一、前言：
大多數(shù)人的童年，應(yīng)該都曾有過對機器人的渴望。人類從古至今，也一直有一個夢想——駕馭機器，人類歇著，讓機器代替人類去完成任務(wù)。 然而，光是“讓機器動起來”，就讓無數(shù)人付諸了努力，比如：機關(guān)，輪子，發(fā)動機，真人駕駛、當場發(fā)布指令。當然，也包括現(xiàn)代的編程——編好程序，讓機器人按照預(yù)設(shè)指令運動等等。正因為編程的存在，現(xiàn)代的人工智能，才能真正派上用場；而人類的夢想，離實現(xiàn)也越來越近，甚至經(jīng)歷一個從“無人”→真人→無人的歷程。這就是我們與機器人的淵源。
二、機器人技術(shù)：
機器人學是計算機科學與工程的跨學科分支。機器人技術(shù)涉及機器人的設(shè)計、建造、操作和使用。機器人技術(shù)的目標是設(shè)計可以幫助和協(xié)助人類的機器。機器人集成了機械工程、電氣工程、信息工程、機電一體化、電子學、生物工程、計算機工程、控制工程、軟件工程、數(shù)學等領(lǐng)域。
機器人分類：
機器人技術(shù)開發(fā)的機器可以替代人類并復(fù)制人類行為。機器人可以在許多情況下用于多種用途，但如今許多機器人用于危險環(huán)境（包括檢查放射性物質(zhì)、炸彈檢測和停用)、制造過程或人類無法生存的地方（例如，在太空、水下、高溫下，以及清理和遏制有害物質(zhì)和輻射）。機器人可以采取任何形式，但有些機器人的外觀與人類相似。據(jù)稱，這有助于機器人接受通常由人執(zhí)行的某些復(fù)制行為。這種機器人試圖復(fù)制行走、舉重、說話、認知或任何其他人類活動。今天的許多機器人都受到大自然的啟發(fā)，為仿生機器人領(lǐng)域做出了貢獻。
某些機器人需要用戶輸入才能操作，而其他機器人則自主運行。創(chuàng)造可以自主操作的機器人的概念可以追溯到古典時代，但對機器人功能和潛在用途的研究直到20世紀才大幅增長?？v觀歷史，各種學者、發(fā)明家、工程師和技術(shù)人員經(jīng)常假設(shè)機器人有朝一日能夠模仿人類行為并以類似人類的方式管理任務(wù)。
今天，隨著技術(shù)的不斷進步，機器人技術(shù)是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域。研究、設(shè)計和制造新機器人服務(wù)于各種實際目的，無論是在國內(nèi)、商業(yè)還是軍事上.許多機器人被設(shè)計用于執(zhí)行對人類有害的工作，例如拆除炸彈、在不穩(wěn)定的廢墟中尋找幸存者以及探索地雷和沉船。機器人技術(shù)也用于STEM（科學、技術(shù)、工程和數(shù)學）作為教學輔助工具。
三、工業(yè)機器人概述
(1).工業(yè)機器人的內(nèi)涵
應(yīng)用于機械加工中的機器人也被稱為工業(yè)機器人，所謂工業(yè)機器人，主要指的是由程序員按照需求進行編程，并以此為依據(jù)開展相關(guān)工作的多功能操作機構(gòu)，這些工作不僅包括材料、工具運輸，而且也包括了零件的加工等。在過去的時間里，工業(yè)機器人常被用于搬運、焊接、噴漆和裝配工作。近年來，隨著機器人技術(shù)的不斷優(yōu)化與完善，工業(yè)機器人所涉及的范圍越來越廣，在工作生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用。
(2).工業(yè)機器人的核心關(guān)鍵技術(shù)
工業(yè)機器人的核心關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在3個方面，首先是靈巧操作技術(shù)。為了保證工業(yè)機器人手在機械加工中的靈活度與人工操作相媲美，技術(shù)人員采用了先進的理念和技術(shù)對機械裝置和執(zhí)行機構(gòu)進行改進和創(chuàng)新，以期通過對各個機構(gòu)的不斷優(yōu)化和完善來提高工業(yè)機器人的精度、分辨率和可重復(fù)性等多項指標，進而達到機械加工的根本需求。需要注意的是，在對靈活操作技術(shù)進行完善時，需要結(jié)合機器人的驅(qū)動安全性來對驅(qū)動器和執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計和材料進行合理選擇，盡可能采用新材料來提高機器人的負載與自重比。
其次是自主導(dǎo)航技術(shù)。自主導(dǎo)航技術(shù)多應(yīng)用于設(shè)備和材料運輸機器人上，確保工業(yè)機器人在使用期間，能夠?qū)崿F(xiàn)安全自主導(dǎo)航。就目前工業(yè)機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，自主導(dǎo)航這一核心技術(shù)仍有很多有待完善的地方，還需要相關(guān)技術(shù)人員對其進行研發(fā)。
最后是環(huán)境感知與傳感技術(shù)。環(huán)境感知和傳感技術(shù)的優(yōu)化是工業(yè)機器人未來發(fā)展中的一項重要任務(wù)，通過對機器人感知系統(tǒng)的優(yōu)化，可以及時和部件和產(chǎn)品組件的生產(chǎn)情況進行檢測，并根據(jù)機器人在機械加工工作中的狀態(tài)掌握后續(xù)需要提高的觸覺精度。實踐證明，通過高精度傳感器構(gòu)建用于裝配任務(wù)和跟蹤任務(wù)進度的物理模型，可以在很大程度上減少自動化生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的不確定性，進而提高機械加工的精準性。
四、機器人技術(shù)在機械加工應(yīng)用中存在的問題
在我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的背景下，機器人技術(shù)在機械加工中的應(yīng)用也將越來越廣泛。為了將其優(yōu)勢最大限度發(fā)揮出來，技術(shù)人員必須對現(xiàn)階段機器人技術(shù)在機械加工應(yīng)用中存在的問題做到全面了解與掌握，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)相關(guān)需求做好優(yōu)化與完善工作。
(1).工業(yè)機器人核心零部件是關(guān)鍵
在工業(yè)機器人的構(gòu)成中，涉及了多種類型的部件，其中不乏一些核心零部件，為了確保工業(yè)機器人的正常運行，必須提高對核心零部件的重視程度。一般來說，這些零部件主要包括高精度減速器、控制器、伺服電動機和驅(qū)動器。每一類零部件對工業(yè)機器人的性能指標都有起著關(guān)鍵作用。
就我國目前工業(yè)機器人的各項核心零部件來看，大多依賴進口產(chǎn)品，尤其是高精密減速器方面的差距，也正是這一原因，從而導(dǎo)致我國國產(chǎn)工業(yè)機器人較之國外相比，仍有很大差異。除此原因外，創(chuàng)新能力不足、系統(tǒng)研發(fā)力度不夠也是制約我國工業(yè)機器人長足發(fā)展的兩個重要因素。
(2).信息交換問題
作為自動化加工系統(tǒng)，工業(yè)機器人并不是獨立存在的，而是需要計算機硬件和軟件來作為支撐，輔助機器人完成各項操作任務(wù)，同時也需要特定的管理系統(tǒng)對其進行管理和完善。這樣一來，機器人之間、機器人與計算機之間、加工系統(tǒng)與管理系統(tǒng)之間，就必須要建立起密切的聯(lián)系，但由于機器人運行有其各自特定的品牌語言，機器人生產(chǎn)廠家繁多，編程語言也是五花八門。這樣一來，必然會導(dǎo)致機器人之間與計算機之間的溝通障礙，因此，如何像計算機語言一樣規(guī)范化是世界各國機器人生產(chǎn)廠商需要解決的難點之一。
嵌入式技術(shù)與機器人不可不說的緊密聯(lián)系與發(fā)展趨勢機器人技術(shù)的發(fā)展從來就是與嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起的，機器人技術(shù)的研究就是嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，而嵌入式技術(shù)的發(fā)展必定促進機器人智能化水平。70年代中期以后，由于智能控制理論的發(fā)展和微處理器的出現(xiàn)，機器人逐漸成為研究的熱點，并且獲得了長足的發(fā)展。目前，嵌入式系統(tǒng)在機器人控制系統(tǒng)被廣泛采用。
五、嵌入式系統(tǒng)特點
嵌入式系統(tǒng)從應(yīng)用角度出發(fā)，它是20世紀70年代以后計算機發(fā)展的一個分支，以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等方面有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
簡單的說，嵌入式系統(tǒng)是嵌入到目標體系中的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式軟件操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序4大部分組成，用于實現(xiàn)對其他外部設(shè)備控制以及網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換等功能。針對于某種特定的應(yīng)用需求，嵌入式系統(tǒng)嵌入到對象軟硬件體系中。
(1).嵌入式系統(tǒng)與普通的PC 系統(tǒng)相比主要具有以下特點：
1） 嵌入式系統(tǒng)功耗低，體積小，專用性強。嵌入式CPU 工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中，能夠把PC 中許多板卡完成的任務(wù)集成到芯片內(nèi)部，有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的小型化。
2） 嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般固化在存儲芯片或單片機本身中，以提高實行速度與系統(tǒng)可靠性。硬軟件都必須高效設(shè)計，系統(tǒng)要精簡，對軟件代碼質(zhì)量要求很高。操作系統(tǒng)一般和軟件集成在一起。
3） 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境。
(2).嵌入式系統(tǒng)在機器人中的應(yīng)用
嵌入式控制器越來越微型化、功能化。微型機器人、特種機器人等也獲得更大的發(fā)展機遇，無論從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還是機器人的智能程度方面都得到了很大的提高。
例如：
以索尼的機器狗為代表的智能機器寵物是最典型的嵌入式機器人控制系統(tǒng)，除了能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的運動功能，它還具有圖像識別、語音處理等高級人機交互功能，它可以模仿動物的表情和運動行為。
火星車也是一個典型例子，這個價值10億美金的技術(shù)高度密集移動機器人，采用的是VxWorks 操作系統(tǒng)，它可以在不與地球聯(lián)系的情況下自主工作。下面從運動控制系統(tǒng)、遠程控制、視頻監(jiān)控系統(tǒng)三個方面分析嵌入式系統(tǒng)在機器人中的應(yīng)用情況。
(3).嵌入式系統(tǒng)在機器人應(yīng)用中的發(fā)展趨勢
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟，支持網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式產(chǎn)品將得到越來越廣泛的應(yīng)用，這不僅將成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的一個熱點，也將是機器人技術(shù)的一個研究熱點，基于嵌入式系統(tǒng)的機器人技術(shù)的未來的研究有以下幾點趨勢：
1） 高集成度、低功耗、小型化。隨著嵌入是系統(tǒng)的微型化、智能化，機器人將朝著高智能化、高集成度、小型化方向發(fā)展；
2） 提供方便、快捷的人機界面。嵌入式系統(tǒng)被廣泛使用，主要原因是它的多媒體人機界面的方便、快捷，這將使機器人的操作更加方便快捷、人性化；
3） 遠程控制必成為趨勢。
