微创机器人从手结构的设计及运动学分析
引言近20年来,在微创外科及其市场需求的驱动下,将先进机器人技术、计算机技术、控制技术、远程通讯技术、图形图像技术等有机结合起来的计算机辅助机器人微创手术系统得到了迅速的发展。与人类相比,机器人具有状态稳定、定位准确、灵巧性好、工作范围大、不怕辐射和病菌感染等优势[1]。这将给2l世纪外科手术领域带来一场新的技术**。微创外科手术是指外科医生在病人身体上开四个孔(1cm),一个用于插入内窥镜,另两个用于插入细长的手术工具[2],剩下的一个孔用于辅助操作。该技术可以实现手术的*少损伤、减少手术并发症、缩短手术后康复时间,降低医疗费用。因此,受到医生和患者的普遍欢迎,是外科手术发展的必然趋势,具有广阔的应用前景。由于受到工作空间的限制,微创手术难度大,时间长。现有微创手术机器人系统都是基于传统“缠绕打结法[3,4]”进行缝合打结的。由于存在线圈从工具端部滑脱,张紧力不容易控制等问题,导致缝合线打结一次成功率低,手术时间长,缝合打结效果差。为了解决传统“缠绕打结法”不适合机器人缝合打结的问题,本文提出一种新型的适合机器人缝合打结的“扭转打结法”,基于该方法设计出新型的微创手术机器人系统。扭转
迎接“机器人时代”
有日本媒体近日报道称,中国正在成为世界机器人大国,到2015年中国机器人新增设置台数有望超越日本,跃居世界首位,该报道援引国际机器人联合会的统计称,2015年中国也将成为*大的机器人需求国。这些看似惊人的消息与过去几年里中外机构的预测完全相符,预示着中国的工业机器人时代正在悄然到来。年轻劳动力的日益短缺,尤其是南方再次发生的“民工荒”,为工业机器人的广泛应用提供了更多的理由。城镇化与高报酬就业机会的地域扩展正在改变就业版图。因为中国沿海地区劳动力成本的上升,一些投资制造业的外资已流向其他东南亚国家,只有发展机器人战略才能巩固和提升中国的“世界工厂”地位。而因机器人的普遍应用而解放出来的劳动力可以投入单位时间报酬更高、精神折磨也较少的**制造业或服务业,这也符合新生代农民工对生活品质的更高追求,由此推动产业与经济结构的转型升级。由于“人口红利”可能是在缓慢却是加速度地消失,企业也许会误以为廉价劳动力局面仍在而对机器人研发和应用的动力不足,这就需要政府在一定程度上的未雨绸缪加以引导。在欧盟和美国都存在政府出资的大规模的机器人研发计划。我国已对智能装备、**装备制造业制定“十二五规划”,但未
节后再现用工荒智能机器人行业迎高速发展期
杭州、广州、武汉等地,节后用工荒再现。今年情况相比往年更加严重,其中电子行业缺工较大。据了解,近日武汉企业已展开“加薪抢人”大战,平均薪资较去年上调近10%。武汉市人力资源和社会保障局抽样调查分析认为,今年全市缺工将达9万至11万,比去年增加1至2万人。电子等劳动力密集型企业普遍缺工,一家电子企业现场招聘200名生产线操作工人,基本无人上前咨询。另外,山东、河南等地也出现类似现象,招工难更趋常态化、复杂化。目前国内经济状况和日本80年代初相似,产业结构调整、人力成本上升和国家政策支持助推我国工业机器人进入快速成长期。2020年前,机器人保有量年均复合增速25%以上;按照2020年1000亿元总需求测算,年需求复合增长率不低于35%。
2015年中国工业机器人量或跃居世界首位
中国正在进行走向世界*大机器人大国的华丽转身。到2015年,中国按工业机器人新增设置台数计算有望超越日本,跃居世界首位。依靠人海战术成长为“世界工厂”的中国也将面临计划生育政策导致的劳动力不足和人工费上涨问题,中国“世界工厂”的宝座正受到东南亚的威胁。中国将通过积极利用机器人来成为***的生产基地。机器人能轻松搬运重达数十公斤的铸件,并能迅速完成金属焊接。与头戴防护罩的员工一起,像人类手臂那样拥有多个关节的多关节机器人在发出机械音的同时,不间断地进行着作业。铸造需要在高温状态下熔化金属,因此对人类来说是严酷而危险的工作。中国劳动力短缺严重以江苏苏州的铸件企业苏州明志科技为例,汽车发动机部件等的生产采用了6台机器人。2014年将增加研磨用机器人。“依赖人力存在极限。希望借助机器人来提高工厂的生产效率”,该公司设备负责人如此强调。“能用于哪些用途?”2013年12月,不二越在江苏省张家港市工厂举行的新型机器人说明会盛况**。从事铸件和螺栓加工等的约20家当地企业参加了说明会。参与者都被用于组装和涂装的机器人的高速而准确的动作深深吸引。据国际机器人联合会统计显示,2014年中国市场规模将达到
未来食品加工机器人:智能化必成大势所趋
自机器人诞生以来,每一个对它感兴趣的人都希望有**可以和机器人进行自由对话,工业也需要高度智能工业机器人完成更多能力可及的工作。在此,机器人智能化将是未来大势所趋。 随着社会进步的步伐日益加快,对自动化的需求正在从制造业向工程、社会、生活等广泛领域扩展。原来在工厂结构化环境下工作的自动机器或工业机器人,适合于大规模、较少柔性和变动的生产环境,对智能程度并无过高要求,而在广泛领域内所需要的自动机器,则要满足不同的非结构环境下的不同需求,必须具有综合集成和自主的能力,向以技术集成为特征征的智能机器人发展。 智能机器人是一个多种高新技术的集成体,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件与软件、人工智能等许多学科的知识,涉及到当今许多前沿领域的技术。同时,它又是一类典型的自动化机器,是专用自动机器、数控机器的延伸与发展。 智能机器人目前还没有一个在世界范围内统一的定义,但大多数专家认为它至少具备以下三种要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运动要素,对外界做出反应性动作;三是思考要素,根据感觉要素所得到的信息,思考出采用什么样的动作。有关专家指出,智能机器人技术近期将沿着自主性、适应性和
劳动力成本持续攀升倒逼机器人需求爆发
市场消息显示,近日,英国家用电器制造商戴森(Dyson)宣布将为设于伦敦帝国学院的机器人实验室投资500万英镑,旨在开发能帮助机器人的视觉系统。事实上,除了戴森,全球各大知名企业在机器人领域也有着重要部署。如谷歌就已收购了多家和人工智能及机器人有关的技术公司,IBM也在机器人技术领域有着较大规模的资金投入。而国内多家与机器人相关的上市公司,股价也有所表现。新时达在1月28日公告拟收购众为兴,这起收购案增添了新时达的机器人成色,股价自28日起已经连拉五个“一字涨停板”。在新时达强势表现的带动下,其他机器人相关主题股票也在周一有所表现。华泰证券研究报告认为,劳动力成本持续攀升倒逼机器人需求爆发,中长期投资正当时。有专家认为,中国已经到了刘易斯拐点,因此劳动力成本上升在中长期都将存在,从而倒逼机器人需求将持续爆发。行业数据显示,中国工业机器人安装量从2010年开始爆炸性增长,2010、2011年安装量分别为14980台和22577台,同比增长171%和50.7%,远高于“十一五”期间约30%左右的增速。华泰证券认为,下游需求可持续高速增长,行业投资机会将长期存在。
中国将走向世界*大机器人大国的华丽转身
到2015年,中国按工业机器人新增设置台数计算有望超越日本,跃居世界首位。依靠人海战术成长为“世界工厂”的中国也将面临计划生育政策导致的劳动力不足和人工费上涨问题,中国“世界工厂”的宝座正受到东南亚的威胁。中国将通过积极利用机器人来成为***的生产基地……机器人能轻松搬运重达数十公斤的铸件,并能迅速完成金属焊接。与头戴防护罩的员工一起,像人类手臂那样拥有多个关节的多关节机器人在发出机械音的同时,不间断地进行着作业。铸造需要在高温状态下熔化金属,因此对人类来说是严酷而危险的工作。中国劳动力短缺严重以江苏苏州的铸件企业苏州明志科技为例,汽车发动机部件等的生产采用了6台机器人。今年将增加研磨用机器人。“依赖人力存在极限。希望借助机器人来提高工厂的生产效率”,该公司设备负责人如此强调。“能用于哪些用途?”去年12月,不二越在江苏省张家港市工厂举行的新型机器人说明会盛况**。从事铸件和螺栓加工等的约20家当地企业参加了说明会。参与者都被用于组装和涂装的机器人的高速而准确的动作深深吸引。据国际机器人联合会(IFR)统计显示,2014年中国市场规模将达到2万8千台,有望与日本并驾齐驱。而到201
人口红利消失或将促进包装机器人发展
近期,工信部发布了《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,提出了未来我国机器人要形成较为完善的工业机器人产业体系。这对我国机器人产业的发展有很好的推动作用,同时也看到了食品包装行业包装机器人发展的利好前景,而这也将逐渐改变国内对进口机器人的依赖。目前食品产品已趋向精致化和多元化方向发展,单品种大批量的产品越来越少,而多品种小批量的产品日益成为主流。在大环境的变化趋势下,多元化、具有多种切换功能,能适应多种包材和模具更换的包装机才能够适应市场的需求。国内食品生产厂的大部分包装工作,特别是较复杂的包装物品的排列、装配等工作基本上是人工操作,难以保证包装的统一和稳定,可能造成对被包装产品的污染。因此,食品包装使用包装机器人有助于提高整个包装链的自动化水平和质量水平,是现代化食品生产企业推行GMP规范非常重要的一环。包装工业机器人由智能检测重量系统、智能检测异物系统、包装��上袋机械手、转运机械手、机器人码垛系统、控制系统等组成。主要用于体积大而笨重物件的搬运、装卸和堆码等。包装工业机器人还用于人体不能接触的洁净产品的包装,如食品、药品,特别是生物制品和微生物制剂及对人体有害的化工原料。在
安徽省政府欲重点扶持工业机器人产业
近年来,安徽省获得在机器人领域**发展的机遇,将以芜湖为龙头,到2015年形成产业规模超200亿元的芜马合地区产业集聚。对此,安徽省政协委员吴之传建议,将工业机器人产业作为政府重点扶持产业。据介绍,工业机器人代替人工从事体力劳动,大大提高生产效率的同时,提高制造企业的产品精准度,降低次品率,代替人工去完成有损健康的工作,降低人力成本等。未来在各行各业广泛地应用机器人技术是必然的发展趋势。我国是世界上机器人需求增长率*高的国家之一,预计2014年中国的工业机器人销量将成为****。目前,我国已经有机器人生产企业100多家,但关键部件研发能力不强,机器人的主要零件依赖进口,这些零配件的成本占总成本的一半以上,限制了国产工业机器人的竞争力。“建议将工业机器人产业作为政府重点扶持产业。”吴之传说,在安徽省战略性新兴产业发展引导资金中设立工业机器人产业专项,重点支持机器人核心技术研发和产业化、先进机器人应用工艺推广、新产品的试点示范以及研发、检测、培训等公共服务平台建设等。“同时把招才引智和创造良好科研与投资环境紧密结合起来,给予政策优待,协助企业吸引**人才。”(谢麒麟)
改变行业现状致力于工业机器人技术
工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况,随着中国经济持续快速的发展,近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右,人民生活水平不断地提高,劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为“卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。 作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这些情况使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂。无论是企业还是社会都认识到必须采取从改善机器设备入手,提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对这种改变。 社会工业自动化时代**推广,对机器人产业而言是一个巨大市场机遇。机器人作为直接参与者,一直占据自动化生产关键环节,业内机构预计我国在2014年将会成为全球*大工业机器人采购国,但是本土机器人企业在这一轮市场开发中却并没有获得很大空间,究期原因还是在于技术落后。 国内工业机器人发展现状 我国工业机器人虽然经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,但是在某些关键技术上,还缺乏整体核心技术的突破,具有中国知识产权的工业机
包装机器人发展现状及发展意义分析
包装机器人发展现状包装工业机器人由智能检测重量系统、智能检测异物系统、包装袋上袋机械手、转运机械手、机器人码垛系统、控制系统等组成。主要用于体积大而笨重物件的搬运、装卸和堆码等。包装工业机器人还用于人体不能接触的洁净产品的包装,如食品、药品,特别是生物制品和微生物制剂及对人体有害的化工原料。近几年,机器人技术在中国包装业中的应用获得了大幅度的增长。其中,以码垛、装箱以及拾取和放置领域中机器人技术的应用*为普遍,其在食品包装行业主要用于后端包装。此外,随着包装行业自动化需求以及机器人技术的技术的成熟和产业化发展的实现,包装业领域中应用机器人的范围越来越广。而包装机器人被越来越多的企业所知悉,未来将有更多行业因其灵活和可靠而使用,机器人将替代许多传统的设备,成为包装领域的重要助手。包装机器人在食品包装机械中应用的必要性包装机器人在食品领域应用广泛,而且也很有必要。首先,我国包装机械要满足食品快速发展的需求,并积极参与国际竞争,就必须打破“小而散”的行业态势,在“高精尖”的方向上不断前进。业内人士认为,未来包装业将配合产业自动化趋势,在技术发展上朝着机械功能多元化,结构设计标准化、模组化
欧美工业机器人企业角力中国
日本和欧洲大型机器人企业的市场份额竞争将以中国为舞台日趋激烈。已抢占先机的是瑞士重型电机企业ABB。该公司自2005年起启动了本地化生产。2006年将机器人业务部门转移到了上海市。目前的年产能约为8千台。*近,将从汽车领域机器人扩大至药品和食品领域。“日本企业不构成威胁”,ABB集团机器人业务单元负责人Per-VegardNerseth显示出自信。在日本企业中,安川电机和不二越于2013年在江苏的工厂相继投入运行。力争在从智能手机零部件到三轮车、砖石运输等领域抢占自动化的全部商机,并积极追赶ABB。而令人担忧的是技术外流和当地企业的模仿。马达和减速器等机器人零部件在当地可以轻易采购到。而关键则是控制软件。目前,有能力制造可完成复杂动作的多关节机器人(6轴以上)的据称只有日本企业、ABB和德国库卡机器人集团(KUKA Roboter Group)。日本企业拥有高速动作和多机器人协同作业等与汽车产业一起磨练出来的技术和经验。日本各企业将把重要的控制软件全部放在日本开发,以防止技术外流。
富士康与谷歌在机器人领域展开合作
一直以来,外界都将富士康(Foxconn)视为苹果(Apple)的合作伙伴,是苹果大部分iPhone和 iPad的组装商。但鲜有人知道,这家台湾代工企业也在悄然与谷歌(Google)开展合作。富士康也叫鸿海精密工业股份有限公司(Hon Hai Precision Industry Co., 简称:鸿海精密)。富士康位于湖北省武汉市的工厂。照片拍摄于2012年8月31日。据知情人士向《华尔街日报》(The Wall Street Journal)透露,富士康自去年以来一直在与安卓(Android)操作系统的***鲁宾(Andy Rubin)合作,以实现谷歌在机器人方面的想法。知情人士称,为了加快在自家工厂部署机器人设备,富士康董事长郭台铭(Terry Gou)*近与鲁宾在台北举行了会面,两人讨论了新的机器人技术。知情人士还称,会面中,郭台铭对鲁宾展示的新型自动化技术表达了兴奋之情。鲁宾还请郭台铭帮助整合谷歌将收购的一家科技公司,因为富士康的强项在于机械工程。谷歌在去年成立了新的机器人团队,并收购了八家机器人公司,其中包括Boston Dynamics。后者是一家工程公司,为美国国防部设计
劳动力成本上升机器人需求将持续爆发
市场消息显示,近日,英国家用电器制造商戴森(Dyson)宣布将为设于伦敦帝国学院的机器人实验室投资500万英镑,旨在开发能帮助机器人的视觉系统。事实上,除了戴森,全球各大知名企业在机器人领域也有着重要部署。如谷歌就已收购了多家和人工智能及机器人有关的技术公司,IBM也在机器人技术领域有着较大规模的资金投入。而国内多家与机器人相关的上市公司,股价也有所表现。新时达在1月28日公告拟收购众为兴,这起收购案增添了新时达的机器人成色,股价自28日起已经连拉五个“一字涨停板”。在新时达强势表现的带动下,其他机器人相关主题股票也在周一有所表现。华泰证券研究报告认为,劳动力成本持续攀升倒逼机器人需求爆发,中长期投资正当时。有专家认为,中国已经到了刘易斯拐点,因此劳动力成本上升在中长期都将存在,从而倒逼机器人需求将持续爆发。行业数据显示,中国工业机器人安装量从2010年开始爆炸性增长,2010、2011年安装量分别为14980台和22577台,同比增长171%和50.7%,远高于“十一五”期间约30%左右的增速。华泰证券认为,下游需求可持续高速增长,行业投资机会将长期存在。
投资简报:用工荒倒逼机器人产业化提速
今日影响股价走势的重要消息有:用工荒倒逼机器人产业化提速;多晶硅价格暴涨,概念股短期望遭炒作;马年电影票房同比激增80%等。 用工荒倒逼机器人产业化提速 电子制造或领跑智能制造 杭州、广州、武汉等地,节后用工荒再现。今年情况相比往年更加严重,其中电子行业缺工较大。有关专家认为,随着劳动力成本快速上升以及提升企业竞争力的内在要求,机器替代人工劳动将会进一步普及,机器人产业化进程也会进一步加快。电子等适合机器人产业化的劳动密集型行业,将率先实施,涉足电子焊接之类的工业机器人有望*先普及。 点评:上市公司方面,佳士科技致力于研发具有自主知识产权的焊接机器人。目前已取得实质性进展,掌握了机器人本体设计、计算机软硬件控制技术等核心技术,所研制的机器人样机已小批量投产并应用于客户生产现场。瑞凌股份控股子公司从事机器人自动化焊接系统工程等应用。亚威股份通过收购德国机器人技术并成立合资公司,进军机器人领域。业务领域包括焊接等产品,并可优先获得美国和亚太市场的机器人订单。 多晶硅价格暴涨 概念股短期望遭炒作 据媒体报道,受我国对海外多晶硅倾销措施陆续施行的鼓舞,加上光伏电站建设刺激下的国内多晶硅需求上升
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