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工程机器人技术的发展与应用

导读: 工程机器人是机器人家族中的新成员。与工业机器人在固定环境下依据事先编制的程序运行不同,工程机器人主要在非结构环境下工作,靠接受人类指挥,或依据以人工智能技术制定的原则纲领行动。因此工程机器人更强调感知、思维和复杂行动的能力...

  早在1989年,工业机器人的开拓者JoeEngelberger就预测:未来机器人最大量的应用领域是非工业领域。这个预测准确地反映了机器人的发展方向,经过几十年技术的不断发展,机器人正在从车间走向野外和服务场所。工程机器人就是其中的一个重要分支。

  随着科学技术水平的提高和世界经济的快速发展,工程机器人越来越广泛地被应用到许多行业当中,尤其是在高危、恶劣环境以及枯燥、繁重的作业领域,对工程机器人的需求更加迫切。因而,工程机器人的开发与应用,引起了世界各国的高度重视,产品发展前景十分广阔。

  1 工程机器人的定义与分类

  工程机器人是一种面向高危及特殊环境下依靠自身动力和控制能力来进行工程施工作业的遥操作多关节机械手或多自由度机器人。它既具有工程机械的大功率、多功能、适用范围广的优点,又具有机器人的灵活移动、环境感知、智能识别等各种功能。

  工程机器人是机器人家族中的新成员。与工业机器人在固定环境下依据事先编制的程序运行不同,工程机器人主要在非结构环境下工作,靠接受人类指挥,或依据以人工智能技术制定的原则纲领行动。因此工程机器人更强调感知、思维和复杂行动的能力,比一般意义上的工业机器人需要更大的灵活性、机动性,具有更强的感知能力、决策能力、反应能力以及行动能力。工程机器人从外观上也远远脱离了最初工业机器人所具有的形状。工程机器人融合了更多学科的知识,如机构学、控制工程、计算机科学、人工智能、微电子学、光学、传感技术、材料科学、仿生学等。

  工程机器人根据应用领域可以分为:农林业工程机器人、工业工程机器人、建筑工程机器人、矿业工程机器人、核工业工程机器人、抢险救援工程机器人、军事工程机器人等;按作业方式可以分为:破拆机器人、搬运机器人、抓取装卸机器人、探测机器人等。

  2 工程机器人的基本结构与工作特性

  工程机器人的基本特征是液压驱动、遥操作、移动作业,具有大功率作业、宽范围作业、多功能作业和智能作业的特点。

  工程机器人的基本构成包括:控制系统、驱动装置、执行机构和感知系统组成,如图1所示。

  图1工程机械人的基本构成

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