全文总字数：11532字1. 研究目的与意义（文献综述） 1.1 研究背景 自1959年“机器人之父”恩格尔伯格发明第一台工业机器人以来，机器人技术到现在已经经过了近六十年的长期发展，工业机器人现已广泛的应用于各类工业现场。然而现阶段的工业机器人大多仍采用传统的示教器编程方式，在执行作业任务时，只是简单重复再现通过示教器编程存储起来的作业程序，其工作路径和位姿都是事先设置好的，在这种情况下，机器人的灵活性与容错率很低，工件的位姿必须是固定不变的，稍微出现偏移，就可能导致机器人的作业失败，甚至可能使机器人与工件发生碰撞，造成作业事故，并且机器人每次更换工作环境后都需要对机器人运动路径重新规划，重新示教编程，大大降低了系统的智能性和工作效率[1]。随着现代工业的飞速发展，机器人在各个领域扮�

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）机器人运动学研究发展概述从整个工业领域来看，对工业机器人需求越来越大，性能指标越来越高。运动学系统是工业机器人的底层核心部分，对其关键技术，如运动学建模、运动学方程的求解、机器人轨迹规划等的研究，将从很大程度上决定着一个机器人系统的基本性能。因此，对于工业机器人运动系统的研究在理论和应用上都具有重要的意义。机器人运动学主要研究和分析机械手末端执行器，即手部，相对参考坐标系的位置、姿态和速度，包括运动学正问题和运动学反问题。运动学正问题是已知关节的位置和速度确定末端执行器的位置、姿态和速度。反之，为使机器人所握工具相对参考系的位姿、位置和姿态，满足给定的要求，计算相应的关节变量称之为运动学反问题，而与产生运动的力或力矩�

全文总字数：4399字1. 研究目的与意义（文献综述） 运动规划就是在起点和终点两个位置之间为机器人设定一条符合条件的路径，这个条件可以是很多方面的，比如说路径最短、无碰撞或者路径要形成一定的图案等等。运动规划是机器人学的一个重要领域。例如，一个清洁机器人在楼层里打扫卫生，它不能撞墙，也不能从楼梯口掉下去。给定一个任务，运动规划算法计算出一个动作序列，告诉机器人前进多少米，然后左转右转多少度。如果机器人要操作物品或者探测未知地形等等，运动规划就变得很复杂了。除了机器人学，运动规划在计算机游戏里也用来模拟人物或车辆的运动。 对工业机器人的研究距今已有70多年的历史，其关注度和研究热度并没有随时间而减弱，反而愈发深入。目前，国际工业机器人的技术水平已日益成熟，一些机器人公司

1. 研究目的与意义（文献综述） 1.1研究目的及意义 随着全球经济的快速发展，能源紧缺趋势愈发明显，劳动力成本直线上升，竞争压力越来越大，对于生产和加工类企业来说，提高生产效率以及降低各个流程的成本使产品更具竞争力的需求是硬性的。装配工业机器人来进行一部分生产和加工环节，不仅可以做到24小时不间断、批量化、高效率的生产，还可以减少一大笔用于支付劳动力报酬的成本。除此之外，工业机器人还具备两大特殊优势，即柔性生产和危险环境生产。因此，几乎所有的自动化生产过程都使用工业机器人作为主要部件来进行工业生产。 然而工业机器人能耗较大，2010到2015年间，机器人年度销售量保持着16%的增长，但与此同时，工业机器人运行所消耗的能量却占整个制造业生产所消耗能量的8%左右。能源是人类生存的保障、社会运�

1. 研究目的与意义工业机器人的广泛应用为现代生产提供了更高的生产效率，大大节省了劳动力，节省了空间。工业机器人运作灵活精准、快速高效、稳定性高，作业效率高。随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人在码垛、涂胶、点焊、弧焊、喷涂、搬运、测量等行业有着相当广泛的应用。控制系统是工业机器人最为重要的组成部分, 正如大脑是人类的灵魂和指挥中心，控制系统可称之为机器人的大脑。机器人的感知运算都要通过控制系统的输入、运算、输出来完成，所有行为和动作都必须通过控制系统发出相应的指令来实现。即控制系统的主要任务是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等项目，主要功能有示教再现功能和运动控制功能。2. 课题关键问题和重难点（1）控制系统：工�

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）一、 课题研究的背景与意义 机器人是一种具有人体的部分功能，工作程序固定的自动化装置。同时它也是先进制造业的重要支撑装备和未来智能制造业的关键切入点。机器人还具有结构简单、成本低、维修方便的优势，但是其功能较少，适应性能较差。在这里我们研究的机器人主要是用于工业生产的工业机器人。工业机器人作为机器人家族中的重要一员，是目前技术最成熟、应用最广泛的一类机器人。工业机器人的研发和产业化应用是衡量科技创新和高端制造发展水平的重要标志。发达国家已经把工业机器人产业发展作为抢占未来制造业市场、提升竞争力的重要途径。在汽车工业、电子电器行业、工程机械等众多行业大量使用工业机器人自动化生产线，在保证产品质量的同时，改善了工作环境，提高�

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）一、 课题研究的背景与意义 机器人是一种具有人体的部分功能，工作程序固定的自动化装置。同时它也是先进制造业的重要支撑装备和未来智能制造业的关键切入点。机器人还具有结构简单、成本低、维修方便的优势，但是其功能较少，适应性能较差。在这里我们研究的机器人主要是用于工业生产的工业机器人。工业机器人作为机器人家族中的重要一员，是目前技术最成熟、应用最广泛的一类机器人。工业机器人的研发和产业化应用是衡量科技创新和高端制造发展水平的重要标志。发达国家已经把工业机器人产业发展作为抢占未来制造业市场、提升竞争力的重要途径。在汽车工业、电子电器行业、工程机械等众多行业大量使用工业机器人自动化生产线，在保证产品质量的同时，改善了工作环境，提高�

1. 研究目的与意义（文献综述） 机器人是人类19世纪的重大发明之一。据国外专家预测，212世纪将是机器人技术革命的世纪，机器人作为全面延伸和扩展人的体力和智力的手段将实现“当代最高意义上的的自动化”。机器人的应用和普及正在改变人类的生产方式、生活方式和作战方式。在非常规和极端制造过程中，工业机器人是不可缺少的自动化装备。 在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Robot、美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机后出现的一种新的大型高技术�

1. 研究目的与意义目前，全球工业文明正在逐步进入工业4.0时代，必将引发生产模式和供需关系的重大变革。其中工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。在时代背景下，数字孪生概念应运而生，数字孪生是基于工业生产数字化的概念，即在数字虚拟空间中，以数字化方式为物理对象创建虚拟模型，模拟物理空间中实体在现实环境中的行为特征，从而达到虚实之间的精确映射，最终能够在生产实践中的开发、测试、工艺及运行维护等方面打破现实与虚拟的藩篱，实现产品生命周期内的生产、管理、连接等高度数字化及模块化的新技术。2. 课题关键问题和重难点实现数字�

1. 研究目的与意义（文献综述） 智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。 “智能制造”是“中国制造2025”行动战略的主攻方向，而机器人产业作为“智能制造”的关键部份，必将在未来制造业中发挥极其重要的作用。同时，工业4.0等趋势正给机器人产业带来新的挑战和机遇。会议上，上海交通大学机器研究所曹其新教授发表了主题为《面向智能制造的泛在机器人控制系统》的精彩演讲。随着物联网技术的发展成熟，机器人将不再是单独的个体，未来�