Page 195 - 机械设计制造与自动化技术研究

第七章 工业机器人

美国、欧洲、日本等国家和地区分别在未来工业机器人的研发项目中强调了
新型人机合作的重要性。美国前总统奥巴马宣布美国国家机器人计划：创造可与
人类操作员密切配合的下一代机器人，使机器人更聪明、更安全，作为人类合作

者（Co-robot），使工厂工人有能力完成难以实现的关键任务。欧洲提出了未来
十年建设“欧洲机器人技术平台 -EUROP”的战略规划，力图构造出产业工人的
Co-Worker，以图重振欧洲制造业。今后，如何实现机器人与人共用工具、设备
及工作空间，如何以助手等更为自然、更为协同的方式为人类提供多项服务，如

何达到机器人与人类生活行为环境以及与人类自身和谐共处的目标，还需解决许
多关键问题，其中包括：机器人本质安全问题，机器人与人、环境间的绝对安全
共处问题，任务环境的自主适应问题，个体差异及生产条件的自主适应问题，多
样化器具的操作问题，灵活使用各种器具完成复杂操作的问题，人一机高效协同

的问题，准确理解人的需求并施以主动协助的问题等。

第二节 工业机器人关键技术

一、工业机器人关键技术

机器人是一门多学科交叉的综合技术，涉及机械工程、电子工程、计算机技
术、传感器技术、自动控制、人机交互、仿生学等多个学科。因此，机器人领域

中需要研究的问题非常多，需要探索的项目也非常复杂，其中感知、定位和控制
是机器人技术的三个重要问题。下面针对机器入应用过程中的环境感知、自主定
位、运动控制等方面，简述涉及的一些关键技术。
（一）环境感知

目前，在结构化的室内环境中，以机器视觉为主并借助于其他传感器的移动
机器人自主环境感知、场景认知及导航技术相对成熟。而在室外实际应用中，由
于环境的多样性、随机性、复杂性以及天气、光照变化的影响，环境感知的任务
要复杂得多，实时性要求更高，这一直是国内外的研究热点。多传感器信息融合、

环境建模等是机器人感知系统面临的核心技术任务。
基于单一传感器的环境感知方法都有其难以克服的弱点。将多种传感器的信
息有机地融合起来，通过处理来自不同传感器的信息冗余、互补，就可以构成一

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