机器人简介 ppt课件

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多机器人系统的优点
与单个机器人相比，多机器人系统具有许多优 点：
(1)单个机器人不能完成某些任务，必须依靠多个 机器人才能完成。如执行战术使命、足球比赛等， 必须要由一个机器人团队来完成而非单个机器人。
(2)对于可以分解的任务来说，多个机器人可以分 别并行地完成不同的子任务，这比单个机器人完 成所有的子任务要快得多。就是说，多机器人系 统可以提高工作效率。
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(3)可以将成员设计成完成某项任务的“专家”， 而不是能完成所有任务的“通才”，使得机器人的 设计有更大的灵活性，完成有限任务的机器人可以 设计得更完善。 (4)成员之间可以交换信息，多机器人系统可以更 有效和更精确地进行定位。 （5)多机器人系统中的成员相互协作可以增加冗余 度，消除失效点，增加解决方案的可靠性。 (6)多机器人系统较单个机器人可以提供更多 的 解决方案，因此可以针对不同的具体情况，优 化选择方案。
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多机器人系统 多智能系统概念
多机器人系统是指若干个机器人通过合作与协
调而完成某一任务的系统。它包含多机器人合作与 多机器人协调两方面的内容。
多机器人合作和协调是多机器人系统研究中
的两个不同而又有联系的概念。前者研究的重点是 高层的组织与运行机制问题，侧重实现系统快速组 织与重构的柔性控制机制；后者则是研究机器人之 间合作关系确定后具体的运动控制问题。
1.2.1机器人的定义
机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。 它既可以接受人类的指挥，又可以运行预先编排的 程序，也可以根据以人工智能技术的原则纲领行动。 它的任务是协助或取代人类工作，例如生产业。建 筑业，或是危险的工作。
联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机 器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬 运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同 的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”
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用大木头雕刻构造，暗设 机关，在平地上施行它， 借水力发动，可以让木偶 人击鼓奏乐。
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1.1.3 现代机器人及其大发展
现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背 景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利 用。 1951年，第一台数控铣床在MIT诞生。 1961年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业 机器人，机器人历史才真正开始。 1968年，具有一定只能的机器人Shakey在斯坦福研 究所诞生。 1970年，在美国召开了第一届 国际工业机器人学术会议。 此后，机器人技术迅猛发展。
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目录（二）
1.3.2 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3
机器人系统 机器人—环境交换系统 人机交换 控制系统 多机器人系统与多智能系统 多机器人系统 微纳机器人 微纳操作 机器人技术发展 中国机器人
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1.1.1“机器人”名字由来
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1.4.2 控制系统
控制系统的任务是根据机器人的作业指 令程序以及传感器反馈回来的信号支配机器 人的执行机构去完成规定的运动和功能。假 如工业机器人不具备信息反馈特征,则为开环 控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环 控制系统。
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1.4.3 多机器人系统 与多智能系统
在当今的数字时代，人们对于用现代科技解 决复杂任务的需求日益高涨。虽然随着机器人技术 的发展，机器人的能力不断提高, 机器人应用的领 域和范围也在不断扩展，但是对于一些复杂的任务， 单个机器人不再是最好的解决方案,而是由多个机 器人组成的系统。
除具有感受器外，
它还有效应器，作为作 用于周围环境的手段。 这就是筋肉，或称自整 步电动机，它们使手、 脚、长鼻子、触角等动 起来。
由此可知，智能机 器人至少要具备三个要 素：
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一.感觉要素:
包括能感知视觉、接近、距离等的非接触型 传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器。 这些要素实质上就是相当于人的眼、鼻、耳等五官， 它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超 声波传成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动 元件、行程开关等机电元器件来实现。
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感受系统
感受系统由内部传感器模块和外部传感器模 块组成,用以获得内部和外部环境状态中有意义的 信息，智能传感器的使用提高了机器人的机动性、 适应性和智能化的水准.人类的感受系统对感知外 部世界信息是极其灵巧的,然而,对于一些特殊的 信息,传感器比人类的感受系统更有效。
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1.4 机器人—环境交换系统
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1.2.2机器人学
机器人学【robotics】是 与机器人设计、制造 和应用相关的科学。又称为机器人技术或机器人工 程学，主要研究机器人的控制与被处理物体之间的 相互关系.
机器人学的研究推动了许多人工智能思想的发 展，有一些技术可在人工智能研究中用来建立世界 状态的模型和描述世界状态变化的过程。
机器人—环境交换系统是实现机器人与外部环境中 的设备互换联系和协调的系统。 机器人与外部设备 集成为一个功能单元,如加工单元、焊接单元、装配 单元等。当然,也可以是多台机器人、多台机床或设 备、多个零件存储装置等集成为一个去执行任务的 功能单位。
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1.4.1 人机交换系统
人工交换系统是操作人员与机器人控制并与机 器人联系的装置,例如,计算机的标准终端,指令控制 台,信息显示板,危险信号报警器等。该系统归纳起 来分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。
目录一111机器人名字的由来112古代机器人113现代机器人及其大发展12机器人的相关定义及术语121机器人的定义122机器人学123操作机器人13智能机器人与自主机器人131智能机器人目录二132机器人系统14机器人环境交换系统141人机交换142控制系统143多机器人系统与多智能系统144多机器人系统15微纳机器人151微纳操作152机器人技术发展153中国机器人机器人一词最早出现在科幻和文学作品中
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驱动系统
要使机器人运行起来，就需给各个关节即每 个运动自由度安置传动装置，这就是驱动系统。 驱动系统可以是液压传动、气动传动、电动传动， 或者把它们结合起来应用的综合系统；可以直接 驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等 机械传动机构 进行间接驱动。
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机械结构系统
机器人的机械结构系统是机器人为完成各种 运动的机械部件。系统由骨骼（杆件）和连接它 们的关节（运动副）构成，具有多个自由度，主 要包括手部、腕部、臂部、机身等部件。
西周时期，偃师就研制出了能歌善舞的伶人， 这是中国最早记载的机器人。
1800年前的汉代，大科学家张衡发明了计里鼓 车，计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行 十里击钟一下。
后汉三国时期，诸葛亮成功地创造出了“木牛 流马”，并用其运送军粮，支援前方。
1800年，马均发明了龙骨水车用于灌溉，并制 作了水转百戏图用于娱乐。
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现代机器人
现代机器人:
现代机器人的研究始于20世纪中期，
其技术背景是计算机和自动化的发展，以及
原子能的开发利用。ppt课件
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发展历史
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念， 并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机 器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器 人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现 机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。
二.运动要素:
智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构， 以适应诸如平地、台阶、墙壁、 楼梯、坡道等不 同的地理环境。它们的功能可以借助轮
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子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。 在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控 制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、 位置与力度混合控制、伸缩率控制等。
作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962 年 美 公 司 推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数 控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类似人的 手和臂组成。
1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传 感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。
2014年最新估算出的“万亿市场” 参照的硬指 标来自国际机器人联合会统计：2013年中国市场共 销售工业机器人近3.7万台，约占全球销量的五分之 一，总销量超过日本，成为全球第一大工业机器人 市场。到2020年，这个体系产业销售收入将达到3万 亿元。。
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1.2 机器人的相关定义及术语
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1.2.3 操作机器人
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手 或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是 靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机 器。
工业机器人最显著的特点有以下几个： (1)可编程(2)拟人化(3)通用性
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1.3 智能机器人 与自主机器人
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机器人三定律
1940年，美国科幻作家阿西莫夫提出了“机器人三原则”
a.机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸；
b.机器人应执行人们下达的命令， 除非这 些命令与第一原则相矛盾；
c.机器人应能保护自己的生存，只
要这种保护行为不与第一或第二原
则相矛盾。
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机器人在中国
我国工业机器人起步于70年代初，大致可分为3个阶段： 70年代的萌芽期，80年代的开发期，90年代的实用化期。
第一章
机器人技术入门简介
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目录（一）
1.1.1 “机器人”名字的由来 1.1.2 古代机器人 1.1.3 现代机器人及其大发展 1.2 机器人的相关定义及术语 1.2.1 机器人的定义 1.2.2 机器人学 1.2.3 操作机器人 1.3 智能机器人与自主机器人 1.3.1 智能机器人
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1989年，我国水下机器人首次出口美国。
1900年，中国第一台工业机器人通用控制器研制成 功。
1993年，中国唯一的机器人技术国家工程研究中心 成立。
1998 年 ， 中 国 中 国 机 器 人 领 域 唯 一 一 家 通 过 了 ISO9001国际质量体系认证。
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我国工业机器人数量增长迅速。2000年我国仅 拥有3500台机器人，到2005年增加到7000台，到了 2011年末我国运行中的工业机器人总量已经接近7.5 万台，增长率高达32.13%。2012年新增2.69万台机 器人，增速为19.16%。据国际机器人联盟的预测， 2014年中国将成为全球工业机器人的最大拥有国。
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1.5 微纳机器人
纳米机器人在清理 血管中的有害堆积物
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纳米机器人 正在进入红细胞
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1.5.1 微纳操作系统
人们的视线已从宏观世界向微、纳观世界转 移，为了认识微纳观世界以及为了对微纳世界进 行操作，人们需要一种类似于宏观世界的机器人 系统以及机器人操作，人们称之为“微纳操作及 微纳操作系统”。
“机器人”一词最早出现 在科幻和文学作品中。1920年 捷 克斯洛伐克剧作家Karel Capek在 其 科 幻 作 品 《Rossum’s Universal Robots》 中 第 一 次 使 用了单词Robot。这个词来源于捷 克语中的Robota，本意为奴隶。
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1.1.2 古代机器人
三.思考要素：
机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是 人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判 断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力 活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完 成这个处理过程的主要手段。
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1.3.2 机器人系统
机器人由三大部 分六个子系统组成。 三大部分是机械部分、 传感部分和控制部分。 六个子系统分别是驱 动系统、机械结构系 统、感受系统、机器 人一环境交换系统、 人机交换系统和控制 系统。
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1.3.1 智能机器人
智能机器人之所以叫 智能机器人，是因为它 有相当发达的“大脑”。 在脑中起作用的是中央 处理器，这种计算机跟 操作它的人有直接的联 系。这样的计算机可以 进行按目的安排的动作。 正因为这样，我们才说 这种机器人才是真正的 机器人。
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智能机器人具备形 形色色的内部和外部信 息传感器，如视觉、听 觉、触觉、嗅觉。
我国于1972年开始研制工业机器人，数十家研究单位和 院校分别开发了固定程序、组合式、液压伺服型通用机器人， 并开始了机构学、计算机控制和应用技术的研究。
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1972年，中科院沈阳自动化所开始了机器人的研究 工作。
1980年，中国第一台工业机器人样机研制成功。
1986年，中国第一台水下机器人深海试验成功。