1. 研究目的与意义（文献综述） 1.1 设计目的及意义 随着新一代信息技术与制造的融合和落地应用，世界各国相继提出了各自国家层面的制造发展战略。为了实现制造的物理世界和信息世界的互联互通与智能化操作，其共同瓶颈之一是如何实现制造的物理世界和信息世界之间的交互与共融。针对这一难题，基于仿真模拟应用数字孪生，提出并尝试解决各类交互问题。由于GE、西门子等公司的推广, 数字孪生技术近年来在工业制造领域同样发展迅速。GE基于Predix平台构建资产、系统、集群级的数字孪生, 生产商和运营商可以分别利用数字孪生来表征资产的全寿命周期, 以便更好地了解、预测和优化每个资产的性能。西门子公司提出了“数字化双胞胎”的概念, 致力于帮助制造企业在信息空间构建整合制造流程的生产系统模型, 实现物理空间从产品设计到�

1. 研究目的与意义（文献综述）人类对于劳动工具的利用是人类有别于其他动物的一个重要标志，从石器时代至今无数的劳动工具被创造出来，劳动工具存在的目的就是使人类的工作变得更为简单、轻松、迅速。人类对于这一目标的不断追求，促使了劳动工具的不断进化。在劳动工具不断进化的过程中，最伟大的变革就是十八世纪六十年代，起源于英国的工业革命，即从瓦特对蒸汽机进行改进开始，许多的技术革新将效率低下的人工劳动转变成高效率的机器生产。工业革命的过程，就是机器生产取代了人力，使人类的工作变得简单，而工作的效率获得了极大程度的提升。但是，传统的机器并不能完全替代人工，它们往往需要人为操作，为此，许多科学家开始设想研发一种可以自主或按照预设指令完成工作的机器，这就致使了机器人的诞生。1920年，

1. 研究目的与意义（文献综述） 焊接机器人是工业机器人中的非常重要的一个分支，可用于实现自动化，提高生产效率，在机械制造、交通、航空航天、石油化工、电子、金属结构和兵器工业等领域应用十分广泛。由于国内经济下行压力大，经济结构转型升级任重道远，为加快促进《中国制造2025》完成既定目标，应加强技术创新，改进焊接机器人的结构，使之性能更优越，这具有重大的意义。 工业机器人的发展由来已久。1954年，美国人Devol就提出了工业机器人的设计方案，在1962年开发了第一台工业机器人“Unimate”，工业机器人正式登上了制造领域的舞台。经过几十年的发展，国外对机器人的研究主要体现在完善控制系统的智能型和提高工业机器人系统的自动化程度上，另外还有仿真技术。尤其是美国和日本，工业机器人和焊接机器人发展较

1. 研究目的与意义（文献综述） 自1947年世界上第一台遥控机械手诞生至今，机器人已经经历了70余年的发展历程。在机器人诞生初期，机器人只能通过遥控搬运材料，完成一些简单任务。后来，乔治·德沃尔在1954年设计了第一台可编程机器人，让机器人可以在程序的指定下完成相应的任务，使机器人可应用范围扩大。而后，随着任务难度的增加与工业需求的增大，在1961年和1963年人们分别研制出了第一台力反馈机器人和第一套机器人视觉系统。在机器人视觉系统的基础上，将可以很方便地获取目标点和障碍物等的坐标，再通过机器人逆运动学和坐标转换矩阵，机器人将可以灵活地进行比较复杂的运动轨迹，实现路径规划与位置控制。这极大地增加了机器人的应用场景，使得机器人可以胜任更多更复杂的工业任务。 随着机器人的研究和技术开发

1. 研究目的与意义 码垛机器人是用在工业生产过程中执行大批量工件、包装件的获取、搬运、码垛、拆垛等任务的一类工业机器人。码垛机器人在工业应用中，尤其在包装领域和物流领域正发挥着越来越大的作用。将机器人与包装线相结合，既提高了生产线的工作效率，又增加了运行的可靠性，减少了人力资源的开支，更让当代企业迅速适应不断变化的市场要求，产生巨大的经济效益。将工业机器人技术应用于运输工业领域，促使码垛自动化，可以加快物流速度，获得整齐一致的物垛，减少废料的破损和浪费。因此，就提高生产规模和生产效率而言，码垛机器人对工业生产有着越来越重要的意义。2. 国内外研究现状分析 从国外码垛机器人的研究现状来看，目前的研究正处在实用推广阶段，我国在这方面的研究正处在自主研发的起步阶段。目前欧�

全文总字数：4866字1. 研究目的与意义（文献综述） 1 目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1.1 目的及意义 机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业。 工业机械手臂是拟人手臂、手腕和手功能 的机械电子装置。拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿（位置和姿态）的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。如夹持焊钳或焊枪，对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊；搬运压铸或冲压成型的零件或构件；进行激光切割；喷涂；装配机械零部�

1. 研究目的与意义（文献综述） 目的及意义 随着经济的发展，人们对产品的要求和生产要求逐步提高，21世纪以来，工业领域结构发生重大变革，对自动化设备的需求量越来越高。改革开放以来，中国由于人口红利，制造业蓬勃发展，但近年来，调查显示，由于国内劳动成本的提高以及立法的完善，如今中国制造业与美国相差无几。制造企业面临着严峻的挑战，纷纷进行结构调整，淘汰落后生产力，引进自动化生产设备。调查显示，2009年，中国国内对自动化生产线的需求只有7800条，到了2014年，需求量提升到2.1万条，国内自动化生产线远远不能满足需求，同时国内自主研发自动化生产线的企业较少，高端自动化生产线高度依赖进口，自动化生产线市场巨大。 近几年，中国汽车工业一直保持高速发展，据中国汽车工业协会的统计数据，2010年�

1. 研究目的与意义（文献综述） 当今社会，已经逐渐步入智能时代，各种新鲜多样、功能繁多的智能机器人层出不穷，被应用在生活生产的方方面面，特别是在汽车工业生产方面，应用广泛。在工业生产中，采用机器人生产不仅可以提高生产质量，更可以提高生产效率。而且机器人可以在很多深水、低温、高温、高压、宇宙、放射性、有毒气体或污染环境中进行工作，这些方面更加体现了机器人在生产生活中的优越性，发展前景非常广阔。 在汽车生产行业，汽车产品的外观质量对于用户来说极其重要，因而，在汽车喷涂车间，对汽车的表面喷涂技术就有了更高的要求。传统的产品表面喷涂技术都是以人工方式进行喷漆，而众所周知，在喷漆过程中会产生很多有害气体和有毒物质，例如在很多油漆中就含有苯、胺类、醛类等有毒或致癌物质，很�

全文总字数：703字1. 研究目的与意义随着机械、电子行业的发展，工业机器人的发展越来越迅速，而工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用。工业机器人是典型的机电一体化产品，涉及到机械设计、电子技术、液压与气压驱动、自动化控制等方面，对其进行运动、传动、结构、控制的研究具有深远的意义。2. 国内外研究现状分析目前对机器人技术的发展有重要的影响的国家是日本和美国，其在机器人技术的综合性水平上仍处于领先地位，日本生产的机器人数量和种类则居世界首位。我国发展机器人技术起步于20世纪70年代末，1995年9月6000m水下机器人试验成功，近年来在步行机器人精密装配机器人及多自由度关节型机器人研�

1. 研究目的与意义随着工业4.0和中国制造2025的到来，重工业技术的发展对推进城市化进程有着积极意义。机械臂作为工业生产中的工程设备，可代替人进行繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下作业以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。在工业生产中，五自由度机械臂在使用中占有非常大的百分比，通常在作业时总会遇到很多问题，机械臂末端到达确定位置时，位置不够精确通常是影响最大的问题，如情况比较严重的，便会引起机械臂的关节严重受损，甚至有些时候会间接导致目标工作物品受到损坏，造成不必要的经济损失。因此在机械臂的工作过程中，其行进轨迹必须遵循一个原则，即末端位置对应的关节角度必须精确，其运动轨迹所画曲线尽量平滑并连续，减少关节角速度及角加速