第一阶段：示教再现型机器人 第二阶段：离线编程机器人 第三阶段：智能机器人
第一阶段：示教再现型 机器人
Unimate工业机器人 和Versatra：最早的、
最著名的、至今仍 在应用。
示教再现型机器人，主要由机器人本体运动控制 器和示教盒组成。由运动控制器解析执行示教程 序，实现预定动作。操作过程不具反馈能力。
国内可重构模块化机器人研究现状
较高刚度，模 块化与重构思 想不彻底
上海未来伙 伴机器人
较好开放性，精 度、刚度不足， 电缆外走线
上海英集斯
模块化可重构机器人(MRR)特点
一套构件，多种构型，生产快速重组，面向用户， 按需定制
集控制、通信、驱动、传动、感知功能于一体系 统开放，易于修改、重构、添加配置功能
TOMMS系统概 重构液压驱动
念图
工业机器人
新加坡南洋理 工的串联机器
人构型
国外可重构模块化机器人研究现状
早期模块关节方形，有 多个表面可连接，构型 灵活，刚度精度不足
AMTEC公司生产的
由PowerCube 模块构成的6
PowerCube模块及应用实例 自由度构型的三种形式
国外可重构模块化 机器人研究现状
? 北京航空航天大学开发了用于完成复杂地形侦察作业的可重构履带机器人，研究了 模块化 的机械电气结构和控制方法 实现，采用实时嵌入式控制系统实现分布式控制
国内可重构模块化机器人研究现状
6-DOF 构型是一
种典型机器人
的较复杂构型。
图由 2个回转关
节、 2个摆动关
节、2-DOF 手腕、
夹持器、螺纹
连接模块以及
MRS模块及其组成的 SCARA类型机器人
多伦多大学的模 块机器人系统 （MRS）包括两 种1-DOF主关节模 块（转动和移 动），三种1-DOF 腕关节模块(Yaw, pitch, and roll type)。连杆模块 是中空的圆柱形。
国外可重构模块化机器人研究现状
TOSHIBA公司的 Habibi等研究的
关 连 末 基辅助模块底座、
节 杆 端 础底板、支持架
模 模 件 单等。
哈工大6 自由度构型块 块 模 元
模块化机械臂
块模 块
国内代表性商业产品：
上海未来伙伴机器人 有限公司的模块化机 械臂，设计基于 SCHUNK的PowerCube。 上海英集斯自动化技 术有限公司生产的模 块化机械手臂。上海 广茂达公司研制的AS 一MRobotE系列模块 化机器人产品
分布式控制，控制任务分散给分布模块完成，减 轻主控负担
标准以太网，模块通过快速数据通讯系统信息传 递
标准化机械和电气接口，多方向与其他模块连接
受结构局限，刚度、精度和负载自重比等不足。 兼具较好重构能力和操作性能成为重要方向
国内可重构模块化机器人研究现状
? 上海交通大学的费燕琼在模块化的 结构设计、运动学正逆解生成和 动力学生成等方面做了 研究
? 清华大学的郑浩峻，汪劲松等将可重构单元划分为摆动单元、旋转单元和辅助单元三类， 利用组合数学理论对其 组合装配特性 进行了分析
? 中国科学院沈阳自动化研究所的刘明尧，李斌等研究了 基于多Agent可重构机器人的控制 方法，将关节机器人的复杂控制转换为多个简单子系统的控制
? 模块化可重构机器人 MRR由一系列不同功能 和尺寸特征的、具有一 定装配结构的关节模块、 连杆模块、末端执行器 模块以及相应的驱动、 控制、通信模块等以搭 积木的方式构成。
静态可重构机器人 动态可重构机器人
国外可重构模块化机器人研究现状
MRR可重构模块化系统
构型数
量少， 自重大
国外可重构模块化机器人研究现状
SCARA型工业
机器人主要用 于高精密的水 平作业
垂直关节型工 业机器人可绕 轴线俯仰摆动, 可绕轴线旋转
SCARA型工业机器人
垂直关节型工业机器人
可重构模块化机器人
? 传统工业机器人 结构造型一经设计就不可 改变,在工作环境和给定 任务发生改变的情况下, 固定构型显现出了很大的 局限性。
解决方法 模块化可重构机器人 (Modular reconfigurable robot, MRR)
第三阶段： 智能机器人
不但携带各种 传感器，具有 对外界环境的
感知能力，而 且具备一定程
度的独立判断、 记忆推理和决 策的能力，能
适应外部对象、 环境的变化，
完成更加复杂 的动作。
安川DX100控制系统 可同步控制8个工业 机器人
ABB的机器人智能3D
视觉系统通过视觉系 统引导机器人
传统工业机器人 传统工业机器人 是基于给定工作 任务设计的
美国的Robotics
Research 公司设 计了系列化的关 节模块，可组装 成不同尺寸，不 同载荷的7-DOF
灵巧机器人臂。 系统模块分为侧 滚和俯仰和末端 带执行器机械接 口的旋转关配置
国外可重构模块化机器人研究现状
美国 敏捷系统公司
瑞典
丹麦
ABB
Universal robot
? 东北大学的李树军、张艳丽等对可重构模块化机器人 模块的结构 进行了研究，并归纳设计 出3 种1 自由度的关节模块， 2 种连杆模块和 2 种辅助模块共 7 种功能模块
? 北京邮电大学和北京工业大学利用 PowerCube 模块，进行了 可重构机器人系统 的研究
? 中国科学院沈阳自动化研究所基于可重构思想设计了一种可重构星球探测机器人系统 (Reconfigurable planetary robot system, RPRS) ，还提出了一种模块可重构、自动变形的 链式 可重构模块 机器人平台
可重构模块化 机器人
目录
工业机器人发展趋势 传统工业机器人
可重构模块化机器人国外发展现状 可重构模块化机器人国内发展现状
可重构模块化机器人特点
可重构模块化机器人
模块化关节构型 模块化关节结构设计 可重构机器人关节集成组件软硬件体系结构 基于多Agent 的分布式控制方法
多机器人系统
主要研究内容
工业机器人的国内外发展趋势
第二阶段：离 线编程机器人
机器人编程系统 是采用离线式计 算机实体模型仿
真技术，建立实 体模型，采用实 际的正逆解算法 在离线的情况路 径规划，编程三 维动画仿真，检 验正确性，代码 传递给控制柜， 运动控制。
FANUC离线编工 具ROBOGUIDE
ABB机器人离线
编程与仿真软 件RobotStudio