機器人是一門綜合科學(xué)技術(shù)，一個小型機器人，是自動控制、測量、計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、機械、材料和通信技術(shù)的綜合結(jié)晶。那么在工業(yè)機器人中，涉及到哪些高科技？這些高科技目前進展如何？

圖為一臺桁架機械手搭配兩臺數(shù)控車床，組成自動化加工單元

1.[數(shù)控機床配套的機器人機械手的結(jié)構(gòu)]

通過應(yīng)用有限元分析、模態(tài)分析、仿真設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法，實現(xiàn)機器人操作機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。探索新的高強度輕質(zhì)材料，進一步提高載荷/自重比。如以德國庫卡公司為代表的機器人公司，將機器人的平行平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，擴大了機器人的工作范圍，輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用大大提高了機器人的性能。此外，采用先進的RV減速器和交流伺服電機，使機器人機械手幾乎成為免維護系統(tǒng)。該機制正朝著模塊化和重組的方向發(fā)展。比如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速器、檢測系統(tǒng)三位一體；整個機器人由關(guān)節(jié)模塊和連桿模塊重組構(gòu)成；模塊化裝配機器人產(chǎn)品在國外有市場。機器人的結(jié)構(gòu)更加靈巧，控制系統(tǒng)越來越小，兩者都在向集成化發(fā)展。利用并聯(lián)機構(gòu)和機器人技術(shù)實現(xiàn)高精度測量和加工，是機器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為未來機器人與數(shù)控技術(shù)的融合奠定了基礎(chǔ)。

2.[機器人控制系統(tǒng)]

開放式模塊化控制系統(tǒng)。向基于PC的開放式控制器發(fā)展，便于標準化和網(wǎng)絡(luò)化；設(shè)備集成度提高，控制柜越來越小，采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、可操作性和可維護性?？刂葡到y(tǒng)性能進一步提高，從過去控制標準的6軸機器人發(fā)展到現(xiàn)在可以控制21軸甚至27軸，實現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。人機界面更加友好，語言和圖形編程接口正在開發(fā)中。機器人控制器的標準化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC的網(wǎng)絡(luò)化控制器成為研究熱點。除了進一步提高在線編程的可操作性，離線編程的實用性將成為研究的重點，一些領(lǐng)域的離線編程已經(jīng)實現(xiàn)。

3.[機器人傳感技術(shù)]

根據(jù)智能制造的知識，機器人中的傳感器發(fā)揮著越來越重要的作用。裝配焊接機器人除了位置、速度、加速度等傳統(tǒng)傳感器外，還采用了激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器，實現(xiàn)了焊縫的自動跟蹤、自動化生產(chǎn)線上物體的自動定位和精密裝配作業(yè)，大大提高了機器人的作業(yè)性能和對環(huán)境的適應(yīng)能力。遙控機器人采用視覺、聲音、力和觸覺等多傳感器融合技術(shù)，對環(huán)境進行建模并進行決策控制。為了進一步提高機器人的智能和適應(yīng)性，各種傳感器的使用是其解決問題的關(guān)鍵。研究的重點在于有效可行的多傳感器融合算法，尤其是在非線性、非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情況下。另一個問題是傳感系統(tǒng)的實用性。

4.[網(wǎng)絡(luò)通信功能]

日本安川和德國庫卡最新的機器人控制器，都接入了Canbus、Profibus和一些網(wǎng)絡(luò)，使機器人從過去的獨立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用邁出了一大步，也使機器人從過去的專用設(shè)備向標準化設(shè)備發(fā)展。

5.【機器人性價比】

機器人的性能在不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、易操作維護)，而單機的價格在不斷降低。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，機器人系統(tǒng)的可靠性大大提高。以前機器人系統(tǒng)的可靠性MTBF通常是幾千小時，現(xiàn)在已經(jīng)達到了5萬小時，可以滿足任何場合的需要。

6.[多代理控制技術(shù)]

這是機器人研究的一個新領(lǐng)域。主要研究了多智能體群體體系結(jié)構(gòu)、通信和協(xié)商機制、感知和學(xué)習(xí)方法、建模和規(guī)劃以及群體行為控制。