機器人在教育中應(yīng)用第一頁，共78頁。內(nèi)容安排二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展一、基本概念三、我們的工作2第二頁，共78頁。1.1機器人名稱的由來(About“Robot”)

機器人的英文名詞是Robot，Robot一詞最早出現(xiàn)在1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克（KarelCapek）所寫的一個劇本中，這個劇本的名字為《Rossum’sUniversalRobots》，中文意思是“羅薩姆的萬能機器人”。 劇中的人造勞動者取名為Robota，捷克語的意思是“苦力”、“奴隸”。英語的Robot一詞就是由此而來的，以后世界各國都用Robot作為機器人的代名詞。一、基本概念3第三頁，共78頁。1.2機器人的發(fā)展歷史

(TheDevelopingHistoryofRobots)古代“機器人”——現(xiàn)代機器人的雛形

人類對機器人的幻想與追求已有3000多年的歷史西周時期，我國的能工巧匠偃師研制出的歌舞藝人，是我國最早記載的機器人。春秋后期，據(jù)《墨經(jīng)》記載，魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”。公元前2世紀，古希臘人發(fā)明了最原始的機器人──太羅斯，它是以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的青銅雕像，它可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。1800年前的漢代，大科學家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而且發(fā)明了計里鼓車，計里鼓車每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。一、基本概念4第四頁，共78頁。后漢三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”，并用其在崎嶇山路中運送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭。1662年，日本的竹田近江利用鐘表技術(shù)發(fā)明了自動機器玩偶，并在大阪的道頓堀演出。1738年，法國天才技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機器鴨，它會嘎嘎叫，會游泳和喝水，還會進食和排泄。1773年，著名的瑞士鐘表匠杰克·道羅斯和他的兒子利·路易·道羅斯制造出自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等，他們創(chuàng)造的自動玩偶是利用齒輪和發(fā)條原理而制成的，它們有的拿著畫筆和顏色繪畫，有的拿著鵝毛蘸墨水寫字，結(jié)構(gòu)巧妙，服裝華麗，在歐洲風靡一時。1927年，美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機器人“電報箱”，并在紐約舉行的世界博覽會上展出，它是一個電動機器人，裝有無線電發(fā)報機，可以回答一些問題，但該機器人不能走動。一、基本概念5第五頁，共78頁?，F(xiàn)代機器人的發(fā)展歷史二戰(zhàn)期間（1938-1945）由于核工業(yè)和軍事工業(yè)的發(fā)展，研制了“遙控操縱器”（Teleoperator）主要用于放射性材料的生產(chǎn)和處理過程。1947年，對這種較簡單的機械裝置進行了改進，采用電動伺服方式，使其從動部分能跟隨主動部分運動，稱為"主從機械手"（Master-SlaveManipulator）。1949-1953

美國麻省理工學院開始研制數(shù)控銑床隨著先進飛機制造的需要，美國麻省理工學院輻射實驗室（MITRadiationLaboratory）開始研制數(shù)控銑床。1953年研制成功能按照模型軌跡做切削動作的多軸數(shù)控銑床。1954年

“可編程”“示教再現(xiàn)”機器人美國人GeorgeC.Devol設(shè)計制作了世界上第一臺機器人實驗裝置，并發(fā)表了題為《適用于重復作業(yè)的通用性工業(yè)機器人》的文章。一、基本概念6第六頁，共78頁。60年代

機器人產(chǎn)品正式問世，機器人技術(shù)開始形成1960年美國“聯(lián)合控制公司”（ConsolidatedControl）根據(jù)Devol的專利技術(shù)，研制出第一臺真正意義上的工業(yè)機器人，并成立了Unimation公司，開始定型生產(chǎn)名為Unimate的工業(yè)機器人。兩年后，美國“機床與鑄造公司”（AMF）也生產(chǎn)了另一種可編程工業(yè)機器人Versatran。70年代

機器人技術(shù)發(fā)展成為專門學科機器人產(chǎn)業(yè)得到蓬勃發(fā)展，機器人技術(shù)發(fā)展成為專門學科，稱之為機器人學（Robotics）。機器人的應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大，不同的應(yīng)用場所，導致了各種坐標系統(tǒng)、各種結(jié)構(gòu)的機器人相繼出現(xiàn)，大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)飛躍發(fā)展使機器人的控制性能大大提高，成本不斷下降。一、基本概念7第七頁，共78頁。80年代

開始進入智能機器人研究階段80年代，不同結(jié)構(gòu)、不同控制方法和不同用途的工業(yè)機器人在工業(yè)發(fā)達國家真正進入了實用化的普及階段。隨著傳感技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展，開始進入智能機器人研究階段。機器人視覺、觸覺、力覺、接近覺等項研究和應(yīng)用，大大提高了機器人的適應(yīng)能力，擴大了機器人的應(yīng)用范圍，促進了機器人的智能化進程。經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，機器人技術(shù)逐步形成了一門新的綜合性學科—

機器人學（Robotics）它包括有基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究兩個方面主要研究內(nèi)容有：(1)機械手設(shè)計； (2)機器人運動學、動力學和控制；(3)軌跡設(shè)計和路徑規(guī)劃； (4)傳感器(包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器)；(5)機器人視覺； (6)機器人語言；(7)裝置與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；(8)機器人智能等。一、基本概念8第八頁，共78頁。1.3機器人的定義和分類

（DefinitionandClassifyingforRobots）

1.3.1機器人的定義(DefinitionofRobots)

機器人問世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統(tǒng)一的意見。原因之一是機器人還在發(fā)展，新的機型，新的功能不斷涌現(xiàn)。同時由于機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。隨著機器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時代的到來,機器人所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富，機器人的定義也不斷充實和創(chuàng)新。下面給出一些有代表性的定義。一、基本概念9第九頁，共78頁。國際和國外相關(guān)組織的定義國際標準化組織（ISO）的定義：機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)。美國國家標準局（NBS）的定義：機器人是一種能夠進行編程并在自動控制下執(zhí)行某些操作和移動作業(yè)任務(wù)的機械裝置。美國機器人協(xié)會（RIA）的定義：機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動作來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機械手。日本工業(yè)機器人協(xié)會（JIRA）的定義：工業(yè)機器人是一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器的，能夠轉(zhuǎn)動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機器。一、基本概念10第十頁，共78頁。有關(guān)學者的定義在1967年日本召開的第一屆機器人學術(shù)會議上提出了兩個有代表性的定義。森政弘與合田周平提出的定義：“機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特征的柔性機器”。從這一定義出發(fā)，森政弘又提出了用自動性、智能性、個體性、半機械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動性等10個特性來表示機器人的形象。日本早稻田大學加藤一朗（日本機器人之父）教授認為：機器人是由能工作的手，能行動的腳和有意識的頭腦組成的個體，同時具有非接觸傳感器（相當于耳、目）、接觸傳感器（相當于皮膚）、固有感及平衡感等感覺器官的能力。一、基本概念11第十一頁，共78頁。綜合諸家的解釋，概括各種機器人的性能，我們認為可以按以下特征來描述機器人：1.機器人的動作機構(gòu)具有類似于人或其他生物體某些器官(如肢體、感官等)的功能；2.機器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變，是柔性加工主要組成部分；3.機器人具有不同程度的智能，如記憶、感知、推理、決策、學習等；4.機器人具有獨立性，完整的機器人系統(tǒng)，在工作中可以不依賴于人的干預(yù)。一、基本概念12第十二頁，共78頁。

1.3.2機器人的分類(ClassifyingofRobots)按照從低級→高級的發(fā)展程度可分為三類機器人第一代機器人（FirstGenerationRobots）：即可編程、示教再現(xiàn)工業(yè)機器人機器人，已進入商品化、實用化。第二代機器人（SecondGenerationRobots）：裝備有一定的傳感裝置，能獲取作業(yè)環(huán)境、操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，能作出簡單的推理，對動作進行反饋的機器人，通常稱為低級智能機器人，由于信息處理系統(tǒng)的龐大與昂貴，第二代機器人目前只有少數(shù)可投入應(yīng)用。第三代機器人（ThirdGenerationRobots）：具有高度適應(yīng)性的自治機器人。它具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動。第三代機器人又稱作高級智能機器人，它與第五代計算機關(guān)系密切，目前還處于研究階段。一、基本概念13第十三頁，共78頁。按照開發(fā)內(nèi)容和目的區(qū)分，可分為以下三類機器人工業(yè)機器人（IndustrialRobot）：如焊接、噴漆、裝配機器人。操縱機器人（TeleoperatorRobot）：如主從手，遙控排險、水下作業(yè)機器人。智能機器人（IntelligentRobot）：如演奏、表演、下棋、探險機器人。特種機器人和微型機器人是目前機器人發(fā)展的一個重要方向特種機器人（SpecialRobots）：如航天飛機上的機械手在失重狀態(tài)下的工作，海洋探測機器人、軍用機器人、防核防化機器人、爬壁機器人、微小物體操作機器人等。微型機器人（Micro-robots）：體積小，如管道機器人、血管疏通機器人。微動機器人（Micro-movementrobots）：動作小、精度高，如細胞切割機器人、微操作和微裝配機器人等。一、基本概念14第十四頁，共78頁。1.4機器人的結(jié)構(gòu)與控制方式(StructureandControlofRobots)1.4.1機器人的結(jié)構(gòu)(TheStructureofRobot)簡單地說，機器人主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動和傳動裝置、傳感器和控制器四大部分構(gòu)成（如圖）。一、基本概念記憶、示教裝置控制裝置驅(qū)動裝置傳感器工業(yè)機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15第十五頁，共78頁。執(zhí)行機構(gòu)：機器人的足、腿、手、臂、腰及關(guān)節(jié)等，它是機器人運動和完成某項任務(wù)所必不可少的組成部分。驅(qū)動和傳動裝置：用來有效地驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的裝置，通常采用液壓、電動和汽動，有直接驅(qū)動和間接驅(qū)動二種方式。傳感器：是機器人獲取環(huán)境信息的工具，如視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、力覺、滑覺和接近覺傳感器等，它們的功能相當于人的眼、耳、鼻、皮膚及筋骨。控制器：是機器人的核心，它負責對機器人的運動和各種動作控制及對環(huán)境的識別。 現(xiàn)代工業(yè)機器人的控制器都是由計算機控制系統(tǒng)組成，控制方式主要有示教再現(xiàn)、可編程控制、遙控和自主控制等多種方式。一、基本概念16第十六頁，共78頁。日本三菱公司產(chǎn)MOVEMASTER-EX五自由度機器人一、基本概念▲實驗室中的MOVEMASTER-EX機器人實物照片▼MOVEMASTER-EX五自由度機器人結(jié)構(gòu)圖17第十七頁，共78頁。美國UNIMATE公司產(chǎn)PUMA/560型六自由度機器人一、基本概念▲PUMA/560機器人（照片）▼PUMA/560六自由度機器人結(jié)構(gòu)18第十八頁，共78頁。

1.4.2機器人的工作原理（ThePrincipleofRobot）

機器人的工作原理是一個比較復雜的問題。簡單地說，機器人的原理就是模仿人的各種肢體動作、思維方式和控制決策能力。從控制的角度，機器人可以通過如下四種方式來達到這一目標?！笆窘淘佻F(xiàn)”方式：它通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機械手如何動作，控制器將示教過程記憶下來，然后機器人就按照記憶周而復始地重復示教動作，如噴涂機器人。

一、基本概念19第十九頁，共78頁。“可編程控制”方式：工作人員事先根據(jù)機器人的工作任務(wù)和運動軌跡編制控制程序，然后將控制程序輸入給機器人的控制器，起動控制程序，機器人就按照程序所規(guī)定的動作一步一步地去完成，如果任務(wù)變更，只要修改或重新編寫控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)工業(yè)機器人都是按照前兩種方式工作的。“遙控”方式：由人用有線或無線遙控器控制機器人在人難以到達或危險的場所完成某項任務(wù)。如防暴排險機器人、軍用機器人、在有核輻射和化學污染環(huán)境工作的機器人等?！白灾骺刂啤狈绞剑菏菣C器人控制中最高級、最復雜的控制方式，它要求機器人在復雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中具有識別環(huán)境和自主決策能力，也就是要具有人的某些智能行為。一、基本概念20第二十頁，共78頁。1.5機器人的應(yīng)用

（TheApplicationsofRobots）機器人的應(yīng)用十分廣泛，在許多領(lǐng)域機器人都得到了成功的應(yīng)用或有著美好的應(yīng)用前景。特種機器人

替代人在繁重、危險、惡劣環(huán)境下作業(yè)必不可少的工具，如航天航空、消防（滅火）機器人、防暴機器人、盾構(gòu)機器人等。工業(yè)機器人是機器人領(lǐng)域的一個重要研究方向，在國防、空間技術(shù)、生物醫(yī)學工程、智能制造和微機電系統(tǒng)（MEMS）中有廣泛的應(yīng)用前景。服務(wù)機器人已經(jīng)開始或在不久的將來進入人類家庭生活，如娛樂機器人、保健機器人，導盲機器人、垃圾清掃和擦玻璃機器人等。一、基本概念21第二十一頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展中國是一個制造大國●中國制造業(yè)規(guī)模很大，產(chǎn)值世界第一(2013年)：中國制造業(yè)產(chǎn)值2.05萬億美元美國制造業(yè)產(chǎn)值1.78萬億美元●中國制造業(yè)在全世界所占份額：汽車25%、船舶42%、計算機63%、彩電50%、冰箱65%、空調(diào)80%、手機70%、數(shù)碼相機65%22第二十二頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能制造業(yè)的進化論網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化設(shè)計、創(chuàng)客與云制造智能機器人、增材制造、智能生產(chǎn)嵌入式軟件監(jiān)控與互聯(lián)網(wǎng)電商生產(chǎn)方式，生產(chǎn)工具，生產(chǎn)貿(mào)易23第二十三頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展未來經(jīng)濟的12項顛覆性技術(shù)24第二十四頁，共78頁。智能制造是指具有感知、決策及控制功能的制造裝備，包含工業(yè)機器人、3D打印、智能生產(chǎn)等前沿領(lǐng)域。核心支撐是機器人技術(shù)二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展25第二十五頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展2013年5月麥肯錫全球戰(zhàn)略研究所發(fā)布26第二十六頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展2013年3月20日，美國發(fā)布《機器人技術(shù)路線圖：從互聯(lián)網(wǎng)到機器人》。

該路線圖強調(diào)了機器人技術(shù)在美國制造業(yè)和衛(wèi)生保健領(lǐng)域的重要作用，同時也描繪了機器人技術(shù)在創(chuàng)造新市場、新就業(yè)崗位和改善人們生活方面的潛力。27第二十七頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展1.行業(yè)發(fā)展預(yù)測：增長態(tài)勢延續(xù)預(yù)測1——2017年全球工業(yè)機器人銷售量250000臺2011年16.6萬臺，因經(jīng)濟回暖達到歷史巔峰2012年15.9萬臺，因電子工業(yè)領(lǐng)域銷售下降略有回落2017年預(yù)計25萬，因全球特別是中國制造業(yè)升級預(yù)測2——到2017年全球工業(yè)機器人市場容量2700億2012年全球機器人本體市場容量為530億元，本體加集成市場估計1600億元。估計2013年至2017年，包含本體和集成在內(nèi)的全球工業(yè)機器人市場，年復合增長率約為11%。預(yù)計2017年將達到2700億元。預(yù)測3——預(yù)計到2017年全球服務(wù)機器人市場容量接近500億根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，2012年全球個人（或家庭）用服務(wù)機器人市場容量為73億元，公共服務(wù)機器人市場容量為208億元。預(yù)計2013—2017年個人（或家庭）用服務(wù)機器人市場容量增長率為7%，公共服務(wù)機器人市場容量年均復合增長率為17%。到2017年，全球服務(wù)機器人市場容量將接近500億元。全球機器人行業(yè)現(xiàn)狀分析28第二十八頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展全球機器人行業(yè)現(xiàn)狀分析2.全球機器人行業(yè)布局：日歐產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯，中國市場潛力巨大工業(yè)機器人市場銷量與存量日、美、德、韓、中五國存量占全球比例達71.24%，銷量達69.92%截至2012年底，全球機器人累計銷量達到247萬臺，中國2012年工業(yè)機器人銷量增幅達到30%。全球工業(yè)機器人與機床行業(yè)銷量的對比工業(yè)機器人銷量占機床銷量反映各國機器人使用情況。美日德三國的機器人銷量占機床銷量比穩(wěn)定在一定區(qū)間內(nèi)15%-25%，中國不到5%，因此，中國機器人行業(yè)發(fā)展?jié)摿€很大。主要國家/地區(qū)機器人技術(shù)優(yōu)勢領(lǐng)域比較日本在工業(yè)機器人、家用機器人方面優(yōu)勢明顯，歐洲在工業(yè)機器人和危險作業(yè)機器人領(lǐng)域?qū)儆陬I(lǐng)先地位，美國主要優(yōu)勢在系統(tǒng)集成領(lǐng)域，醫(yī)療機器人和國防軍工機器人。29第二十九頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展全球機器人行業(yè)現(xiàn)狀分析美國優(yōu)勢在系統(tǒng)集成日本強調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈分工歐洲強調(diào)本體加集成整體方案機器人行業(yè)發(fā)展五階段中國美國、日本、歐洲30第三十頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展我國工業(yè)機器人領(lǐng)域正在發(fā)生三件事：（1）越來越多的行業(yè)開始安裝工業(yè)機器人，實現(xiàn)成本、質(zhì)量、效率的提升，帶動工業(yè)機器人持續(xù)高增長；（2）本土機器人本體和零部件制造企業(yè)在奮起直追，試圖在一些專用領(lǐng)域替代進口；（3）系統(tǒng)集成商將憑借熟悉行業(yè)、及時服務(wù)和成本優(yōu)勢，開始搶占汽車行業(yè)之外的市場。31第三十一頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展中國工業(yè)機器人市場數(shù)據(jù)

中國機器人產(chǎn)業(yè)園，佛山、蕪湖、昆山、常州、天津、青島、唐山、撫順、張家港等中國工業(yè)機器人市場05-12年:增長30%05-12年:增長25%32第三十二頁，共78頁。2012年中國工業(yè)機器人市場數(shù)據(jù)二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展33第三十三頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展

中國領(lǐng)域廣泛，行業(yè)種類繁多，需要大量機器人，而在西方發(fā)達國家許多行業(yè)與領(lǐng)域已經(jīng)淘汰不存在，如機械加工，拋光、打磨、噴涂、鑄造；如建材塑料；如3C消費電子，錫焊、點膠、打螺釘、桌面裝配等，在國外發(fā)達國家沒有中國珠江、長江這樣多的民企制造業(yè)。經(jīng)濟型機器人自動化產(chǎn)品對中國企業(yè)是一個巨大的市場機會，尤其是10萬以下的工業(yè)機器人。

預(yù)計2020年需要新增工業(yè)機器人裝機量約為20—30萬臺34第三十四頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展工業(yè)機器人整機供應(yīng)商國外整機商國內(nèi)整機商系統(tǒng)集成商發(fā)那科安川庫卡ABB川崎不二越柯馬新松博實廣州數(shù)控奇瑞艾福特上海沃迪南京埃斯頓新時達機器人華恒焊接軟控科捷南京埃斯頓機器人工程有限公司上海沃迪科訊達啟帆首鋼莫托曼熊貓電子天奇股份智云股份柯馬（上海）工程有限公司35第三十五頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展機器人核心部件國內(nèi)外供應(yīng)商核心部件國外廠家國內(nèi)廠家驅(qū)動及控制系統(tǒng)DeltaTau、GaiTRIO、FANUC、西門子、MAXON、KEBA、貝加萊固高、匯川技術(shù)、英威騰、廣州數(shù)控、華中數(shù)控（籌）博創(chuàng)科技伺服電機安川、松下、三菱、三洋、三共、富士、倫茨、倍福、力士樂、博世、西門子、MAXON臺灣APEX、南京艾斯頓、廣州數(shù)控、珠海運控、桂林星辰、匯川技術(shù)RV減速器帝人、住友、SEJINIGB（韓國）、SPINEA（斯洛伐克）、TwinSpin秦川發(fā)展（籌）、上海機電（銷售）、科賽恩、浙江恒豐泰、南通振康、天津諧波減速器Harmonica(日本)、HarmonicaDriveAG(德國)中計克美、蘇州綠的、北京諧波傳動所36第三十六頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)機器人廠商國外廠商國內(nèi)廠商iROBOT(服務(wù)機器人)Segway(短途代步機器人)達芬奇（醫(yī)療微創(chuàng)機器人）樂高（科技娛樂）豐田（移動機器人）松下（護理機器人）本田（仿人與助理機器人）Rethink(裝配機器人)韓國Yujin(科教娛樂機器人)Kibot(科技娛樂機器人)OttoBock(助殘機器人)英維康（使用機器人）NAO（科教仿人機器人）WowWee(家庭監(jiān)控機器人)i-Sobot(科教仿人機器人)大疆（無人機）科沃斯（家用機器人）銀星（家用機器人）納恩博（短途代步車）易步（短途代步車）天智航（醫(yī)療微創(chuàng)機器人）蘇州博實機器人紫光優(yōu)藍（科技娛樂）未來伙伴機器人（科技娛樂）博創(chuàng)科技（科技娛樂）重慶金山（醫(yī)療機器人）繁興科技（自動化烹飪）中科睿成（互聯(lián)網(wǎng)終端）東莞博思、偉力（娛樂玩具）37第三十七頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展工業(yè)機器人最具潛力的行業(yè)汽車產(chǎn)業(yè)：汽車整車、汽車零部件、摩托車等通信電子：PCB板、消費電子組裝、半導體搬運等金屬制品：板材、管材焊接與切割；金屬件打磨等塑料輪胎：搬運、上下料；對人體有危害的工藝家電行業(yè)：零部件生產(chǎn)與組裝值得關(guān)注服務(wù)機器人若干領(lǐng)域危險作業(yè)、醫(yī)療康復、航空航天特種領(lǐng)域：醫(yī)療外科機器人、助老助殘機器人、核工業(yè)機器人、水下機器人、軍用機器人等互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)領(lǐng)域：信息家電、家政服務(wù)、教育娛樂服務(wù)機器人等智能交通領(lǐng)域：智能移動機器人、嵌入式智能控制、無人自駕車等38第三十八頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)研情況民營企業(yè)最先大規(guī)模應(yīng)用工業(yè)機器人民營企業(yè)用工靈活，提升產(chǎn)能與效率的動力大，在競爭與利益的驅(qū)動下將會領(lǐng)先于國有企業(yè)采用機器人，從而降低產(chǎn)品成本，并提升了產(chǎn)品質(zhì)量，進而提高收入與擴大市場份額。國企開始投入機器人和應(yīng)用機器人一方面投入價格市場競爭不激烈領(lǐng)域，如軍用機器人、資源開采、水下機器人、危險作業(yè)機器人、醫(yī)療外科機器人、空間機器人等。另一方面隨著市場激烈競爭，盈利衰減，迫使使用工業(yè)機器人，推動高端智能制造發(fā)展。背景、技術(shù)與人才有優(yōu)勢，科研經(jīng)費相對充足。一批科研院所及高校學者開發(fā)機器人前沿理論與技術(shù)。智能材料、3D打印、變結(jié)構(gòu)、變剛度、機器視覺、仿生機器人、規(guī)劃導航、醫(yī)療微創(chuàng)、腦生物肌電交互。39第三十九頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展如果一個地方計劃在未來5年內(nèi)，每年投入5000億元，實施5000個機器換人項目。為什么要實施這樣的計劃？可以給我們帶來什么樣的機遇？怎樣去抓住這些機遇？40第四十頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展啟發(fā)一：機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略：三基石一支柱41第四十一頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展啟發(fā)二：科研工作，既要頂天，又要立地反思國家科研投入的方向和方式---怎樣讓解決現(xiàn)實問題成為重點支撐方向42第四十二頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展啟發(fā)三：技術(shù)和經(jīng)濟的可行性是用戶接受的前提43第四十三頁，共78頁。二、中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展啟發(fā)四：聯(lián)合采用機遇、聯(lián)合才有發(fā)展產(chǎn)學研合作不用專業(yè)領(lǐng)域的合作整機企業(yè)與系統(tǒng)集成商的合作資本、技術(shù)、市場、信息、服務(wù)多要素合作44第四十四頁，共78頁。3.1.柔性制造系統(tǒng)3.2.上陶廠3.3.人民廠（RMM1-250塑殼斷路器智能測試臺）3.4.電科所（智能電網(wǎng)）3.5.康復機器人3.6.智能系統(tǒng)三、我們的工作45第四十五頁，共78頁。3.1柔性制造系統(tǒng)

上海工程技術(shù)大學的柔性制造系統(tǒng)（FMS）在整個華東地區(qū)具有一定的規(guī)模，其中包括自動化立體倉庫、輥筒線、焊接機器人、數(shù)控慢走絲線切割機、數(shù)控銑床、數(shù)控車床、激光內(nèi)雕機、激光打標機、三坐標測量機、行走及組裝機器人、條碼讀取和圖像識別設(shè)備等。其中行走及組裝機器人采用日本安川電機的motoman機器人，主要負責工件的搬運與自動裝夾功能。柔性制造系統(tǒng)配置圖及平臺如下圖1、2所示。三、我們的工作46第四十六頁，共78頁。三、我們的工作圖1上海工程技術(shù)大學FMS配置圖47第四十七頁，共78頁。三、我們的工作

圖2柔性制造系統(tǒng)平臺48第四十八頁，共78頁。三、我們的工作

實物圖49第四十九頁，共78頁。三、我們的工作現(xiàn)場操作視頻50第五十頁，共78頁。3.2上陶廠

上海工程技術(shù)大學現(xiàn)已開發(fā)研制高精度快速微孔穿絲機一套，并應(yīng)用于上海電器陶瓷廠有限公司NT00低壓熔斷器生產(chǎn)測試中，取得很好的成效。該自動化生產(chǎn)系統(tǒng)主要由若干單臺設(shè)備及兩條獨立流水線構(gòu)成，具體組成如圖4所示。

三、我們的工作51第五十一頁，共78頁。三、我們的工作圖中穿絲機及前面的膠帶機和前后機械手構(gòu)成了第一條自動流水線，而點焊機（包括前面的膠帶機及前后上下料機械手）、灌砂機（包括后面的下料機械手）以及檢測單元（包括后面的下料機械手及移印機）組成了第二條自動化流水線。圖4NT00型熔斷器自動生產(chǎn)線52第五十二頁，共78頁。

三、我們的工作NT00低壓熔斷器智能裝配測試系統(tǒng)53第五十三頁，共78頁。3.3人民廠（RMM1-250塑殼斷路器智能測試臺）3.3.1研究背景低壓斷路器主要應(yīng)用于低壓配電回路和低壓控制回路的保護，脫扣器是低壓斷路器過流和時滯跳閘保護的關(guān)鍵部件，其機械特性和受熱變性特性要求在系統(tǒng)通電受熱變形過程中不允許有任何附加力作用。三、我們的工作54第五十四頁，共78頁。3.3.2技術(shù)說明設(shè)計的系統(tǒng)主要包括：(1)自動調(diào)試系統(tǒng)(2)上下料機械手(3)智能檢測系統(tǒng)(4)控制系統(tǒng)(5)上位機監(jiān)控系統(tǒng)(6)強電控制系統(tǒng)(7)氣動系統(tǒng)三、我們的工作55第五十五頁，共78頁。同心雙柔軸螺釘螺母自動調(diào)整機構(gòu)技術(shù)原理三、我們的工作螺釘運動軌跡示意圖

螺釘螺母一體化調(diào)整鎖緊機構(gòu)工作原理圖56第五十六頁，共78頁。上下料機械手：實現(xiàn)對斷路器的自動抓取，上料三、我們的工作57第五十七頁，共78頁。上位機監(jiān)控系統(tǒng)：由組態(tài)軟件Wincc實現(xiàn)了對系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控。主要包括登陸界面、系統(tǒng)檢測界面、系統(tǒng)管理以及報表生成等功能。三、我們的工作58第五十八頁，共78頁。氣動系統(tǒng)：主要由定位汽缸、壓緊汽缸、移動汽缸、合扣汽缸及冷卻氣缸組成。分別完成斷路器的定位、通電觸點壓緊、合扣以及測試完畢后的冷卻等功能。三、我們的工作59第五十九頁，共78頁。3.3.3現(xiàn)場操作視頻三、我們的工作60第六十頁，共78頁。3.3.4特色與創(chuàng)新點（1）利用空心軸電機、電磁離合器、電磁制動器的優(yōu)化組合，解決了復雜機械結(jié)構(gòu)才能解決的一體化螺釘、螺母調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計、制造問題。為國內(nèi)首創(chuàng)，克服單獨的調(diào)節(jié)螺釘、螺母調(diào)節(jié)方式的工藝路線長、投資規(guī)模大、實現(xiàn)困難、調(diào)節(jié)誤差大等缺點。（2）多程機械手的建立：利用柔性制造技術(shù)實現(xiàn)螺釘和螺帽在5個自由度上無干涉的協(xié)調(diào)運動，以解決雙金屬片的材料差異、溫度差異、形狀差異對其特性的影響。（3）快速跟蹤器的設(shè)計：動態(tài)檢測雙金屬片在通電受熱形變過程中的螺釘軌跡，利用圖像定位跟蹤技術(shù)實現(xiàn)高清晰度的軌跡跟蹤。三、我們的工作61第六十一頁，共78頁。3.4電科所（智能電網(wǎng)）3.4.1智能電網(wǎng)的發(fā)展背景及定義三、我們的工作62第六十二頁，共78頁。3.4.2智能電網(wǎng)用戶端關(guān)鍵技術(shù)三、我們的工作雙向控制技術(shù)用戶儲能技術(shù)用戶端智能調(diào)度技術(shù)工業(yè)用戶家庭用戶電力公司家庭用戶智能電網(wǎng)用戶端關(guān)鍵技術(shù)量測技術(shù)63第六十三頁，共78頁。3.4.3智能電網(wǎng)用戶端案例分析低壓電器操作機構(gòu)測試平臺三、我們的工作□本操作機構(gòu)包括雙水平操作機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)操作機構(gòu)；□雙水平操作機構(gòu)包括了一套水平運動操作機構(gòu)，主要用于按鈕開關(guān)，微動開關(guān)和限位開關(guān)的接通與分斷能力試驗的試品操作；□旋轉(zhuǎn)操作機構(gòu)主要用于旋轉(zhuǎn)開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)的接通與分斷能力試驗以及隔離開關(guān)的壽命試驗，兩者均用于斷續(xù)周期工作制范疇。64第六十四頁，共78頁。三、我們的工作

先進性：多自由度定位，電動滑臺在滑軌上滑動的位移行程可進行六自由度精確定位，其精度可達0.05mm；良好的防爆性能；低能耗與人機工程學設(shè)計；

創(chuàng)新性：行程智能識別，操作力、速度測試；基于虛擬現(xiàn)實的監(jiān)控；

關(guān)鍵指標：行程、縱深可調(diào)可控；通斷時間要求≥50ms（控制精度5ms）；3600次/小時操作頻率；機械使用壽命100萬次以上；低壓電器操作機構(gòu)65第六十五頁，共78頁。三、我們的工作操作頻率智能測試平臺□該測量儀覆蓋了電感式、電容式、非機械磁性式和光電式接近開關(guān)的操作頻率檢測，□主要由標靶轉(zhuǎn)盤，調(diào)速電機，轉(zhuǎn)速及頻率測定裝置，基準傳感器和試品固定裝置等部分組成，□不同形式的接近開關(guān)操作頻率的檢測通過改變不同的標靶或試品轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)，□試驗是通過旋轉(zhuǎn)標靶轉(zhuǎn)盤，使得接近開關(guān)不斷響應(yīng)動作，測出接近開關(guān)輸出信號的響應(yīng)頻率。66第六十六頁，共78頁。三、我們的工作遠距離接近開關(guān)