机器人及其自动化论文
【摘 要】随着科学技术的飞速发展，电气工程得到不断的更新和进步，其自动化技术不断加强而机器人设计也在不断的冲击人们的生活，在机器人设计理念中加入电气工程的自动化技术，利用其自动化技术让机器人具有人性化特征，从而能够具有更多人类的自动行为，从更多方面为人类提供更好的服务。
【关键词】电气工程；自动化；机器人设计
一、前言
机器人的不断研究创造是时代经济发展的必然，是为了满足人们更多需要而必然要进行的一项科学研究。目前，国外很多国家在机器人设计领域已有很多成功例子，其机器人具备的技术是当前我国技术无法比拟的。但是，时下我国很多高校开展机器人设计研究以及社会上的机器人比赛活动等，让越来越多的人对机器人设计有更多的认识，给机器人设计的不断创新创造了一个良好的环境。电气工程及其自动化技术能够给机器人设计提供一个良好的技术支持。本文主要分析机器人设计中的自动化技术应用情况，旨在让我国的机器人设计快速跟上国际先进技术，创造出具有世界领先水平的机器人。
二、机器人简介
机器人最早出现在中国的西周穆王时期，最初形式是一个有开关能够自动“跳舞”的木质人，后来在卡雷尔·恰佩克的科幻小说中创造了机器人这个名词，从此一些能够自动制定既定工作的机械设备统称为机器人[1]。现代的机器人能够在人类的指挥下做一些简单工作，如对话、投篮、快跑、协助人类进行危险行为等。目前技术比较先进的国家如英国、日本、美国等在机器人的研究上取得非常大的进步，很多领域如医学、建筑学及军事建设等方面均使用机器人当做人类力量的延伸。通过指挥或者在机器人内部设计自动装备，让机器人拥有人类思维，自动进行工作。当前机器人发展甚至趋向高度的人性化，机器人不再只是由机械设备组成，有些机器人甚至有人类的模样和思维方式，但是机器人真正能够拥有人类相同的思维还需要很长一段时间。
三、电气工程及其自动化概念
电器工程及其自动化是一门学科，这门学科包括多个技术领域，涉及面非常广，从计算机、电机电子以及互联网技术、信息控制技术，甚至还包括多种电力和机电技术结合成为一个整体的技术，这些不同领域的技术一同构成电气工程及其自动化学科。由于是一个工程型又带有自动化功能形式的学科，其具有的特点就包含工程中的强力学以及网络信息中的软件学特点，形成一种强弱结合的形式。这个学科的课程包括电气知识和网络信息技术知识，具体有：网络信息技术、仪器检测和控制技术、电子和电路技术、计算机软硬件技术等强力学和软件学技术相互结合的课程形式。这个综合性学科主要教给学生的是各种工程和电气以及计算机方面的知识，毕业学员一般均掌握包括计算机软硬件技术、网络信息技术以及仪器实验分析技术等多方面的技术，在社会工作中能够适应多个领域的工作要求。
电气工程及其自动化学科的最主要课程为电气和计算机工程，因此在进行实验和具体实践时，这个两门课程是最主要的测验对象。通过设置不同等级的专业实验教学训练平台，让学生在掌握基础的技术能力的同时根据自身的条件去挑战更高的技术实验。使学生除了掌握基础的电机技术、电力电学技术以及计算机硬件技术之外还能够掌握如线路综合设计技术、高级计算机软件管理技术以及CPLD技术等综合性相对比较强的技术，在实际工作中能够解决更多难题和满足更多需求。
电气工程及其自动化在社会中的使用领域主要有：水力电力领域、信息处理领域、电力线路设计领域、各种变压器设计领域以及与人们日常生活密切相关的各种监控设备（如交通摄像监控、小区摄像监控）、机器自动化设备（例如电梯、安全门）、网络通信设备（如电子邮件、网络条件软件）以及智能控制设备（如楼道声控开关灯）等方面，这些军事电气工程及其自动化学科在实际的运用，具有广泛性和多面性[2]。
四、电气工程及其自动化在机器人设计中的运用分析
由于机器人是由多种机械部件拼接后再安装编排程序最后实现机器装备自动运行的，因此通过分析其主要构造能够了解电气工程及其自动化技术在其中的运用情况。首先，机器人是由电机和连接杆组成的，在装置电机时根据需要装置步行或跳跃等电机使其拥有步行和跳跃等能力，同时利用生活常见的铝板铝条进行构建的链接，将一个还不能行动的机器人做出来后再通过加入编排程序让其自动工作或人工指挥其工作。这其中就包含电气工程及其自动化学科中的电机电力技术、计算机指挥和控制技术以及电力线路链接设计等多种技术。
其次，机械人构件组装完毕后，还需要检测装置保证其运行功能质量。检测装置是在机械人雏形形成并开始指挥其工作后对其实际的信息进行记录，再将实际信息和机器人内部既定的信息相对比，若出现很大偏差则需要重新进行信息的设定，若偏差很小则表示机器人研究成功，可以投入使用。分析是现代先进的机器人技术发现，很多机器人能够代替人类将损坏或质量不好的对象进行，同时立即将信息进行反馈，大幅度提高机器人工作的精确度并减少人类的工作量。
再者，机器人在组装完成后需要通过驱动装置对内部构件进行驱动，驱动后机器人才能给自行工作。利用计算机系统中的驱动设备在机器人中按照指定信号装置，当信号一放出，机器人即能够自动工作。其主要依靠电气工程机器自动化学科中的计算机软件系统、信号监控系统来实现机械装置的自动位移。
最后，机器人虽然能够根据已编排的程序自动动作，但是大多时候仍是人类进行控制，因此监控系统就显得尤为重要。目前的监控系统主要为集中式的控制系统，也就是指需要一个中心监控装置就可以实现对机器人的全部控制，该中心装置一般是一台微机[3]。该步骤需要运用到电气工程机器自动化学科中的单片机技术，单片机本身即为一台微机，因此将其安插在机器人结构中，只需要插入电源就可以运行，从而自如的控制机器人工作。
从以上分析内容可知，在机器人设计中加入电气工程及其自动化专业技术能够使机器人设计更加顺利，其拥有的功能会相对比较多且符合现代的技术水平。但，同样的，机器人设计是一个比较复杂的研究工程，其中涉及到的技术类型多样，仅仅依靠电气工程机器自动化专业技术根本无法满足人类对高度人性化机器人的要求。因此，只有不断的研究多种技术，才能使机器人真正成为人类工作和生活的好助手。
参考文献
机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。机器人技术作为人类最伟大的发明之一,机器人被发明以来,经历近些年的发展已取得长足的进步。机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高科技的发展前沿,它在人们的生产、生活应用领域中的应用不断增加。
在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着机器人的发展,机器人的自动化控制同样需要提高、发展,利用更先进的技术发挥机器人的潜力,实现机器人自动化作业,用以替代大部分人们的繁重、复杂、危险的劳动。
由于机器人的技术特点,因此它必将受到各方关注,在多个领域将获得应用,如反恐侦察、森林防火、大坝检测等民用领域。结合不同工业领域的应用特点[1],人们研制了各式各样的智能机器人,如移动机器人、水下机器人、医疗机器人、采掘机器人、军用机器人、空中机器人、娱乐机器人等。机器人在煤矿自动化中的应用,煤炭的地下开采是一种劳动条件相当恶劣的生产行业,其独特、恶劣的劳动环境使得工人在工作的过程中面临着粉尘、煤尘、瓦斯、冒顶、火灾、水灾等不安全因素。粉尘、煤尘、瓦斯、冒顶、火灾、水灾等不安全因素极大地威胁井下工人的安全,因此在煤炭开采中,迫切需要各种不同用途的机器人以取代人类从事的各种有毒、有害及危险环境下的工作。此外,煤炭的开采工艺一般较为复杂,不过这种复杂工作很难用一般的自动化机械完成,如果可以采用自动化的机器人作业,并利用相关原有装备加装智能控制单元构成的智能采掘设备是机器人在煤炭开采中应用的理想的方法。在其它工业中,机器人自动化的发展潜力巨大,不仅可以减轻劳动工人的劳动强度、提供更高精度的作业,同时加快工业发展的步伐[3]。
目前国内对机器人仿真的研究基本上还处于探索阶段,大部分研究都依附于已有的软件而进行的二次开发。我国仿真技术研究起步较晚,但还是取得了一些成果。机器人仿真研究集中于操作机实体的三维几何建模、机器人运动学、动力学仿真分析,轨迹和路径规划,机器人与工作环境的相互作用,离线编程等方面。
服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人,它可以完成对人们有意义的工作。从20世纪80年代中期开始,机器人已从工厂的结构化环境进入人的日常生活环境—医院、办公室、家庭和其它杂乱及不可控环境,成为不仅能自主完成工作,而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务的智能服务机器人,特别是最近几年,对会清洁地面、割草或充当导游、保姆和警卫等自主移动机器人技术上的进步,大家都有目共睹。针对国内外在机器人及其自动化发展研究的基础上,我们总结并介绍了机器人及其自动化的发展近况,为机器人的进一步发展提出了自己的见解,希望对以后的学者的工作提供一些思路。
1 机器人的仿真研究
机器人的仿真开发以Windows作为平台,在机器人的仿真程序设计、几何模型建立的过程中,需要采用了面向对象的程序设计方法。而针对面向对象的设计,就是用面向对象观点建立求解空间。
在仿真模型设计的过程中,通过面向对象的详细、具体的分析过程得出问题模型,为机器人的仿真、建立求解空间模型奠定基础,选用适合于面向对象程序设计的Visual C++6.0和Open GL仿真编程开发工具。Visual C++6.0是在Windows95、Windows98、Windows NT平台上最流行的面向对象的32位编程语言。Visual C++6.0紧密结合了面向对象分析(OOA)、面向对象编程(OOP)、面向对象设计(OOD)的思想,从而为大型的复杂的面向对象的应用程序开发,提供了一种比传统的面向过程的编程方法更加有效的方式。机器人仿真系统的原理如图1所示。
机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。
随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展,使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高,移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展,推动了机器人概念的延伸。80年代,将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人,这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用,而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间,水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世,许多梦想成为了现实。将机器人的技术(如传感技术、智能技术、控制技术等)扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——机器人化机器。
目前国内外对机器人及其自动化的研究取得了阶段性的成绩。例如美国波士顿动力公司最新研究一款猎豹机器人,它的奔跑速度能超过人类以及终结者类型的机器人,最终这款机器人将服役于美国军队。此前波士顿动力公司还设计了一款“阿特拉斯”机器人,它具有人体的躯干,两只手臂和两条腿,但没有头部,能够行走在崎岖的地形,在特殊情况下可用手攀爬。
2 机器人自动化控制系统的特点
机器人自动化是实现工业高效、安全生产的关键技术之一,机器人的发展是高强度、危险劳动所必须具备的手段,通过现代及将来技术人员攻克机器人自动化的发展瓶颈,开发出适应不同条件下的机器人,可以广泛应用于各行各业,这需要不断利用新技术、新手段完善提高机器人自动化控制系统,以实现少人工作、安全生产的目标。
机器人自动化控制系统的特点:
1)机器人的控制系统与机构运动学和动力学密切相关,机器人的控制系统在各种坐标下都可对机器人手足状态进行描述,并且可以根据需要对参考坐标系进行选择,对机器人需要完成的动作做适当的坐标变换。
2)一个较简单的机器人也需要三到五个自由度,而复杂系统的机器人则需要十几个甚至几十个自由度,每一个自由度一般都包含一个与之相适应、协调的伺服机构,组成一个多变量控制系统。
3)机器人需要完成的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成,在这些方式和路径中需要考虑机器人动作的“最优路径”的问题,只有找到“最优路径”才可以发挥机器人的最大效率,对于高级、复杂的机器人则可采用人工智能的方法,利用计算机建立放大的信息库,借助计算机所建立的信息库进行控制决策、管理和操作。
4)由计算机来实现多个独立的伺服系统的协调控制其按照人的意志行动,甚至赋予机器人一定智能的任务。
3 结论
通过对目前的机器人及其自动化的发展、研究现状分析介绍,我们总结了未来需要研究的工作,主要包括以下几个方面:
1)机器人的制作需要新结构和新材料:现在的机器人材料满足不了大部分的高强度的作业,因此机器人所需要的制作材料既需要具有良好的柔性、灵活性和可靠性,同时还需要具有一定的强度从而为机器人作业提供较大的负载能力。
2)机器人自动化控制系统需要发展现有的传感器与控制技术:目前机器人的控制系统中的传感器均为间接测量方式,并不能直接反馈机器人的实际形状和实际作业动作,同时传感器的数量是有限的,无法直接测量和控制机器人的所有的自由度,因此这是对新的机器人自动化控制技术提出了挑战。
3)机器人的最优作业路径规划:机器人在狭小的空间中的工作环境和多障碍物的非结构环境中工作时,往往需要根据机器人及环境结构的特点采用一种高效的路径规划算法进行实时路径规划。但是,由于复杂、高级机器人具有的多自由度的特点,因此在其路径规划过程中可能会存在众多可选择路线,对最优路线的选择以及将传感器与路径规划相融合均需要创新性的解决方案。
4)机器人控制系统的人机交互技术:人机交互技术是机器人在运动控制过程中的关键技术之一。由于机器人的独特的结构特点可能会给操作者在作业中带来某些错觉,尤其在执行整个机器人的抓取操作和在多障碍物的非结构环境中运动时操作难度会比较大,因此需要设计人机交互性能友好的操作软件和硬件,利用大量的自动化技术以给操作者提供更加人性化的输入和反馈,减少工作人员对机器人的直接控制强度。
大量云计算、虚拟化、大数据、移动互联网、智能终端等领域的解决方案在2014年如雨后春笋般争相出现。IT在软件、硬件及设备的部署与管理，以及与企业交互方面的复杂度有增无减；大量的新型软件、硬件及设备及应用不断地进入市场，企业的IT系统环境持续保持多样化发展。
而且往往是企业用户还没来得及了解一个新的解决方案，下一代解决方案两个月后就发布了，而新的解决方案往往与原有解决方案之间存在异常复杂的依赖关系。
日益复杂的企业IT基础设施，令企业IT管理正在变得越来越重要，企业用户迫切需要简化的IT管理。
自动化机器人简化IT管理
在过去的10年间，各类IT服务供应商开始引入各种自动化技术，以减少服务中的重复性工作，从而提高生产力、减少劳动时间。此外，自动化技术可以自动检测错误或深层次导致问题的原因，提高企业用户享受IT服务的速度。
近年来，IT服务供应商把自动化技术推向下一阶段：自动化服务机器人及感知计算平台。自动化服务机器人并不是物理意义上的机器人，而是虚拟的数字机器人，能够通过PC、笔记本、手机、平板电脑等智能终端设备的屏幕与人类互动。
与自动化技术相比，自动化机器人有望大幅消减实际所需的IT人员总数，通过感知学习环境并直接执行任务。理想情况下，自动化机器人甚至完全取代IT服务团队，把企业的IT团队释放出来致力于更为高价值的业务。
随着技术的进步，感知计算平台不仅能够自动化响应预先设置的突发事件，还能响应手工和声音的干扰。简而言之，自动化服务机器人不仅是简单地应用了问题搜索算法的虚拟助手，它将成为可取代人力的虚拟知识工程师。
Gartner预计，到2017年，利用自动化服务机器人及感知计算平台，IT管理服务可以消减60%的人员，从而大幅降低运营成本。在这方面，Blue Prism和Interactive Media是两家入门级、基于规则的自动化服务机器人平台，IBM的沃森能够提供更为强大的人工智能，而一家叫做IPSoft的公司则在此之上更进一步。
遇见Amelia：虚拟工程师
IPSoft是一家总部位于美国纽约的IT管理服务供应商，从1996年成立开始，IPSoft就致力于研究将自动化技术用于IT基础设施的管理。IPSoft由前纽约大学数学教授Chetan Dube创建，通用使用智能机器及自学习算法程序，IPSoft为大型机构管理着复杂的IT系统，其中包括许多华尔街的银行。由于采用了自动化技术，IPSoft相比诸如Tata或InfoSys这样的传统外包服务商约了近10倍的人力。
今年9月，IPSoft推出了新一代人工智能平台——虚拟工程师Amelia。Amelia能够在宽广的业务部门，把知识进行自动化和系统化处理，它能够快速把所学到的知识用于处理广泛的商业问题及业务流程。把Amelia与人类工程师配合工作，能大幅提高工作的生产力及服务质量。Amelia足够聪明，能够像人类那样提供服务，这使得它能够交付高质量的客服体验。
Amelia可以用人类工作同事一样的自然语言学习知识，但它的学习速度以秒计。通过采用语义分析与学习、应用逻辑及推断算法，Amelia可以成篇学习内容而不用逐字逐句的学习。此外，Amelia创建自己的知识体系图，可以根据问题自行决定采用何种办法解决问题。与其他人类同事一样，Amelia能够不断地从工作中学习，持续构建自己的知识库。在极短的时间里，就可以把Amelia训练成合格的工程师。它还可以讲20余种语言，可用不同的语言为不同地区的用户服务。Amelia可被广泛用于技术支持服务台、采购流程、金融交易运营支持及现场工程师提供专家指导。
下一代自助式服务
与IPSoft不同，BMC作为一家IT服务管理软件供应商，并不替企业管理IT系统和基础设施，而是为企业提供自动化管理软件，让企业自助式运营自己的IT系统。BMC为全球企业提供新一代IT服务管理工具，通过简化和自动化复杂的IT功能与流程，提高IT生产力。
BMC公司副总裁兼首席技术官（亚太区）Suhas Kelkar表示，IPSoft的理念不适用于大型企业，大型企业的许多复杂流程必须把人工与自动化技术结合起来。BMC的新一代企业自动化战略框架Automation Passport，提供了一个从企业整体角度考虑的自动化战略，结合BMC多年服务各类企业的最佳实践，帮助企业横跨各种IT基础设施以及业务流程，构建一个整体自动化IT解决方案。
在自助式服务方面，Suhas 表示BMC最新推出的Smart IT后台管理工具，与之前推出的MyIT前端自助式服务配合，将能极大提升企业IT的自动化程度，同时保留人性化的空间。Smart IT为IT系统管理员提供以人为中心的自助式自动化管理方式。Smart IT采用类似“APP”的界面，以人员、角色、位置、记录和设备为中心，让系统管理员可以感知环境，并通过自适应和自动化过程分配资源，同时还是基于协作和即时知识分享的社交平台。
MyIT是BMC在去年推出的前端用户自助服务，让企业员工能够以类似Facebook或Twitter的方式享受IT服务，同时大幅减少对后台IT支持的请求量。MyIT还提供基于地理位置的自助式服务，让用户就近自助查找可用的IT资源。目前已经有100多万企业员工在使用MyIT，通过高度直观、协同移动和社交界面管理自己的IT需求。
自动服务机器人有可能取代IT服务工程师或整个IT服务团队，释放企业IT团队的资源，转型向更高端的研发或业务创新方向发展。自助式IT服务，把企业IT流程进行自动化处理，同时赋予用户更多的自主权，同样可以释放企业IT团队的资源。两者不同的是，自助式服务把人类工程师与机器智能更为紧密地结合起来，在两者之间寻求一种平衡点，这或许是未来企业IT管理实践的主流方向。
总体来说，机械制造及其自动化专业的毕业生工作还是比较好找的，基本上相关企业都会找机械专业的毕业生，但是每年各大高校也毕业不少学生，所以，如果你毕业学校一般，那么，想要找一份好工作也不是那么容易的。
至于前景和待遇，真的是要具体情况具体分析，一方面要看学生毕业的`学校，学校好找一份好工作自然容易很多，另外，待遇高低还要看企业，发展前景也要看企业。
一般来说，机械的工资相对来说，不算太高，大部分工资都是-3000左右。如果企业不是很好的话，工作环境也不会太好，工作起来也会比较辛苦。
比尔·盖茨曾预言，机器人将重复个人电脑崛起的道路，成为下一个改变世界的新技术。事实上，近年来“机器换人”运动迅速席卷全国，成为工业革命和自动化发展的主旋律。2008年国际金融危机后国内凸现的用工荒，令工业机器人开始活跃在制造环节——当年销量是前24年总销量的三分之一。据机器人产业研究专家、东莞市机器人技术协会副会长罗百辉预测，“十二五”期间将是中国工业机器人产业发展的关键转折点，市场需求量将以36%以上的速度增长，到2018年国内“机器换人”市场规模将达到1.8万亿。机器换人不仅是中国制造对于“人工成本上升、原料价格上涨、出口订单萎缩”的大环境的应对之策，更成为各地政企联合突围、转型升级、技术改造、智慧工厂的新引擎。东莞市领导也高度重视机器换人，并出台了三年行动计划。广东拓斯达科技积极参与并推动机器换人和制造企业自动化改造工程的应用。
广东拓斯达科技股份有限公司现已成长为中国整厂自动化第一品牌，也是国内高端装备制造领域的代表性企业。截止2013年底，已在国内全部省份建立起销售网络，同时也行销亚洲、美洲、欧洲、非洲等二十多个国家和地区。目前，与拓斯达建立并保持稳关系的大中型客户有3000多家。主要用户包括ITT、富士康、捷普绿点等世界500强企业，以及中国航天、正崴、美的、海尔、TCL、长虹、康佳、比亚迪、劲胜、格兰仕等国际国内知名企业，拓斯达正在为推动全国乃至全世界生产制造企业机器换人和自动化改造事业而不懈地努力,积极并坚持践行“工厂无人化，车间无灯化”的伟大使命，让工业文明回归自然之美。
“高档数控机床与基础制造装备”重大专项主要解决高档数控机床与基础制造装备的共性技术发展问题,而自动化及生产线是基础制造装备提升的关键问题之一,自动化及生产线标准化的先导性对其技术的完善起非常重要的作用。
随着全球汽车生产向着多品种、小批量、车型更新快的方向发展,对汽车生产线柔性化的要求也越来越高,自动化生产线的柔性主要体现在机器人的应用上,国外汽车生产线中机器人的应用比例非常高,目前,国际上自动化生产线成套装备研究的技术重点涉及生产线的数字化设计和制造、在线检测和监控及快速整定等方面。
1 机器人自动化及生产线标准化需求分析
现行的我国国家标准和行业标准中,机器人自动化及生产线的设计、制造、检测和可靠性方面的共性标准基本没有,只有一些应用于特定行业的生产线验收规则、工艺规范,如啤酒玻璃瓶灌装生产线的组成、单机生产能力的选配、技术要求等,在系统与集成领域有少量国家标准和行业标准。
我国机器人自动化及生产线领域需重点进行现代先进设计技术、计算机仿真技术、先进制造工艺技术等行业共性技术标准化研究:
1.1 设计和制造
机器人自动化及生产线虚拟设计制造技术标准:数字化设计是汽车生产线发展方向,该标准将规范运用先进制造技术(例如虚拟制造技术)进行汽车白车身焊接生产线设计制造的技术架构、方法和流程。
机器人自动化及生产线焊接夹具标准:当前,各汽车自动化生产线上的夹具都遵守各厂家的企业标准或欧洲标准,需研究我国自主研发自动化生产线的夹具设备标准,夹具设备标准化的研究对汽车自动化生产线多品种、混流具有重要作用,具有重大的经济社会效益,也有不少难度。
新一代工业机器人标准:汽车制造业是数控机床与基础制造装备最重要的用户,今后,我国整车制造的冲压、焊装、涂装、总装“四大工艺装备”面临从传统生产线向现代自动化生产线的全面过渡,对机器人自动化及生产线的应用将有大幅的增长,急需制定新型工业机器人标准,以满足国内机器人产业化的需求。
1.2 性能检测与监测
生产线过程质量控制和在线检测标准:汽车装配检测正由终端检测向过程质量控制和在线检测方向发展,在线检测是汽车行业发展要求。在线检测可以实时判断下线产品的质量是否合格,对零部件供应商的产品质量进行监控管理,提高汽车产品的质量。
1.3 可靠性
机器人自动化及生产线可靠性规范:国际标准化组织ISO没有发布过机器人自动化及生产线可靠性方面的国际标准,但美国有此方面的国家标准,我国可以参考这些先进国家的标准,研究制定我国可靠性评价方面的国家标准。可靠性标准制定比较困难,尤其零件的可靠性将建立在零件可靠性数据库的基础之上,零件可靠性数据库的建设需要国家财力物力长期支持。
1.4 系统集成
生产过程计算机管理(MES)标准:近年来,SAC/TC159已制定了制造执行系统功能体系结构和企业控制系统集成等国家标准,也有一些行业(比如石化行业)制定了自己行业的MES标准。由于MES系统从工艺流程到生产组织方式,流程生产行业和离散制造行业都存在较大的差别,所以在MES的具体实施上,行业特征非常明显。因而可以研究为汽车整车生产企业提供涵盖冲压、焊装、涂装及总装四大工艺的MES规范。
2 机器人自动化及生产线关键标准框架
“高档数控机床与基础制造装备”自动化及生产线领域急需研究和制定的关键标准框图如图1所示。
3 工业机器人标准化需求分析
工业机器人是“高档数控机床与基础制造装备”重大专项中重要的功能部件,它的标准化是生产线及自动化标准化的重要组成部分。机器人的国家标准由SAC/TC159/SC2制定,截至2010年共制定了17项国家标准和5项行业标准。制定国际机器人标准的国际组织有ISO/TC184/SC2和ISO/TC44(主要负责焊接机器人标准)。
“高档数控机床与基础制造装备”标准项目里要需重点研究以下机器人标准:
3.1 基础标准
主要由组成工业机器人技术共同语言方面的标准,如词汇,术语符号等。工业机器人词汇国家标准等同采用国际标准ISO 8373:1994,本标准已经不适应当前技术的发展,目前,ISO正在修订此项标准,我国专家也正在跟踪此项国际标准,争取早日修订。
3.2 整机技术标准
整机技术标准重点是指有关整机的型号编制方法、通用及专用技术条件,如自动化及生产线中应用的新型工业机器人(如焊接标准)。此类标准的制定和修订将为我国工业机器人的产业化在标准化方面提供技术支撑。
装配机器人、弧焊机器人、喷漆机器人通用技术条件等标准:此类标准过去均参照原苏联的工业机器人标准制定,大部分标准标龄过长,引用标准陈旧,急需修订。点焊机器人、弧焊机器人通用技术条件,将新增新型激光焊接机器人内容。喷漆机器人通用技术条件主要规范防爆装置的内容。装配机器人是高质量、高柔性、高效率完成自动装配的理想手段,在汽车制造业它的需求逐年上升,目前,没有装配机器人的国际标准,瑞典和日本等国有自己的国家标准,我国有装配机器人的行业标准,现在SAC/TC159/SC2正在制定装配机器人的国家标准。
高温铸锻机器人通用技术条件:近年来,铸锻自动化生产在中国有了高速发展,高温铸锻机器人可用于锻造生产和铸件落砂等工作条件恶劣的场合,可以改善工人的劳动强度。目前尚无相关的铸锻工业机器人的技术规范,急需制定高温铸锻机器人通用技术条件。
3.3 单元技术标准
此类标准主要指影响工业机器人功能和性能的技术及构件标准。本课题将在机器人控制器开放式接口和离线编程技术领域进行突破,填补国内标准空白。
机器人控制器开放式接口标准:随着经济的发展,人们对产品多样化的要求越来越高。这就要求制造系统中的工业机器人能够胜任不断变化的任务,即功能柔性化。要使机器人具有柔性,控制器必须是结构开放的,必须建立机器人控制器的开放式接口标准。目前机器人控制器的开放式接口标准国际国内标准空白。本标准将主要研究开放式工业机器人控制器硬件和软件开放接口技术。
离线编成式机器人柔性加工系统:该系列标准将研究离线编程式机器人柔性加工系统的定义、技术要求、试验方法等。将应用于喷涂、铸件清理、塑料件加工等离线编程式机器人柔性加工系统。
3.4 性能测试标准
主要研究直接影响工业机器人的功能及性能和安全可靠性的有关标准,如工业机器人的各种位姿特性、轨迹特性、轨迹准确度和重复性、最小定位时间、静态柔顺性等各项性能指标的测试方法。此类标准对提高机器人产品的性能和可靠性至关重要。所以急需制修订机器人性能测试标准及其配套的实施细则。
3.5 系统及支撑环境标准
系统及支撑环境标准主要指直接影响工业机器人赖以工作的系统、周边设置、工作的基本环境及系统集成方法标准。本课题主要研究工业机器人集成系统的安全要求。主要内容包括工业机器人的集成,安装的特有危险和使用工业机器人要求等。
该系列标准是工业机器人领域最为关键的标准,对工业机器人在各种工业条件和工业环境中的安全措施、安全保障,提出了标准化要求。工业机器人集成系统安全与其他安全标准之间的关系如图2所示。
4 工业机器人关键标准框架
需重点研究的工业机器人关键标准框架如图3所示。
5 结束语
近年来,汽车工业对我国工业机器人应用的水平和规模起到了极大的牵引作用,也使我国的机器人应用水平跃上了一个新台阶。反之,工业机器人和机器人自动化生产线标准的研究和实施,也必将推动了汽车行业的快速发展,保证了其产品的质量和生产的高效。
摘要：本文主要介绍机器人自动化及生产线标准的需求分析和关键标准研究。
关键词：机器人,自动化生产线,标准
参考文献
[1]http://www.iso.org。
[2]董欣胜,张传思,李新.装配机器人的现状与发展趋势[J].专题述评,2007,(8):1-4.
【关键词】智能机器人；信息融合；智能控制
一、机器人的定义
自机器人问世以来，人们就很难对机器人下一个准确的定义，欧美国家认为机器人应该是“由计算机控制的通过编程具有可以变更的多功能的自动机械”；日本学者认为“机器人就是任何高级的自动机械”，我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”目前国际上对机器人的概念已经渐趋一致，联合国标准化组织采纳了美国机器人协会（RIA：Robot Institute of America）于1979 年给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”概括说来，机器人是靠自身动和控制能力来实现各种功能的一种机器。
二、智能机器人关键技术
随着社会发展的需要和机器人应用领域的扩大，人们对智能机器人的要求也越来越高。智能机器人所处的环境往往是未知的、难以预测的，在研究这类机器人的过程中，主要涉及到以下关键技术：（1）多传感器信息融合。多传感器信息融合技术是近年来十分热门的研究课题，它与控制理论、信号处理、人工智能、概率和统计相结合，为机器人在各种复杂、动态、不确定和未知的环境中执行任务提供了一种技术解决途径。机器人所用的传感器有很多种，根据不同用途分为内部测量传感器和外部测量传感器两大类。内部测量传感器用来检测机器人组成部件的内部状态，包括：特定位置、角度传感器；任意位置、角度传感器；速度、角度传感器；加速度传感器；倾斜角传感器；方位角传感器等。外部传感器包括：视觉（测量、认识传感器）、触觉（接触、压觉、滑动觉传感器）、力觉（力、力矩传感器）、接近觉（接近觉、距离传感器）以及角度传感器（倾斜、方向、姿式传感器）。多传感器信息融合就是指综合来自多个传感器的感知数据，以产生更可靠、更准确或更全面的信息。经过融合的多传感器系统能够更加完善、精确地反映检测对象的特性，消除信息的不确定性，提高信息的可靠性。融合后的多传感器信息具有以下特性：冗余性、互补性、实时性和低成本性。目前多传感器信息融合方法主要有贝叶斯估计、卡尔曼滤波、神经网络、小波变换等。（2）导航与定位。在机器人系统中，自主导航是一项核心技术，是机器人研究领域的重点和难点问题。导航的基本任务有3点：一是基于环境理解的全局定位：通过环境中景物的理解，识别人为路标或具体的实物，以完成对机器人的定位，为路径规划提供素材；二是目标识别和障碍物检测：实时对障碍物或特定目标进行检测和识别，提高控制系统的稳定性；三是安全保护：能对机器人工作环境中出现的障碍和移动物体作出分析并避免对机器人造成的损伤。机器人有多种导航方式，根据环境信息的完整程度、导航指示信号类型等因素的不同，可以分为基于地图的导航、基于创建地图的导航和无地图的导航3类。根据导航采用的硬件的不同，可将导航系统分为视觉导航和非视觉传感器组合导航。视觉导航是利用摄像头进行环境探测和辨识，以获取场景中绝大部分信息。目前视觉导航信息处理的内容主要包括：视觉信息的压缩和滤波、路面检测和障碍物检测、环境特定标志的识别、三维信息感知与处理。非视觉传感器导航是指采用多种传感器共同工作，如探针式、电容式、电感式、力学传感器、雷达传感器、光电传感器等，用来探测环境，对机器人的位置、姿态、速度和系统内部状态等进行监控，感知机器人所处工作环境的静态和动态信息，使得机器人相应的工作顺序和操作内容能自然地适应工作环境的变化，有效地获取内外部信息。（3）路径规划。路径规划技术是机器人研究领域的一个重要分支。最优路径规划就是依据某个或某些优化准则（如工作代价最小、行走路线最短、行走时间最短等），在机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优路径。路径规划方法大致可以分为传统方法和智能方法两种。传统路径规划方法主要有以下几种：自由空间法、图搜索法、栅格解耦法、人工势场法。大部分机器人路径规划中的全局规划都是基于上述几种方法进行的，但这些方法在路径搜索效率及路径优化方面有待于进一步改善。人工势场法是传统算法中较成熟且高效的规划方法，它通过环境势场模型进行路径规划，但是没有考察路径是否最优。智能路径规划方法是将遗传算法、模糊逻辑以及神经网络等人工智能方法应用到路径规划中，来提高机器人路径规划的避障精度，加快规划速度，满足实际应用的需要。其中应用较多的算法主要有模糊方法、神经网络、遗传算法、Q学习及混合算法等，这些方法在障碍物环境已知或未知情况下均已取得一定的研究成果。（4）机器人视觉。视觉系统是自主机器人的重要组成部分，一般由摄像机、图像采集卡和计算机组成。机器人视觉系统的工作包括图像的获取、图像的处理和分析、输出和显示，核心任务是特征提取、图像分割和图像辨识。而如何精确高效的处理视觉信息是视觉系统的关键问题。目前视觉信息处理逐步细化，包括视觉信息的压缩和滤波、环境和障碍物检测、特定环境标志的识别、三维信息感知与处理等。其中环境和障碍物检测是视觉信息处理中最重要、也是最困难的过程。机器人视觉是其智能化最重要的标志之一，对机器人智能及控制都具有非常重要的意义。目前国内外都在大力研究，并且已经有一些系统投入使用。（5）智能控制。随着机器人技术的发展，对于无法精确解析建模的物理对象以及信息不足的病态过程，传统控制理论暴露出缺点，近年来许多学者提出了各种不同的机器人智能控制系统。机器人的智能控制方法有模糊控制、神经网络控制、智能控制技术的融合（模糊控制和变结构控制的融合；神经网络和变结构控制的融合；模糊控制和神经网络控制的融合；智能融合技术还包括基于遗传算法的模糊控制方法）等。近几年，机器人智能控制在理论和应用方面都有较大的进展。在模糊控制方面，J.J.Buckley等人论证了模糊系统的逼近特性，E.H.Mamdan首次将模糊理论用于一台实际机器人。模糊系统在机器人的建模控制、对柔性臂的控制、模糊补偿控制以及移动机器人路径规划等各个领域都得到了广泛的应用。在机器人神经网络控制方面，CMCA（Cere-bella Model Controller Articulation）应用较早的一种控制方法，其最大特点是实时性强，尤其适用于多自由度操作臂的控制。（6）人机接口技术。智能机器人的研究目标并不是完全取代人，复杂的智能机器人系统仅仅依靠计算机来控制目前是有一定困难的，即使可以做到，也由于缺乏对环境的适应能力而并不实用。智能机器人系统还不能完全排斥人的作用，而是需要借助人机协调来实现系统控制。因此，设计良好的人机接口就成为智能机器人研究的重点问题之一。人机接口技术是研究如何使人方便自然地与计算机交流。为了实现这一目标，除了最基本的要求机器人控制器有1个友好的、灵活方便的人机界面之外，还要求计算机能够看懂文字、听懂语言、说话表达，甚至能够进行不同语言之间的翻译，而这些功能的实现又依赖于知识表示方法的研究。因此，研究人机接口技术既有巨大的应用价值，又有基础理论意义。目前，人机接口技术已经取得了显著成果，文字识别、语音合成与识别、图像识别与处理、机器翻译等技术已经开始实用化。另外，人机接口装置和交互技术、监控技术、远程操作技术、通讯技术等也是人机接口技术的重要组成部分，其中远程操作技术是一个重要的研究方向。
三、总结与展望
机器人是自动化领域的主题之一，人们几十年来对机器人的开发和研究，使机器人技术取得了巨大的进步。随着人工智能、智能控制和计算机技术的发展，机器人的应用领域必将不断扩大，性能不断提高，在未来的生产、生活、科研当中会发挥更重要的作用。
参 考 文 献
[1]孙华，陈俊风，吴林．多传感器信息融合技术及其在机器人中的应用[J]．传感器技术．2003，22（9）：1～4
[2]王灏，毛宗源．机器人的智能控制方法[M]．北京：国防工业出版社，2002
由于受各种因素影响，调度系统故障发生概率较高。
随着经济高速发展，实现调度系统自动化，保障配电网供电正常的要求日渐突显，由此导致了远动技术的诞生与发展。
远动控制系统主要由调度主站端的计算机系统、执行端的自动化系统以及连接两系统的通信信道系统组成，藉由数据采集技术、信道编码技术以及通信传输技术来实现电力系统的远程监控和操作。
调度系统自动化通过对数据的自动采集监控、自动发电控制、经济调度控制和能量管理等手段来实现信息收集、状态分析、层次协调的目的，进而为调度人员提供相应的决策参考。
该系统还有专门的抗干扰功能，以满足调度系统安全稳定的需要。
从电力系统整体的角度出发，可以建立一个总的监控系统，经由对以上子系统的控制，来实现对整个电力系统的监控。
4 结束语
电力系统的安全正常运行，直接关系到国家经济安全和社会稳定。
建立健全高效可靠的自动监控系统，实现电力系统的自动化，是保障电力安全的.必要措施。
随着计算机技术和自动化技术的进一步发展，电力系统自动化必将迎来一轮新的研究热潮。
姓 名： 性 别： 男
年 龄： 24岁 学 历： 本科
工作年限： 1年 婚姻状况： 未婚
户 口： 娄底市 身 高： 175cm
居 住 地： 广东省广州市 现任职位： 科员
待遇要求： --3500/月 到岗时间： 面谈
希望地区： 广州市 深圳市 东莞市
希望岗位： 储备干部 助理 电气(器)工程师
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诚实可靠，有一定文字基础。工作经验
某公司 -04 - -05
公司性质：市政、公用事业
担任职位：科员
离职原因： --
工作职责和业绩：
负责管理农场宣传工作、团委工作、文明办工作、统战工作 教育经历
黑龙江八一农垦大学 2006-09 - 2010-06
关键词：机器翻译；基于规则；难点
中图分类号：TP391.2文献标识码：A文章编号：1671-864X（2015）11-0084-01
随着科技与经济的快速发展，人们对于效率的讲求日渐升高，这也在翻译领域有着体现。现代社会，我国对外交流的需求日益增大，社会方面，各个领域对于翻译需求也越来越大，翻译作为文化传播的重要手段也越来越引起了人们的重视，对于其追求和渴望也日渐增加。然而，翻译领域在经历了一个快速发展阶段之后，现有的理论方法和技术模型对于翻译整体性能的提高已开始到了瓶颈阶段。从产业角度和实用角度来看，机器翻译对于整个社会来说是绝对被需求的，对于人类的翻译事业来说呢，目前的机器翻译与预期中的效果差距仍然非常大。现有的机器翻译在理论方法和整体性能方面提升的空间呈减小趋势，对于用户的实际需求来说更是有很大的提升空间。那么，面对社会和人们的期望、面对日渐增长的需求，机器翻译之路应该如何走呢？它的特点和难点又是什么呢？本文将一一进行简要阐述。
一、翻译事业的发展
人类对机器翻译的研究已经持续了50多年。追溯到上个世纪40年代电子计算机诞生之日，计算机应用于语言翻译的探索就不曾被停止探索。在这几十年的探索过程中，先后出现了各种基于双语字典的直接翻译型、基于抽象表达式的中间语言型和基于规则的转换型翻译系统。现代社会，机器翻译领域的研究主要包括基于语言学的规则研究、基于语料库和统计方法（如KDD技术）的研究、基于记忆的方法（translation memory）研究和基于受限语言的研究等方面，这些元素显示了我国现在的翻译现状。作为世界上第5个进行机器翻译实验的国家，翻译事业从一开始就得到了我国的高度重视，早在1956年，它便以“机器翻译/自然语言的数学理论”列入了当时的《科学发展纲要》以后则列为“六五”、“七五”，以及“863”等重大科研项目，引起了一代又一代政府和人民的高度重视。在这个过程中，我国的翻译事业先后集结了多家科研院所和许多部委的研究人员，大家进行协同攻关，并与国际上享有盛名的机译研究机构进行过合作和交流，不但加强了人才的培养，积累了重要的资源，更使中国机器翻译研究的总体水平站在了世界的前列，并在不断地发展和探索中取得了一个又一个傲人的成绩。
二、基于规则的翻译方法（Rule-based Machine Translation）
从Chomsky提出转换生成文法的方法之后，基于规则的方法就一直是机器翻译研究的主流，Chomsky的观点认为，一种语言中，无限的句子可以通过有限的规则被推导出来。早期的机器翻译系统，从体系结构上来看，可以分为直译式、转换式和中间语言式，它们所存在的不同之处就在于对源语言分析的深度，它们的相同点就是都需要很大规模的双语词典、大量的源语言推导规则、语言转换规则和目标语言生成规则。同时，对源语言分析得比较深的是转换式的基于生成方法，它涉及到词汇结构分析、语法分析、语义分析三种，并完成词汇、语法、语义三层结构从源语言到目标语言的转换。相对于中间语言方法来讲，这种方法更容易获得高质量高水平的翻译结果。显而易见的是，规则的翻译机器翻译的核心问题是如何构造构造完备的或适应性较强的规则系统。但是，如果想要建立规则库的话就要花费大量的人力物力和财力，即便真的做到了这样规则的完备性却依旧不能得到充分的保证，规则库依然很难全面覆盖所有复杂的语言现象.然而，随着规则数量的不断增加，各个规则之间的冲突毕竟难以避免；用系统化的分类规则也很难。
三、难点所在
机器翻译的存在确实给我们带来了很多便利，当然，它的发展前景也足够吸引人，不得不承认的是，它的翻译质量还是不那么令人满意的，对于其讽刺性的评价也不在少数。转眼间，机器翻译已经走过了五十年的风雨艰辛，我们不难发现，它的发展还是相对迟缓。那么，机器翻译的难点究竟在何何处呢？
机器翻译最大的的难点就在于它研究的对象，因为自然语言本身存在复杂性，它的结构和文法也绝非单纯的符号堆砌，而是各种语言符号通过复杂的作用结合到一起。来源于现实世界的语言忠实地反映了客观世界和人类社会多变得复杂性，如汉语是讲究意合的语言，生动形象，不会有太多过于直白的描述。一般都通过使用虚词、词序的手段来表示。一些在汉语中有英语所没有的丰富的量词（如个、根、只、块、片等）和语气词（如吗、呢、哩、嘛、了等）。然而，作为综合和分析参半语言，英语有着多变的数、格，以及汉语中所没有的冠词、关系代词及关系副词，包含很广。同时英语中应用得非常广泛的引导词和虚词在汉语中更是没有明确对立的译文或结构。英汉语言不同的特点就使机器在分析转换这两种语言时遇到很多问题如：汉语同形歧义严重、定语从句的语序混乱、英语动词形态的生成、省略成分的确定、英语冠词的生成和英语名词单复数的确定等。这些问题严重影响了译文的可读性，特别是在处理上下文相关联的篇章时尤为突出。
四、总结，发展和展望
近几年来，机器翻译在统计方法的推动下，其发展有了很大的进步，涌现出了很多让人印象深刻的新理论和新方法。相比从前，翻译质量有了很大提高，远远超过传统方式。同时，因为可以从大规模语料库中自动获取翻译知识，不再依赖于人工撰写规则，使得机器翻译系统的开发周期得到了缩短，机器翻译的应用也得到了很大程度上的拓展，这更大大降低了机器翻译研究的门槛，以至于更多的研究者愿意投入到机器翻译研究中来，整个研究领域也充满充满了生机与活力。现在看来，统计机器翻译中用到的语言知识相对来说还是很有限的。基于词的方法和基于短语的方法几乎没有用到任何常见的语言知识，而是采用了一种词汇化的概率计算方法，使所有的语言知识直接通过对词语的概率统计表现出来。目前来看，基于句法的统计翻译方法开始逐渐成为研究的热点，特别是在基于语言学句法的翻译模型中，种种句法知识得到了充分的利用，已经开始超越单纯基于短语的方法或者基于形式化句法的方法。同时，现在还很少有人用基于语义的方法，仅有一些基于词义排歧的工作。这种种都证明，词义排歧可以使得现有的机器翻译性能略有提高。我们应该看到的是，如果不对更复杂的语言知识进行引入，机器翻译存在的问题是不可能真正得到解决的。这都有待于研究工作者进行更加深入的研究。我们更坚信，随着研究层次的不断深入，更多的语言知识将能够有效地融入到统计机器翻译之中，使得机器翻译的水平更上一个台阶。
注：基于机器翻译平台的土建类工程翻译实践训练，项目结项使用。
