1。3  课题的研究背景和意义

目前流水线制造业越来越发达，生产过程大都是重复单调的，而工业机器人可以很好的适应这一过程，因此工业机器人从一诞生开始就引起了全球积极的研发和应用。 

至今，有近万家的企业在制造机器人，平均年销售量增长保持在百分之二十以上，全球有近百万的机器人装配到了生产线上服役，机器人的发展不仅在数量上突飞猛进，而且趋势和方向也更加多样化，预计在不久的将来，机器人将会应用到各个行业，如可以充当出租车司机来开车，在医院里当护士来照顾病人，在家里当保姆来照顾老人和小孩，在银行里当出纳来服务客户等等[2]。 

    在二十世纪六十年代曾经出现过反对研究生产机器人的呼声，但是后来的事实证明，那些担忧都是没有根据的，人们的失业率不但没有增加，反而社会创造了更多的就业机会。上世纪八十年代初，与美国、德国和英国相比，日本是拥有工业机器人最多的国家，但是其工人的失业率最低，而且其制造业的成本也相对较低，仅汽车的生产成本就比美国低百分之十五左右。近二十年来，全世界制造业工人的工资平均增长了百分之六十左右，由于生产工艺的提高，工业机器人的价格下降了百分之八十左右。对于一些在高压带电、强辐射、拆弹排雷、侦察复杂未知环境等方面的作业任务，机器人可以得到广泛应用，把人们从高危、恶劣的环境中解放出来。

因此可以说，机器人具有非常重要的产业价值，对于提高制造业的劳动生产率、降低工人的劳动强度、降低生产成本和改善劳动环境具有十分重要的意义。

在二十世纪七十年代中，人工智能技术、控制技术、自动化技术、计算机技术和电子技术的发展，引领机器人技术的研究到了一个全新的发展阶段。机器人的技术研究和生产制造进入到一个高速发展的时期。机器人学是集电子、机械、计算机、自动控制、传感技术以及人工智能等多种学科的一种综合性应用技术[3]。我国开始研制工业机器人的时间是1972 年，但是与国际上的那些先进机器人相比，技术还比较落后，国内在用的工业机器人主要还是从别的国家进口的。因此，为了在技术上跟进国际的先进水平，为了在国内树立机器人的品牌，为了更好的服务国内的制造业，对机器人关键性技术做深化研究，找到制约国产机器人发展的核心问题并做出合理的解决方案，具有非常重要的意义。

二十世纪八十年代前期依旧还是保持着七十年代的那种发展势头。在八十年代中期，机器人的制造业不断发展与进步，最终高速发展成为最有发展潜力的一门行业。八十年代后期，因为市面上工业机器人的应用趋于饱和，所以许多工业机器人的生产厂家最终不得不倒闭，世界上机器人的研究和发展首次进入了低谷。

一直到了九十年代初，全球机器人制造业终于有了恢复的苗头。可谁知道这样的好景没过多久，在1993年和1994 年期间，又相继出现了不景气现象。自1995 年之后，机器人的发展又是进入了一个快速发展的时期，起起伏伏，世界机器人的数量终于以较高的增长率逐年增加。 

机械手作为机器人最主要的执行机构，对它的研究越来越受到工程技术人员的关注。其中，机械手运动学的研究决定着轨迹规划和轨迹跟踪控制的成败。因为机械手的作业是在笛卡尔空间中进行的，而机械手的控制是通过关节上的电机控制的，所以机械手在笛卡尔空间中的运行轨迹必须通过逆运动学算法转换到关节空间中去。因此，对机械手逆运动学算法做进一步的深化研究，寻找一种快速有效的求解逆运动学算法的方法，这在工程实际中具有重要意义。