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智能机器人关键技术及应用

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2018.12.20
信息摘要:

机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。相对于传统机器人简单、重复性劳动来说,智能机器人是更智能化、柔性化、信息化的机器人。狭义上,智能机器人将智能传感技术与机器人技术相融合,使机器人可以更加准确、完全的感知外部信息,做出正确决策,并基于多传感器融合信息对环境进行智能判断和快速反应。广义上,在制造业,通过建立数字化智能无人工厂,将机器人作为核心智能感知和作业单元,实现与加工、装配、物流、仓储等生产作业系统的泛在感知与无缝集成;在非制造业,将新兴技术与机器人技术深度融合,实现人类在智慧城市享受智慧生活所带来的极致体验。因此,智能机器人代表了机器人未来的趋势和发展方向。

 智能机器人关键技术发展

目前,机器人已经广泛应用于人类生产和生活中,随着人工智能、机器人、传感器技术的不断发展,机器人已经由传统的在线示教工作模式向智能工作模式方向发展。视觉技术的进步使得机器人可以实现对作业对象的位置识别、姿态识别,甚至获得作业对象的三维特征;力控制技术的发展使得机器人对作业对象有了更精准的触觉反馈,实现更精细的操作;人工智能的发展使得机器人可以在动态环境下具有更好的规划与决策功能,并可以支持多个机器人协同作业,完成特定任务;人机交互技术的进步使得机器人和操作者之间能够以语音等方式进行更自然交互;网络技术的发展使得机器人成为智慧工厂的智能设备,程故障诊断与设备维护。随着技术的提升,机器人的功能、性能及可靠性不断增强,具备更高的柔性和智能,能够完成复杂的工作和精细作业,这是机器人在技术上能够胜任大批量替代人的先决技术条件。


未来智能机器人的关键技术发展主要集中在以下方面:

(1)机器人机构优化设计技术

高负重比轻量化手臂、中空手腕设计、一体化关节、新型仿生机构设计等技术。


(2)高性能运动控制技术

人机安全伺服驱动、软PLC、动力学控制、高速高精度轨迹规划与控制及多机器人协调等技术。


(3)智能人机交互技术

离线编程、三维仿真、VR、声音和手势识别、生肌电检测等技术。


(4)智能感知认知和人工智能技术

视觉识别与定位、力控制技术、远程故障诊断、语义理解和深度学习等技术。

智能机器人产品主要发展方向

公共服务机器人

公共服务机器人正在越来越广泛的被应用,在餐厅、银行、医院、政府等公共场所中,服务机器人正逐步成为更加贴近人类的工具,在应对解决劳动力下降、实现安心安全社会、创建便利和幸福生活等诸多问题中发挥作用。急需开发送餐机器人、酒店服务机器人、迎宾展示机器人、导购机器人等系列化产品,在餐厅、酒店、购物中心、展馆等行业实现推广应用。


医疗康复机器人

医疗康复机器人具有精细化、智能化、微创化的特点,可以更精确地诊断症状,科学分析病理,降低人工操作失误,并可以减少患者痛苦,使患者恢复速度加快。由于医护人力相对缺乏,医用机器人作为新兴医护手段具有巨大的发展潜力。急需开发面向医疗辅助、康复健身等应用的骨科牵引机器人、送药机器人、远程医疗机器人、上下肢康复机器人等系列化产品,在医院、康复中心等机构实现示范应用。


养老助残机器人

全球人口老龄化及伤残人士的社会保障和服务、医疗看护人员和设备严重不足,对辅助和护理的社会压力以及高素养医护人员的缺乏导致的供需矛盾,从多方面给社会带来巨大的压力和挑战。养老助残机器人技术与应用将使银发一族、伤残人士获得更及时的照顾、更贴心的陪护、更科学的康复保健,过上更有尊严的生活。急需开发面向养老助残应用的智能情感陪护机器人、床椅一体化机器人、护理机器人、助行机器人等系列化产品,在养老院、福利院、家庭等实现示范应用。


新一代机器人

面向新兴制造业的需求,新一代机器人以克服传统固定基座机器人的局限,提升制造过程的柔性,以柔性装配、多机器人协调等复杂作业为目标。国外发达国家和优势机器人企业纷纷开展在该领域布局,以抢占未来机器人产业技术制高点,急需开发面向电子、医药等新兴制造业的复合型机器人、一体化多关节柔性机器人、双臂机器人等系列化产品,实现推广应用。


工业机器人智能应用工艺软件

随着机器人在工业应用领域的不断扩展,客户产品的不断升级换代,以及对产品加工工艺和精度要求的不断提升,对于机器人智能化的要求也越来越高。我国工业机器人产品与国外的差距主要体现在高端智能应用方面,急需开发针对于焊接、加工、装配、喷涂等高端行业的专用工业软件包,完成在典型行业的产业化推广。


 智能机器人潜在应用市场

未来,随着技术的提升,机器人的功能、性能及可靠性不断增强,具备更高的柔性和智能化,能够完成各种复杂的任务和精细作业,所以其应用领域也在由汽车等传统领域向新兴领域不断进行扩展。


(1)服务行业:公共服务机器人、医疗康复机器人及养老助残机器人

产品特点有:采用视觉、力觉、激光、超声、红外等多种传感器信息融合提高机器人的智能程度,具有自主导航定位、路径规划、自主避障和人机交互等功能。

典型应用有:展示、引导、讲解、端物品、人员识别与判断、医疗辅助、康复健身及情感陪护等。


(2)新兴制造业:柔性多关节机器人、复合型机器人及双臂机器人

产品特点有:满足安全、快速、易用以及高柔性的操作需求,具有高速度,高精度,小型化等优势。

典型应用有:精密组装、部件分拣与装配、生产线自动化上下料、物流运输、及设备维修、检测与清洁等。


(3)航空、航天领域:智能工业机器人协调作业系统

产品特点有:可以实现对于具有自由曲面的大尺寸工件的三维建模与机器人最优作业轨迹规划,完成大尺寸工件的精确作业,可实现多机器人同时无人化作业,提高作业效率。

典型应用有:工作站维修、大部件喷涂、焊接、加工作业等。


(4)物流运输领域:室外AGV、重载AGV及激光导引AGV系统

产品特点有:可以实现室内、室外复杂环境集装箱等重载物品的自动水平转运。

典型应用有:港口集装箱运输、高铁大型部件自动转运、重载工程机械物料运输等


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