机器人关节的发展现状与趋势
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机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势院系:信息工程学院专业:电子信息工程姓名:王炳乾机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势摘要:随着计算机技术不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。
文章介绍了机器人的国内国外的发展历史、状况、应用、并对机器人的发展趋势作了预测。
关键词:机器人;发展;现状;应用;发展趋势。
1.机器人的发展史1662年,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶并公开表演。
1738年,法国技师杰克·戴·瓦克逊发明了机器鸭,它会嘎嘎叫、进食和游泳。
1773年,瑞士钟表匠杰克·道罗斯发明了能书写、演奏的玩偶,其体内全是齿轮和发条。
它们手执画笔、颜料、墨水瓶,在欧洲很受青睐。
保存至今的、最早的机器人是瑞士的努萨蒂尔历史博物馆里少女形象的玩偶,有200年历史。
她可以用风琴演奏。
1893年,在机械实物制造方面,发明家摩尔制造了“蒸汽人”,它靠蒸汽驱动行走。
20世纪以后,机器人的研究与开发情况更好,实用机器人问世。
1927年,美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。
它是电动机器人,装有无线电发报机。
1959年第一台可以编程、画坐标的工业机器人在美国诞生。
现代机器人有关现代机器人的研究始于20世纪中期,计算机以及自动化技术的发展、原子能的开发利用是前提条件。
1946年,第一台数字电子计算机问世。
随后,计算机大批量生产的需要推动了自动化技术的发展。
1952年,数控机床诞生,随后相关研究不断深入;同时,各国原子能实验室需要代替人类处理放射性物质的机械。
美国原子能委员会的阿尔贡研究所1947年研制了遥控机械手,1948年开发了机械式主从机械手。
1954年,美国的戴沃尔最早提出工业机器人的概念并申请了一项专利。
他通过控制机器人的关节使之行动,可以对机器人示教。
2018年29期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application下肢外骨骼机器人研究现状及发展趋势张建中,胡化增,张广浩,李峰(山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛266590)引言在自然界中,外骨骼是一种能够保护和支撑生物柔软内部器官的外部结构,比如螃蟹、蜗牛、昆虫等生物的甲壳。
由此,科学们提出了外骨骼机器人的概念-用于保护穿戴者并为其提供额外的动力。
比如家庭用辅助型外骨骼机器人可协助年老体弱者正常行走;医用康复外骨骼机器人可使残疾人像正常人那样重新站立起来;军用负重式外骨骼可使士兵在携带负载的情况下依旧健步如飞。
由此可见,外骨骼机器人既有研究价值,也有很高的实用价值,已成为国内外科学家们研究的一个重点方向,其发展前景十分广阔[1]。
1下肢外骨骼机器人研究现状随着科学技术的发展,比如在仿生学技术、智能控制技术、传感器技术和材料技术等相关领域的突破,外骨骼机器人技术的研究也取得了很大的进步[2]。
下面简要介绍下肢外骨骼机器人的研究现状。
外骨骼机器人主要分为三大类。
第一类是助力型外骨骼机器人,主要面向健康人群,提高人的负载能力,用于军事领域,可增强士兵负重能力。
这方面比较成功的是洛克希德·马丁公司研制出的HULC 型外骨骼机器人[3](如图1所示)。
它总质量约为32kg ,主要通过电池提供能量,蓄电池在充满电之后可使士兵在负载90kg 并以16km/h 的速度行驶的情况下行走一个半小时。
其特点是模仿人体结构设计而成,机械腿由钛合金制成,腿部的设计贴合人体运动,从而保证了穿戴者在运动时的安全性和灵活性。
第二类是步态训练康复型外骨骼机器人。
主要面向下肢运动能力受损患者的康复治疗中,使患者通过训练以达到逐渐恢复下肢运动的能力,实现自主行走。
如图2所示,美国特拉华大学开发的一款名为ALEX 的步态康复机器人。
临床试验表明,患者通过ALEX 的步态训练,行走步态与正常人相似,在步长以及行走速度上都与正常人非常接近,证明了其有效性[4]。
工业机器人的现状及发展趋势马光申桂英温州大学机械工程学院,浙江温州325027摘要:工业机器人在现代制造技术中起着举足轻重的作用。
本文介绍了国内外工业机器人的发展现状,指出了我国工业机器人产业化发展的影响因素和实施策略,阐述了工业机器人技术的发展趋势。
关键词:工业机器人;产业化;FMS;CIMS;敏捷制造中图分类号:TP242.2文献标识码:A文章编号:1001-2265(200203-0048-04 The present situation and developing trend of industrial robotMA Guang SHEN GuiyingAbstract:Industrial robot plays an very important rule in the modern manufacturing process.The paper summarizes the present situation of the industrial robot,put forwards the affecting factors and the implementing tactics of the industrialization about the industrial robot in our country,forecast the trend of its development.K ey w ords:Industrial robot;Industrialization;FMS;CIMS;Agile manufacturing1引言机器人学是一门综合性的新兴学科,它涉及机械工程学、电气工程学、微电子工程学、计算机工程学、控制工程学、信息传感工程学、声学工程学、仿生学以及人工智能工程学等多门尖端学科。
工业机器人是机器人学的一个分支,它代表了机电一体化的最高成就。
随着科学技术的不断发展,工业机器人已成为柔性制造系统(FMS、自动化工厂(FA、计算机集成制造系统(CIMS的自动化工具。
康复外骨骼机器人的研究现状及发展趋势探讨作者:刘恒白泽杨陈俊宇李博皓魏俏俏来源:《机电信息》2020年第09期摘要:康复外骨骼机器人是一种可穿戴的、模仿人体生理构造的医疗机械装置,穿戴于患者肢体外侧,辅助患者进行日常活动和康复训练。
近年来,人工智能、传感、生物医学等先进技术不断发展,吸引了国内外各科研院所、机构对康复外骨骼系統进行进一步的研究。
现阐述国内外不同控制方式的外骨骼机器人的研究现状,并对康复外骨骼机器人的发展趋势进行分析和总结。
关键词:康复外骨骼机器人;现状;趋势0 引言“外骨骼”(Exoskeleton)这一名词最早来源于一个生物学概念,指的是昆虫等节肢动物的身体结构。
随着人工智能、传感、生物医学等先进技术的不断发展,外骨骼机器人技术于近20年间取得了空前进步,且广泛应用于医疗、军事、工业等领域。
早期对于外骨骼机器人的研究主要是为了提高士兵的行动和负重能力,而随着医疗需求的不断增长,在全球老龄化趋势加重的背景下,康复外骨骼机器人成为世界各国研究的新方向。
这类装置不仅是中风、脊髓损伤引起的运动障碍康复训练的重要技术手段,还能够帮助卒中患者、脑外伤患者解决行走障碍等问题,因而应用潜力巨大。
目前,康复外骨骼机器人种类繁多,厂家主要有以色列的ReWalk公司、美国的Ekso Bionics公司、日本的Cyberdyne公司、Honda公司和新西兰的Rex公司等。
我国对康复外骨骼下肢助力机器人的研究始于21世纪初,目前正处于起步阶段。
各研究机构在参考借鉴国外先进康复外骨骼助力机器人的基础上,加以自身的创新与研发,已有不少康复外骨骼助力机器人样机问世,也有相当不错的表现。
1 国外研究状况日本筑波大学Cybernics研究中心于1995年研制的原型机HAL(Hybrid Assistive Limb)是一款较早的外骨骼动力服。
该外骨骼机器人的设计初衷是帮助年迈者和残疾人进行康复运动[1]。
该康复外骨骼机器人本质上是一种可穿戴式行走用机器人,当使用者试图行走时,大脑会通过神经向肌肉发送电生理信号,HAL通过传感器可以在人体的皮肤表面捕捉到这种电信号,并激活伺服系统,驱动电动马达迅速动作。
工业机器人调研报告一、引言工业机器人作为现代制造业中的重要角色,正逐渐改变着生产方式和产业格局。
为了深入了解工业机器人的发展现状、应用领域、技术特点以及未来趋势,我们进行了此次调研。
二、工业机器人的定义与分类工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
按照结构形式,工业机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节型等;按照应用领域,可分为焊接机器人、搬运机器人、装配机器人、喷涂机器人等。
三、工业机器人的发展历程工业机器人的发展可以追溯到上世纪 50 年代。
早期的工业机器人主要用于简单的重复性工作,功能较为单一。
随着计算机技术、传感器技术和控制技术的不断进步,工业机器人的性能和智能化水平得到了显著提升。
如今,工业机器人已经能够完成复杂的工艺操作,与人协作工作,并具备一定的自主决策能力。
四、工业机器人的应用领域(一)汽车制造业汽车生产线上的焊接、涂装、装配等环节广泛应用了工业机器人。
它们能够提高生产效率,保证产品质量的一致性,降低劳动强度和生产成本。
(二)电子制造业在电子产品的组装、测试、包装等过程中,工业机器人能够实现高精度、高速度的操作,满足电子行业对生产工艺的严格要求。
(三)食品和饮料行业工业机器人可以完成食品的分拣、包装、搬运等工作,提高生产的卫生标准和效率。
(四)物流行业仓储物流中的搬运、分拣、码垛等工作也越来越多地借助工业机器人来完成,提高了物流运作的效率和准确性。
五、工业机器人的技术特点(一)高精度工业机器人能够实现微米级甚至更高精度的操作,满足高端制造业对精度的要求。
(二)高速度快速完成各种动作,大大提高了生产效率。
(三)高可靠性能够在恶劣的工作环境下长时间稳定运行,减少故障停机时间。
(四)智能化通过配备各种传感器和智能算法,工业机器人能够感知环境、自主决策和优化工作路径。
六、工业机器人市场现状近年来,全球工业机器人市场呈现出快速增长的态势。
工业机器人发展现状及趋势作者:全泓达来源:《中国新通信》 2018年第23期一、前言21 世纪,是工业更新换代最快,科技创新最深入的一个时代。
除了在电子,商务等方面的迅猛发展以外,工业上也从原来的人力为主的传统模式向全面自动化模式全面迈进。
越来越多的工作已经逐渐被自动化取代,其中工业机器人在这过程中扮演着重要的角色。
工业机器人,是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
它也非常智能,能够听懂人的“指挥”,能够依靠对其的指令进行相应的工作,能够根据编排的程序进行一系列行为。
现在,常见的工业机器人主要包括三个部分:主体,控制系统和驱动系统。
其中,主体是工业机器人的执行部分,主要包括机构和机器人的执行部分,包括可以活动的臀部手部,行走机构等等。
工业机器人的控制系统是工业机器人输入和发出指令的部分,是其重要的一个部分,常常也是决定机器人智能化程度的一个关键部分。
驱动系统主要作用为执行命令,其包括动力装置和传动装置,是决定机器人承载力和增减速等的重要组成部分。
二、工业机器人的发展现状工业机器人最早在19 世纪30 年代提出,到19 世纪后期,真正意义上的工业机器人才制造出来。
工业机器人普遍拥有以下几个特点:1. 可编程。
显然,通过编程我们可以达到控制机器人的目的。
程序中我们可以设置机器人的行为过程,随着工作环境和工作任务的改变,可以改变程序来达到更精准的行为目的。
2. 拟人化。
现在的机器人在结构上尽量都是类人化的,比如拥有类似人的胳膊,腿,手掌等。
同时,为了增加它的自适应性,在此基础上,为工业机器人配备了多种传感器,如视觉传感器,红外线传感器,声觉传感器等,可以让工业机器人像人一样听到和感觉到,增加机器人的拟人性能。
2.1 工业机器人分类工业机器人的分类方式有很多,可以按照负载重量,自由度大小,应用领域等多种评判标准分类。
当然,也可以按照工业机器人的臀部运动方式划分,可以将工业机器人分为:直角坐标型的臀部可绕坐标系移动,圆形坐标系的可以进行升降,回转等动作,球型坐标系的开业进行伸缩,俯仰等动作,关节型的臀部可以进行关节转动移动等动作。
智能膝关节假肢研究现状及发展趋势顾洪;李伟达;李娟【摘要】随着下肢截肢患者的增多以及微电子、控制等技术的不断发展,智能下肢假肢逐渐成为康复机器人领域的研究热点。
作为下肢假肢系统的核心部件,高性能的膝关节假肢设计仍然是当前假肢设计中的主要技术难点。
本文介绍国内外智能膝关节假肢的发展历程及研究现状,从结构设计的角度对现有膝关节假肢进行分类,分析当前膝关节假肢设计中存在的问题,最后探讨膝关节假肢的发展趋势。
%Intelligent prosthesis is going to be a research focus recently withthe increment of the transfemoral amputees and the devel-opment of microelectronic technology, control technology and so on. As the fundamental part of the lower extremity prosthetics, the knee prostheses with high performance is still hard to design. This paper reviewed the development of the intelligent knee prostheses, classified the current available prostheses in the term of construction design, and discussed the drawback of their design and the trend of the further de-velopment.【期刊名称】《中国康复理论与实践》【年(卷),期】2016(022)009【总页数】6页(P1080-1085)【关键词】智能假肢;膝关节假肢;设计;综述【作者】顾洪;李伟达;李娟【作者单位】苏州大学机电工程学院,江苏苏州市215000;苏州大学机电工程学院,江苏苏州市215000;苏州大学机电工程学院,江苏苏州市215000【正文语种】中文【中图分类】R496[本文著录格式]顾洪,李伟达,李娟.智能膝关节假肢研究现状及发展趋势[J].中国康复理论与实践,2016,22(9):1080-1085.CITED AS:Gu H,LiWD,Li J.State-of-the-artand developmentof intelligent knee prosthesis(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2016,22(9):1080-1085.第二次全国残疾人抽样调查显示,我国截肢者约为226万,占残疾人数的8%[1]。