第一篇：機器人技術創新報告

機器人技術創新報告

一、機器人的發展

機器人作為20世紀人類最偉大的發明之一，自60年代初問世以來，經歷40余年的發展已取得長足的進步。工業機器人在經歷了誕生——成長一一成熟期后，已成為制造業中不可或缺的重要設備，世界上有約75萬臺工業機器人正戰斗在各條戰線上。機器人技術雖然以工業機器人起步，但近年來隨著社會的進步和科學技術的迅猛發展，特別是在微電子技術、信息技術、計算機技術、材料技術等學科迅速發展的支持下，機器人的種類日益繁多，性能不斷地改進，工作領域也在不斷地擴大。

智能化可以說是機器人未來的發展方向，智能機器人是具有感知、思維和行動功能的機器，是機構學、自動控制、計算機、人工智能、微電子學、光學、通訊技術、傳感技術、仿生學等多種學科和技術的綜合成果。智能機器人可獲取、處理和識別多種信息，自主地完成較為復雜的操作任務，比一般的工業機器人具有更大的靈活性、機動性和更廣泛的應用領域。

對于未來意識化智能機器人很可能的幾大發展趨勢，在這里概括性地分析如下： 1.語言交流功能越來越完美

智能機器人，既然已經被賦予“人”的特殊稱義，那當然需要有比較完美的語言功能，這樣就能與人類進行一定的，甚至完美的語言交流，所以機器人語言功能的完善是一個非常重要的環節。對于未來智能機器人的語言交流功能會越來越完美化，是一個必然性趨勢，在人類的完美設計程序下，它們能輕松地掌握多個國家的語言，遠高于人類的學習能力。另外，機器人還能進行自我的語言詞匯重組能力，就是當人類與之交流時，若遇到語言包程序中沒有的語句或詞匯時，可以自動地用相關的或相近意思詞組，按句子的結構重組成一句新句子來回答，這也相當于類似人類的學習能力和邏輯能力，是一種意識化的表現。2.各種動作的完美化

機器人的動作是相對于模仿人類動作來說的，我們知道人類能做的動作是極至多樣化的，招手、握手、走、跑、跳、等各種手勢，都是人類的慣用動作。不過現代智能機器人雖也能模仿人的部分動作，不過相對是有點僵化的感覺，或者動作是比較緩慢的。未來機器人將以更靈活的類似人類的關節和仿真人造肌肉，使其動作更像人類，模仿人的所有動作，甚至做得更有形將成為可能。還有可能做出一些普通人很難做出的動作，如平地翻跟斗，倒立等。

3.外形越來越酷似人類

科學家們研制越來越高級的智能機器人，是主要以人類自身形體為參照對象的。自然先需有一個很仿真的人型外表是首要前提，在這一方面日本應該是相對領先的，國內也是非常優秀的。當幾近完美的人造皮膚，人造頭發，人造五管等恰到好處地遮蓋于金屬內在的機器人身上時，站在那里還配以人類的完美化正統手勢。這樣從遠處乍一看，你還真的會誤以為是一個大活人。當走近時，細看才發現原來只是個機器人，對于未來機器人，仿真程度很有可能達到即使你近在咫尺細看它的外在，你也只會把它當成人類，很難分辯是機器人，這種狀況就如美國科幻大片《終結者》中的機器人物造型具有極至完美的人類外表。4.邏輯分析能力越來越強

對于智能機器人為了完美化模仿人類，未來科學家會不斷地賦予它許多邏輯分析程序功能，這也相當于是智能的表現。如自行重組相應詞匯成新的句子是邏輯能力的完美表現形式，還有若自身能量不足，可以自行充電，而不需要主人幫助，那是一種意識表現。總之邏輯分析有助人機器人自身完成許多工作，在不需要人類幫助的同時，還可以盡量地幫助人類完成 1 一些任務，甚至是比較復雜化的任務。在一定層面上講，機器人有較強的邏輯分析能力，是利大于弊的。

5.具備越來越多樣化功能

人類制造機器人的目的是為人類所服務的，所以就會盡可能地把它變成多功能化，比如在家庭中，可以成為機器人保姆。會你掃地、吸塵、還可以做你的談天朋友，還可以為你看護小孩。到外面時，機器人可以幫你搬一些重物，或提一些東西，甚至還能當你的私人保嫖。另外，未來高級智能機器人還會具備多樣化的變形功能，比方從人形狀態，變成一輛豪華的汽車也是有可能的，這似乎是真正意義上的變形金剛了，它載著你到處駛馳于你想去的任何地方，這種比較理想的設想，在未來都是有可能實現的。

在未來機器人的發展過程中，更重要的是找到設計機器人的方法，找到讓機器人更好的服務于人類的方法，而這其中的關鍵就在于創新。

二、創新與機器人

經濟學家熊彼特認為，技術創新一經出現，必將在社會上引起模仿，因為未獲得潛在利益的企業也想得到它，模仿活動引起技術創新擴散，于是經濟走向高漲。當較多的企業實現模仿之后，技術創新浪潮消逝。“當某項可以大幅度提高效率、大幅降低成本或旨在生產出一種前所未有的新產品的技術創新在少數企業里率先實施后，由于其良好的示范作用，眾多的企業出于對超額利潤的追求，紛紛加入模仿者的行列。大規模的模仿活動及其所帶動的相關產業的進步，將有力地促進經濟走向繁榮，然而，隨著模仿高潮的結束，技術創新的擴散過程趨于飽和，經濟又重新歸于平靜并開始走下坡路"14。“而英國經濟學家斯通曼則補充認為，技術創新擴散過程應是一種通過學習活動，即在模仿的基礎上還有不斷的自主創新活動，就如同通過學習‘溫故而知新’一樣。

一般來說，技術創新的擴散過程開始于技術發明或技術成果的首次商業化應用的時候，并始終與該技術隨后在整個商業化過程中的應用相聯系。一項技術從首次商業化應用，經過生產商們的接受，推廣而被普遍采用，直到最后技術創新趨勢逐漸減退，而致使被市場淘汰的過程，就是技術創新擴散的全過程，這個過程也是技術的生命期。

與其它技術一樣，機器人技術作為一項新發明的技術，同樣存在技術創新擴散的現象。在機器人技術擴散的同時，一些新的相關創新出現在產業中，促進并推動著機器人技術的擴散進程。這罩選取美國工業機器人的發展為例，因為美國工業機器人產業的發展受到政府等其它因素的干預較少，它的發展歷程很好的印證了技術創新擴散的這一過程。

從機器人技術的誕生過程來看，作為一個技術創新體系的機器人技術中最為重要的基礎創新無疑是1954年喬治·丹佛爾發表的《適用重復作業的通用性工業機器人》一文，據此，研制成功了世界上第一臺可編程序機器人試驗裝置，并獲得了專利。同時，我們把控制論理論的提出看作為對機器人技術有重要影響的另一個理論創新點，這兩項構成了機器人技術體系中的根本創新點。

而機器人技術要形成一個獨立的產業而發展，則很大程度上依靠大量的增量創新。伴隨著已經成形的計算機軟件編程和硬件改進，出現了可編程控制的工業機器人，讓機器人得以應用到實際生產中去，在相關的產業制造中的廣泛應用，也促使工業機器人作為生產工具性質的商品逐漸形成一個新的產業部門，從而走

上產業化與市場化道路。當第一代工業機器人趨于飽和狀況時，打破飽和狀況的最有效武器無疑還是技術。這之前，傳感器技術已經出現，并形成了較為成熟的產品。根據機器人應用領域的需要，例如上下料，搬運等作業，在機器人上加裝了視覺傳感器，讓機器人通過 傳感器的反饋，經由計算機的相關計算，對作業環境的變化和意外作適當的調節，這樣對機器人的工作環境的要求變得相對寬松，機器人有了一定的自適應性。特別在精細制造加工行業，例如精確的焊接，噴漆等領域提高了作業的精度。通過不斷加入各種傳感器應用，機器人不僅有視覺，更有了觸覺等調節能力，從而能做到較為復雜的自動適應。進而，機器人更廣泛的被應用到如汽車加工，機械制造行業中去，同時也拓展到其他行業中。為所應用的產業各部門節約生產成本，提高生產效率起到了重要的作用。這些都是機器人技術與相關增量創新的結合，這種結合使得機器人成為了一個獨立的產業部門，在機器人的實際應用中，結合增量創新有許多生動的案例。

過去有一段時候，機器人抓零件，只有當零件在已知位置時才能抓到。后來，Unimate公司改進了技術，在推動傳送零件的傳送帶的鏈輪上加一個編碼器。編碼器的信號和因傳送零件觸發限止開關所發出的信號就傳送到了小型計算機上。小型計算機就解除一組以零件位置為未知數的方程式，根據題解，機器人就能跟蹤零件，并把零件抓起來。這樣增加了速度，大大的地提高了生產率。

又例如在機器人感覺方面的增量創新，在焊接工作中，所要焊接的零件的形狀各式各樣，例如在汽車制造業中，所焊接的法蘭盤經常沒有焊好，Unimate公司為解決這個問題，采用了一種邊感系統，它能在吹管嘴位置上進行必要的調節。把這種邊感系統裝在機器人腕上，以起壓表形式發出工件位置信號，于是就能修正所需位置。

日本是一個擅長增量創新的國家，從日本國家總體創新比例可窺一般，在機器人產業上的巨大成功，同樣得益于日本企業在這一領域中二次增量創新上的不懈努力。而在日本，機器人的研發主要由大學、政府和公共的研究機構，私人企業的實驗室這三者承擔。其中最有活力的是私人企業中的實驗室。對私人企業來

說，他們首先是機器人技術引進的先驅者，同樣也是不斷改進和擴展機器人應用的實踐者。在私人企業中，他們對機器人的改進和創造主要表現在三個方面。

首先，改進現有工業機器人，其中最重要的目標是降低產品的價格，縮小安裝的空間，擴大裝載能力，在工作中更好的柔性表現和機器人的模塊組成方面。

第二，人工智能的實際應用。這一方面主要表現為從商業目的考慮利用視覺和觸覺傳感器，發展利用高性能傳感器的信息反饋技術基礎上的控制系統和應用模式識別來定位和對形狀的判斷。在這些方面，應用觸覺傳感器是日本首先建立起來的課題，并且已經有長時間成功的與自動裝配和檢查過程相結合的經驗。

第三，擴展應用領域和應用技術，這一點，不同國家有不同的趨勢。在日本，主要是向非制造業領域拓展。從而從工業型機器人逐漸轉向智慧型服務機器人領域。

創新活動具有非獨占性。當一項通過技術創新生產的產品投入社會后，他人再生產同類產品或下一代產品就無需重復之前已經進行的研究工作，這種產品的技術信息能夠被重復利用，并產生規模性的報酬。即技術創新信息轉移的成本是非常低的。這就導致創新收益不能被創新者所獨占。這對于生產廠家而言，損害了他們對創新的積極性，從而導致對創新的投入減少。另一方面，針對前面的這種情況，創新要求一定程度的權利壟斷來保證創新的收益的歸屬。而這種創新壟斷權利又必然會導致創新擴散緩慢甚至在同一類技術創新上的重復投資，這對于國家技術發展水平的進步和社會福利的提高是極為不利的。如何在這兩種相 互沖突的效應中求取平衡并非易事，也不可能依靠市場的自身調節和企業間的努力很好的得到改善。其次創新活動具有不確定性，這里我們關注一下喬瓦尼·多西對不確定性的描述。多西認為，“創新涉及到探索、發現、實驗、開發、模仿以及采用新產品、新工藝和新的組織結構。僅從定義，探索什么在研究與實驗活動本身開展之前幾乎不可能準確地知道，因此，創新努力帶來的技術(甚至進一步的商業)結果事先很難知道”。“換個說法，創新包括一個基本要素即不確定性，這不僅僅是指缺乏與已知事件的發生有關的信息，更根本的是還包括(a)存在著尚不知道如何解決的技術經濟問題，(b)準確地追蹤行動結果是不可能的等”。珀對于創新結果的不確定意味著技術創新是個高風險的活動，這種高風險性無疑是企業進行創新活動的重要阻礙和顧慮，如何適當的規避這一風險正是政府采取政策時所要考慮的因素之一。從這些創新屬性的分析中我們可以看出，市場機制在激勵創新方面有不少缺陷，它不能從根本上解決技術創新風險及創新動力問題，不能創造一個有利于創新的環境，對一些與創新有關的法律、政策等問題無能為力。“因此，我們認為，市場在激勵創新上的有限性要求政府在創新中發揮積極作用。’’ 機器人技術作為一個技術體系的創新，同樣在創新中顯現出非獨占性及不確定性等屬性，尤其是工業機器人的雙重屬性即作為生產中的生產工具創新和最終的創新產品，有其復雜性，可以說機器人是在引進到其他制造業中以提高生產率和解決生產問題的同時，逐漸形成自身獨立的機器人產業。

總之，創新在我們以后的發展中會扮演著越來越重要的作用。我們不僅要掌握創新的方法和創新的途徑，更重要的是在實際中的運用，為我們更好的服務。

第二篇：機器人論證報告

關于醫療機器人在我院引進的可行性研究報告

---------劃時代的醫療機器人技術

隨著時代的進步，科技的發展，醫療已經逐步步入信息時代，互聯網+醫療、精準醫療的概念已經深入人心，醫療機器人技術是目前醫療發展的最新方向、最前沿的技術和最終目標。我院作為民營醫院之中的精英，向來就有敢為天下先的勇氣和斗志，有高瞻遠矚的智慧和魄力。大膽的引進最尖端的技術，將對醫院產生有深遠意義的影響，對樹立高端形象，占領高端市場，擴大醫院影響力，提高醫院整體水平，創造更多的效益有著強大且直接的推動作用。對醫院躋身全國著名醫院行列，實現再次飛躍將作出巨大的貢獻。

1.目的：引進國際先進的“達芬奇”醫療機器人手術系統，建立多學科、全方位的集機器人手術、康復、科研、教學為一體的醫療機器人中心。最終目標成為黑龍江省規模最大，技術最為領先的醫療機器人基地。

2.意義：占領高端市場，填補省內在該領域的空白，樹立企業高端形象，帶動多學科與國際最先進水平接軌，快速提高醫院整體水平，短時間內實現醫院的再次跨越，為醫院的集團化、證券化、國際化作出貢獻。顯著提高醫院的社會效益和經濟效益。

3.設備概況：達芬奇手術系統是一個以微創的方式輔助復雜外科手術的機器人手術系統，由IntuitiveSurgical公司開發設計和制造，2000年被美國藥監局正式批準投入使用。此手術系統最初主要用于泌尿外科的微創手術，例如前列腺切除手術，現在被越來越多地應用于心外科，婦科以及小兒外科等外科微創手術。目前，達芬奇手術系統被世界各國醫院爭相采用，截止到2012年為止，由達芬奇機器人輔助完成的手術超過20萬臺。以達芬奇為代表的手術機器人技術的普及，將手術的精準度提升到了一個全新的高度，將外科手術帶入了一個新的時代。做為代表當今手術機器人最高水平的達芬奇手術機器人，它主要由3個部分組成：1.主刀醫師操作控制臺；2.三維成像視頻影像平臺；3.機械臂，攝像臂和手術器械組成移動平臺。實施手術時主刀醫師不與病人直接接觸，通過三維視覺系統和動作定標系統操作控制，由機械臂以及手術器械模擬完成醫生的技術動作和手術操作。

4.設備應用范圍：醫療機器人技術在臨床上主要應用于：外科手術、康復醫學、臨床試驗、臨床教學等方面。在外科手術方面，外科手術機器人的應用可以提高疾病診斷、手術治療的精度與質量，探索新興的外科手術方法，減少醫療過程中放射性設備與藥物對醫生或病人的傷害，提高手術安全，縮短治療時間，降低醫療成本為目的。目前，外科手術機器人研究已涉及各種外科手術，如顯微外科手術、神經外科手術、微創外科手術、整形外科手術、胃腸道檢測等。廣泛應用于微創心臟手術，骨科手術，泌尿外科手術，腦外科手術，婦科手術以及介入手術等。由于醫療機器人有著數字化、網絡化的特點，能夠實現遠程會診手術，復雜狀況模擬，可以縮短會診流程，充分利用醫療資源，縮短學習周期，提高診療效率。

5.設備及手術成本：設備成本：醫療機器人及配套設施1700-3000萬元（1-3代設備價格，國立醫院）。手術成本：3萬元（包括設備損耗、耗材、設備折舊等），每臺手術收費6-10萬元，如按每年500例手術計算，可增加產值3000-5000萬元。

6.可行性論證：

（一）機器人手術的優點：

（1）3D高清影像技術為主刀醫生提供高清晰，全方位立體式手術視野，可以準確的進行組織定位；

（2）醫生通過醫生控制臺操控機器手臂，操作方式尊重醫生開放手術操作方式，減少培訓和學習；

（3）仿真手腕手術器械消除了顫動，減低手術風險；

（4）機器手可以模擬人的手指靈活度和準確度，可以進行人手不能觸及的狹小空間的精細操作；

（5）機器手的關節腕具有多個活動自由度，拓展了手術人員的操作能力，提高手術精度；

（6）一個主刀醫生可以完成一個腔鏡手術團隊的全部工作，減少了配合失誤，更容易實現主刀醫生的意圖；（7）病人的切口更小，康復時間更短，感染風險也大大減少；

（8）主刀醫生采取坐姿進行手術操作，有利于長時間的復雜手術，延長了外科醫生手術生命。

（9）可實現遠程會診，可以隨時邀請國內優秀專家進行會診手術或教學演示。

（二）目前國內和國際的普及狀況：

自1995年Intuitive Surgical公司成立，于1999年生產出了第一臺達芬奇標準型手術機器人，2000年通過了美國的FDA并獲得了相應的證書，開始在美國銷售和使用。截止到2014年，全球裝機量達到3266臺，2014年完成手術57萬例。近年來，機器人輔助腹腔鏡手術作為一種新的微創技術，在國際上的應用越來越廣泛，特別是對于操作空間狹小的復雜手術如根治性前列腺切除術，機器人手術具有不可替代的優勢。目前達芬奇手術機器人主要應用在泌尿科、婦科、普外科、心胸外科等，其中泌尿科和婦科在全球外科手術中應用最廣。我國人民解放軍總醫院在2006年底引入第一臺，之后其他醫院陸續引入，截止2014年底，我國有24家醫院裝機，達芬奇手術機器人醫院裝機量達29臺。2014年我國達芬奇手術機器人手術完成量為5116例，累計完成11651例。近兩年，達芬奇手術機器人的裝配量增長迅速。據悉，截止目前，美中互利醫療有限公司在中國共銷售了38臺達芬奇手術機器人，衛計委共同意了57臺達芬奇手術機器人的申請。保守估計，2015年我國達芬奇手術機器人累計裝機量60臺左右，2018年累計裝機量120臺左右；2015年底，達芬奇手術機器人累計完成量將超過2萬例，2018年當年的手術量將超過2萬例。我省目前沒有機器人手術系統，哈醫大一院預計明年引進一臺。

（三）引進“達芬奇”系統的意義：

對于患者來說，手術機器人可使手術效果明顯改善，術后并發癥、手術創傷和失血明顯減少，手術效果及美觀性明顯提高。可使手術適用范圍得到一定程度擴大，如對于某些高齡患者及高危患者，通過機器人手術可規避開放手術帶來的創傷。

對于外科醫生來說，可以明顯延長有經驗醫師的“手術生命”，可使手術更加精準、微創，提高手術治療效果，并支持開展更高難度的手術。

對于醫院來說，手術機器人可提高醫院效率和知名度，吸引更多的病人，顯著降低住院時間，提高病床周轉率，并增加臨床科研和國際交流機會。

（四）機器人手術系統將給我們帶來什么

2001年，在美國與法國之間進行了首例跨國遠程機器人手術，這臺手術以首位飛越大西洋的飛行員林德伯格先生的名字命名為“林德伯格手術”。手術機器人延伸了醫生的手臂，讓醫生在相隔幾千公里之外為病人進行手術成為可能。世界著名外科學家、法國的Jacques Marescaux教授評價說：“這是外科史上繼微創技術及電腦輔助應用以來的第三次變革，成功引入一個全球外科技術共享的理念：外科醫生無論身處何方,都可參與世界上任何地方的手術。”

機器人手術的高科技和無與倫比的便捷是傳統手術所無法比擬的，是日后外科發展的潮流和趨勢，誰先占領這一制高點，誰就會在以后的發展道路上占盡先機。目前我省機器人手術的這塊大蛋糕還在等待它的主人，很多“不差錢”的高端患者正奔波在前往南方大城市求醫的路上，這些高端患者的流失是我們醫院的損失，而把他們挽留住的資本就是與國際接軌的高水平技術和設備。一旦我院成功引進達芬奇手術機器人系統，將產生轟動性效應，我院將成為萬眾矚目的焦點，得到全社會的肯定，使我院的定位上升到更高的檔次。它帶給我們的不僅僅是更多的經濟收入，而是名利雙收，名副其實的雙贏。

第三篇：軍用機器人報告

燕 山 大 學 課程研究項目報告

學年級課程組學生組內指導日

軍用機器人系統的設計與制作

院 ：

專業 ：

名稱 ：

號 ：

姓名 ：

分工 ：

教師 ：

期 ：

燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

前言

近年來，隨著國際安全形勢的不斷演變和高新技術在軍事領域的廣泛應用，在世界范圍內掀起了在軍事思想、戰爭形態、武器裝備、衛勤裝備、軍隊建設諸多方面的變革。現代戰爭中，由核生化等高技術武器的應用所導致的戰場的危險性以及反恐、地震等現場救援環境的復雜性，使得衛勤保障人員往往囿于自身的生理及心理局限，不能完全滿足保障任務的需求。在這種情況下，開展軍用機器人等無人裝備的研究就顯得尤為必要。

所謂軍用機器人，就是一種用于完成以往由人員承擔的軍事任務的自主式、半自主式或人工遙控的機械電子裝置。它是以完成預定的戰術或戰略任務為目標，以智能化信息處理技術和通信技術為核心的智能化裝備。與一般人員相比較，軍用機器人主要包括如下優勢：智能化程度高；復雜環境適應能力強；依從性強，完全服從命令和指揮；維護費用低。由此可見，軍用機器人可以替代一般人員完成復雜或危險條件下特殊的軍事任務，使軍人在戰爭中免遭傷害，所以，軍用機器人的發展具有極其重要的意義。

I 燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

目錄

前言.....................................................................I 第1章 軍用機器人的分類.................................................1 1.1 地面機器人......................................................1 1.2 空中機器人......................................................1 1.3 水下機器人......................................................1 1.4 空間機器人......................................................1 第2章 軍用機器人的應用.................................................1 第3章 幾種典型軍用機器人簡介...........................................2 3.1自動行走的仿生機器人--機器龍蝦(BUR-001).........................2 3.2 BigDog(大狗)機器人...............................................3 3.3 X-47A無人作戰飛機...............................................4 3.4 SeaGlider(海洋滑翔機)...........................................4 3.5 INSPECTOR(檢查員)機器人..........................................5 3.6機器人阿熊(the Bear).............................................5 3.7 SWORDS機器人....................................................6 3.8 火力偵察兵......................................................7 3.9中國軍用“智水Ⅲ型”機器人.........................................8 結論.................................................................10 參考文獻.................................................................11

II 燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

第1章 軍用機器人的分類

1.1 地面機器人

主要包括自主車輛和半自主式車輛，前者一般都具有智能導航功能，能夠自動躲避障礙物，獨立完成任務；后者主要在人的監控下行駛，在遇到困難時可由人員進行遙控干預。

1.2 空中機器人

它是一種小型飛行器，可一次性使用或多次使用，能夠自主飛行或由人員遙控駕駛，并隨機攜帶各種任務載荷。廣義的空中機器人不僅只包括飛行平臺，更是一種復雜的系統，主要包括地面站、數傳/通信系統、任務載荷和飛行器4部分，他們共同完成任務。

1.3 水下機器人

主要指無人潛水器，還可根據執行任務的需要，配備各種探測器，是一個水下高技術儀器設備的集成體，主要用于執行長時間、大范圍的偵察、維修、攻擊和排險等軍事任務。

1.4 空間機器人

它是一種輕型遙控機器人，具有在不斷變化的三維環境中自主運動的能力，并實時確定所處空間的位置及狀態，這種機器人需要事先進行路徑預測及規劃。各國都非常注重軍用機器人的發展，紛紛制定各自的研究計劃，并將其應用到各個領域。在衛勤領域，目前主要涉及地面機器人和空中機器人2種。

第2章 軍用機器人的應用

從理論上講，機器人既然是一種仿人功能的自動機，那么，只要人能干的工作，機器人就都可以取而代之。然而，由于受科技水平的限制，迄今不論那一代機器人，其智能水平、反應能力和動作的靈活性都還遠遠趕不上自然人。因此，機器人在軍事領城的大規模應用尚需一個過程。目前，國外考慮最多的應用領域有：

1.用于直接遂行戰斗任務

代替一線作戰的士兵，以降低人員傷亡和流血是目前俄、美等國研制機器人時最受燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

重視的課題。

2.用于偵察和觀察

是最勇敢者的行業，其危險系數要高于其他軍事行動。機器人作為從事危險工作最理想的代理人，當然是最合適的人選。

3.用于工程保障

筑工事任務，艱巨的修路、架橋，危險的排雷、布雷，常使工程兵不堪重負。而這些工作，對于機器人來說，最能發揮它們的“素質”優勢。

4.用于指揮、控制

技術的發展，為研制“能參善謀”的機器人創造了條件。研制中的這類機器人有“參謀機器人”、“戰場態勢分析機器人”、“戰斗計劃執行情況分析機器人”等。這類機器人，一般都裝有較發達的“大腦”——高級計算機和思想庫。它們精通參謀業務，通曉司令部工作程序，有較高的分析問題的能力，能快速處理指揮中的各種情報信息，并通過顯示器告訴指揮員，供其定下決心之用。

5.用于后勤保障

是機器人較早運用的領域之一。這類機器人有：“車輛搶救機器人”、“戰斗搬運依機器人”、“自動加油機器人”、“醫療助手機器人”等，主要在泥濘、沾染等惡劣條件下遂行運輸、裝卸、加油、搶修技術裝備、搶救傷病人員等后勤保障任務。

6.用于軍事科研和教學

當科研助手，進行模擬教學已有較長歷史，并做出過卓越貢獻。人類最早采集的月球土壤標本，太空回收的衛星都是機器人完成的。如今，用于這方面的機器人較多，典型的有“宇宙探測機器人”、“宇宙飛船機械臂”、“放射性環境工作機器人”、“模擬教學機器人”、“射擊訓練機器人”等。

第3章 幾種典型軍用機器人簡介

3.1自動行走的仿生機器人--機器龍蝦(BUR-001)燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

2006年3月2日，美國東北大學海洋科學中心展出能在水下自動行走的仿生機器人--機器龍蝦(BUR-001)。仿生機器人相對小巧靈活，造價低廉。它們依靠電子神經系統，傳感器及新穎的驅動裝置。最重要的是，它們能提供像動物那樣應對真實環境的能力。

3.2 BigDog(大狗)機器人

2006年6月26日在美國北卡羅來納州New River(新河)海軍陸戰隊空軍基地里，在一架MV-22“魚鷹”飛機的陰影下，BigDog(大狗)機器人正通過遠方的指令進行遙控。(美國)防御高級研究項目計劃署正計劃武裝。BigDog(大狗)機器人并使用它們攜帶海軍陸戰隊的額外負重。燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

3.3 X-47A無人作戰飛機

X-47A由諾斯羅普?格魯曼公司和美國國防高級研究計劃局(DARPA)共同研制。這種飛機的開發研究始于2001年。美國空軍也同時在測試 X-45 無人作戰飛機，并同時擁有一種海軍型(X-46)。X-45項目開始于1999年，這種16,000磅重(最大起飛重量，擁有4,000磅的有效載荷)的飛機預期在2006年進行操作測試。X-46有著不同的翼展，1100公里的航程，能攜帶4,000磅的有效載荷。X-47也擁有4,000磅的有效載荷及1600公里的航程。與X-45被長時間儲備不同，X-47被用于在航空母艦上的持續使用。所有這些飛機均為高度隱身并能完全自動操作(包括在軟件控制下著陸和起飛)。無人駕駛飛機將被用于危險的任務，例如摧毀敵方的防空系統及偵察和搜索。

3.4 SeaGlider(海洋滑翔機)燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

SeaGlider(海洋滑翔機)主要功能是監控水域。它能用內置的衛星電話每隔幾個小時(例如常為每4小時)向海軍相關人員發送信息。SeaGlider也能用衛星電話接受指令，其內置GPS全球定位系統和導航設備能根據指令找到需要監控的水域。

3.5 INSPECTOR(檢查員)機器人

INSPECTOR(檢查員)機器人能攜帶多達60公斤可處理有害物質及炸彈的設備。

3.6機器人阿熊(the Bear)燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

Vecna公司最新研發出的機器人阿熊(the Bear)，能夠擔任很多危險救難工作，例如在硝煙滾滾的戰場前線救助傷員。

阿熊原型機需要有人以無線遙控來操控動作，不過Vecna公司表示未來會有更多自主行為，目前該機器可站立、半跪或蹲下。

3.7 SWORDS機器人 燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

制造商表示，一個SWORDS機器人士兵身上所裝備的武器，絕對能發揮好幾個人類士兵的戰斗力。SWORDS能裝備5.56毫米口徑的M249機槍，或是7.62毫米口徑的M240機槍，一口氣打上數百發子彈壓制敵人，除此之外，機器人還能裝備M16系列突擊步槍，M202-A16毫米火箭彈發射器和6管40mm榴彈發射器。除了強大的武器之外，機器人還配備了4臺照相機、夜視鏡和變焦設備等光學偵察和瞄準設備。控制火箭和榴彈發射的命令通過一種新開發的遠程火控系統進行。這種遠程火控系統可讓一位士兵通過一種40比特加密系統來控制多達5部不同的火力平臺。

由于SWORDS的武器安裝在一個穩定平臺，加上使用電動擊發裝置，機器人的射擊精度相當驚人：如果一名神射手能準確擊中300米外籃球大小目標的話，那SWORDS就能射中同等距離但只有5美分硬幣大小的目標。

在人類操作員方面，SWORDS的有效控制距離最遠為1000米，機器人采用交流電、電池或充電電池作為動力，控制盒重13.6公斤，有兩個操縱桿，分別用來控制武器和機器人，使用電池的連續作戰時間視具體強度從1小時到4小時不等。

3.8 火力偵察兵 燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

美國諾斯羅普?格魯曼公司的”火力偵察兵“已被選作美陸軍”未來戰斗系統"(FCS)中的Ⅳ級(旅級)無人機，也是FCS已規劃的無人機中最大、最高級的一種。它將主要用于執行情報/監視/偵察(ISR)任務，為指揮官提供實時的戰場狀況信息。該機還可用于其他任務，例如為部隊提供補給。

3.9中國軍用“智水Ⅲ型”機器人 燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

水下智能化武器的廣泛應用是21世紀海軍裝備發展的大趨勢。水下智能機器人技術研究的目的，就是為滿足海軍現代化建設對新型武器的需求，為實現在東南沿海打贏一場高技術局部戰爭提供一種有效的手段。“軍用智能水下機器人技術”是涉及到潛水器設計、水動力、仿真技術、計算機技術、智能控制與人工智能技術、水下目標的聲與非聲視覺的探測識別技術、信息融合與理解技術、系統集成技術等多學科的高科技項目，同時又具有很強的工程特點。燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

結論

軍用機器人作為信息化條件下軍隊的重要力量，已成為世界各國的發展重點，發展軍用機器人不僅體現了國家高科技實力，而且能提升國家整體技術水平。目前，由于缺少統一規劃、技術局限等原因，我國的大多數軍用機器人還沒有進入到應用階段。但相信隨著我國軍用機器人研發相應工作的展開，做好頂層設計和統一規劃，建立相應的技術標準體系，增強自主創新能力，我國軍用機器人技術必將有一個大的發展，且將在衛勤領域大放異彩，為保障部隊戰斗力服務。燕 山 大 學 課 程 研 究 項 目 報 告

參考文獻

[1] 黃遠燦.國內外軍用機器人產業發展現狀[J].機器人技術與應用，2009（3）：25-31.[2] 李穗平.軍用機器人的發展及其應用[J].電子工程師，2007（5）：64-66.[3] 樊邦奎.國外無人機大全[M].北京：航空工業出版社，2001.[4] 王立欣，曹應龍.異軍突起的軍用機器人[J].國防科技，2002（7）：25-27

第四篇：民品技術創新規劃報告

民品和軍品融合工藝創新研究專項報告

前言：

北方創業股份有限公司（以下簡稱北方創業）是內蒙古第一機械制造（集團）有限公司控股的上市公司。公司成立于2000年12月29日，原注冊資本人民幣8000萬元。2004 年4 月15日，經中國證券監督管理委員會批準，公司首次向社會公眾公開發行人民幣普通股5000 萬股，并于2004 年5 月18 日在上海證券交易所上市。

公司的經營范圍為：研制、開發、生產、銷售鐵路車輛，壓力容器，車輛配件及進出口、機械加工、大型精密加工、裝配焊接、數控切割、大型沖壓、特種材料處理、表面熱處理、防腐涂裝。北方創業是中國火炬計劃和內蒙古自治區的高新技術企業，擁有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類壓力容器設計制造許可，通過了IS09001質量管理體系和ISO14001環境管理體系認證。經過多年發展，公司產品科研取得了突出成果，是國內13家鐵路貨車企業中具有自主研發能力的7家企業之一。

“十一五”期間北方創業充分抓住我國加入世界貿易組織和西部大開發的有利時機，緊緊圍繞技術創新、完善機制和人才開發三大重點，調整產業結構，實施相關多元專業化產品發展戰略。進一步加大研發投入，提高公司產品技術含量，鼓勵技術創新，保持技術優勢；進一步改革內部經營機制，建設現代企業制度；加強人力資源開發，創建公司文化；提升公司核心競爭力，實現可持續發展，使公司成為國內領先的高新技術企業。

一、現狀和形勢

1、國內外發展現狀與趨勢

（一）取得的主要成績與經驗。

“十一五”期間為貫徹鐵道部“以裝備保工藝、以工藝保質量、以質量保安全”的安全運輸方針。公司利用募集資金2億元，對鐵路車輛生產線進行了大規模的技術改造，2005年8月鐵路車輛技術改造項目竣工，公司裝備達到國內一流水平。在輪軸加工、輪對壓裝、中梁焊接、鋼結構焊接、產品涂漆等方面處于國內領先水平。

1、提高鐵路貨車制造水平技術改造項目

截止2005年年底，該項目的累計投資15,375.3萬元，占擬投資總額的107.81%。公司利用募集資金完成廠房及輪軸、轉向架、制動梁、中梁等生產線的建設，并投入生產使用。

2、鐵路車輛生產線技術改造項目

截止2005年年底，該項目的累計投資5237.4萬元，占擬投資總額的118.71%。公司利用募集資金完成底架自動焊接，翻轉機、側墻、端墻機械手自動焊接生產線,上架裝焊生產線的設備采購安裝工作及舊廠房的改造工作，并投入生產使用。

3、工藝技術創新成果運用也取得顯著進展，以TCS不銹鋼焊接技術為代表的產學研研究項目，通過了包頭市科技局的驗收，并投入運用；制動系統的“三化一互換”技術推廣，帶動了集團公司配套單位互供件質量的顯著提高，精益制造的推行，促進了全員化改進活動的進一步深化。在節能降耗、降本增效，促進先進工藝的推廣應用，提高公司的整體制造工藝水平方面，積極組織工藝技術創新開展活動，有效的改善了裝備條件，保證了產品質量，降低了生產成本，取得了較好的經濟效果。

4、積極采用國內外先進技術，不斷調整產業結構，引進和吸收關鍵技術實現自主創新，先后研制出C70C焦炭運輸敞車、GF70型氧化鋁粉罐車、GL70型瀝青罐車、U70型水泥罐車等各類70t級新型鐵路車輛產品，工藝制造技術水平得到了極大的提升，達到國內一流。“十一五”末期制造技術取得成績

依據鐵路車輛發展趨勢結合北創公司“十一五”的發展戰略，以技術創新為動力，以先進制造技術為依托，采用新技術、新設備、新工藝，實現“以裝備保證工藝、以工藝保證質量、以質量保證安全、以安全優質滿足市場”，將公司逐步打造成國際知名的軌道交通裝備制造企業。

2009年投資1000萬，完成了總交廠房擴建項目，項目完成后組裝場地得到了合理利用，實現了流水線交驗作業，極大的提高了鐵路貨車交驗能力。

2010年公司計劃投入2600萬元資金對各條生產線（敞車生產線、罐車生產線、轉向架生產線）進行改造，提高公司整體工藝技術裝備制造水平，形成年產4500輛敞車、1500輛罐車的生產規模，以提高設備的先進性、通用性，提高產品質量，滿足國鐵車重載的發展需求，實現鐵路車輛的精益制造。

（二）存在的問題與原因

1、基礎性技術研究水平較低：公司在鐵路車輛制造行業內起步較晚,目前基本上能夠獨立完成靜強度分析計算，但疲勞分析和動力學仿真分析研究剛剛起步。、產品主導能力不強:盡管近年來參與了C70、C80敞車等產品的研發，但均未形成絕對的主導地位。

3、科技隊伍整體素質較低:科技隊伍人員總量偏少，特別是從行業院校引進的人才更少，這對科技創新工作的開展及深入地融入行業均產生較大的影響。

4、近年來工藝制造技術，通過工藝科研、工藝技術改進與創新和技術改造等項目的實施，引進了部分先進工藝設備，公司制造技術在一定程度上取得了改進。但隨著鐵路車輛更新換代和新材料、新工藝的應用，產品的研制、生產周期日益縮短，多品種、小批量的生產需求和現有生產線布局、生產手段的矛盾日益突出。主要表現為：

4.1工藝技術

4.1.1采用普通剪床和高速鋸床下料無法滿足精益制造需求； 4.1.2混線生產局面滿足不了多品種、小批量的專業化生產需求； 4.1.3新材料應用和焊接工藝研究處于剛剛起步狀態； 4.1.4缺少智能化在線檢測裝備，無法滿足鐵路車輛制造發展要求；

4.2工藝布局 4.2.1外貿車生產

公司簽訂的外貿合同，品種多、批量少，外貿車生產雖可以與國內敞車插線生產，但對國鐵車輛生產影響較大。生產線轉型時需要對各類裝配焊接等工藝裝置、設備進行調整，調整周期長，對生產組織、現場管理、設備管理、安全管理等工作組織帶來很大難度。

4.2.2罐車生產

近年來鐵路通用罐車訂貨呈現下降趨勢，而專用罐車小批量呈上升狀態，因此小批量多品種鐵路罐車生產將成為生產廠家搶占市場的發展方向。目前生產存在的主要問題是工藝布局過于緊湊，裝配、焊接均布置同一個廠房內，產量大于10輛份時，基本沒有在制品存放工位，無法實現在線交驗，使生產場地更加緊張。

2、面臨的形勢和主要需求

（一）面臨形勢

目前我國鐵路貨車新造企業僅有的13家企業競爭格局相對簡單。對于各家企業來說，市場需求來自三方面：一是鐵道部組織各家單位統一采購的國鐵貨車，二是國內企業自備貨車，三是出口國外的外貿車。對國內13家貨車新造企業中的大多數來說，國鐵貨車是最主要的需求來源，但國鐵貨車每年的市場需求相當有限，且各家企業的市場份額基本上處于相對穩定的狀態，每年可實現的收入難以有較大提高；企業自備貨車是各家企業需求的另一來源，但其每年的總需求量不到國鐵貨車的20%，且這一比例在近年來呈下降趨勢，市場更加有限；國際方面，可開拓的市場空間廣闊，將成為各家貨車新造企業未來重點爭奪的市場領域，而在這一爭奪中，規模大、技術實力一流的行業領軍企業將占有明顯的優勢。

（二）需求分析 敞車在國鐵車中所占的比例始終保持在擁有量的50%以上，在數量上占絕對優勢，且無論是總量與所占比例都呈增加趨勢，預計在未來很長一段時間內仍將占據主導地位，前景非常樂觀。

棚車是除敞車之外擁有量最大的車型，近年來總量緩慢增加，但所占比例有所下降，前景不夠明朗，總體前景一般。

罐車從2004年起擁有量呈較明顯的下降趨勢，在國鐵貨車中的比例也呈下降趨勢，但其在企業自備車中占有很大的比例。

平車近年來在國鐵車中所占比例基本保持在穩定的水平，而總擁有量增加較為穩定，預計未來前景較好。

另外，根據鐵路貨車的發展趨勢，70噸級以上貨車將大范圍普及，未來需求量巨大；80噸級以上貨車也將有良好的市場前景；時速120公里貨車將大范圍采用；時速160公里的高速貨車也逐步增長；在專業運輸方面，集裝箱、冷藏、行包等專用運輸車輛產品及鐵路工程專用施工車輛市場未來將會有較大的需求。

近幾年，隨著鐵路貨車市場競爭激烈，對鐵路貨車制造質量要求越來越高，為此對制造工藝裝備各項加工性能要求也相應增高，同時根據鐵路貨車需求方向和北創公司的發展戰略，提高車輛裝備制造水平成為我們技改項目投資的重點方向。

二、總體思路與發展目標

1、總體思路

當前公司明確提出“打造高科技裝備制造優勢企業”，力爭實現“十二五”末期進入行業“前三”的目標。要實現這一目標，就要著力解決“技術創新能力不足與打造高科技裝備制造企業不相適應”的現實問題，在今后的一段時期內，要不斷完善科技創新機制，加大科技投入力度，實施人才強企戰略，在科技創新工作中強化基礎性技術研究和工藝創新技術研究應用，突出自主創新和產品主導，兼顧聯合研制、引進技術多層次研發模式，快速提升核心技術，真正實現科技創新引領企業發展的目標。

2、發展目標

總目標：“把握一個根本，發展兩大業務，開拓兩大市場，實現三個目標”。

具體目標：

把握一個根本：依托鐵路制造貨車，立足軌道交通，穩步提升市場競爭力；

發展兩大業務：穩步發展鐵路貨車業務，成為鐵路貨車制造行業領先企業。積極開拓城市軌道車輛業務，以“適時進入、保證需求、快速發展”為戰略指導思想，形成兩業并舉的產品格局。

開拓兩大市場：進一步開拓國內市場，持續提高國內市場占有率。進一步開拓海外市場，形成國內外協調發展的市場格局。

實現三個目標：業務流程規范化、標準化、實現精益制造。技術研發能力顯著提高，成為具有核心技術優勢的高新技術企業。企業整體競爭力持續增強，成為國內一流、國際有影響力的軌道交通裝備制造企業。

三、發展重點

1、輕軌用高速列車用空心車軸工藝與材料研究

根據公司總體思路，國內重點領域是開拓城市輕軌列車。為此，“十二五”的重點科研任務是研制輕軌用高速列車用空心車軸及其它零部件。

車軸是所有機車車輛零部件中最重要的零件之一，其質量好壞直接影響行車安全。在充分考慮我國目前的制造水平及工藝措施的條件下，對所有零部件的細小結構都作了減小質量的考慮。車軸屬簧下質量，必須考慮減輕質量，為此，將車軸設計成空心車軸。

國內外貨車目前用車軸仍為實心車軸，普遍采用優質碳素鋼制造，為了輕量化車體的結構優化及提高輕量化車體的疲勞強度和使用壽命，采用Cr、Mo合金鋼制造的空心車軸將成為高速列車的重要部件。日本空心車軸的應用已趨于成熟，我國正處于試驗階段，空心車軸用鋼的生產廠家有攀鋼和大冶特鋼，我們要積極跟進。

由于空心車軸其材質與實心車軸不同，其毛坯制造方法、加工設備、加工工藝與公司現行生產的車軸有較大區別。通過研究，了解空心車軸從毛坯到成品生產的全過程，通過購置設備，最終實現自行生產。加工工藝難點和重點：A、提高表面質量，降低疲勞極限；B、對車軸表面進行滾壓強化，抵消一部分車軸受載后產生的拉應力，而過大的拉應力是產生裂紋的原因，同時表面滾壓后改變了材料的物理性能，提高了硬度。C、空心車軸移動式超聲波探傷，空心車軸是一種新型的內部有一通孔的車軸，采用傳統的手工超聲波探傷是無法實現的。探傷時探頭需在空心車軸軸孔中沿孔壁走行掃查。

2、研究采用新材料技術，降低自重系數增加載重量。研究高強度、耐腐蝕擠壓成型鋼、不銹鋼、鋁合金等金屬材料，逐步擴大橡膠、高分子復合材料、玻璃鋼在貨車上的使用范圍，以提高單車載重5～10噸左右。

3、研究先進焊接技術。擴大焊接機器人、數控焊接設備的使用范圍。采用先進的轉向架組焊技術和焊后高效、節能、無環境污染的熱處理技術；研究不銹鋼、鋁合金焊接技術，以適應高強度鋼材的推廣應用。

4、提高數控技術應用水平。采用數控切割下料，優化沖壓模具設計，提高壓型質量；推廣加工與檢測一體化的數控設備，提高柔性加工水平。

5、采用先進表面工程技術。推廣應用先進的表面涂裝技術，積極采用水性涂料，無危害涂料，以達到綠化工藝。

6、應用焊接CAE仿真分析軟件，開展CAD/CAPP/CAE一體化制造技術研究，提高制造質量，縮短制造周期，降低制造成本；參與行業焊接標準制定，對行業焊接技術發展方向有一定的影響力。

五、“十二五”發展規劃主要內容

通過近年來的技術改造，鐵路車輛制造生產能力得到了較大提高，但是技術窄口問題、生產能力問題和智能檢測設備問題還沒有得到有效解決；尤其是公司受目前生產線、場地、產品結構的限制，無法在原有生產線的基礎上解決鐵路車輛批量生產上規模的問題。針對目前公司條件建設方面存在的問題，緊緊圍繞建設高科技裝備制造企業的目標和保持公司持續協調穩健發展這一主題，打造高、新、精品工程。“十二五”期間將規劃對敞車生產線進行改造，新建罐車生產線、新建平車和外貿車生產線，并配套建設涂漆廠房，制動組裝調車（包括外貿車發運）廠房。按照國際一流水平不斷實施技術改造, 采用焊接自動設備，數控加工設備和在線檢測設備，建設自動化生產線，實現工藝流程的科學再造。

“十二五”規劃中零件下料工序增加數控剪床，改變型材零件切割下料加工方案，采用板材數控切割外形，整體沖壓成型的工藝方案，徹底解決型材零件制約產品質量難題。對現有鐵路車輛生產線進行改造，突出專業性，實現一個流。在關鍵工序配備電子顯示屏，實現工藝文件查詢，傳遞技術信息，并實現質量波動報警功能，對工序檢測數據進行自動傳遞、儲存，實現產品制造零缺陷。設立特種車輛生產場地，并可作為敞車生產能力的補充。

“十二五”期間針對公司提高產能，規劃新建罐車、平車和外貿車專用生產線，徹底解決公司場地緊張問題。根據公司現有設備情況，按照功能和專業化要求進行相應的調整。

建立現代化國際水平的焊接試驗室和力學性能檢測中心，對新材料的焊接性進行前瞻性的研究，為新型鐵路車輛的設計提供工藝設計基礎，將焊接過程的智能化控制、焊接柔性化技術作為重點研究內容，以實現精密焊接和焊接生產柔性化。

通過“十二五”上述項目的實施，將使鐵路車輛科研生產能力得到有效保障，“十二五”可形成敞車年產8000臺、罐車年產3000臺、平車和外貿車年產4000臺生產能力。同時，公司核心技術水平大幅度提高；新型高強度耐候鋼和鋁合金材料焊接工藝達到國內先進水平。結構件焊接數字化技術將成為重點應用方向，智能化檢測和質量波動報警功能為鐵路車輛安全提供保障。“十二五”發展建設項目實施進展進度規劃：

1、第1～3年完成以下項目（1）平車和外貿車生產線建設（2）敞車生產線改造

2、第3～5年完成以下項目（1）焊接試驗室建設（2）罐車生產線建設

六、經費概算

總經費：預計約投資11億元，擬申請國家投資、科研經費及改造計劃經費5億元，企業自籌經費6億元。

五、措施與建議

為保證“十二五”技術創新規劃的順利實施，建議科技成果推廣轉化研究中心和國家有關部委對我公司創新性、高成長性的項目，給予高度關注，在審批環節、科研經費、項目申報方面給予大力支持，保證項目的順利實施。

第五篇：工業機器人開題報告

工業機器人開題報告

一、選題的目的和意義：

工業機器人在工業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業，或是危險、惡劣環境下的作業，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且可以保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本。因此，研究和設計各種用途的機器人特別是工業機器人、推廣機器人的應用是有現實意義的。 由于工業機器人具有一定的通用性和適應性，能適應多品種中、小批量的生產，70年代起，常與數字控制機床結合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統的組部分。

二、國內外研究綜述：

20世紀50年代末，美國在機械手和操作機的基礎上，采用伺服機構和自動控制等技術，研制出有通用性的獨立的工業用自動操作裝置，并將其稱為工業機器人；60年代初，美國研制成功兩種工業機器人，并很快地在工業生產中得到應用；1969年，美國通用汽車公司用21臺工業機器人組成了焊接轎車車身的自動生產線。此后，各工業發達國家都很重視研制和應用工業機器人。我國工業機器人起步于70年代初期，經過20多年的發展，大致經歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發期和90年代的適用化期。

我國工業機器人經過20多年的發展已經初具規模。目前我國已生產出部分機器人關鍵元器件，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務于國內諸多企業的生產線上；一批機器人技術的研究人才也涌現出來。一些相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計制造技術；工業機器人控制、驅動系統的硬件設計技術；機器人軟件的設計和編程技術；運動學和軌跡規劃技術；弧焊、點焊及大型機器人自動生產線與周邊配套設備的開發和制備技術等。某些關鍵技術已達到或接近世界水平。

雖然中國的工業機器人產業在不斷的進步中，但和國際同行相比，差距依舊明顯。從市場占有率來說，更無法相提并論。工業機器人很多核心技術，目前我們尚未掌握，這是影響我國機器人產業發展的一個重要瓶頸。

在發達國家中，工業機器人自動化生產線成套設備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已經大量使用工業機器人自動化生產線，以保證產品質量，提高生產效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明，工業機器人的普及是實現自動化生產，提高社會生產效率，推動企業和社會生產力發展的有效手段。

機器人技術是具有前瞻性、戰略性的高技術領域。國際電氣電子工程師協會IEEE 的科學家在對未來科技發展方向進行預測中提出了4個重點發展方向，機器人技術就是其中之一。 一個國家要引入高技術并將其轉移為產業技術（產業化），必須具備5個要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。廣泛使用機器人是實現工業自動化，提高社會生產效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發展工業機器人產業，引進國外技術和設備，培養人才，打開市場。

三、畢業設計（論文）所用的主要技術與方法：

在本次設計中，擬應用到的文獻涉及機械原理機械設計類，機械繪圖類，機械工程控制類，機械工程材料和力學以及工業機器人或工業機器人手臂相關的資料，在設計過程中這些材料

可以首先幫我們從整體上了解與機器人手臂相關的技術以及現在國內外的發展趨勢；其次，利用這些資料，可以在設計過程中進行合理的結構分析和設計方案的初步制定；最后，機器人手臂設計過程中的所需材料的選擇，設計與校核計算，運動過程的控制以及其他的注意事項，都可以在相關文獻資料中得到一些指導與幫助。

機器人本體由機座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端執行器和驅動裝置組成。共有六個自由度，依次為腰部回轉、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回轉、手腕俯仰、手腕側擺。 機器人采用電動機驅動。這種驅動方式具有結構簡單、易于控制、使用維修方便、不污染環境等優點，這也是現代機器人應用最多的驅動方式。為實現機器人靈活自由地移動，驅動系統使用了蓄電池供電。電動機可以選擇步進電機或直流伺服電機。使用直流伺服電機能構成閉環控制，精度高，額定轉速高，但價格較高，而步進電機驅動具有成本低，控制系統簡單的優點。確定這種機器人的6 個關節都采用步進電驅動，開環控制。各部件組成和功能描述如下： (1) 底座部件： 底座部件包括底座、回轉部件、傳動部件和步進電機等。底座部件固定在自動引導車（AGV ）上，支持整個操作機，步進電機固定在底座上，一級同步帶傳動將運動傳遞到腰部回轉軸，同時起到減速作用。 2) 腰部回轉部件： 腰部回轉部件包括腰部支架、回轉軸、支架、諧波減速器和步進電機、制動器等。作用是支承大臂部件，并完成腰部回轉運動。在腰部支上固定著驅動大臂俯仰和小臂俯仰的電機。 (3) 大臂部件：包括大臂和傳動部件。 (4) 小臂部件：包括小臂、減速齒輪箱、傳動部件、傳動軸等，在小臂前端（靠近大臂的一端）固定驅動手腕三個運動的步進電機 (5) 手腕部件：包括手腕殼體、傳動齒輪和傳動軸、機械接口等 (6) 末端執行器： 為抓取不同形狀、不同材質的物體，末端執行器設計得開合范圍比較大，為 0～100mm 。考慮在指尖的平面上貼傳器片，進行力的控制。

四、主要參考文獻與資料獲得情況：

[1].孟慶鑫、王曉東. 《機器人技術基礎》. 哈爾濱工業大學出版社，20xx.

[2].董華梁、彭文生. 《機械設計基礎》. 高等教育出版社，20xx. [3].周伯英. 《工業機械人設計》. 機械工業出版社，1995

[4].鄭堤、唐可洪. 《機電一體化設計基礎》. 機械工業出版社，1997 [5].張鐵、謝存禧. 《機械人學》. 華南理工大學出版社，20xx [6].曲興華. 《儀器制造技術》. 機械工業出版社，20xx

[7].柳暉. 《互換性與技術測量基礎》. 華東理工大學出版社，20xx [8].沈鴻. 《機械工程手冊》. 機械工業出版社，1983

五、畢業設計（論文）進度安排（按周說明）

第5-6周 收集并整理相關資料

第7-8周 研究資料、編寫開題報告

第9-10周 完成畢業設計論文的初稿

第11-12周 根據指導教師意見，修改和完善論文

第13-14周 進一步完善論文，定稿并裝訂成冊

第15-17周 準備畢業答辯，提交論文