工业机器人论文范文
工业机器人论文范文第1篇
本文作者：工作单位：安徽埃夫特智能装备有限公司
从控制系统设计角度来说，可以采用辩证法内外因基本原理来分析影响重载机器人控制品质的因素，首先，如果系统存在动力学耦合、柔性等非线性因素，仅仅采用传统的线性控制很难获得良好的控制品质，底层伺服回路的控制缺陷是影响机器人控制品质的内因。第二，如果运动规划环节处理不当，传输给底层运动控制回路的运动指令不合理，即存在位置不连续，速度不连续，加速度跃变等情况，对系统会产生严重的冲击，即便底层伺服控制设计再优秀，同样也会严重影响系统控制品质，这就是所谓的外因。下面就从内外因角度对目前在机器人运动规划和底层伺服控制方面的相关进展进行综述。机器人运动规划方法运动规划与轨迹规划是指根据一定规则和边界条件产生一些离散的运动指令作为机器人伺服回路的输入指令。运动规划的输入是工作空间中若干预设点或其他运动学和动力学的约束条件；运动规划的输出为一组离散的位置、速度和加速度序列。运动规划算法设计过程中主要需要考虑以下三个问题：（1）规划空间的选取：通常情况下，机器人轨迹规划是在全局操作空间内进行的，因为在全局操作空间内，对运动过程的轨迹规划、避障及几何约束描述更为直观。然而在一些情况下，通过运动学逆解，运动规划会转换到关节空间内完成。在关节空间内进行运动规划优点如下：a.关节空间内规划可以避免机构运动奇异点及自由度冗余所带来种种问题[1-4]；b.机器人系统控制量是各轴电机驱动力矩，用于调节各轴驱动力矩的轴伺服算法设计通常情况也是在关节空间内的，因此更容易将两者结合起来进行统一考虑[5,6]；c.关节空间运动规划可以避免全局操作空间运动规划带来的每一个指令更新周期内进行运动规划和运动学正逆计算带来的计算量，因为如果指令更新周期较短，将会对CPU产生较大的计算负荷。（2）基础函数光滑性保证：至少需要位置指令C2和速度指令C1连续，从而保证加速度信号连续。不充分光滑的运动指令会由于机械系统柔性激起谐振，这点对高速重载工业机器人更为明显。在产生谐振的同时，轨迹跟踪误差会大幅度增加，谐振和冲击也会加速机器人驱动部件的磨损甚至损坏[7]。针对这一问题，相关学者引入高次多项式或以高次多项式为基础的样条函数进行轨迹规划，其中Boryga利用多项式多根的特性，分别采用5次、7次和9次多项式对加速度进行规划，表达式中仅含有一个独立参数，通过运动约束条件，最终确定参数值，并比较了各自性能[8]。Gasparetto采用五次B样条作为规划基础函数，并将整个运动过程中加速度平方的积分作为目标函数进行优化，以确保运动指令足够光滑[9]。刘松国基于B样条曲线，在关节空间内提出了一种考虑运动约束的运动规划算法，将运动学约束转化为样条曲线控制顶点约束，可保证角度、角速度和角加速度连续，起始点和终止点角速度和角加速度可以任意配置[10]。陈伟华则在Cartesian空间内分别采用三次均匀B样条，三次非均匀B样条，三次非均匀有理B样条进行运动规划[11]。（3）运动规划中最优化问题：目前常用的目标函数主要为运行时间、运行能耗和加速度。其中关于运行时间最优的问题，较为经典是Kang和Mckay提出的考虑系统动力学模型以及电机驱动力矩上限的时间最优运动规划算法，然而该算法加速度不连续，因此对于机器人来说力矩指令也是不连续的，即加速度为无穷大，对于真实的电驱伺服系统来说，这是无法实现的，会对系统产生较大冲击，大幅度降低系统的跟踪精度，对机械本体使用寿命也会产生影响[12]。针对上述问题Constantinescu提出了解决方法，在考虑动力学特性的基础上，增加对力矩和加速度的约束，并采用可变容差法对优化问题进行求解[13]。除了以时间为优化目标外，其他指标同样被引入最优运动规划模型中。Martin采用B函数，以能耗最少为优化目标，并将该问题转化为离散参数的优化问题，针对数值病态问题，提出了具有递推格式的计算表达式[14]。Saramago则在考虑能耗最优的同时，将执行时间作为优化目标之一，构成多目标优化函数，最终的优化结果取决于两个目标的权重系数，且优化结果对于权重系数选择较为敏感[15]。Korayem则在考虑机器人负载能力，关节驱动力矩上限和弹性变形基础上，同时以在整个运行过程中的位置波动，速度波动和能耗为目标，给出了一种最优运动规划方法[6]，然而该方法在求解时，收敛域较小，收敛性较差，计算量较大。
考虑部件柔性的机器人控制算法机器人系统刚度是影响动态性能指标重要因素。一般情况下，电气部分的系统刚度要远远大于机械部分。虽然重载工业机器人相对于轻型臂来说，其部件刚度已显著增大，但对整体质量的要求不会像轻型臂那么高，而柔性环节仍然不可忽略，原因有以下两点：（1）在重载情况下，如果要确保机器人具有足够的刚度，必然会增加机器人部件质量。同时要达到高速高加速度要求，对驱动元件功率就会有很高的要求，实际中往往是不可实现（受电机的功率和成本限制）。（2）即使驱动元件功率能够达到要求，机械本体质量加大会导致等效负载与电机惯量比很大，这样就对关节刚度有较高的要求，而机器人关节刚度是有上限的（主要由减速器刚度决定）。因此这种情况下不管是开链串联机构还是闭链机构都会体现出明显的关节柔性[16,17]，在重载搬运机器人中十分明显。针对柔性部件带来的系统控制复杂性问题，传统的线性控制将难以满足控制要求[17-19]，目前主要采用非线性控制方法，可以分成以下几大类：（1）基于奇异摄动理论的模型降阶与复合控制首先针对于柔性关节控制问题，美国伊利诺伊大学香槟分校著名控制论学者MarkW.Spong教授于1987年正式提出和建立柔性关节的模型和奇异摄动降阶方法。对于柔性关节的控制策略绝大多数都是在Spong模型基础上发展起来的。由于模型的阶数高，无法直接用于控制系统设计，针对这个问题，相关学者对系统模型进行了降阶。Spong首先将奇异摄动理论引入了柔性关节控制，将系统分成了慢速系统和边界层系统[20]，该方法为后续的研究奠定了基础。Wilson等人对柔性关节降阶后所得的慢速系统采用了PD控制律，将快速边界层系统近似为二阶系统，对其阻尼进行控制，使其快速稳定[21]。针对慢速系统中的未建模非线性误差，Amjadi采用模糊控制完成了对非线性环节的学习[22]。彭济华在对边界层系统提供足够阻尼的同时，将神经网络引入慢速系统控制，有效的克服了参数未知和不确定性问题。连杆柔性会导致系统动力学方程阶数较高，Siciliano和Book将奇异摄动方法引入柔性连杆动力学方程的降阶，其基本思想与将奇异摄动引入柔性关节系统动力学方程一致，都将柔性变形产生的振动视为暂态的快速系统，将名义刚体运动视为准静态的慢速系统，然后分别对两个系统进行复合控制，并应用于单柔性连杆的控制中[23]。英国Sheffield大学A.S.Morris教授领导的课题组在柔性关节奇异摄动和复合控制方面开展了持续的研究。在2002年利用Lagrange方程和假设模态以及Spong关节模型建立柔性关节和柔性连杆的耦合模型，并对奇异摄动理论降阶后的慢速和快速子系统分别采用计算力矩控制和二次型最优控制[24]。2003年在解决柔性关节机器人轨迹跟踪控制时，针对慢速系统参数不确定问题引入RBF神经网络代替原有的计算力矩控制[25].随后2006年在文献[24]所得算法和子系统模型的基础上，针对整个系统稳定性和鲁棒性要求，在边界层采用Hinf控制，在慢速系统采用神经网络算法，并给出了系统的稳定性分析[26]。随着相关研究的开展，有些学者开始在奇异摄动理论与复合控制的基础上作出相应改进。由于奇异摄动的数学复杂性和计算量问题，Spong和Ghorbel提出用积分流形代替奇异摄动[27]。针对奇异摄动模型需要关节高刚度假设，在关节柔度较大的情况下，刘业超等人提出一种刚度补偿算法，拓展了奇异摄动理论的适用范围[28]。（2）状态反馈和自适应控制在采用奇异摄动理论进行分析时，常常要同时引入自适应控制律来完成对未知或不精确参数的处理，而采用积分流形的方式最大的缺点也在于参数的不确定性，同样需要结合自适应控制律[29,30]。因此在考虑柔性环节的机器人高动态性能控制要求下，自适应控制律的引入具有一定的必要性。目前对于柔性关节机器人自适应控制主要思路如下：首先根据Spong模型，机器人系统阶数为4，然后通过相应的降阶方法获得一个二阶的刚体模型子系统，而目前的大多数柔性关节自适应控制律主要针对的便是二阶的刚体子系统中参数不确定性。Spong等人提出了将自适应控制律引入柔性关节控制，其基于柔性关节动力学奇异摄动方程，对降阶刚体模型采用了自适应控制律，主要采用的是经典的Slotine-Li自适应控制律[31]，并通过与Cambridge大学Daniel之间互相纠正和修改，确立一套较为完善的基于奇异摄动模型的柔性关节自适应控制方法[32-34]。（3）输入整形控制输入整形最原始的思想来自于利用PosicastControl提出的时滞滤波器，其基本思想可以概括为在原有控制系统中引入一个前馈单元,包含一系列不同幅值和时滞的脉冲序列。将期望的系统输入和脉冲序列进行卷积,产生一个整形的输入来驱动系统。最原始的输入整形方法要求系统是线性的，并且方法鲁棒性较差，因此其使用受到限制。直到二十世纪九十年初由MIT的Signer博士大幅度提高该方法鲁棒性，并正式将该方法命名为输入整形法后[35]，才逐渐为人们重视，并在柔性机器人和柔性结构控制方面取得了一系列不错的控制效果[36-39]。输入整形技术在处理柔性机器人控制时，可以统一考虑关节柔性和连杆柔性。对于柔性机器人的点对点控制问题，要求快速消除残余振荡，使机器人快速精确定位。
这类问题对于输入整形控制来说是较容易实现的，但由于机器人柔性环节较多，呈现出多个系统模态，因此必须解决多模态输入整形问题。相关学者对多模态系统的输入整形进行了深入研究。多模态系统的输入整形设计方法一般有:a)级联法：为每个模态设计相应的滤波器，然后将所有模态的时滞滤波器进行级联,组合成一个完整的滤波器，以抑制所有模态的振荡；b)联立方程法:直接根据系统的灵敏度曲线建立一系列的约束方程，通过求解方程组来得到滤波器。这两种方法对系统的两种模态误差均有很好的鲁棒性。级联法设计简单，且对高模态的不敏感性比联立方程法要好；联立方程法比较直接，滤波器包含的脉冲个数少,减少了运行时间。对于多模态输入整形控制Singer博士提出了一种高效的输入整形方法，其基本思想为：首先在灵敏度曲线上选择一些满足残留振荡最大幅值的频段，在这些特定的频带中分别选择一些采样频率，计算其残留振荡；然后将各频率段的残留振荡与期望振荡值的差平方后累加求和，构成目标函数，求取保证目标函数最小的输入整形序列。将频率选择转化为优化问题，对于多模态系统，则在每个模态处分别选择频率采样点和不同的阻尼系数，再按上述方法求解[40]。SungsooRhim和WayneBook在2004年针对多模态振动问题提出了一种新的时延整形滤波器，并以控制对象柔性模态为变量的函数形式给出了要消除残余振动所需最基本条件。同时指出当滤波器项数满足基本条件时，滤波器的时延可以任意设定，消除任何给定范围内的任意多个柔性振动模态产生的残余振动，为输入整形控制器实现自适应提供了理论基础[41]，同时针对原有输入整形所通常处理的点对点控制问题进行了有益补充，M.C.Reynolds和P.H.Meckl等人将输入整形应用于关节空间的轨迹控制，提出了一种时间和输入能量最优的轨迹控制方法[42]。（4）不基于模型的软计算智能控制针对含有柔性关节机器人动力学系统的复杂性和无法精确建模，神经网络等智能计算方法更多地被引入用于对机器人动力学模型进行近似。Ge等人利用高斯径向函数神经网络完成柔性关节机器人系统的反馈线性化，仿真结果表明相比于传统的基于模型的反馈线性化控制，采用该方法系统动态跟踪性能较好，对于参数不确定性和动力学模型的变化鲁棒性较强，但是整个算法所用的神经网络由于所需节点较多，计算量较大，并且需要全状态反馈，状态反馈量获取存在一定困难[43]。孙富春等人对于只具有关节传感器的机器人系统在输出反馈控制的基础上引入神经网络，用于逼近机器人模型，克服无法精确建模的非线性环节带来的影响，从而提高机器人系统的动态跟踪性能[44]。A.S.Morris针对整个柔性机器人动力学模型提出了相应的模糊控制器，并用GA算法对控制器参数进行了优化，之后在模糊控制器的基础上，综合了神经网络的逼近功能对刚柔耦合运动进行了补偿[45]。除采用神经网络外，模糊控制也在柔性机器人控制中得以应用。具有代表性的研究成果有V.G.Moudgal设计了一种具有参数自学习能力的柔性连杆模糊控制器，对系统进行了稳定性分析，并与常规的模糊控制策略进行了实验比较[46]。Lin和F.L.Lewis等人在利用奇异摄动方法基础上引入模糊控制器，对所得的快速子系统和慢速子系统分别进行模糊控制[4748]。快速子系统的模糊控制器采用最优控制方法使柔性系统的振动快速消退，慢速子系统的模糊控制器完成名义轨迹的追踪，并对单柔性梁进行了实验研究。Trabia和Shi提出将关节转角和末端振动变形分别设计模糊控制器进行控制，由于对每个子系统只有一个控制目标，所以模糊规则相对简单，最后将两个控制器的输出进行合成，完成复合控制，其思想与奇异摄动方法下进行复合控制类似[49]。随后又对该算法进行改进，同样采用分布式结构，通过对输出变量重要性进行评估，得出关节和末端点的速度量要比位置量更为重要，因此将模糊控制器分成两部分，分别对速度和位置进行控制，并利用NelderandMeadSimplex搜索方法对隶属度函数进行更新[50]。采用基于软计算的智能控制方法相对于基于模型的控制方法具有很多优势，特别是可以与传统控制方法相结合，完成对传统方法无法精确建模的非线性环节进行逼近，但是目前这些方法的研究绝大部分还处于仿真阶段，或在较简单的机器人（如单自由度或两自由度机器人）进行相关实验研究。其应用和工程实现受限的主要原因在于计算量大，但随着处理器计算能力的提高，这些方法还有广泛的应用前景。
工业机器人论文范文第2篇
1.1工业机器人。工业机器人的出现在一定程度上可替代人的劳动，对于高辐射、高噪声污染、高浓度有害气体的工作场合来说，工业机器人是一个理想的选择。工业机器人的发展经历了三个阶段，第一代工业机器人智能化程度较低，只能通过预设的程序进行简单的重复动作，无法应对多变的工作环境和工作岗位。随着科技的发展，在第一代机器人的基础上通过各种传感器的应用使其可通过对环境信息的获取、分析、处理并反馈给动作单元，从而进行一些适应性的工作，这种机器人虽然智能化程度较低，但已经在一些特定的领域得以成功应用。在机电一体化技术相对成熟的今天，第三代机器人的智能化水平已经得到了较大的提升，其可以通过强大的传感原件收集信息数据，并根据实际情况作出类似于人脑的判断，因此可以在多种环境下进行独立作业，但成本较高，在一定程度上限制了实际应用。
1.2分布式控制系统。分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的，是通过一台中央计算机对负责现场测控的多台计算机进行控制和指挥，由于其强大的功能和安全性，使其成为当前大型机电一体化系统的主流技术。根据实际情况分布式控制系统的层级可分为两级、三级或更多级，通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和操作控制等，同时，随着测控技术的不断发展与创新，分布式控制系统还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能，成为一种集测、控、管于一体的综合系统，具有功能丰富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于维护和可扩展等优点，因此使系统的可靠性大幅提高。
2机电一体化技术的发展趋势
2.1人工智能化。人工智能就是使工业机器人或数控机床模拟人脑的智力，使其在生产过程中具备一定的推理判断、逻辑思维和自主决策的能力，可大幅提升工业生产过程的自动化程度，甚至实现真正的无人值守，对于降低人力成本，提高加工精度和工作效率具有十分重要的意义。目前，人工智能已经不只是停留在概念上，因此可预见机电一体化技术将向着人工智能化的方向发展。虽然以当前的科学技术水平不可能使机器人或数控机床完全具备人类的思维模式和智力特点，但在工业生产中，使这些机电一体化设备具备部分人类的职能是完全可以通过先进的技术达到的。
2.2网络化。网络技术的发展给机电一体化设备远程监视和远程控制提供了便利条件，因此，将网络技术与机电一体化技术结合起来将是机电一体化技术发展的重点。在生产过程中，操作人员需要在车间内来回走动，对设备的状态进行掌握，并对机床的操作面板进行操作，通过在机电一体化设备与控制终端之间建立通信协议，并通过光纤等介质实现信息数据的传递，即可实现远程监视和操作，降低工人的劳动量，并且各种控制系统功能的实现，理论上来说都是建立在网络技术基础上的。
2.3环保化。在人类社会发展的最近几十年里，虽然经济得到了迅猛的发展，人们生活水平得到了显著的提高，然而以牺牲资源和环境为代价的发展模式使得人类赖以生存的环境遭到严重的污染，因此，在可持续发展战略提出的今天，发展任何技术都应当以对环境友好作为前提，否则就是没有前途的，故环保化是机电一体化技术发展的必然趋势。在机电一体化应用过程中，通过对资源的高效利用，并在制造过程中做到达标排放甚至零排放，产品在使用过程中对生态环境不造成影响，即便报废后也可对其进行有效回收利用，这就是机电一体化技术环保化的具体表现形式，符合可持续发展的要求。
2.4模块化。由于机电一体化装置的制造商较多，为降低系统升级改造的成本，并为维修提供便利，模块化将是一个非常有前途的研究方向。通过对功能单元进行模块化改造，可在需要增加或改变功能时直接将对应的功能模块进行组装或更换，即便出现故障，只需将损害的模块进行更换即可，工作效率极高，通用性的增强为企业节约了大量的成本。
2.5自带能源化。机电一体化对电力的要求较高，如果没有充足的电能供应就会影响生产效率，甚至由于停电造成数据的丢失等，因此通过设备自带动力能源系统可始终保持充足的电力供应，使系统运行更流畅。
3结语
工业机器人论文范文第3篇
传统的家居服务机器人通常无法突破用户心理上的固定观念，因为外观的机械性较强，人们无法将机器人当成生活的伙伴。在这个日新月异的社会中，人们追求的不是一个冰冷的机器，而是变化与新鲜，同时渴望有文化意味以及具有艺术情趣的产品。为了让使用者从心理上更容易接受，尤其是上了年纪的老人，在其外形的设计上需要花一定的笔墨，尤其是情感陪护机器人，它是有感彩的一个陪护，是使用者的一个伙伴。在本项目的设计中，独特流畅的流线型外观设计，力求突破用户心理上对家居服务产品的一贯认识，给用户带来视觉上全新的体验。该家居服务机器人在传统家居服务系统外观造型方面取得重大突破，将仿生设计概念植入产品设计当中，在强调产品本身具有较强服务功能的同时,将外观造型与仿生体系完美贴合，使产品更为美观实用。外形特征如图3所示，向上微微翘起的两翼，与魔鬼鱼结构相似，使产品更加轻盈灵动，整个产品外观更俏皮活泼。操作键与产品外观设计完美融合，不仅简洁美观，且更易于使用者辨识及操作，在实施监护的同时植入娱乐，简单明了的操作即可实现多种齐全的功能，丰富用户的使用体验。该设计简洁，拥有流畅简单的外观及结构，却又不失灵动与活力感，方便灵活的移动，功能齐全，方便用户在不同需求中使用，监护与娱乐同时兼顾，为使用者提供高效的工作及愉悦的心情。
2色彩设计
在为此模型配色的过程中，充分考虑到老年人的特征，他们对色彩的喜好，以及颜色对于老人的影响，照顾到他们心理的变化，情感的寄托等等。步入老年，人们就变得不再喜欢艳丽的色彩，更偏向于安然、素雅的风格，低调质朴也表现了他们对生活淡定的态度。如图4所示，在此配色方案中，白色象征单纯、圣洁、高尚，它与任何色相都容易取得调和，让所有色彩看起来更浓厚。蓝色内在，收敛，沉静的基本特质，另一方面蓝色是幽静的，绝无暖色的躁动与喧哗，凝望着蓝色能感受到那种悠远而深邃，宛如哲人超然的冥想[3]。混合了白色的紫色意味着特殊的优雅，高贵而矜持。蓝色与紫色对比，效果微妙，柔和，具有单纯性，很容易保持色彩统一。如图5所示，魔鬼鱼的主体选用偏暖的米黄色，想给老年人安静祥和的产品形象，改变了先前的苍白，低调中的明亮，增强了产品的活力，又不会过分强烈，非常适合老人的淡薄的性格。选藕荷色以及浅绿色是为了避免复杂的花色，让老人思想负担加重，认识更混淆。老人视觉退化，明度应比其他年龄段的使用者高一些，同时对于色系色彩不敏感，容易把青色与黑色、黄色与白色混淆[4]。所以在为按钮选择颜色的时候，应使用明亮的色彩，提醒老人这是一个按键。如图6所示，在此配色方案中，干净的白色为主体，与蓝色相调和，整体上流露出淡雅、古典、低调、大气的感觉。内敛沉静的蓝绿色，显得悠远而深邃，能够收敛虚浮的心性，崇尚理性，内省精神的文化，高雅稳重的灰色按钮，耐脏的同时，与纯净的白相对比，让人准确辨识按钮的位置。简约低调的色彩搭配，尽显机器人的高贵神秘，轻柔灵活，是时尚老年人的必备品。
3材料与工艺
在设计中，材料及工艺和设计的关系是密切相关的，材料及工艺是产品设计的物质技术条件，是产品设计的基础和前提。设计通过材料及工艺转化为实体产品，材料及工艺通过设计实现其自身的价值[5]。在家居服务机器人的材料选择上（如图7所示），整体外壳采用ABS工程塑料，并通过后期的处理，使表面产生磨砂的效果，使得机器人的外观更加柔和。因此，在两翼部分以及尾部，采用透明硅胶，其柔软的材质，可防止因撞击而损坏。同时柔软的材质，以其自身的特性影响着产品设计，满足产品功能要求的同时，增加了产品与人之间的亲近感，使产品与人的互动性更强[6]。
4人机交互设计
在界面的体现上有各种形式。此设计中加入LED用于区分产品在不同功能运用下的状态，产品开机之后LED灯开始工作，用户可以根据LED的颜色及亮度来判断产品的工作状态，LED灯亮起是工作状态的标志，该设计不仅实用性强而且使产品更为活泼生动，为用户在日常生活中的使用带来了极大的方便，如图8所示。在老年人接触机器人时，通过分析老年人的情感，来表现出符合其情感需求的情感，让老年人从心理上感觉到，这个机器人是人性化的，是具有情感的，也是积极的、有朝气的。
5小结
工业机器人论文范文第4篇
一、智能机器人
机器人是一种可编程和多功能的，用来完成搬运、安装、焊接、切割等不同任务的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统[3]。 智能机器人则是一个在感知、反应、思维方面全面模拟人的机器系统，融合了机械、电子、传感器、计算机、仿生学、自动控制、人工智能等多学科知识的复杂智能机械，可以代替人从事危险复杂的工作，例如在工业、农业、军事、航天、医疗等多个领域大显身手。目前，各国正加快智能机器人技术的创新与发展，如美国再工业化和工业互联网战略、德国工业 4.0 战略、日本机器人新战略、韩国机器人强国战略等，机器人技术引领当今科技和产业发展态势。中国通过制定“互联网+”行动计划、“中国制造 2025”发展目标、“十三五”规划，，将机器人和智能制造纳入了国家科技创新的优先重点领域[4][5]。
二、 “智能机器人”和“智能控制”主题热点搜索
本文以“智能机器人”和“智能控制”为主题进行“学术研究热点”检索，检索结果显示了按照热度值排序的热点主题相关的主要知识点、主题学科名称、热度值、主要文献数、相关国家课题数、主要研究人员数和主要研究机构数。“智能机器人”相关知识点主要有移动机器人、工业机器人、仿人机器人、服务机器人、机器人导航、远程操作、人工智能、神经网络、模糊控制等知识点。
智能化是机器人控制和产业创新发展的重点。关于“智能控制”的热点知识主要包括模糊控制、神经网络、遗传算法、学习控制、自适应控制、变结构控制、预测控制、专家系统、非线性系统等知识点，这些知识点代表着“智能机器人”主要研究方向。
三、“智能机器人”和“智能控制”主题学术趋势和研究发展
CNKI数字图书馆提供“学术趋势”检索功能，为科研工作者了解“智能机器人”发展趋势提供了非常好的工具。本文通过“学术趋势”功能检索“智能机器人”和“智能控制”主题的学术趋势，图中不仅提供学术关注度，还提供热门被引文章供读者深度研究。图2显示智能机器人和智能控制方面的从1997年至2015年论文收录量逐年增大，2015年收录量达1343篇。读者可以从图2中及时掌握每年学术热点论文，从中深入学习“智能机器人”的具体研究方法和科研理论，为理论创新寻找突破口。
另外，CNKI数字图书馆还具有“指数”功能，通过对“智能机器人”和“智能控制”主题进行检索，得到以下各项信息：
“学术关注度”和“媒体关注度”是我们进行科学研究时比较关注的两个方面。通过对关注度的分析发现最近三年科研工作者和媒体对智能机器人的关注度剧增，预示着国家加大了“智能机器人”领域的投入和研究力度。
“关注文献”和“研究进展”搜索功能为读者提供了当前“智能机器人”领域高被引论文、下载量比较大的论文以及最新相关论文，为科研工作者迅速把握“智能机器人”研究的内容和研究趋势提供帮助。
“学科分布”为读者提供“智能机器人”和“智能控制”在不同学科领域的研究情况和“相关词”的统计情况。通过分析可知，移动机器人、智能制造、人工智能、路径规划、机器视觉、图像处理、虚拟现实、语音识别、声源定位等是分布在不同学科领域的“智能机器人”相关词，也是“智能机器人”目前重要的学术研究方向；单片机、模糊控制、神经网络、智能家居、智能电网、物联网、RFID、ZigBee、无线传感器网络、智能交通等是分布在不同学科领域的“智能控制”的相关词。因此，我们通过它们可以了解到跨学科智能机器人的研究动向。
“机构分布”显示了哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、上海交通大学、清华大学、浙江大学、中国科学院沈阳自动化研究所等多所研究机构是文献的主要提供单位，这为读者认识机器人研究机构提供参考。
结论
CNKI数字图书馆提供的“学术研究热点”、“学术趋势”和“指数”功能为我们展示了“智能机器人”和“智能控制”的研究热点和学术研究方向，为读者科研选题和科学研究提供学术参考。通过对“智能机器人”关键知识点的、经典科研论文和最新科研论文的深度分析，探索和挖掘智能机器人发展的技术空白点，发现最新研究方向。目前大学图书馆的资源整合和智能搜索功能还比较弱，需要进一步加强图书馆智能搜索引擎的构建和其他智能交互平台建设才能提高图书馆资源利用率和服务效能。
参考文献：
[1]陈臣. 基于大数据的图书馆个性化智慧服务体系构建[J]. 情报资料工作，2013，06：75-79.
[2]王长全，艾雰. 云计算环境下的数字图书馆信息资源整合与服务模式创新[J]. 图书馆工作与研究，2011，01：48-51.
[3]任福继， 孙晓. 智能机器人的现状及发展[J]. 科技导报， 2015（21）.
工业机器人论文范文第5篇
Advances In Climbing and
Walking Robots
Proceedings of 10th International Conference(CLAWAR 2007)
2007，763pp
Hardback
ISBN9789812708151
M.谢等编
机器人学是工程及自然科学中令人神往的领域。机器人学已经对许多工业做出重要贡献，工业机器人在诸如组装、焊接、油漆及材料处理之类的任务中广泛应用。与些同时，我们又目睹了特殊机器人的出现，它们在非工业环境中执行有价值的任务，这些任务包括搜索与救援、扫雷、监测、探险及安全保卫。此外，对在民用及专业服务部门中机器人的技术研究及发展工作正在进行。类似攀登与行走机器人这类用于在非结构性环境中执行任务的移动机器人的兴起，进一步加剧了机器人学研究必须面对的挑战。这种挑战不仅包括了涉及标准化在内的技术与工程方面，而且也包括了社会、经济与伦理方面。CLAWAR2007于2007年7月16－18日在新加坡举行，该系列国际会议自1998年起每年举行，这次是第10届。总共有来自五大洲22个国家的作者在CLAWAR2007上做介绍，这本会议录报道了攀登及行走机器人的最新研发振奋人心的应用及挑战。
本书汇集的论文共分成了5个部分。1.全体会议介绍，5篇论文；2.攀登机器人进展，26篇论文；3.行走机器人进展，24篇论文；4.似人足球机器人进展，5篇论文；5.支持技术，27篇论文。部分论文标题为：1.救援机器人滑动插座移动模块；2.有攀登腿的带轮子爬墙机器人；3.用于快速四脚移动的进化神经网络；4.绳索攀登机器人的设计与构造；5.用于长焊接线检验的攀登机器人开发；6.关于利用陀螺效应二足移动的提议；7.新型腿－轮行走机器人的设计与问题；8.利用滞后算法的似人机器人RH1的脚规划运动；9.局部模块化行走机器人的运动模拟；10.行走双脚机器人基于观测器的控制：稳定性分析；11.三维双脚机器人无驱动动态行走研究；12.ROTOPOD：一种新颖的有效带腿移动；13.似人足球机器人的分布式嵌入控制系统结构；14.快速行走拟人足球机器人的最佳性能：实证研究；15.双臂系统并行规划算法；16.利用平均移位算法的全局定域化问题方法；17.MCA2机器人控制应用的可扩展模块化框架；18.灵活连接机械手的基于隐藏马尔可失模型的模糊控制器。
本书可供从事机器人研究与开发的研究人员、工程师阅读借鉴。
胡光华，
高级软件工程师
(原中国科学院物理学研究所)
工业机器人论文范文第6篇
关键词：人机工程；人体性能；环境因素
人、机器和环境之间的关系是人机工程学的主要研究内容，该门学科的研究方法众多，评价手段非常丰富，包括心理学和生理学等等，通过对人机工程学理论的深入研究，我们能够通过多门学科的有效应用，为工业设计领域提供必要的理论依据，这种做法能够有效提高我国工业设计领域的工作效率，能够极大的改善工业设计的工作方式，因此，我们必须对其予以高度的重视。
一、人体特性
作业者以及机器的使用者在人机工程学理论中被称之为“人”，研究人机工程学理论中的“人体特性”应当从以下两个方面入手。一是深入的研究人体结构。[1]从本质上来说，该种研究方式就是在应用人体尺寸测量知识来实现对人体结构的研究，从而将单个主体同群体之间的差别挖掘出来，得出相关数据。这些数据能够为人体测量提供必要的标准。例如，在设计驾驶员座椅的时候，我们就可以以人体数据为标准，制作出适应驾驶员实际情况的座椅等等，由此可见，人机工程学理论在工业设计中占据着非常重要的地位。二是深入的研究人的具体劳动动作。在这里我们又将人的具体劳动动作称之为作业，其内涵是设计者通过作业这种手段，将材料逐步转变为与具体工作顺序相一致的活动。所谓作业空间是指作业者以及机器的使用者在工作的过程中，同机器以及工具等所需要的所有空间总和。之所以进行作业空间设计主要目的在于通过这种方式能够将人机系统的工程优势充分的发挥出来，从而不断的满足作业的需求。[2]笔者认为，在设计作业空间的过程中，设计者应当做到全方面的考虑诸多因素，例如个人的行为因素、设计作品的舒适度等等，只有这样做，才能够设计出符合大众需求的优秀作品。良好的作业空间具有以下几方面的优势，一是作业者的工作效率能够得到极大的提升；二是能够确保作业者四肢所分担的工作量保持适中；三是适应群体的范围非常广泛；四是安全性高，舒适、便捷。在设计作业空间的过程中，我们应当遵循以下几点要求：1）在设计作业空间的过程中，设计者应当以具体设施和元件的重要程度为依据，像显示器、控制器这类装置是比较重要的装置，因此，在布置这类装置的过程中，我们应当考虑布置区域是否能够方便作业者进行操作，笔者认为，这些设备可以安放在空旷的作业区内。[4]2）在设计作业空间的过程中，设计者还应当依照具体设施和元件的使用频率进行布置。在最佳操作区域内放置的设施和元件往往是一些使用频率较高的元件，值得注意的是，在依照该顺序进行摆放的过程中，应当尽可能的将上述元件安排的接近一些，这样做能够使整个操作过程形成一个流水线，极大地提高了工作效率。3）在设计作业空间的过程中，设计者除了应用上述顺序进行排序外，还可以依照不同设施和元件的功能来进行排序，这样，能够极大地方便操作，提升管理水平。值得注意的是，上述排列顺序并不是独立存在，是有机结合在一起的。设计者在进行空间布局的过程中，应当将上述顺序有机结合在一起，并在此基础上，充分考虑作业的安全性、人流的组织形式以及方便特殊人群等因素，可见，虽然空间布置看上去比较简单，其中所蕴含的道理则非常的多。
二、机器系统
作业者以及机器的使用者所操作和使用的产品就是指人机工程学中的“机”，值得注意的是，大家在理解这一概念的过程中，应当明确这里所说的“机”并不是狭义的机器。机器系统主要研究和设计人机界面层次，它具有一定的具体性。一般情况下，我们会将机器系统划分为两个方面，一是显示设计，二是控制设计。很早以前的一段时间内，我们都是通过手工技能来实现对机器质量的控制的，在这种情况下，作业者及机器的使用者与机器之间的协调配合就显得非常重要。常见的手动控制机器的作业包括机床操作等等。随着社会的发展，科学技术水平的提升，大型智能机器应运而生。与传统机器不同，大型智能机器的输出量非常大，其操作幅度也越来越复杂，这就要求作业者以及机器使用者（人）具有较强的决策能力，能够正确的判断信息，并以此为依据选择正确的操作方案。现如今，人机工程学的主要研究内容已经逐步向显示器与控制器的设计方向转变。显示器在工作过程中占据着非常重要的位置，主要原因在于，现如今的生产过程中，操作人员需要大量的处理信息，这就要求操作人员具备精准的、快速的信息处理速度，而上述这些要求则必须通过显示器来实现；控制器在信息传递的过程中也发挥着巨大的作用。笔者认为，设计师在设计控制器的过程中，应充分考虑操作人员的性别特征以及生理尺寸，这样才能够提高工作效率。
三、环境因素
在人机系统中，环境的作用也非常的重要。所谓环境主要是指人们工作的环境以及生活的环境。这些小环境往往与人机系统存在着密切的联系。工作环境不好，会给作业者带来一定的负面影响，例如，作业者如果长期在声音较大的环境下工作，就会导致听力有所下降等。因此，必须对环境因素给予高度的重视。通过长期的研究与实践我们可以得出这样的结论，在深入了解人体对环境中各种因素适应能力的基础上，我们可以确定什么样的环境才能够保障作业者以及机器使用者工作的舒适度，才能够确保他们的安全，使整个作业在安全的环境下进行，这样做，能够极大地提高作业者以及机器使用者工作的积极性，保障他们的健康。四、结语总而言之，工业设计中人机工程学理论的研究具有非常重要的意义，它能够进一步提高作业者的工作效率，保障作业者的人身安全，除此之外，还能够实现流水操作，从而推动工业领域的发展，正因如此，我们应当对其予以高度的重视。
作者:王兴 单位:九江职业技术学院
参考文献:
[1]卢兆麟,汤文成.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].工程图学学报,2009,06:1-9.
[2]刘继航.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].科技展望,2015,09:280.
工业机器人论文范文第7篇
关键词：人文教育；科学教育；融合；机器人队
“十三五”期间对高等教育发展提出了许多新要求和目标，其实现的基本路径是深化教育领域的综合改革，优化教育教学模式，重视教育教学过程和环节的丰富与创新，将人文教育和科学教育与第一课堂、第二课堂、科技竞赛以及学生活动相融合，更好地实现全人教育的探索之路。
一、人文教育与科学教育相融合的意义
人文教育主要是对人进行人文知识、思想道德和文化精神的教育，强调人性的培育和精神世界的丰富。而科学教育主要是进行自然科学知识的传授和技术创新的教育，强调严密的逻辑思维、系统化的科学知识以及物质财富的创造能力。任何教育都不应该区分进行，教育的本质是以学生的成长成才为核心，重视学生的全人培养。科学教育中，人文精神的渗透为科学知识的学习提供强大的精神动力，帮助学生树立正确的价值观，狭隘的科学教育无法完成学生对人类有益的持续创造性培养；而在人文教育中，同样需要科学的理性思维的支撑，狭隘的人文教育也无法带给学生持久的价值感和理性逻辑。
二、电子科技大学校机器人队培养模式
以我校机器人队为例，依托2002年起步的一项亚太大学生机器人大赛和国内选拔赛，十五年的时间里，我校已培养了约300名机器人队正式队员，其中70%以上的学生在毕业后出国或在国内深造，毕业后均进入优秀的企业或自主创业。机器人队培养模式是科学教育和人文教育融合并重的实际案例。大学的培养离不开精神引领和塑造，“勤为径，创新求胜；苦作舟，荣辱与共”的机器人队精神，通过十五年的凝练和传承，影响了一届又一届的队员和机器人爱好者。经过十五年的探索和完善，机器人队培养已建立一套完备健全的体系（如图1所示）。机器人队相关培养活动不止是通过实践平台提升学生的专业技术和科研水平，在这个体系中，既重视平台的搭建和打造，整个氛围的营造和文化活动的开展，又重视学生团队的自我适应能力、协作能力和创造力的培养与挖掘；既重视依托培训、赛事、活动等实践，又重视创新成果的总结和提升。整个体系由培养平台、氛围营造、训练平台、学生团队、实践平台等5个层面构建而成，涵盖15个方面的丰富内容，三大学生项目基金支撑贯穿于整个培养过程，固化并升华了学生机器人的科创成果。
（一）依托学校工程训练中心硬件平台，促进学生的发展
学校工程训练中心现有加工中心、数控车床、数控铣床、普通车床、普通铣床、钻床、折弯机、剪板机、冲床、交流弧焊机、电工技术实验台、电气维修实训台、传感器综实验台、慧鱼及博创机器人创新实验模块组件等近2000套设备仪器，价值2000多万元。基于“基础型、综合型、创新型”的层次化实训教学体系，分别设置了基础工程训练、综合训练、创新训练及职业技能训练等四个层次，培养学生的基本工程素质与实践技能、理论联系实际的科学思维方法以及探索知识与勇于创新的精神，促进学生专业知识、能力与素质的协调发展。
（二）彰显机器人的鲜明特色，营造机器人三位一体氛围
每年通过校园“创新创业周展”“年度获奖机器人展”“高校科技夏令营展”等途径，展出机器人，宣传机器人成果，树立文化标杆。让机器人文化像诗歌、电影等一样，成为一种流行。建设学院“机器人文化馆”和“机器人展厅”，展出历年自主研发的优秀机器人，积淀机器人成果，将历届机器人队实体成果和精神结晶传承。同时重视机器人Logo的印记影响。通过校园宿舍走廊机器人装扮文化和机器人标示，传递机器人文化。宿舍的多彩装扮，门把手上的温馨提醒，学校的各项重要活动……机器人的logo无处不在。另外，机器人论坛、机器人校庆周活动不断丰富着我校机器人文化。
（三）加强系列理论培训，搭建由易及难的赛事平台
加大技术培训系列活动的同时，通过由易及难的比赛题目，开展训练和选拔。通过新生杯电子设计竞赛，学院机械创新设计大赛等赛事，让学生迅速入门。然后，通过全校性巡线机器人大赛实现技术进阶。低年级学生组队，机器人队成员和科协成员通过宣讲会、题目解析会、答疑解难会等方式帮助低年级学生完成作品。巡线机器人大赛已成为我校影响力最大、参与学生最多的学生自发组织的品牌赛事。
（四）全力开展机器人队备战赛事，培养机器人技术骨干精英
由于学生组成的多元化，跨学科交流是培养的另一种尝试。每年机器人队成员有来自机械、电气、工业工程、计算机、电子信息、通信等工科专业的学生，也有外国语、管理、数学等专业学生。整个备赛过程约10个月时间，集中在机器人基地开展。20～30人组成的机器人队，分为软件组、机械组、控制组以及协调组，依据个人特长分工完成相应任务，同时做好配合，完成预计方案设计的机器人。其中机构设计、加工，器材的选型、购买、报账、入库，设备器材使用、维修、报废，机器人联动调试、手动操作培训等一系列工作，均由队里自主完成。
（五）追求技术极致为国争光，心系社会共谋创新之路
注重机器人文化校外交流也成为机器人队与社会接轨的一种培养方式，如走进社区和中学进行机器人科普宣传，开展志愿活动和社会服务。2013年，机器人队学子通过技术交流，帮助成都七中GMT-E机器人队攻克难关，最终在“FIRST机器人大赛”力战群雄，拿下了全国一等奖，并代表中国赴美国参赛。2015年，机器人队学子指导中学生获得2015年中国青少年机器人竞赛活动VEX机器人工程挑战赛“立地顶天”冠军，获得2015年世界机器人大会•世界青少年机器人邀请赛VEX机器人工程挑战赛“一网打尽”亚军。
三、机器人队培养成效
通过纵横交错、同步开展的培养体系，培养了学生人文素质和科学素质，包括表达沟通能力，热情自信的魅力，冷静思考、精益求精的思维习惯，严谨创新的科学态度，不畏困难、勇往直前的勇气，全面的组织能力以及相互信任、团队协作的集体精神。其中，有一位机器人队员获得2011年全国大学生十大年度人物提名奖。2013年全省高校校园文化建设优秀成果评选活动中，电子科技大学参评的“超越梦想”机器人研创文化活动获得全省高校校园文化建设优秀成果一等奖。目前，机器人队成员已成功孵化科技类创业公司10余家，创业团队若干。在创新创业的路上，机器人队一直在前行。总之，教育不是一朝一夕，短时间就能达到极致或者突显成效。高校应以人为本，认识到人文教育与科学教育对于学生全面发展成才的重要性和不可缺失性。搭建更多平台，以多元化的教育途径相结合的方式，替代传统的课堂理论知识讲授，使人文精神和科学精神潜移默化地影响学生，并促进他们的成长成才。
作者:李丽娟 孙东 于乐 单位:电子科技大学
参考文献：
工业机器人论文范文第8篇
关键词：工业机器人;仿真;搬运;机械
1 前言
工业机器人是涵盖着机械工程，控制工程，电子技术，传感技术，计算机以及人工智能等多学科技术于一体的交叉科学的自动化设备。1962年美国制造出世界上第一台示教型工业机器人，从此以后，伴随着科学技术的不断发展，机器人技术发展水平日益剧增，并且工业也在飞速发展，工业机器人的出现之后，普遍应用于装配，搬运，切割，检测以及喷涂等领域。现阶段已成为自动化工厂，计算机集成制造系统以及柔性制造系统的不可替代的工具。工业机器人在提高产品的质量和产量的同时，对于减轻劳动强度，保障人身安全以及提高生产率和节约原材料并且降低生产成本，都有着不可取代的重要意义。经过简单的落实工作，结果，国际机器人联合会数据显示，2011年，中国工业机器人装机数量竟然达到了74867台，任何事情的存在都有着两面性，不过，机器人密度仅仅是每1万名产业工人才只有21台，这个数据远远低于国际成熟市场水平。并且，国外品牌的机器人占据国内机器人百分之九十以上的市场，另外国内本土品牌占有的市场份额竟然不到百分之十，之所以出现这种情况，究其原因是因为国内工业机器人的性能远远不如国外同类产品的性能，并且国外工业机器人具有精度高，速度快，运行稳定，以及性价比高，使用寿命长等诸多优点，所以科研工作人员加快研发高性能的工业机器人，这项科研工作，总的来说，对于提高我国在机器人领域的技术水平具有难以估量的意义。
2 工业机器人的发展历程
伴随着科学技术的不断进步，工业机器人学科变得越来越有生命力，从上个世纪 50 年代美国发明第一台工业机器人开始，到如今这个时间，机器人的发展已经历经了大半个世纪。纵观全局，这大半个世纪以来机器人的发展历史，机器人技术在工业需求的带领之下，已经得到了翻天覆地的变化。众所周知，在国际上，工业机器人现如今已经成为一个成熟的产业，并且工业机器人被广泛地应用在汽车，电器，摩托车以及机械等工业生产领域。无人不知，工业机器人在发达国家中已经存在了很多年。在国内，工业机器人经过几代科研工作者坚持不懈的努力现在已经取得了很大进展，而且在某些关键技术上面取得了不少成绩已。不过，总的来说，国内机器人行业确实还存在着缺乏整体核心技术的突破，并且具有中国知识产权的工业机器人的数量微乎极微，这需要我们科研工作人员在科研工作中要做到沉住心，仔细的钻研，从而为了实现国家科技的发展做出贡献。现在国内机器人技术仅仅相当于国外发达国家 80 年代初期的水平，尤其是在制造工艺和装备以及机器人控制方面，我国还不能生产出高精密，高速度，高效率的工业机器人。机器人控制技术是机器人实现一系列功能的核心，同时也是影响机器人性能的关键部分，控制技术在很大程度上一直制约着机器人技术的发展。伴随着计算机科学，传感器技术，以及图像处理技术和其它相关技术的迅速发展，这时候，需要对机器人性能提出更高的要求，从而让工业机器人朝着快速高精度方向不断的发展，这对于机器人控制技术来说是一个不可攻克的挑战。总而言之，机器人控制理论的发展过程大致可以分为三个阶段经历传统控制，现代控制理论和智能控制。
3 工业机器人运动学理论知识
所谓运动学通俗的说也就是关于运动的科学学科。在进行运动学分析研究时，一般情况下不考虑系统的驱动力，同时也会直接忽略零部件的变形，换句话说也就是将零部件看作刚体。对多刚体系统进行运动学分析时，需要把机构中连接构件和构件的运动副作为起点，并且构件的位置，速度以及加速度都是和运动副对应的约束方程来进行解答的。工业机器人的本体结构比较繁琐复杂，为了能够更加形象的描述机器人构件在空间的姿态，可以通过在构件上固结坐标系，然后通过描述坐标系的关系来间接的研究机器人构件的运动学。D-H法是机器人运动学研究的一种重要的方法，D-H法全称Denavit-Hatenberg，是Denavit和Hatenberg这两位科学工作者共同提出的一种研究串联机器人运动学的方法。
4 SJ-01工业机器人的工作原理
SJ-01工业机器人的主要应用领域是码垛搬运行业，典型的码垛过程是通过托盘库调出托盘之后，并且摆放到提前安置好的位置，安放在货物输送机末端的传感器一旦感应到货物时，码操机器人就会根据预设的轨迹把堆放好的货物抓起，并井然有序的排列在托盘上，并且抓手回位，不断的重复上述过程，直到托盘装满了货物。装满货物后，垛盘输送机就会把垛盘运送到另外一个需要码垛搬运的位置，这样就可以完成了一个完整的码垛动作。SJ-01工业机器人具备可以同时向多个托盘摆放货物的功能，这样在一定条件下可以提高码操效率，不过程序的编辑极为繁琐。在向一个托盘摆放货物过程中，某一层摆满货物后，托盘在升降机构的作用下可以本能的下降一定的距离，这个距离我们称之为货物的高度，这样就可以让货物摆放的位置始终保持在第一层的几个位置，这样就可以让每一层码垛需要的程序保持不变，节省了时间的同时还大大减小了抓手的运动空间，这样不仅仅简化了程序的编辑过程，同时对于提高码垛效率也起着至关重要的作用。
5 总结
伴随着工业的快速发展，为了实现工业机器人高速高精度的运动控制，不但涉及到机器人的各个方面，同时也要求机器人本身的技术交叉性很强，例如本体结构优化技术，高速情况下的轨迹规划技术，以及多传感器信息融合技术等方面的科学技术。在工业机器人仿真过程中，机器人的虚拟样机模型的精确程度直接影响着仿真效果，所以说，更加精确的虚拟样机模型的建立，是今后工业机器人科研工作的一个重要方向。
参考文献：
工业机器人论文范文第9篇
关键词：机器 《资本论》 资本主义
在资本主义社会发展的历史进程中，机器充当了极其重要的角色，它是马克思批判资本主义生产方式的重要契机点，也是马克思机器观的理论来源。马克思的机器观在历经了《哲学的贫困》中对蒲鲁东的唯心主义的批判后进一步发展、完善于《资本论》，尤其是在《资本论》第一卷中的第十三章--"机器和大工业"中对机器进行了较为集中而详尽的阐述，因而本文就主要以此为文本依据，兼顾马克思的一些其它叙述来对其机器观进行试探性的解读。
一、机器的定义
马克思在《资本论》中虽没有给机器下定义，但他指出："作为工业革命起点的机器，是用这样一个机构代替只使用一个工具的工人，这个机构用许多同样的或同种的工具一起作业，由一个单一的动力来推动，而不管这个动力具有什么形式。"[1]（P432）并说到"所有发达的机器都由三个本质上不同的部分组成：发动机、传动机构、工具机或工作机。"[1]（P429）笔者根据马克思对机器的相关阐述并结合自己的理解将其定义为：机器是指通过发动机来推动工具机，使其运转、劳作，从而实现机械代替工人的一种机械装置。
二、马克思研究机器产生的逻辑路径及机器的本质
（一）马克思研究机器产生的逻辑路径
马克思指出："生产方式的变革，在工场手工业中以劳动力为起点，在大工业中以劳动资料为起点。因此，首先应该研究，劳动资料如何从工具转化为机器，或者说，机器和手工业工具有什么区别。"[1]（P427）从这句话中可以看出，马克思认为机器是资本主义生产方式变革的因素之一，因而研究机器产生的逻辑路径就应该以劳动资料（即劳动工具）的演变为切入点，这也决定了马克思对机器产生的研究是以手工业生产时期的简单通用型工具到工场手工业时期的专门化工具，最后到机器的产生这一逻辑路径来分析阐述的。对于这一点，我们从《资本论》第一卷第四篇中第十一章、第十二章、第十三章的标题和内容编写中可以一目了然的看出。
（二）马克思对机器本质的理解
马克思引用约翰·穆勒的话问道"值得怀疑的是，一切已有的机械发明，是否减轻了任何人每天的辛劳？"[1]（P427）也就是说，使用机器的目的是为了减轻人的辛劳吗？如果是，那为什么工人会越来越贫困？如果不是，那又是基于什么原因使用机器呢？我们又应如何认识机器的本质呢？
对于这一问题，马克思指出："数学家和力学家说，工具是简单的机器，机器是复杂的工具，某些英国的经济学家也重复这种说法。他们看不到二者之间本质的区别，甚至把简单的机械力如杠杆、斜面、螺旋、楔等等也叫作机器。的确，任何机器都是由这些简单的力构成的，不管它怎样改装组合。但是从经济学的观点来看，这种说明毫无用处，因为其中没有历史的要素。"[1]（P428）从这可以看出，在马克思看来，要认识机器的本质就是要用"历史的要素"来考察机器，否则就看不到机器的本质，而"历史的要素"则指每个时代所处的特定的生产方式。只有将机器与特定的生产方式联系起来，才能看到机器的本质，也才能弄清楚使用机器的目的何在。因而马克思说到："对资本说来，只有在机器的价值和它所代替的劳动力的价值之间存在差额的情况下，机器才会被使用。"[1]（P451）也就是说，机器在资本主义生产方式下的使用只能是生产剩余价值的手段。也正是因为这样，所以机器在资本主义制度下只能是剥削工人，使工人越来越贫困，这也正是对约翰·穆勒的疑问的回应。而对于共产主义社会而言，机器使用所产生的效果与其在资本主义社会的应用是完全不同的，正如在《资本论》（第一卷）中第451页末尾的一个注释中写到："因此，在共产主义社会，机器的使用范围将和资产阶级社会完全不同。"
三、机器在资本主义应用所产生的影响
在揭示了机器产生的逻辑路径及其"历史因素"的本质后，我们就可以自然而然的理解马克思在《资本论》中所阐述的机器的破坏作用，这种破坏作用其实不是机器本身所造成的，而是这"历史因素"即机器在资本主义生产方式的应用下造成的，其主要表现在以下三方面：
首先，机器在资本主义社会的运用加强了对妇女、儿童的剥削，不仅造成精神的摧残，同时使男劳动力贬值。马克思指出："资本主义使用机器的第一个口号是妇女劳动和儿童劳动！"[1]（P453）机器的不断运转性和易操作性使大量的妇女和儿童被无情的抛入劳动力市场，这不仅使他们身心饱受摧残，还变相的将男劳动力的价值分摊到他全家人身上，使市场上的男劳动力贬值。
其次，机器在资本主义社会的运用造成大量的相对过剩人口。随着科学技术的提高，资本家为了最大限度的获得剩余价值，就会不断采用更先进的机器设备，这样购买生产资料的资金多了而用于购买劳动力的资金就少了，因而，在资本有机构成上升的趋势下，部分工人被机器排挤而游离出来，造成劳动人口相对的过剩了。
最后，机器在资本主义的应用加剧了资产阶级和无产阶级的矛盾。马克思指出："资本家和雇佣工人之间的斗争是同资本关系本身一起开始的。····只是在采用了机器之后，工人才开始反对劳动资料本身。"[1]（P459）虽然当时工人还未完全理解机器的本质，而将矛头直指机器本身，但机器在资本主义的使用已明显的加深了资产阶级与无产阶级的矛盾，以致用捣毁机器的方式来体现自己的反抗意识。同时机器也还成了资本家镇压工人反抗资本专制的周期性暴动和罢工等最强有力的武器。
虽说机器在资本主义的应用中产生了破坏作用，但同时也相应的带来了一些积极作用，我们应辩证的看待，其积极作用表现在以下三方面：
首先，纵观资本主义的发展史，从简单的手工工场--工场手工业--大工业，资本主义得到迅速的发展，但是以机器大生产为标志的大工业则是大大提高了社会生产力，使产品更加丰富，市场更加广泛，这无疑是人类进步的一个重要的里程碑。
其次，机器在本质上是用机械代替工人劳动的一种机械装置，它在资本主义社会的应用下必然是为了生产剩余价值，是加重对工人剥削的工具，但是由于机器本身作为一种机械装置，它具有易操作、可操作性强、不受生理限制等等特点，因而大大的提高了劳动生产率。马克思和恩格斯在评价工业革命的历史时曾经指出："资产阶级在它不到一百年的阶级统治中所创造的生产力，比过去一切世代创造的全部生产力还要多，还要大。" [2]（P256）
最后，机器的资本主义应用在加剧资产阶级和无产阶级的矛盾的同时也促进了无产阶级的阶级意识的觉醒，而且更推动了无产阶级反抗剥削、反抗压迫的斗争。正是由于使用机器生产的集中劳动环境，从而使工业无产阶级具有了集中、团结、纪律性强等特点。为时不久，他们就逐渐的意识到了自己这个群体是同命运和具有共同愿望与要求的，这就是我们通常所说的阶级意识。这样他们就将作为一个社会群体起来斗争，共同争取自己的利益和社会地位，从而成为一股历史潮流，为世界历史增添了新的内容。
四、总结和感悟
在《资本论》中，马克思首先从机器本身内在逻辑和发展历史进程进行分析机器，即从手工业生产时期的简单通用型工具到工场手工业时期的专门化工具，最后到机器的产生这一逻辑路径来分析的机器的产生，这有利于还原机器形成发展过程的本来面目，给予唯心主义者以有力的打击，确立其唯物史观。但是马克思并没有止步于此，而是在这种唯物史观的指导下将机器置于特定的历史条件下进行考察，辩证地看待机器在的资本主义应用所产生的影响，并进而以犀利的眼光将机器和机器的资本主义应用区别开来，从而升华了其机器观，使其机器观并不是单纯的就机器而论机器，而是将其带入特定的历史领域，在看到物的同时更看到物背后所隐藏的人的生产方式，这也是其历史唯物主义的思维路径。这样马克思的机器观就不是空洞的、僵硬的，而是丰富的、活生生的。
马克思用"历史因素"来剖析机器的本质，进而将机器与机器的资本主义应用相区分的这种思维方式让我深有感悟，我觉得我们也可以按照这种思维方式来思考劳动异化理论和当今人们关注的科技与生态危机的关系问题。在劳动异化理论中，其实劳动本身是无所谓好坏的，它只是体现人自身劳动能力的一种方式，但在资本主义制度下却异化了，工人越劳动反而越受压抑、越贫困，正如马克思写到："劳动为富人生产了奇迹般的东西，但是为工人生产了赤贫。劳动生产了宫殿，但是给工人生产了棚舍。劳动生产了美，但是使工人变成畸形。"[2]（P43）然而在共产主义社会，劳动将会成为个人的一种自觉自由的需要。
同样，在科学技术与生态危机产生的问题上也是这样。当我们看到随着科学技术的运用，生态问题好像是越来越多、越来越严重的时候，我们不要一味的纠结于是否要发展科学技术来缓解生态问题而进入死胡同。我们应该跳出科学技术本身，而到资本主义制度生产方式及其所承载的价值观中去寻找生态危机的原因，从而找出解决生态危机的出路。而这种思维方式正是马克思历史唯物主义的精深与魅力所在，正如恩格斯在《马克思墓前的讲话》中说到："一生中能有这样两个发现，该是很够了。即使只能作出一个这样的发现，也已经是幸福的了。"[3]（P776）
参考文献：
[1]马克思.资本论第1卷[M].北京：人民出版社，2004
[2]马克思.恩格斯.马克思恩格斯选集第1卷[M].北京：人民出版社，1995
工业机器人论文范文第10篇
由于机器人具有可靠性高、适应性强、功能强大的特点使其成为执行高危险任务的理想平台，具有步行能力的机器人更是该领域研究的前沿课题。
本论文为6腿机器人控制系统研究与设计，采用了1种分层控制系统结构，采用1点对多点的串行通信模式。论文对单关节控制器的数学模型进行了简单研究并采用PID控制算法对关节的位置控制进行控制。完成了基本的硬件设计，包括主从控制器的设计，主从通讯设计，延时及驱动电路的设计，传感器及其信号处理的设计。在软件设计方面，给出了主从通讯，步态算法的软件实现程序框图。
关键词：6腿机器人、Motorola MCU、PID控制、主从通讯、编码器、步态
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
机器人学是迅速发展的交叉性学科，但世界各国对机器人的定义各不相同，联合国标准化组织采纳美国机器人协会给“机器人”下的定义:“1种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、0件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统”。
机器人技术成为高科技应用领域中的重要组成部分。可以预言，机器人技术具有广阔的发展前景，它正向着具有行走能力、对环境的自主性强、具有多种感觉能力的智能机器人的方向发展。机器人技术的进展与其在各个领域的广泛应用，引起了各国专家、学者的普遍关注。许多技术先进国家均把机器人技术的开发、研究列入国家高科技发展计划，进行大力研究。机器人学作为1门边缘学科，成为当前高科技发展的前沿学科，它与高等动力学、材料科学、近代电子学、计算机科学、自动控制理论与系统、传感技术、人工智能、仿生学、系统工程等学科关系密切，相互渗透，共同发展。机器人的要害是自动控制，是计算机与人工智能的结合，它解决CAD, CAM, CAE等1系列问题。机器人先进程度和功能的强弱，通常直接受到其控制技术的影响。由于机器人动力学模型具有变参数强耦合、高度非线性的特点，机器人控制要求精度高与速度快;并具有通用性、柔软性与灵活性，它在很大程度上依赖于机构运动学和动力学分析、感知能力与伺服技术。现代控制理论的发展、高级控制策略的探求，新1代计算机的出现与人工智能开发将给机器人技术带来新的生机。
机器人学是迅速发展的交叉性学科，但世界各国对机器人的定义各不相同，联合国标准化组织采纳美国机器人协会给“机器人”下的定义:“1种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、0件、工具的操作机:或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统”。
机器人可分为固定式和行走式。1般的工业机器人如立柱式、机座式和屈伸式机器人大部分为固定式.但是随着海洋科学、原子能工业及宇宙空间事业的发展甚至人类娱乐的需要，可以预见，具有智能的可移动机器人、能够自行的柔性机器人肯定是今后机器人的发展方向。
工业机器人论文范文第11篇
关键词:机器人控制技术;双语教学;教学改革
自1920年,捷克剧作家卡雷尔•凯培克(Karel Capek)第一次提出“机器人”这个名词以来,机器人学和机器人控制技术已取得令人瞩目的成就。从20世纪60年代在美国问世的第一台工业机器人,到人工智能学界引入机器人作为研究对象,再到日本工业机器人的崛起,如今,机器人技术的应用正逐步由现有的生产领域向更为广泛的人类生活领域拓展[1],并朝着智能化的方向发展。其间,新兴学科“机器人学”悄然形成,作为一门高度交叉的前沿学科,机械学、生物学、计算机科学、控制科学、人工智能等学科为机器人学的发展带来了无限活力。
机器人技术是近年来得到广泛关注的研究领域,中国、日本、韩国和欧盟等都将机器人技术列入了国家科技发展规划[2]。随着机器人技术的发展,人们已逐步认识到,在信息技术教育中渗透机器人学科知识与机器人应用前景方面的教育已势在必行[3]。中南大学在研究生阶段开设的机器人控制技术课程采用双语教学,可以让学生在中英文两种语言中自由翱翔,了解机器人学的发展历史和最新动态,掌握机器人控制技术的数理基础、运动学、动力学,熟悉一些机器人轨迹规划、编程控制的方法,实现知识学习和语言应用的双赢效果,更好地在这一当今世界科技热门领域与国际接轨。
1开展双语教学改革的必要性
首先,机器人控制技术(Control Techniques of Robots)研究各种机器人的控制手段,以达到使机器人完成各种任务和动作的目的。作为全球科学界研究的热门领域,其发展日新月异,最新、最前沿的资料往往以英文表述,中文翻译不一定能够表达出原文的丰富内涵。因此,实施双语教学有其必要性和紧迫性。
其次,由于人才市场的竞争日趋激烈,社会对人才的需求越来越高,独立学习新专业知识的能力和较高的英语水平,必然会给毕业生带来额外的就业竞争力,高等教育有责任将学习能力和就业能力的培养结合起来,把学生培养成为有较高综合素质的人才。
2开展双语教学改革的可行性
2.1以优秀教材为基础
本课程采用的是中南大学蔡自兴教授编著的《机器人学(第二版)》,书中介绍了机器人学的基本原理及其应用,全面反映了国内外机器人学研究和应用的最新进展,是一部机器人学的通用教材和系统著作[4]。书中关于机器人学及相关学科的专业术语都有英文标注,内容涉及机器人学的概况、数理知识、控制方法、应用与展望,使学生阅读时能够方便、快速地学习专业英文术语,有助于研究生阶段的英文学习和专业学习,尤其是英文文献的阅读和英文稿件的写作。
2.2以部级教学团队为人力资源
我校教授该课程的是部级智能科学基础系列课程教学团队,学生们都感到非常幸运。双语教学不仅要求教师具备较好的学科知识基础和学术研究能力,还应熟练地使用英语进行读写和交流,表达专业知识,解析专业词汇[5]。教学团队的老师具备机器人控制技术的专业英语基础、较高的英语口语水平、扎实的课程教学能力,使学生能够获得经典的理论知识、最新的机器人技术应用和发展动态。
3教学改革实施过程
3.1教学内容的改革
3.1.1丰富实例激发兴趣
第一节课,教师就向学生提出了一个问题,“你们想象中的机器人是什么样的(What do the Robots look like in your mind)?”这一个小小的问题激发了学生无限的想象,是漫画里的机器猫,还是电影里的终结者?同学们由此展开了热烈的讨论,学习兴趣也热烈地迸发了。
在学习绪论中,老师通过图片、视频,生动地介绍了“机器人”这一名词的起源、发展,机器人研究的主要内容,目前的应用情况以及广阔的应用前景、社会的巨大需求等。此外,同学们还参观了中南大学信息科学与工程学院智能所的研究成果,“中南移动”系列机器人(如图1所示)灵活、可爱,表演了机器人导航、避障、多机器人协同作业等。
3.1.2双语讲述课程内容
机器人控制技术是一门高度交叉的前沿学科,包括机械学、电子学、自动控制、计算机等相关内容。学习这门课程需要许多知识储备,需要良好的数学和物理学基础知识[2,6]。因此,课程内容也要合理安排,既要使学生掌握关键知识,又不过多纠缠于繁琐的公式推导,本课程主要的授课内容如表1所示。
机械手位姿表示(Representation of Position and Attitude)、机器人运动学(Kinematics)和动力学(Dynamics)等基础知识把学生领进了机器人控制世界的大门,使学生具备了控制机器人的基本工具。
机器人控制包括基本控制原理(Basic Principles)、力与位置的控制(Force/Position Control)、智能控制(Intelligent Control)、机器人传感器(Sensors)、轨迹规划(Trajectory Planning)以及机器人编程(Programming)等内容,这些内容使学生对机器人控制技术的认识提高到实际操作的层面上来,更有助于学生的动手实践。
3.2课堂互动与自主学习
在机器人应用现状和未来前景等较活跃的领域,任何课本都无法反映最近一两年的最新动态,所以这两个方面的知识就要从最新的科技文献、新闻甚至与相关专家的交流中去了解获得。老师把这些作为课堂互动内容,鼓励学生使用英语汇报,一方面可以让学生自己搜集、整理第一手资料、制作PPT演示文稿,锻炼信息处理的能力;另一方也锻炼了英语演讲的能力。
3.2.1课堂英语辩论
关于机器人应用的学习,教师设计了一次题为“机器智能能否超越人类智能(Will Machine Intelligence Surpass Human Intelligence)”的辩论课,老师给学生两周的准备时间,布置学生查阅相关资料,根据资料搜集的情况确立自己的观点,形成正方阵营或反方阵营,鼓励学生在辩论过程中用英语表达。
课堂上,正方和反方各抒己见,探讨机器智能与人类智能各自优越性的命题。学生从科学幻想(Science Fiction)到深蓝(Deep Blue),从图灵测试(Turing Test)到机器人的结构化/功能化模拟(Structural/ Functional Imitation),从工程角度(Mechanical Perspective)到哲学角度(Philosophical Perspective)展开辩论,可谓包罗万象,分析全面。
在比较和辩论过程中,同学们渐渐发现了机器智能相对于人类智能的优缺点。在运算速度(Calculation Speed)、记忆能力(Memory)、逻辑推理(Logical Reasoning)方面,机器智能有着人类无法比拟的优势,而在创新思维(Creative Thinking)和社会属性(Sociality)等方面,机器智能又有着很大的局限性。
在这次课堂辩论课中,虽然正反双方最终都没有驳倒对方,但是学生对机器智能的优缺点有了更深刻的认识,对机器人在哪些领域更能发挥特长,在哪些领域有待进一步探索都达成了共识;此外,在课堂采用辩论中,学生们用英语唇枪舌战,互相辩驳,表达自己的思想、观点,英语使用能力都有了很大提高。
3.2.2课堂英语讨论
关于机器人学展望的学习,教师又为学生提供了一次自主学习的机会,同样提前两周给学生布置任务,设计了一次题为“机器人学展望(Prospection of Robotics)”的讨论课。
在课堂上,大部分学生用英文进行了汇报,同时演示了精心制作的英文PPT。机器人技术的发展日新月异,科技成果丰富多彩,学生们根据自己的兴趣,在不同领域查阅资料,所以汇报成果也展示了当今世界最新的机器人科技成果,涉及家政服务(Domestic Service)、军事国防(Military Defense)等。
在家政服务领域,目前世界上就有婚礼司仪机器人(Wedding Master Robot)、智能清洁机器人(Intelligent Cleaning Robot)、机器人宝宝(Robot Baby)等;而在军事国防领域,则有无人驾驶飞机(Unmanned Aircraft)、智能侦查机器人(Intelligent Robot for Detection)、拆弹机器人(Bomb Disposal Robot)、太空探索(Space Exploration)等。而学生们对未来机器人的发展更做出了大胆设想。
3.3双语考核办法
为了使双语教学改革落到实处,考核中既要体现双语,也要灵活掌握考核方式。我校的平时成绩占30%,主要来源于学生在辩论课和讨论课中的表现。期末考试成绩占70%,考试内容主要为表1所示的核心授课内容。卷面全部为英文,题型有简答题、计算题等,学生可以用英文作答,也可以用中文作答。这样既考查了学生的课程学习成果,又考察了学生对相关英语用法的掌握程度,又给学生一次阅读英语和写作英语的机会。
4结语
纵观中南大学的研究生机器人控制技术课程双语教学改革,在课程初始阶段,采用丰富的双语实例激发学生的学习兴趣;在教授理论基础和实践方法阶段,精心安排授课内容并使用双语授课,使学生既不陷入深奥的数学推理中,又能把握机器人控制技术的核心知识、英语用法;在探讨机器人技术的最新发展动态时,采用英语课堂互动,充分地调动了学生的自主学习热情,有利于成为复合型专业人才。
参考文献:
[1] ,张剑平. 美国机器人教育的特点及其启示[J]. 现代教育技术,2007,17(11):108-112.
[2] 张奇志,周亚丽.“机器人控制”课程建设与改革[J]. 科技信息,2009(32):382-383.
[3] 陆承景. 对机器人学科教学目标和内容的实践与思考[J]. 中国电化教育,2006(12):71-72.
[4] 蔡自兴. 机器人学[M]. 2版. 北京:清华大学出版社,2009:1-2.
[5] 戴小鹏,陈恳.“人工智能”双语教学的实践与探索[J]. 高等理科教育,2008(1):151-153.
[6] 赵弘,赵毅鑫,周擎坤,等. 机器人学课程教育方法的探讨[J]. 中国现代教育装备,2008(11):81-83.
Practical Reform of Bilingual Education in Control Techniques of Robots
ZHOU Zhi
(Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)
工业机器人论文范文第12篇
【关键词】智能控制 机器人 现代控制
1 智能控制的发展
智能控制是自动控制技术发展的高级产物，它集合了人工智能、系统控制、信息通信、神经物理学、计算机技术等多种学科，是当前科技领域一种新型的高级的学科。随着智能控制的不断发展，该技术所显现出来的优势已经得到了广泛认可。现阶段有关智能控制的定义尚未达成统一，IEEE控制系统协会归纳总结为：智能控制系统是一种高度集成的系统，它能够实现模拟人类学习和自适应等功能，能够完成控制者设定工作。从智能控制性质上来讲，它具有一定的学习与记忆能力，能够在一定程度上自我适应周围环境的变化；能够更为有效的处理多种信息和数据，最大限度的降低信息处理不确定性；能够自我选择更为有效和准确的处理方式，完成预定工作和生产内容，并达到要求目标。
从总体上来看，智能控制共经历了四个发展阶段：萌芽、发展初期、迅速发展时期、新时期。
2 传统控制理论的弊端
相较于一些发达国家而言，我国智能控制理论尚处于起步阶段。为了能够更好的适应当前工业发展的需求，我国政府在近些年也出台了一系列政策，围绕我国工业实际情况来支持智能控制的进步。现阶段，我国智能控制领域的研究主要集中在自动化理论、技术及应用几个方面，重点发展具有一定优势的技术，以优势带动劣势，尽可能的在较短时间内缩小与先进国家智能控制的差距。传统控制理论在工业生产中所存在的弊端主要有以下几个方面：
（1）传统控制理论基础是线性系统，对于工业生产中经常出现的复杂、非线性等变量无法得以可靠控制，也不便于构建数学模型来解决实际问题。
（2）传统控制理论更多是在理想条件下所得出的，而实际生产环境与之有着根本性的区别。
（3）基于传统控制理论研发的机器人无法自我获取有效的数学模型，进而在运行过程中的动作与实际存在着一定程度的偏差。传统控制理论在这些方面存在的弊端直接限制了工业水平的发展，因此深入研究现代控制理论，发展智能控制成为必然。智能控制理论可以采用Matlab来进行数学建模，结合一系列约束条件，将“人”的思想传递给模型进而实现可靠控制，完成预定目标。这种建模过程可以分为两大步骤：首先是模型的建立与形式化，能够真是反应实际情况的模型，通过人为思考来对实际工作环境与内容进行充分理解；其次是形式化模型的分析与操作，以便可靠控制整个生产流程。
随着现代控制理论的不断发展，数学建模已经得到了非常广泛的应用，尤其是在人工智能与仿真的结合上，模型的概念已经根深蒂固。从某种意义上来说，智能控制就是人工智能与控制工程的深入结合。
3 智能控制在机器人领域中的应用
传统工业生产线主要依靠人工操作，受控制技术的限制这种传统生产方式效率低下而且成本高，无法满足现代工业生产的要求。近些年来，随着计算机技术、通信技术、控制理论的不断发展，自动化程度已经成为评定一个国家工业化水平的标准，智能机器人正在逐步取代人工成为生产线上的主导。通过给机器人预先设定程序算法，控制其执行所指定的工作。
3.1 机器人视觉伺服控制
从当前实际情况来看，智能控制已经是控制理论发展的高级阶段，将智能控制技术与机器人视觉伺服系统相结合是该领域的重要课题之一。研究人员Well将四点特征、傅里叶算子与几何矩阵作为机器人神经网络的输入参数，并在六自由度机器中中进行了全面定位实验。从实验结果来看，机器人能够进行全局图像分析，更好的去适应实际工业生产环境，提高整个工作过程中的定位精度。Sun采用Kohonen网络和BP网络来实现机器人视觉控制。Kohonen网络通过两个摄像机实时记录周围环境变化，并将这些信息转换为视觉信号来进行全局控制；BP网络则是通过安装在机器人手臂上的两个末端摄像机来采集视觉信号，实现机器人的局部控制。F.L.Lewis基于无源理论进行了Functional Link Neural Network网络研究，从机器人动力学的角度出发，深入谈老了该网络的自实行控制算法。这种算法能够从根本上逼近实际误差，进而避免机器人在工作中可能出现的控制震颤。国内唐润宏等研究人员在视觉伺服系统中加入了FCMAC控制算法，这种算法的主要特点就是能够对动态目标进行可靠跟踪，对静态目标进行准确定位。谢冬梅等研究人员采用BP神经网络来代替图像雅克比矩阵和机器人雅克比矩阵，进而简化机器人控制系统中的冗余变量，更好的实现机器人操作定位于跟踪效果。
3.2 机器人运动规划控制
实际工业生产过程中需要多个不同功能的机器人相互协作，这就需要对机器人的运动进行规划设置。现阶段主要采用集中与分布相结合的方法来控制路径和速度分解。机器人运动规划系统分为上下两级，上级系统主要是用来对机器人运动路径进行集中规划，下级系统主要是对机器人运动路径进行分布控制。所谓集中规划，即是只为生产过程中所使用的每一个机器人制定相应的路径规则，规划其运动的起点位置和终点目标。但集中规划控制需要设定一个前提，即假定机器人运动路线上没有任何障碍。同时机器人运动规划控制还需要一套完整的交通规则，运动范围内要制定优先级策略，就是说不同功能机器人在运动过程中相遇哪一个优先通过，这种规则还可以协调和规划机器人的运动速度，避免相互之间形成干扰。
4 结束语
机器人是当前自动控制领域的一个重要研究内容，工业控制中机器人的广泛应用极大地提高了工作效率和质量。智能控制理论的不断发展给机器人应用提供了更为广阔的想象空间，笔者在今后的工作中将继续致力于该领域的研究工作，以期能够获得更多更有价值的研究成果。
参考文献
[1]林祥勇.智能控制在机器人中的应用[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，2013（06）：37-40.
[2]路浩，吕安松.焊接机器人及其在高速列车智能制造中的应用[J].焊接技术，2015（11）：53-56.
[3]孙凤英，王珊珊.论智能控制在机器人领域应用研究[J].科技展望，2016（14）：14.
作者简介
王敏（1982-），女，山东省诸城市人。研究生学历。现为天津中德应用技术大学讲师。研究方向为控制理论与控制工程。
工业机器人论文范文第13篇
关键词:科技类文本;机器翻译;机器翻译软件
一、绪论
随着人类文明的进步和经济全球化，跨语言交流越来越重要。为了尽可能达到无障碍沟通交流这一目标，机器翻译成为人们探索研究的新领域。近年来，人工智能和深度学习技术迅速发展，许多公司引入神经网络技术，基于神经网络的机器翻译(NeuralMachineTranslation)得以发展，这使得翻译的灵活性加强。但是，目前用于翻译的人工智能技术仍不成熟，机器翻译的译文质量还有待加强。
(一)机器翻译发展现状
机器翻译(MachineTranslation)，指“利用机器(计算机)翻译系统，把人类语言翻译的法则，转变成电脑的运算法则，使得电脑根据运算法则，将输入的源语言(Sourcelanguage)翻译成所需要的目标语言(Targetlanguage)”(冯志伟，2004)。1954年，美国乔治敦大学在IBM公司协助下，用IBM-701计算机首次完成了英俄机器翻译实验，向公众和科学界展示了机器翻译的可行性，拉开了机器翻译研究的序幕。中国自1956年也开始了机器翻译的研究。2013年以来，随着深度学习技术取得较大进步，基于人工神经网络的机器翻译系统逐渐替代了过去基于规则和基于语料库的机器翻译系统。神经机器翻译系统改进了以往机器翻译系统的不足，由此产生的译文更顺畅、自然、准确(崔林艳，虞金芳，2019)。
(二)科技类文本特征
科技类文本既具有普通英语的特征，也具有自身特征。第一，科技类文本有其严谨性。在相关领域的科技成果或进行英语表达的过程中，需要严格按照科技领域的基本表达要求进行准确表达。第二，科技类文本具有专业性。科技类文本在专业词汇层面和语言表达层面具有专业性，不同专业领域在相同的表达上也有不同表述，领域之间存在着明确的界限。第三，科技类文本具有一致性。在科技类文本翻译中要保持专业领域和相同名称的一致。
(三)机器翻译译文对比分析
1．普通词汇的特殊含义有些普通词汇应用在某些科技类文本中的意义是不尽相同的，如何理解特定文本中词汇的意义较难把握。例如:例句1:Intheaeroponicssystem，plantrootsarehangingintheartificiallyprovidedplasticholderandfoammaterialre-placementofthesoilundercontrolledconditions．译文1:在航空电子系统中，将植物的根部悬挂在人工提供的塑料支架中，并在受控条件下替换土壤的泡沫材料。译文2:在气雾系统中，植物根悬挂在人工提供的塑料支架上，并在受控条件下用泡沫材料替代土壤。译文3:在空气动力系统中，植物根系在受控条件下悬挂在人工提供的塑料支架和泡沫材料替代土壤中。译文4:在气培系统中，植物的根被悬挂在人工提供的塑料容器中，并在控制条件下用泡沫材料替换土壤。分析:例句中“aeroponics”指农业科技英语当中的空气种植法，又称“雾培法、气栽法”，“aeroponicssystem”应处理为“雾培系统”较为合适。译文2和译文4没有较大差别，尚可接受。四个译文对比发现，译文1将其译为“航空电子系统”，译文3译为“空气动力系统”与文本所要传达的意思相距甚远。此外，对“plasticholder”的翻译略有不足，文中“plasticholder”的可能性有多种，支架、容器等，前三种机翻软件均处理成“塑料支架”，而有道翻译将其处理成“塑料容器”更加可取。例句2:InternetofThings(IoT)forSmartPrecisionAgricul-tureandFarminginRuralAreas．译文1:物联网(IoT)用于农村地区的智能精密农业和农业。译文2:面向智能精准农业和农村农业的物联网(IoT)。译文3:物联网(IoT)在农村智能精准农业和农业中的应用。译文4:物联网(IoT)智能精准农业和农村农业。分析:该句为目标文本的标题，几个译文对于“Agriculture”和“Farming”的处理不能准确把握。作为名词，“Agriculture”和“Farming”之间的区别在于，“Agriculture”是耕种地面的艺术或科学，还包括农作物的收获以及牲畜的饲养和管理;“Farming”是耕种土地，饲养牲畜等的业务。通常情况下“Agriculture”和“Farming”共同使用，表示“农业种植和畜牧养殖”。四个译文将两个词都译成了“农业”。由此看出，机翻软件很难准确表达普通词汇的特殊含义，造成了歧义，加重译者译后编辑的任务。
2．对句子的处理在处理科技类文本的时候，除了要考虑到文本类型的特征之外，还应该尽可能保证译文的可读性，如何尽可能清晰地表达原文观点和态度也是一个难题。例如:例句3:Infuture，itwouldbedifficulttasktoprovideafreshandcleanfoodsupplyforthefast-growingpopulationusingtraditionalagriculture．译文1:将来，使用传统农业为快速增长的人口提供新鲜和清洁的食物将是一项艰巨的任务。译文2:今后，利用传统农业为快速增长的人口提供新鲜和清洁的食物供应将是一项艰巨的任务。译文3:今后，利用传统农业为快速增长的人口提供新鲜清洁的食品供应将是一项艰巨的任务。译文4:在未来，利用传统农业为快速增长的人口提供新鲜和清洁的食物将是一项艰巨的任务。分析:通过译文可以看出几种译文并无较大差异，但对近义词“provide”和“supply”的处理不恰当。例句中两个词都含有“提供，补给，供给”的意思，“provide”作动词，“supply”作名词，在译文中可以二者取其一。而机翻软件在处理句子时，可以准确识别出二者的词性和在句子中的位置关系，但对词语的动宾搭配无法做出较为合理的分析，只能一一对应进行翻译。由此可以看出，机器翻译软件很明显能够识别词性，但是无法根据句意做出判断，提供较好的翻译。例句4:Discussionaround5Gfallsbroadlyintotwoschoolsofthought:aservice-ledviewwhichsees5Gasaconsolidationof2G，3G，4G，Wi-Fiandotherinnovationsprovidingfargreatercoverageandalways-onreliability．译文1:关于5G的讨论大致分为两种思想:以服务为主导的观点，认为5G是2G、3G、4G、Wi-Fi和其他创新的整合，可提供更大的覆盖范围和始终在线的可靠性。译文2:围绕5G的讨论大致分为两个学派:一种以服务为导向的观点，认为5G是2G、3G、4G、无线网络和其他创新的结合，提供了更大的覆盖面和持续的可靠性。译文3:围绕5G的讨论大致分为两个学派:一个是以服务为导向的观点，认为5G是2G、3G、4G、Wi-Fi和其他创新的整合，提供了更大的覆盖范围和永远的可靠性。译文4:围绕5G的讨论大致可分为两派:一种以服务为主导的观点，认为5G是2G、3G、4G、Wi-Fi和其他创新的整合，提供更大的覆盖范围和始终在线的可靠性。分析:首先，四种机翻软件对“twoschoolsofthought”的处理各不相同，分别译成了“两种思想”“两个学派”“两派”。后文紧接着要描述的是基于客观事实的观点，“思想”和“学派”都不符合原文特点。其次，“always-onreliability”在四种机翻软件的译文当中都存在分歧，“始终在线的”“持续的”“永远的”这样的译文虽符合词意，但考虑到文本特点，未能清晰地表达原文意思，反而使读者不知所云，在译文2和译文3中在翻译“providing”时还出现了时态问题。
工业机器人论文范文第14篇
【关键词】工业机器人；自动化；制造业；应用；广泛
1.引言
工业机器人是指工业领域中能自动执行工作任务的机器装置，是机电一体化产品的代表，具有较高的技术含量，代表着一个国家的科技水平。随着科学技术的不断发展，工业自动化水平逐步提高，工业机器人在制造业中的应用也越来越广泛。
2.工业机器人简介
2.1结构组成
工业机器人是面向工业领域的具有多关节的机械手或具备多个自由度的机器人，是能实现各种高级功能的一种机电一体化机器。它可以按照预先设置的程序自动进行工作，也可以通过人的操作来控制运行。工业机器人由机座、执行机构、驱动系统和控制系统等部分组成。执行机构由臂部、腕部、手部、行走机构等组成，大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照事先设置的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号来进行控制。
2.2理论基础
工业机器人涉及到机械原理、机械设计、理论力学、自动控制理论基础、线性代数、机电一体化等机械工程类大学本科所学的诸多专业基础课程。例如，工业机器人操作臂设计就涉及到工业机器人操作臂机构、运动学、动力学、工业机器人样机或本体产品的物理参数识别、末端操作器操作轨迹规划、各种控制方法与技术等基础理论和技术。工业机器人在应用于工业生产、科研实验等实际操作任务前应具备以上基础理论。
3.工业机器人在制造业中的应用
3.1在传统制造业中的应用
工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，广泛应用于传统制造业，如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域。例如，工业机器人可用于冲压、简单装配、磨削、搬运、分拣、包装以及其他机械加工等单调、频繁和重复的长时间作业，也可用于压力铸造、热处理、焊接、喷涂、塑料制品成形等对人体有害的物料搬运或工艺操作。
工业机器人和人相比， 其优点主要有：精确、稳定、力大、适合于有毒有害环境等；和其他自动化控制设备相比， 其优点主要是有较大的系统柔性，有更大的自由运动空间，有较高的应用灵活性。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。
3.2在现代制造业中的应用
工业机器人不仅应用于传统制造业如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域，同时也已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服务业领域中。如，水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器人、高压线作业机器人等。
机器人在制药领域中有广阔的发展前途，由于制药企业的特殊要求，为了保持安全、无菌的生产环境，减少人的因素对制药环境及药品质量的影响，高精度卫生型机器人在制药领域的应用更加广泛。对于制药企业，生产设备的卫生设计在很大程度上决定了药品质量和企业的竞争力。高精度的机器人不但能够满足严格的安全标准，更是提升生产效率的有效手段。
卫生化设计机器人不仅有利于改善药品质量与安全，还能延长机械设备的使用寿命，同时降低人力和维护成本。机器人解决方案能够创造切切实实的效益，这一点已渐成共识。采用卫生设计机器人技术产品（即制药机械）更能满足生产系统及生产环境的各项卫生标准，已越来越受到人们的欢迎。
工业机器人论文范文第15篇
理论联系实际，在实践工作中检验理论、提升理论，是企业对毕业生的要求。理论指导实践，在实践工作中运用科学的理论指导实践，是企业对工程技术人员的要求。作者曾在电力系统就职，体会比较深刻。对于变电站而言变压器检修经常要做空载和短路试验，工程上变压器空载试验方法采用调压器在低压侧加压，空载容量应小于调压器容量的50％，试验电流为额定电流的1‰～1%,以测量变压器的铁损。一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。变压器短路试验用自耦变压器调节原边电压，原边电流达到额定值时，测量变压器铜损。通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%。通过亲自动手做压器空载、短路试验及观察实验现象，联系《电路》、《电机学》中关于变压器的相关知识，加深了对变压器的学习与理解。发电厂自动化控制是电力系统的发展趋势与要求，已投产和在建的大型发电厂的自动化控制水平非常高，已达到“无人值守，少人值班”管理模式。发电机组的自动开停机、自动同期并网技术验证了《自动控制理论》、《继电保护》等相关理论知识。在电力系统工作的4年中，笔者的理论知识在工作实践中不断得到深化和提升。
二电力系统工作经历对电气工程本科教学起到的积极作用
1教材选用目的更加明确
教材是高校实施培养计划的重要介质，直接影响着教学质量和人才。高质量、合理化的教材是提高教学质量与水平、完成人才培养计划与目标的保证。作者在施教时参照自身的工作经验，选用更具有方向性与实践性的教材，提高毕业生与企业之间的契合度。智能电网、数字化电站是电力系统的发展趋势，其要求电网信息化、自动化程度更高。因为这一目的，可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC）被广泛应用到电力系统中，目前国内应用的PLC有西门子（SIEMENS）公司生产的S7系列、施耐德公司生产的Quantum等系列、三菱公司生产的FX3G系列等。随着日系PLC退出中国市场，西门子PLC被普遍应用于电力系统自动化控制。例如三峡电厂、葛洲坝电厂、溪洛渡电厂等大型水电站使用PLC对发电机组、辅助设备系统等设备进行控制。因此在向电气工程与自动化专业教授《电器与可编程控制器》这门课程时，应该选用以西门子PLC为基础讲述电厂及电网自动化控制的教材，教学内容更接近电力系统工作实践，使电气工程及自动化专业毕业生在走上工作岗位时具有更强的适应能力。
2培养学生更具有方向性
现代电力企业对高校毕业生有着严格的职业要求。扎实的专业能力、较强的实践动手能力以及必要的公文写作能力是毕业生就职于电力企业所必须具有的素质。电力系统设备分为一次设备、二次设备两大类。就发电厂而言，从事电气一次设备的检修、维护及管理工作需要毕业生熟练掌握《发电厂电气主系统》、《电力系统继电保护》、《电机学》等专业课程的内容，熟悉电机、开关电器、载流导体、电抗器、补偿设备、避雷器、继电保护系统相关知识，这些是为适应发电厂工作而储备的理论知识。从事电气二次系统工作的毕业生则必须重点掌握《自动控制理论》、《电力系统继电保护》、《电子技术》、《电器与可编程控制器》的相应内容。因此拥有扎实、丰富的专业知识来服务电力企业，是电气工程及自动化专业的培养目标。实践动手能力在促使毕业生快速融入到企业生产工作中扮演着积极、重要的作用。发电厂电气设备维修工作需要毕业生有较强的电气二次配线、布线及PLC编程能力。发电厂中大量布置电气二次控制盘柜，实际的检修与维护工作需要高强度的控制回路布线与配线工作，电力系统高度自动化则需要毕业生具备基于PLC的自动化程序读写能力。公文写作能力是现代化大型企业对职工的基本要求。我国各级电力系统的运营、管理、维护已经实现了规范化、制度化、标准化。实际的工作中需要职工撰写大量的公文，例如对发电厂而言，每个月要写电厂运营报告、机组检修报告、技术改造方案等，特别是实行工作票制度后，每天都要写设备缺陷处理报告及巡检报告。这些工作要求职工具有一定的公文写作能力。对于毕业生而言，必要的公文写作能力在求职及就职中有着不可替代的优越性。
3将工作经验融入教学
将宝贵的工作经历融于课堂教学，可极大地丰富教学内容，提高学生的学习兴趣。作者讲述《电路》第十一章时，结合自己的工作经历深入浅出地讲述了变压器的原理、空载和短路实验，使学生更好地理解和掌握课堂内容。在讲述《电器与可编程控制器》时，以发电厂开停机控制流程、辅助设备自动化控制流程为例，将专业课程学习与电厂实际工作紧密结合起来，以培养更适合企业要求的应用型人才。
4将企业中应用的前沿技术
带进课堂随着数字化电站、智能电网的建设，大型发电机组实现并网发电，状态检测技术投入使用，开始对1000KV特高压技术进行实验研究。电力系统的发展日新月异，设备更新速度非常快。电气工程自动化专业的教学应当将当前电力系统的先进技术、发展趋势带进课堂，在丰富教学内容的同时，增加学生对前沿技术的求知兴趣。笔者从事过175MW、770MW水电机组的自动化控制系统改造及维修工作，巨型水电厂厂用电系统运行及维护工作，水电机组状态检测与故障诊断系统的组建与维护工作。其中770MW发电机组自动化控制技术、巨型水电组状态检测与故障诊断技术都是当前电力系统的前沿技术。将这些知识带进课堂，有利于学生充分认识本专业的发展动向与趋势，积极地规划自己的职业发展方向。
三结语
