨多重的包装箱传送给“奋进者”号航天飞机上的机械臂S RMS 带回地面,实现了机械臂的空间握手。
2001年7月,SSRMS 在宇航员的控制下成功地实现了密封舱的搬运和装配。
2.德国航宇中心的ROT EX实验德国宇航中心(D LR)研制的基于多传感器的小型空间机器人系统(R OTEX)如图5所示,是世界上第一个实现地面遥操作的舱内空间机器人实验系统,其主要目标是验证大时延条件下的地一空遥操作。
ROTEX 系统具有六自由度,可达工作空间为1 m3。
ROTEX 系统的主要特点是具有多种感知功能:在机械臂末端有刚性和柔性六维力/力矩传感器各1个,同时还具有触觉传感器、9个激光测距传感器和1对微型立体摄像机。
1993年4月,DLR 在哥伦比亚号航天飞机上成功地进行了ROT EX 的舱内遥操作实验,包括空间装配、连接/断开电气插头和自由漂浮物体抓握等。
ROTEX 采用了3种操作模式:基于图形预测显示系统的地一空遥操作、基于传感器的离线编程监控式操作以及宇航员主从遥操作模式。
3.DL R和N AS A的机器人宇航员机器人宇航员的概念最早是由DLR 在1997年提出的。
当时的背景是:一颗刚刚发射的卫星TV- SAT-I 在进入轨道后,其太阳能电池板不能自动打开,而卫星所在的轨道是载人航天无法到达的轨道。
因此,DL R提出在移动卫星上安装两个轻型机器人手臂、两个多指灵巧手及一对摄像机组成机器人宇航员,去接近、捕获和维修故障卫星。
DLR 第三代轻型臂采用全模块化的设计思想。
整个臂的质量为1 3~14kg,负荷约10kg,功耗小于100 w ,长约1.2 m,最大关节速度约180°/s 。
它具有七自由度,采用易于折叠的反对称构型,球形腕关节使机器人具有高度的灵活性。
驱动系统采用优化设计的高性能ROB O Dri ve 电机,其质量和功耗只相当于普通商业电机的一半。
以DLR 第三代轻型臂为基础,DL R研制的空间双关节系统ROK VISS (如图6所示)于2005年在国际空间站上成功完成了若干实验,验证了DLR 模块化关节的空间环境适应性以及由地面到国际空间站的远程图 5 ROTEX 系统图 6 ROKVISS 系统力感知遥现技术(Tel epr ese ntation),时间延迟在20 ms 左右。
自1993年,NAS A开展了空间遥机器人的大型研究计划,该计划将空间遥机器人分为3个主要的应用领域:在轨装配与维修;科学负载服务和星球表面探测。
目前研究工作主要集中在在轨装配维修机器人和星球表面探测机器人两个方面。
在NASA 的计划中明确提出,采用虚拟现实的人机接口技术和大时延遥操作技术是空间要机器人的关键技术。
1999年,NAS A研制成功了仿人型的机器人宇航员R obonaut (如图7所示)。
它的典型应用背景是国际空间站的舱外作业,将航天服套在Ro bonaut 的外面,其外形与人相似。
机器人宇航员的灵巧手具有与人手相近的抓取力-舱外作业条件下具有8h的热承受能力、理 想的运动学、高带宽的动力学响应、冗余自由度(7个)和超过人类手臂的运动范围。
它能够使用大部分的舱外作业工具,不需任何特殊的环境设施,并且可以和人类宇航员协同工作。
同时,NASA 还开发了用于R ob onaut 的遥操作系统,操作者可利用头盔、数据手套和跟踪器等对Robonaut 进行远程操作,切协助宇航员完成舱外操作任务。
2.2.2自由飞行机器人(Free F lyin g Sp ace Rob ot, FFSR)自由飞行机器人(如图8所示)是指飞行器上搭载机械臂的空间机器人系统,由机器人基座(卫星)和机械臂组成,具有自由飞行和自由漂浮两种工作状态。
自由飞行机器人用于卫星的在轨维护和服务,也可在未来的空间战争中攻击敌方卫星。