国外的航空航天工业中应用机器人也十分广泛,如铆接装配作业就大量使用了机器人,此外如电气插头的装配,发动机风扇外壳和高压涡轮的焊接,飞机座舱盖和风挡钻孔作业,飞机机身和垂直尾翼钻孔,都采用了机器人。某些飞机机身、机舱的喷漆作业,发动机零部件等离子喷涂也采用了机器人。在空间开发中,航天飞机上收放卫星的机器人是加拿大Spar公司生产的,美国NASA实施的火星探测计划,发射了两个火星探测器海盗I和海盗H,它们也是一种机器人,在火
星上采集样品,作各种实验,并能将实验结果发回地球。
在海洋开发方面,美国曾用Curv号有缆水下机器人成功地从西班牙附近900米深的海底打捞一颗因B-52轰炸机失事掉入水中的氢弹。挪威卑尔根公司生产的一种水下机器人,可在水下600米处作业,装有电视摄像机,可收集海底标本,切割石油管道和缆索等。
在放射性环境中,如在核电站里,机器人可用来检查、修复管道、阀门等,如日本东芝公司研制的一种蛇形机器人,具有八个关节,可以在狭小的空间里操作,臂长达2.25米,臂顶端装有电视摄像机。在军事方面,机器人己用于侦察、布雷、排除爆炸物、装填弹药等。在建筑中,己有一种爬壁机器人可用来修理墙面,擦洗窗户。此外还有摘果实、挤牛奶、剪羊毛、清理垃圾、监护病人的机器人等。
总之,机器人的应用面相当广泛,机器人的工作特点是在计算机控制下离开人的干预进行各项工作。用机器人代替人,可以使人摆脱高温、有毒、粉尘、振动、放射性、强噪音等恶劣环境,而去从事机器人的监控、文护等工作,使工作性质发生了变化,减轻了劳动强度,同时也改善了就业结构。机器人工作抗干扰能力强,一心一意按所编程序工作,动作精度、重复精度高,因此能保证和提高产品质量。解决多品种小批量生产的自动化问题二随着人民生活水平的提高,人们要求提供更丰富更多样的产品。因此,用传统的生产方式难以满足人们的需求,当前柔性制造系统的飞速发展正是适应了这种发展趋势,而机器人是柔性系统中不可缺少的提高劳动生产率的关键设各。与人相比,机器人有一个最大的特点:不知疲倦、不需要休息,在合宜的条件下,可以连续工作,因此可以大大地提高劳动生产率。机器人对于改善劳动条件、减少安全事故,减少人受危险环境的伤害等方面都有显著的效果【6】。
1.4.2 机器人的发展
现代工业机器人起源于数控机床和远程控制器。1954年,美国的George Devol首先把远程控制器的杆结构与数控铣床的伺服轴结合起来,研制出了第一台通用机械手。这种机械手可以通过让其沿一系列点运动,将运动位置以数字形式存贮起来,动作执行时,使伺服系统驱动机械手各关节轴来再现这些位置,从而让机械手完成一些简单的工作。正是由于这个机械手具有了编程示教再现功能,因此许多人把它作为现代工业机器人产生的标志。在随后的生产应用中,为了适应各种不同用途需要,相继出现了直角坐标、关节坐标、极坐标等许多种不同结构的机器人。与第一代示教再现型机器人不同,第二代机器人是具有感觉功能的适应控制机器人。这种机器人带有传感器,能感知环境和对象的情况,以控制自身动作的变化。在机器人视觉、触觉研究的同时,机器人其他感觉功能的开发也已经开始,对机器人的接近觉、听觉、滑觉以及会话等功能都进行了研究,并取得了一定的成果。而且这种有感知功能的机器人开始被应用于工业生产中的焊接、装配及机械加工等作业。智能机器人被人们称为第三代机器人,它是能利用感觉和识别功能做决策行动的机器人。从七十年代后期开始,人们对智能机器人的规划生成系统(问题解决系统,路径搜索等),环境的理解系统(感觉智能,包括视觉,触觉等),知识获得与利用系统(知识工程和专家系统等),人一机接口系统,运动系统等问题展开了更加广泛、深入地研究。智能机器人的研究是一个艰巨而又广泛的问题,随着研究的不断深入,相关科学的飞速发展(如第五代智能计算机),具有智能的机器人在不久的将来一定会出现。纵观机器人的发展过程,可以看出, 自从机器人在五十年代诞生以来,在短短的四十多年里由于各种有关技术的发展,特别是自动控制技术、集成电路技术及微型计算机技术的应用,在国际形式的推动下,各国在经济上和科技上展开激烈的竞争,机器人的生产和应用随之得到了迅速的发展。它经历了第一代工业机器人的研究、实用化、普及,第二代感知功能机器人的研究、实用化,以及第三代智能机器人的研究等各个阶段。
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