第一篇：機(jī)器人與自動(dòng)化論文

自動(dòng)化是指機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過程（生產(chǎn)、管理過程）在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)的過程。下面我們來(lái)看一下關(guān)于機(jī)器人和自動(dòng)化的論文吧。

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣工程得到不斷的更新和進(jìn)步，其自動(dòng)化技術(shù)不斷加強(qiáng)而機(jī)器人設(shè)計(jì)也在不斷的沖擊人們的生活，在機(jī)器人設(shè)計(jì)理念中加入電氣工程的自動(dòng)化技術(shù)，利用其自動(dòng)化技術(shù)讓機(jī)器人具有人性化特征，從而能夠具有更多人類的自動(dòng)行為，從更多方面為人類提供更好的服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】電氣工程；自動(dòng)化；機(jī)器人設(shè)計(jì)

一、前言

機(jī)器人的不斷研究創(chuàng)造是時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，是為了滿足人們更多需要而必然要進(jìn)行的一項(xiàng)科學(xué)研究。目前，國(guó)外很多國(guó)家在機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域已有很多成功例子，其機(jī)器人具備的技術(shù)是當(dāng)前我國(guó)技術(shù)無(wú)法比擬的。但是，時(shí)下我國(guó)很多高校開展機(jī)器人設(shè)計(jì)研究以及社會(huì)上的機(jī)器人比賽活動(dòng)等，讓越來(lái)越多的人對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)有更多的認(rèn)識(shí)，給機(jī)器人設(shè)計(jì)的不斷創(chuàng)新創(chuàng)造了一個(gè)良好的環(huán)境。電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)能夠給機(jī)器人設(shè)計(jì)提供一個(gè)良好的技術(shù)支持。本文主要分析機(jī)器人設(shè)計(jì)中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用情況，旨在讓我國(guó)的機(jī)器人設(shè)計(jì)快速跟上國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)造出具有世界領(lǐng)先水平的機(jī)器人。

二、機(jī)器人簡(jiǎn)介

機(jī)器人最早出現(xiàn)在中國(guó)的西周穆王時(shí)期，最初形式是一個(gè)有開關(guān)能夠自動(dòng)“跳舞”的木質(zhì)人，后來(lái)在卡雷爾·恰佩克的科幻小說(shuō)中創(chuàng)造了機(jī)器人這個(gè)名詞，從此一些能夠自動(dòng)制定既定工作的機(jī)械設(shè)備統(tǒng)稱為機(jī)器人[1]。現(xiàn)代的機(jī)器人能夠在人類的指揮下做一些簡(jiǎn)單工作，如對(duì)話、投籃、快跑、協(xié)助人類進(jìn)行危險(xiǎn)行為等。目前技術(shù)比較先進(jìn)的國(guó)家如英國(guó)、日本、美國(guó)等在機(jī)器人的研究上取得非常大的進(jìn)步，很多領(lǐng)域如醫(yī)學(xué)、建筑學(xué)及軍事建設(shè)等方面均使用機(jī)器人當(dāng)做人類力量的延伸。通過指揮或者在機(jī)器人內(nèi)部設(shè)計(jì)自動(dòng)裝備，讓機(jī)器人擁有人類思維，自動(dòng)進(jìn)行工作。當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展甚至趨向高度的人性化，機(jī)器人不再只是由機(jī)械設(shè)備組成，有些機(jī)器人甚至有人類的模樣和思維方式，但是機(jī)器人真正能夠擁有人類相同的思維還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。

三、電氣工程及其自動(dòng)化概念

電器工程及其自動(dòng)化是一門學(xué)科，這門學(xué)科包括多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及面非常廣，從計(jì)算機(jī)、電機(jī)電子以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息控制技術(shù)，甚至還包括多種電力和機(jī)電技術(shù)結(jié)合成為一個(gè)整體的技術(shù)，這些不同領(lǐng)域的技術(shù)一同構(gòu)成電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科。由于是一個(gè)工程型又帶有自動(dòng)化功能形式的學(xué)科，其具有的特點(diǎn)就包含工程中的強(qiáng)力學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)信息中的軟件學(xué)特點(diǎn)，形成一種強(qiáng)弱結(jié)合的形式。這個(gè)學(xué)科的課程包括電氣知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)知識(shí)，具體有：網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、儀器檢測(cè)和控制技術(shù)、電子和電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)等強(qiáng)力學(xué)和軟件學(xué)技術(shù)相互結(jié)合的課程形式。這個(gè)綜合性學(xué)科主要教給學(xué)生的是各種工程和電氣以及計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)，畢業(yè)學(xué)員一般均掌握包括計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及儀器實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)等多方面的技術(shù)，在社會(huì)工作中能夠適應(yīng)多個(gè)領(lǐng)域的工作要求。

電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科的最主要課程為電氣和計(jì)算機(jī)工程，因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和具體實(shí)踐時(shí)，這個(gè)兩門課程是最主要的測(cè)驗(yàn)對(duì)象。通過設(shè)置不同等級(jí)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)訓(xùn)練平臺(tái)，讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)的技術(shù)能力的同時(shí)根據(jù)自身的條件去挑戰(zhàn)更高的技術(shù)實(shí)驗(yàn)。使學(xué)生除了掌握基礎(chǔ)的電機(jī)技術(shù)、電力電學(xué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)之外還能夠掌握如線路綜合設(shè)計(jì)技術(shù)、高級(jí)計(jì)算機(jī)軟件管理技術(shù)以及CPLD技術(shù)等綜合性相對(duì)比較強(qiáng)的技術(shù)，在實(shí)際工作中能夠解決更多難題和滿足更多需求。

電氣工程及其自動(dòng)化在社會(huì)中的使用領(lǐng)域主要有：水力電力領(lǐng)域、信息處理領(lǐng)域、電力線路設(shè)計(jì)領(lǐng)域、各種變壓器設(shè)計(jì)領(lǐng)域以及與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的各種監(jiān)控設(shè)備（如交通攝像監(jiān)控、小區(qū)攝像監(jiān)控）、機(jī)器自動(dòng)化設(shè)備（例如電梯、安全門）、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（如電子郵件、網(wǎng)絡(luò)條件軟件）以及智能控制設(shè)備（如樓道聲控開關(guān)燈）等方面，這些軍事電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科在實(shí)際的運(yùn)用，具有廣泛性和多面性[2]。

四、電氣工程及其自動(dòng)化在機(jī)器人設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

由于機(jī)器人是由多種機(jī)械部件拼接后再安裝編排程序最后實(shí)現(xiàn)機(jī)器裝備自動(dòng)運(yùn)行的，因此通過分析其主要構(gòu)造能夠了解電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在其中的運(yùn)用情況。首先，機(jī)器人是由電機(jī)和連接桿組成的，在裝置電機(jī)時(shí)根據(jù)需要裝置步行或跳躍等電機(jī)使其擁有步行和跳躍等能力，同時(shí)利用生活常見的鋁板鋁條進(jìn)行構(gòu)建的鏈接，將一個(gè)還不能行動(dòng)的機(jī)器人做出來(lái)后再通過加入編排程序讓其自動(dòng)工作或人工指揮其工作。這其中就包含電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科中的電機(jī)電力技術(shù)、計(jì)算機(jī)指揮和控制技術(shù)以及電力線路鏈接設(shè)計(jì)等多種技術(shù)。

其次，機(jī)械人構(gòu)件組裝完畢后，還需要檢測(cè)裝置保證其運(yùn)行功能質(zhì)量。檢測(cè)裝置是在機(jī)械人雛形形成并開始指揮其工作后對(duì)其實(shí)際的信息進(jìn)行記錄，再將實(shí)際信息和機(jī)器人內(nèi)部既定的信息相對(duì)比，若出現(xiàn)很大偏差則需要重新進(jìn)行信息的設(shè)定，若偏差很小則表示機(jī)器人研究成功，可以投入使用。分析是現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)發(fā)現(xiàn)，很多機(jī)器人能夠代替人類將損壞或質(zhì)量不好的對(duì)象進(jìn)行，同時(shí)立即將信息進(jìn)行反饋，大幅度提高機(jī)器人工作的精確度并減少人類的工作量。

再者，機(jī)器人在組裝完成后需要通過驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)后機(jī)器人才能給自行工作。利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)設(shè)備在機(jī)器人中按照指定信號(hào)裝置，當(dāng)信號(hào)一放出，機(jī)器人即能夠自動(dòng)工作。其主要依靠電氣工程機(jī)器自動(dòng)化學(xué)科中的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置的自動(dòng)位移。

最后，機(jī)器人雖然能夠根據(jù)已編排的程序自動(dòng)動(dòng)作，但是大多時(shí)候仍是人類進(jìn)行控制，因此監(jiān)控系統(tǒng)就顯得尤為重要。目前的監(jiān)控系統(tǒng)主要為集中式的控制系統(tǒng)，也就是指需要一個(gè)中心監(jiān)控裝置就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的全部控制，該中心裝置一般是一臺(tái)微機(jī)[3]。該步驟需要運(yùn)用到電氣工程機(jī)器自動(dòng)化學(xué)科中的單片機(jī)技術(shù)，單片機(jī)本身即為一臺(tái)微機(jī)，因此將其安插在機(jī)器人結(jié)構(gòu)中，只需要插入電源就可以運(yùn)行，從而自如的控制機(jī)器人工作。

從以上分析內(nèi)容可知，在機(jī)器人設(shè)計(jì)中加入電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)能夠使機(jī)器人設(shè)計(jì)更加順利，其擁有的功能會(huì)相對(duì)比較多且符合現(xiàn)代的技術(shù)水平。但，同樣的，機(jī)器人設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的研究工程，其中涉及到的技術(shù)類型多樣，僅僅依靠電氣工程機(jī)器自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)根本無(wú)法滿足人類對(duì)高度人性化機(jī)器人的要求。因此，只有不斷的研究多種技術(shù)，才能使機(jī)器人真正成為人類工作和生活的好助手。

參考文獻(xiàn)

[1]wilson.機(jī)器人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)之談[J].電子制作，2011，32（09）：102-103.[2]張靜，劉永均，李柏林.機(jī)器人系統(tǒng)多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2008，41（05）：98-99.[3]鄧鋒.采用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)節(jié)機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)貨艙門結(jié)構(gòu)的自動(dòng)鉆鉚[J].航空制造技術(shù)，2010，36（19）：210-211.

第二篇：機(jī)器人自動(dòng)化專業(yè)論文

摘 要：本設(shè)計(jì)是根據(jù)機(jī)器人系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的之間的邏輯控制為準(zhǔn)則，對(duì)兩者之間信號(hào)的編碼組合，然后提出汽車焊接系統(tǒng)集成行業(yè)自動(dòng)程序標(biāo)準(zhǔn)化的方案，能夠使用戶程序做到可移植性，易讀性，準(zhǔn)確追蹤故障點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：PLC；機(jī)器人；標(biāo)準(zhǔn)化引言

隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已成為當(dāng)前智能化裝備的主流及發(fā)展方向。機(jī)器人多用在自動(dòng)工位上，由外圍設(shè)備控制用戶程序啟動(dòng)和運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，提高了工廠的生產(chǎn)效率，降低損耗、實(shí)現(xiàn)效益擴(kuò)大化。本文主要介紹著FANUC系統(tǒng)機(jī)器人由三菱PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化控制方案。控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由機(jī)器人系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)組成，采用CC-Link分散型I/O控制方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。PLC完成機(jī)器人的用戶程序控制和現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)采集，HMI完成顯示信號(hào)狀態(tài)、報(bào)警、控制管理等功能[1]。

2.2 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)是基于CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)過程控制局域網(wǎng)，PLC對(duì)機(jī)器人的控制屬于自動(dòng)控制，通過PLC實(shí)現(xiàn)不同條件時(shí)對(duì)機(jī)器人不同用戶程序的調(diào)用與控制，實(shí)現(xiàn)同一臺(tái)機(jī)器人完成不同工作的柔性化控制。同時(shí)機(jī)器人程序運(yùn)行過程中，PLC對(duì)機(jī)器人的特定段進(jìn)行分段控制，對(duì)進(jìn)入特定運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行信號(hào)互鎖與禁止保護(hù)，同時(shí)PLC處理采集機(jī)器人和外圍設(shè)備信號(hào)反映到人機(jī)交互界面，供現(xiàn)場(chǎng)操作人員判斷機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)和故障處理[2]。標(biāo)準(zhǔn)化程序設(shè)計(jì)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化程序概念

在自動(dòng)化系統(tǒng)集成行業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)化程序就是規(guī)范用戶程序結(jié)構(gòu)和邏輯，能夠使用戶程序結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)明易懂、縮短維護(hù)周期、可移植性提高，減少故障等。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)編碼

首先我們對(duì)PLC與機(jī)器人（Robot在表中簡(jiǎn)稱R）之間信號(hào)進(jìn)行處理[3]，對(duì)工裝夾具的車型及機(jī)器人的每個(gè)程序，每條路徑做一些編碼。如表格1所示。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化程序工作流程設(shè)計(jì)

在一個(gè)機(jī)器人和周圍工裝夾具的工作站的焊接過程中，分為兩步：一是任務(wù)開始驗(yàn)證，在一個(gè)周期內(nèi)每次程序運(yùn)行，PLC都會(huì)對(duì)機(jī)器人的準(zhǔn)備位做出判斷，如果不在準(zhǔn)備位，就會(huì)調(diào)用回到準(zhǔn)備位的程序，讓機(jī)器人回到準(zhǔn)備位，這時(shí)準(zhǔn)備位的驗(yàn)證任務(wù)關(guān)閉。二是任務(wù)開始，機(jī)器人給PLC發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求繼續(xù)（Request to Continue）的信號(hào)，然后PLC回饋機(jī)器人請(qǐng)求繼續(xù)完成（Continue OK）的信號(hào)，這樣就可以調(diào)用焊接程序，焊接程序的調(diào)用要根據(jù)每個(gè)工裝夾具的車型號(hào)不同來(lái)調(diào)用。焊接完成之后，機(jī)器人回到原點(diǎn)，PLC會(huì)對(duì)當(dāng)前工位的一些信號(hào)關(guān)閉，再關(guān)閉所有的信號(hào)，然后等待下一個(gè)開始工作的脈沖信號(hào)到來(lái)。如圖2所示，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)周期所有的信號(hào)處理和程序調(diào)用規(guī)則流程。

3.4 驗(yàn)證結(jié)果

本方案的設(shè)計(jì)已經(jīng)在江蘇北人機(jī)器人系統(tǒng)股份有限公司的部分項(xiàng)目上得到驗(yàn)證，在穩(wěn)定性，可移植性，故障排除效率上得到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工程師的首肯，在后期項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)上將逐步應(yīng)用這套方案，并加以細(xì)節(jié)完善。結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，首先要理順控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其原理，然后參照一些機(jī)器人系統(tǒng)的信號(hào)處理規(guī)則，提出PLC對(duì)機(jī)器人控制的一些標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩者之間的控制信號(hào)進(jìn)行編碼，設(shè)計(jì)出一個(gè)周期的工作流程圖，使用戶程序的邏輯順序更清晰。并可以使項(xiàng)目可移植性，減少企業(yè)成本和維護(hù)周期。

參考文獻(xiàn)：

[1]張正兵，李曉娜.機(jī)器人在焊接中的應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2008（06）：44-47.[2]楊秀文.自動(dòng)化生產(chǎn)線中CC-Link總線技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人通訊[J].機(jī)器人技術(shù)，2014（04）.[3]FANUC工業(yè)機(jī)器人編程手冊(cè)[K].[機(jī)器人自動(dòng)化專業(yè)論文]相關(guān)文章：

第三篇：自動(dòng)化論文

引導(dǎo)語(yǔ)：對(duì)于論文想必有很多人都不陌生，論文亦是一種非常珍貴的資源，那么相關(guān)的自動(dòng)化論文模板哪里有呢？接下來(lái)是小編為你帶來(lái)收集整理的自動(dòng)化論文模板，歡迎閱讀！

摘要：科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅從根本上節(jié)省了企業(yè)的勞動(dòng)力資源，同時(shí)也促進(jìn)了生產(chǎn)效率和質(zhì)量的全面提升。本文主要是就工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了探討和研究。

關(guān)鍵詞：電氣工程；自動(dòng)化控制；問題措施

引言

隨著社會(huì)各界對(duì)電氣工程技術(shù)應(yīng)用重視程度的不斷提高，我國(guó)工業(yè)也進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，而這對(duì)于促進(jìn)我國(guó)綜合國(guó)力以及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的全面提升具有極為重要的意義。

1常見的工業(yè)電氣工程自動(dòng)化控制問題

1.1節(jié)能方面的問題

雖然我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展近些年取得了極為顯著的成效，但是單位GDP能耗和單位工業(yè)增加值能耗與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距。能源問題已經(jīng)成為影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要問題，同時(shí)為了確保可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，而國(guó)家也加大了節(jié)能減排技術(shù)的宣傳和推廣力度。電氣工程作為我國(guó)主要的能耗系統(tǒng)，該系統(tǒng)的節(jié)能降耗對(duì)于我國(guó)節(jié)能減排具有重要的作用。但許多企業(yè)在電氣工程建設(shè)當(dāng)中，往往只考慮了電氣功能的實(shí)現(xiàn)，為了降低初期建設(shè)的投資，而過多的選用低成本的技術(shù)落后的高耗能設(shè)備，卻忽略了長(zhǎng)期運(yùn)行的能源消耗。

1.2質(zhì)量和管理環(huán)節(jié)方面的問題

施工質(zhì)量是整個(gè)電氣系統(tǒng)的靈魂，施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著后期整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。只有加大電氣工程質(zhì)量和管理的投入力度，才能確保電氣工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。但是由于大多數(shù)施工企業(yè)過度的追求施工的經(jīng)濟(jì)效益，盲目的追求施工進(jìn)度，卻忽略了對(duì)施工細(xì)節(jié)的把握。在工程驗(yàn)收中往往只是進(jìn)行竣工驗(yàn)收，或者階段性驗(yàn)收，而在施工過程中的監(jiān)管力度較小。而細(xì)節(jié)決定成敗，電氣施工更是如此，在施工過程中，細(xì)微的失誤在驗(yàn)收時(shí)通常不容易發(fā)現(xiàn)，在初期運(yùn)行時(shí)也不容易暴露，往往是在后期運(yùn)行當(dāng)中隨著設(shè)備的運(yùn)行逐漸顯現(xiàn)的，例如一個(gè)小小的接線螺絲的松動(dòng)引起的接觸電阻增大，最終可能就會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓甚至引發(fā)一場(chǎng)火災(zāi)。

1.3系統(tǒng)集成度差

隨著工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模化、大型化、高參數(shù)化，PLC、DCS、各種智能儀表、傳感器等被廣泛應(yīng)用于工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。但因建設(shè)時(shí)間及建設(shè)廠家的不同，許多電氣自動(dòng)化系統(tǒng)因?yàn)榻涌诓煌脚_(tái)不同，程序不同等眾多因素的影響，而過多的呈現(xiàn)出一種各自為政的狀態(tài)，這為各系統(tǒng)間的協(xié)同工作，操作人員的管理與操作帶來(lái)了眾多的不便。

2解決電氣工程自動(dòng)化控制問題的措施

2.1培養(yǎng)管理人員的節(jié)能意識(shí)優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)

節(jié)能是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。作為決策者，對(duì)企業(yè)的發(fā)展起著關(guān)鍵性的作用，因此要建立全局的節(jié)能意識(shí)，積極學(xué)習(xí)EMC、BOT、ppp等運(yùn)作模式，開展節(jié)能技術(shù)討論，定期邀請(qǐng)相關(guān)的節(jié)能專家及節(jié)能企業(yè)開展節(jié)能診斷，制定節(jié)能設(shè)計(jì)方案。亦要利用先進(jìn)技術(shù)做好余熱、余壓等回收利用，采用綠色照明技術(shù)、變頻節(jié)能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)降低能耗。有條件的企業(yè)可以建設(shè)能源管理中心等利用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的管理平臺(tái)方便數(shù)據(jù)管理。

2.2加強(qiáng)工程質(zhì)量過程控制提高管理水平

作為施工企業(yè)必須認(rèn)識(shí)到質(zhì)量管理的重要性，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，從管理團(tuán)隊(duì)、施工隊(duì)伍、材料檢驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)入手全面提高管理水平。首先負(fù)責(zé)電氣自動(dòng)化工程建設(shè)以及維護(hù)的團(tuán)隊(duì)必須要具備極高的專業(yè)技能以及專業(yè)素質(zhì)，企業(yè)應(yīng)該嚴(yán)格篩選電氣自動(dòng)化隊(duì)伍的組成成員，并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，提高電氣自動(dòng)化隊(duì)伍的專業(yè)能力。其次，在工程施工過程中，所使用的材料必須要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)。同時(shí)要制定各工藝的施工規(guī)范，建立多階段的檢驗(yàn)制度，利用定時(shí)抽檢、定檢等檢查手段保證施工質(zhì)量。

2.3制定企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)共享機(jī)制，建立標(biāo)準(zhǔn)化的通信接口

隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的不斷增加，這些系統(tǒng)往往不可能被一家公司所建設(shè)。雖然現(xiàn)在許多供應(yīng)商都提供了各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的接口模塊，但因不同廠家的設(shè)備所采用的標(biāo)準(zhǔn)往往不盡一致，還是給各系統(tǒng)的集成工作帶來(lái)了很多不便，因此制定企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享機(jī)制，例如以微軟公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系為基礎(chǔ)建立的電氣自動(dòng)化信息平臺(tái)，以TCP/IP作為通訊標(biāo)準(zhǔn)，在電氣自動(dòng)化操作平臺(tái)上建立標(biāo)準(zhǔn)的程序接口，從而達(dá)到有效解決不同型號(hào)產(chǎn)品所導(dǎo)致的通訊不暢問題，促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行效率和質(zhì)量的有效提升。

3電氣自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)也在朝著專業(yè)化、智能化、分布式、物聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展。這其中標(biāo)準(zhǔn)化的接口接口設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)資源交互共享的基礎(chǔ)，而它可大大降低系統(tǒng)集成的工作時(shí)間，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。人工智能技術(shù)的發(fā)展為電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的智力支撐，智能化技術(shù)與傳統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)相比較而言，其不僅省去了電氣自動(dòng)化控制中的復(fù)雜的模型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，這同時(shí)也降低了外部不可控因素對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響，促進(jìn)了電氣自動(dòng)化控制精度的有效提升。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的方向標(biāo)，工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展水平的高低影響著一個(gè)國(guó)家科技水平和工業(yè)化程度的高低。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新時(shí)期，工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展已經(jīng)步入了新的階段，無(wú)燈工廠、云工廠越來(lái)越多。工業(yè)電氣自動(dòng)化對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)也越來(lái)越大。隨著德國(guó)工業(yè)4.0、中國(guó)制造2025等概念的提出，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化必定會(huì)迎來(lái)一片發(fā)展的新天地。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣莉莉.電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性分析[J].科技展望,2016,v.26;No.36916:97.[2]徐振然.電氣工程中自動(dòng)化控制問題的探究[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015,No.7222:146-147.

第四篇：工業(yè)機(jī)器人論文

走進(jìn)科技論文

0903030409

顏衛(wèi)勤

工業(yè)機(jī)器人論文

在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語(yǔ)一個(gè)明確的定義，但機(jī)器人問世已有幾十年，機(jī)器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說(shuō)之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。其實(shí)并不是人們不想給機(jī)器人一個(gè)完整的定義，自機(jī)器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說(shuō)明到底什么是機(jī)器人。但隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來(lái)越豐富，機(jī)器人的定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。

在此，我僅根據(jù)自己的所學(xué)及課本給出的定義概述一下有關(guān)機(jī)器人的定義。機(jī)器人（Robot）是1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說(shuō)《羅薩姆的機(jī)器人萬(wàn)能公司》的劇本中，塑造的一個(gè)具有人的外表、特征和功能，愿意為人服務(wù)的機(jī)器奴仆“Robota”一詞衍生出來(lái)的。根據(jù)這個(gè)定義，我們可以這樣說(shuō)：機(jī)器人是一個(gè)在三維空間中具有多自由度的，并能實(shí)現(xiàn)諸多擬人動(dòng)作和功能的機(jī)器；而工業(yè)機(jī)器人（Industrial Robot）則是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機(jī)器人。

而美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)（U.S.RIA）提出的工業(yè)機(jī)器人定義為機(jī)器人是“一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動(dòng)作來(lái)執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機(jī)械手(manipulator)或者通過不同程序的調(diào)用來(lái)完成各種工作任務(wù)的特種裝置”。日本機(jī)器人協(xié)會(huì)(JIRA)的定義則是：工業(yè)機(jī)器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器(end effector)的，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過自動(dòng)完成各種移動(dòng)來(lái)代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器”。可見美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)和日本機(jī)器人協(xié)會(huì)給出了相類似的定義。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)”。而我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。在我國(guó)，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的機(jī)器人我們稱為工業(yè)機(jī)器人。通常人們對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義是：工業(yè)機(jī)器人是一種能模擬人的手、臂的部分動(dòng)作, 按照預(yù)定的程序、軌跡及其它要求, 實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的自動(dòng)化裝置。

工業(yè)機(jī)器人的最顯著的特點(diǎn)簡(jiǎn)單概述為可編程、擬人化、通用性、機(jī)電一體化。

工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3～6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1～3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。

工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng)，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計(jì)算機(jī)上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機(jī)器人控制柜。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動(dòng)控制器(示教操縱盒)，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍。在示教過程的同時(shí)，工作程序的信息即自動(dòng)存入程序存儲(chǔ)器中在機(jī)器人自動(dòng)工作時(shí)，控制系統(tǒng)從程序存儲(chǔ)器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動(dòng)作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。

具有觸覺、力覺或簡(jiǎn)單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。

清潔機(jī)器人的涵蓋范圍廣泛，依照IFR World Robotic的分類，可分為產(chǎn)業(yè)型與家用型兩大類，在產(chǎn)業(yè)型方面例如地板清潔（吸塵與洗地）、風(fēng)管空調(diào)系統(tǒng)清潔、除草、大樓窗戶清洗、水箱清潔等。目前為止應(yīng)用最成功的仍屬地板清潔型機(jī)器人，包括機(jī)場(chǎng)、大賣場(chǎng)、工廠、飯店大廳等大范圍面積的場(chǎng)所，原因在于地板屬于2-D幾何平面，技術(shù)相對(duì)較為單純。而家用型的地板清潔機(jī)器人（吸塵器）在近年來(lái)則快速竄起，成為市場(chǎng)主流產(chǎn)品，根據(jù)IFR World Robotics 2005的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，服務(wù)型機(jī)器人中，清潔機(jī)器人仍是主要應(yīng)用。其中家用清潔機(jī)器人更占整體服務(wù)型機(jī)器人的95%以上，其中2005-2008年更可高達(dá)447萬(wàn)臺(tái)。

家用型清潔機(jī)器人受到熱烈歡迎的主要原因在于已開發(fā)與開發(fā)中國(guó)家多以雙薪家庭為主，并逐漸走向少子化與高齡化的趨勢(shì)，在家庭人口結(jié)構(gòu)變少的情況下，清潔工作的替代便成為新興市場(chǎng)發(fā)展的重要需求，遂使的清潔機(jī)器人成為各國(guó)爭(zhēng)相投入的技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)。

隨著自動(dòng)化技術(shù)與人工智能的快速發(fā)展，機(jī)器人在人類的環(huán)境中扮演越來(lái)越重要的腳色。傳統(tǒng)上機(jī)器人的應(yīng)用層面多集中于工業(yè)化的生產(chǎn)系統(tǒng)與制造流程上，專門應(yīng)付長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)、大量重復(fù)性動(dòng)作、系統(tǒng)復(fù)雜且需要精密控制、高危險(xiǎn)性等工作上。而近年來(lái)的演進(jìn)則漸漸朝向服務(wù)型機(jī)器人的方向快速蓬勃發(fā)展。那么在我們身邊有什么樣的機(jī)器人呢？ 生活中常見的工業(yè)機(jī)器人有如下幾種：

點(diǎn)焊機(jī)器人，這主要是針對(duì)汽車生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質(zhì)量，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的一種機(jī)器人。它的特點(diǎn)是通過機(jī)器人對(duì)兩個(gè)鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊的時(shí)候，需要承載一個(gè)很大的焊鉗，一般在幾十公斤以上，那么它的速度要求在每秒鐘一米五到兩米這樣的高速運(yùn)動(dòng)，所以它一般來(lái)說(shuō)有五到六個(gè)自由度，負(fù)載三十到一百二十公斤，工作的空間很大，大概有兩米，這樣一個(gè)球形的工作空間，運(yùn)動(dòng)速度也很高，那么自由度的概念，就是說(shuō)，是相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的部件的個(gè)數(shù)，就相當(dāng)于我們?nèi)梭w，腰是一個(gè)回轉(zhuǎn)的自由度，我們大臂可以抬起來(lái)，小臂可以彎曲，那么這就三個(gè)自由度，同時(shí)腕部還有一個(gè)調(diào)整姿態(tài)來(lái)使用的三個(gè)自由度，所以一般的機(jī)器人有六個(gè)自由度，就能把空間的三個(gè)位置，三個(gè)姿態(tài)，機(jī)器人完全實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也有小于六個(gè)自由度的，也有多于六個(gè)自由度的機(jī)器人，只是在不同的需要場(chǎng)合來(lái)配置。

弧焊機(jī)器人也是工業(yè)機(jī)器人中一個(gè)最重要的方面，像我們汽車的后橋，進(jìn)行焊接的時(shí)候，它連續(xù)焊接，所以它的特點(diǎn)是連續(xù)軌跡控制，所以它要求的軌跡精度要求非常高，一般來(lái)說(shuō)也是五到六個(gè)自由度，由于它焊槍比較小，所以在五到十公斤就可以了，這個(gè)方面是在國(guó)際和國(guó)內(nèi)應(yīng)用非常大的一類機(jī)器人，在另一方面像搬運(yùn)和鉚接，這些工作場(chǎng)合下，像搬運(yùn)，主要是要求機(jī)器人有很高的速度，承載能力很多、很強(qiáng)，像日本的大庫(kù)機(jī)器人，它可以承載三百公斤，抓取、來(lái)進(jìn)行搬運(yùn)和碼垛。

醫(yī)療機(jī)器人，是近五年來(lái)發(fā)展比較迅速的一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，那么這個(gè)也可以看到幾個(gè)方面，包括人是一個(gè)非常珍貴的生物，那么包括人的眼球、神經(jīng)、血管都很精細(xì)，那么如果人手術(shù)的時(shí)候，醫(yī)生來(lái)手術(shù)，一個(gè)是疲勞，另一個(gè)人手操作的精度還是有限的，那么這是在德國(guó)，一些大學(xué)里面，面向人的脊椎，如腰間盤突出這種病，進(jìn)行識(shí)別以后，能夠自動(dòng)地用機(jī)器人來(lái)輔助進(jìn)行定位，進(jìn)行操作和手術(shù)。還有一類叫康復(fù)機(jī)器人，康復(fù)機(jī)器人像比方說(shuō)，現(xiàn)在發(fā)病量比較大的是偏癱和半身不遂這種病患，當(dāng)他恢復(fù)治療完以后，需要對(duì)他的肢體進(jìn)行鍛煉和恢復(fù)，那么如果醫(yī)生是有限的，不可能一個(gè)醫(yī)生，天天給一個(gè)病人進(jìn)行按摩或牽引這樣的工作，那么家庭的人員都上班，沒有時(shí)間照顧，那么用一個(gè)機(jī)器人，可以對(duì)他的手進(jìn)行牽動(dòng)，天天強(qiáng)迫他進(jìn)行鍛煉，使人的肌肉的恢復(fù)達(dá)到最好，更為精細(xì)的工作像很多大學(xué)和一些醫(yī)院在開發(fā)像人的腦手術(shù)，這個(gè)是很危險(xiǎn)的事情，但是，已經(jīng)得到了很好的例證，包括北航開發(fā)出了對(duì)人腦的定位和鉆孔這樣的工作，還包括像美國(guó)已經(jīng)有一千多例機(jī)器人對(duì)人眼球進(jìn)行手術(shù)，這樣的機(jī)器人，還包括通過遙控操作的辦法，實(shí)現(xiàn)對(duì)人的胃腸這種手術(shù)，大家在電視里邊看到，一個(gè)機(jī)械手，大概有手指這樣粗細(xì)的一個(gè)機(jī)械手，通過插入腹臟以后，人在屏幕上操作這個(gè)機(jī)器手，同時(shí)對(duì)它用激光的方法對(duì)病灶進(jìn)行激光的治療，這樣的話，人就不用很大幅度地破壞人的身體，這實(shí)際對(duì)人的一種解放，是非常好一種機(jī)器人，醫(yī)療機(jī)器人它也很復(fù)雜，一方面它完全自動(dòng)去完成各種工作，是有困難的，一般來(lái)說(shuō)都是人來(lái)參與，這是美國(guó)開發(fā)的一個(gè)林白手術(shù)這樣一個(gè)例子，人通過在屏幕上，通過一個(gè)遙控操作手來(lái)控制另一個(gè)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)通過對(duì)人的腹腔進(jìn)行手術(shù)，前幾年我們國(guó)家展覽會(huì)上，美國(guó)已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)人的心臟瓣膜的手術(shù)和搭橋手術(shù)，這已經(jīng)在機(jī)器人領(lǐng)域中，引起了很大的轟動(dòng)，還包括，AESOP的這種外科手術(shù)機(jī)器人，它實(shí)際上通過一些儀器能夠?qū)θ说囊恍┎∽冞M(jìn)行檢查，通過一個(gè)機(jī)械手就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人的某些部位進(jìn)行手術(shù)，還包括遙操作機(jī)械手，以及多個(gè)醫(yī)生可以在機(jī)器人共同參與下進(jìn)行手術(shù)，包括機(jī)器人給大夫醫(yī)生拿鉗子、鑷子或刀子來(lái)代替護(hù)士的工作，同時(shí)把照明能夠自動(dòng)的給醫(yī)生的動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)，醫(yī)生的手到哪兒，照明就去哪兒，這樣非常好的，一個(gè)醫(yī)生的助手。

由此可見，工業(yè)機(jī)器人是人類的得力助手，隨著社會(huì)的發(fā)展，大量的工業(yè)機(jī)器人把人們從繁重的體力和危險(xiǎn)的環(huán)境中解放出來(lái)，使人們有更好的崗位去工作，去創(chuàng)造更好的精神財(cái)富和文化財(cái)富，機(jī)器人來(lái)做這些危險(xiǎn)環(huán)境的工作，展望21世紀(jì)工業(yè)機(jī)器人將是一個(gè)與20世紀(jì)計(jì)算機(jī)的普及一樣，會(huì)深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，有人說(shuō)在21世紀(jì)的前20年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個(gè)重要時(shí)期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，目前國(guó)際上很多國(guó)家，也對(duì)機(jī)器人對(duì)人類社會(huì)的影響的估計(jì)提出了新的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，我們也可以看到機(jī)器人技術(shù)，涉及到多個(gè)學(xué)科，機(jī)械、電工、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)測(cè)量、人工智能、傳感技術(shù)等等，它是一個(gè)國(guó)家高技術(shù)實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。所以，作為當(dāng)代大學(xué)生，作為一名機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，我們的使命任重而道遠(yuǎn)。

第五篇：納米機(jī)器人論文

納米機(jī)器人在生物學(xué)上的應(yīng)用

學(xué)號(hào)：34 姓名:100821234 學(xué)院：生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院 班級(jí)：1008212

摘要：納米技術(shù)與分子生物學(xué)的結(jié)合將開創(chuàng)分子仿生學(xué)新領(lǐng)域。分子仿生學(xué)模仿細(xì)胞生命過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，以分子水平上的生物學(xué)原理為參照原型，設(shè)計(jì)制造各種各樣的可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”———納米機(jī)器人。納米機(jī)器人的研制和開發(fā)將成為２１世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要方向。關(guān)鍵字：納米技術(shù) 納米機(jī)器人 分子馬達(dá) 1前沿：納米機(jī)器人的研究屬于分子仿生學(xué)的范疇，它根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”。納米生物學(xué)的近期設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人，也稱納米機(jī)器人。合成生物學(xué)對(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計(jì)，開發(fā)“在體”（in vivo）或“濕”的生物計(jì)算機(jī)或細(xì)胞機(jī)器人，從而產(chǎn)生了另種方式的納米機(jī)器人技術(shù)。

2納米生物學(xué)與納米機(jī)器人

納米生物學(xué)的設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人，也稱納米機(jī)器人。涉及的內(nèi)容可歸納為以下三個(gè)方面：

①在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的聯(lián)系。

②在納米尺度上獲得生命信息，例如，利用掃描隧道顯微鏡獲取細(xì)胞膜和細(xì)胞表面的結(jié)構(gòu)信息等。

③納米機(jī)器人的研制。

納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具有誘惑力的內(nèi)容。

第一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這種納米機(jī)器人可注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行健康檢查和疾病治療。還可以用來(lái)進(jìn)行人體器官的修復(fù)工作、作整容手術(shù)、從基因中除去有害的DNA，或把正常的ＤＮＡ安裝在基因中，使機(jī)體正常運(yùn)行[1]。

第二代納米機(jī)器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置。

第三代納米機(jī)器人將包含有納米計(jì)算機(jī)，是一種可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的裝置。

3納米機(jī)器人不久將進(jìn)入我們的生活

用不了多久，個(gè)頭只有分子大小的納米機(jī)器人將源源不斷地進(jìn)入人類的日常生活。它們將為我們制造鉆石、艦艇、鞋子、牛排和復(fù)制更多的機(jī)器人。要它們停止工作只需啟動(dòng)事先設(shè)定的程序。表面來(lái)看，上述想法近乎不可思議：一項(xiàng)單一的技術(shù)在應(yīng)用初期就能治病、延緩衰老、清理有毒的廢物、擴(kuò)大世界的食物供應(yīng)、筑路、造汽車和造樓房？這并非天方夜譚，也許在21世紀(jì)中葉前就可以實(shí)現(xiàn)。全世界的研究機(jī)構(gòu)都在想方設(shè)法將這些設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。美國(guó)總統(tǒng)克林頓曾經(jīng)宣布成立美國(guó)國(guó)家納米研究機(jī)構(gòu)，承諾提供50億美元進(jìn)行這方面的嘗試。

其實(shí)，納米技術(shù)一詞由來(lái)已久。理查德·費(fèi)恩曼是繼愛因斯坦之后最有爭(zhēng)議和最偉大的理論物理學(xué)家，1959年他在一次題目為《在物質(zhì)底層有大量的空間》的演講中提出：將來(lái)人類有可能建造一種分子大小的微型機(jī)器，可以把分子甚至單個(gè)的原子作為建筑構(gòu)件在非常細(xì)小的空間構(gòu)建物質(zhì)，這意味著人類可以在最底層空間制造任何東西。從分子和原子著手改變和組織分子是化學(xué)家和生物學(xué)家意欲到達(dá)的目標(biāo)。這將使生產(chǎn)程序變得非常簡(jiǎn)單，你只需將獲取到的大量的分子進(jìn)行重新組合就可形成有用的物體。事實(shí)上，每一個(gè)細(xì)胞都是一個(gè)活生生的納米技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例：細(xì)胞不僅將燃料轉(zhuǎn)化為能量，而且按照儲(chǔ)存在DNA中的信息來(lái)建造和激活蛋白質(zhì)和酶，通過對(duì)不同物種的DNA進(jìn)行重組，基因工程家已經(jīng)學(xué)會(huì)建造新的這類

納米工具，例如用細(xì)菌細(xì)胞來(lái)生產(chǎn)醫(yī)用激素。1990年 我國(guó)著名學(xué)者周海中教授在《論機(jī)器人》一文中預(yù)言：到二十一世紀(jì)中葉，納米機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式。

3納米機(jī)器人結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

米機(jī)器人警察不在理論上，納米機(jī)器可以構(gòu)建所有的物體。當(dāng)然從理論到真正實(shí)現(xiàn)應(yīng)用是不能等同的，但納米機(jī)械專家已經(jīng)表明，實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的應(yīng)用是可行的。在掃描隧道電子顯微鏡幫助下，納米機(jī)械專家已經(jīng)能將獨(dú)立的原子安排成自然界從未有的結(jié)構(gòu)。此外，納米機(jī)械專家還設(shè)計(jì)出了只由幾個(gè)分子組成的微小齒輪和馬達(dá)。（切勿將這些齒輪和馬達(dá)與那些由數(shù)以百萬(wàn)計(jì)分子組成的用傳統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建的微小齒輪和馬達(dá)相混淆，這些機(jī)器同未來(lái)制造的機(jī)器相比較實(shí)在是太巨大了）。

25年內(nèi)，納米技術(shù)學(xué)家期望實(shí)現(xiàn)這些存在于科學(xué)陳列室中的想法，創(chuàng)造出真實(shí)的、可以工作的納米機(jī)器。這些納米機(jī)器有微小的“手指”可以精巧地處理各種分子；有微小的“電腦”來(lái)指揮“手指”如何操作。“手指”可能由碳納米管制造，它的強(qiáng)度是鋼的100倍，細(xì)度是頭發(fā)絲的五萬(wàn)分之一。“電腦”可能由碳納米管制造，這些碳納米管既能做晶體管又能做連接它們的導(dǎo)線。“電腦”也可能由DNA制造，用適當(dāng)?shù)能浖妥銐虻撵`巧性進(jìn)行武裝的納米機(jī)器人可以構(gòu)建任何物質(zhì)。

納米機(jī)器人執(zhí)行任何任務(wù)包括自身復(fù)制都必須動(dòng)用大量的納米機(jī)器。血液里可能存在數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的納米機(jī)器人；在每一個(gè)有毒廢物地點(diǎn)可能需要數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的納米機(jī)器人，要制造一輛汽車可能要調(diào)動(dòng)數(shù)以一百億億計(jì)的納米機(jī)器人同時(shí)工作。然而沒有一個(gè)生產(chǎn)線可以生產(chǎn)如此巨大數(shù)量的納米機(jī)器人。

但是納米科學(xué)家眼中的納米機(jī)器可以做到這點(diǎn)。他們?cè)O(shè)計(jì)的納米機(jī)器人可以完成兩件事情：執(zhí)行它們的主要任務(wù)和制造出它們自身完美的復(fù)制體。如果第一個(gè)納米機(jī)器人能夠制造出兩個(gè)復(fù)制體，這兩個(gè)復(fù)制體每個(gè)又可制造出兩個(gè)自己的復(fù)制體，很快就可 以獲得萬(wàn)億個(gè)納米機(jī)器人。但是，假如納米

機(jī)器人忘記停止復(fù)制會(huì)發(fā)生什么？如果沒有一些內(nèi)建的停止信號(hào)，納米機(jī)器人忘記停止復(fù)制這種災(zāi)難的可能后果將會(huì)是無(wú)法計(jì)算的。納米機(jī)器人在人體內(nèi)快速?gòu)?fù)制能夠比癌癥擴(kuò)散還要快地布滿正常組織；一個(gè)發(fā)瘋的制造食物機(jī)器人能夠把地球的整個(gè)生物圈變成一塊巨大的奶酪。納米技術(shù)學(xué)家沒有回避危險(xiǎn)，但是他們相信他們能控制災(zāi)難的發(fā)生。其中一個(gè)辦法是設(shè)計(jì)出一種軟件程序使納米機(jī)器人在復(fù)制數(shù)代后自我摧毀。另一種辦法是設(shè)計(jì)出一種只在特定條件下復(fù)制的機(jī)器人，例如只有在有毒化學(xué)物質(zhì)以較高濃度出現(xiàn)時(shí)機(jī)器人才能復(fù)制，或者在一個(gè)很窄的溫度和濕度范圍內(nèi)機(jī)器人才能復(fù)制。就像電腦病毒的傳播一樣，所有以上這些努力都無(wú)法阻止那些不懷好意的人有意釋放某種納米機(jī)器人作為害人武器。事實(shí)上，一些批評(píng)家指出納米技術(shù)可能的危險(xiǎn)要大于它的益處。然而，僅僅這些利益就已經(jīng)太具誘惑力了，納米技術(shù)必將超過電子計(jì)算機(jī)和基因制藥而成為新世紀(jì)的技術(shù)發(fā)展方向。世界可能會(huì)需要一個(gè)納米技術(shù)免疫系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)中納斷地在微觀世界中同那些不懷好意的機(jī)器人進(jìn)行戰(zhàn)斗[2]

。納米機(jī)器人的動(dòng)力——分子馬達(dá)

分子馬達(dá)（molecular motor），是美國(guó)康奈爾大學(xué)研究人員在活細(xì)胞內(nèi)的能源機(jī)制啟發(fā)下，制造出的一種馬達(dá)。這種微型馬達(dá)以三磷酸腺苷酶為基礎(chǔ)，依靠為細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)提供能量的高能分子三磷酸腺苷（ATP）為能源。

美國(guó)科學(xué)家正在進(jìn)行一項(xiàng)新研究，讓納米儀器利用為精子長(zhǎng)距離游動(dòng)提供能量的生物能為動(dòng)力，用來(lái)釋放藥物，或者在人體內(nèi)執(zhí)行機(jī)械功能。

首先，這些研究人員針對(duì)精子的特殊部位，用一個(gè)可以粘貼在特殊的金表面的標(biāo)簽取代了己糖激酶(糖酵解的第一個(gè)酶)。這種酶即使在受到限制的時(shí)候，仍然能產(chǎn)生作用。接著，他們?cè)谔墙徒馔窘?jīng)的第二個(gè)酶——葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶上作了標(biāo)記。這種酶在受到限制后，還仍然具有活性。粘附在相同支撐物上的這些酶會(huì)依次產(chǎn)生作用，第一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物將會(huì)成為第二個(gè)反應(yīng)的[2]李易 納米技術(shù)取得進(jìn)展【J】國(guó)外科技動(dòng)態(tài) 1998.11

[3]李沐純等.中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2003

[4]納米機(jī)器人——分子仿生學(xué)新領(lǐng)基礎(chǔ)[3]。

域《中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)評(píng)價(jià)》2001

穆凱和特拉維斯表示，這只是在無(wú)機(jī)支撐物上復(fù)制整個(gè)糖酵解途徑的最初幾步，他們指出，他們的研究從原理上為精子中的糖酵解途徑的組織如何在納米設(shè)備上產(chǎn)生三磷酸腺甙提供了一個(gè)天然的工程學(xué)解決方案。我國(guó)在納米機(jī)器人研究上的進(jìn)展

一臺(tái)能夠在納米尺度上操作的機(jī)器人系統(tǒng)樣機(jī)由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制成功，并通過了國(guó)家“863”自動(dòng)化領(lǐng)域智能機(jī)器人專家組的驗(yàn)收。在一個(gè)演示中，沈陽(yáng)自動(dòng)化所的研究人員操縱“納米微操作機(jī)器人”，在一塊硅基片上１×２μｍ的區(qū)域上清晰刻出“ＳＩＡ”三個(gè)英文字母（沈陽(yáng)自動(dòng)化所的縮寫）；另一個(gè)演示顯示，在一個(gè)５×５μｍ的硅基片上，操作者將一個(gè)４μｍ長(zhǎng)、100ｎｍ（納米）粗細(xì)的碳納米管準(zhǔn)確移動(dòng)到一個(gè)刻好的溝槽里。據(jù)介紹，由重慶科研人員開發(fā)的這種名為“OMOM膠囊內(nèi)鏡系統(tǒng)”的納米機(jī)器人醫(yī)生已經(jīng)是第二次被列入國(guó)家“863計(jì)劃”，前一次獲得了該計(jì)劃500萬(wàn)元基金支持，并于2004年獲得“863計(jì)劃”專家組驗(yàn)收，但這種機(jī)器人目前還只能鉆進(jìn)人的肚子里通過傳輸圖像“瞧病”，還沒有治病的本事。參考文獻(xiàn)

[1]姜忠義 納米生物技術(shù)【M】 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2003