机器人基本概念
机器人基本知识
机器人基本知识机器人作为人类科技的瑰宝，正逐渐渗透进我们的生活和工作中。
它们的应用范围越来越广泛，从工业生产到日常家居，甚至到医疗领域。
为了更好地了解机器人，让我们来探讨一些关于机器人的基本知识。
一、机器人的定义与分类机器人是一种能够完成人类赋予的特定任务的自动化设备。
根据其功能和用途的不同，机器人可以分为多种类型，如工业机器人、家庭机器人、服务机器人、医疗机器人等。
每种机器人都有其独特的特点和用途。
二、机器人的结构与部件机器人的结构包括机械结构、电气结构和控制系统。
机械结构决定了机器人的外形和运动方式，电气结构包括电机、传感器、执行机构等，控制系统负责机器人的运行和控制。
各部件之间的协同工作使机器人能够完成各项任务。
三、机器人的感知与控制机器人能够通过传感器获取环境信息，如视觉传感器、声音传感器、力传感器等。
这些传感器收集到的信息通过控制系统进行处理，以便机器人做出相应的动作和决策。
感知和控制是机器人实现智能化的基础。
四、机器人的应用领域机器人的应用领域包括工业制造、危险环境探测、医疗援助、军事应用、家庭服务等。
在工业制造中，机器人的高精度和高效率使其成为生产线上的得力助手；在危险环境中，机器人能够代替人类进行探测和处理；在医疗领域，机器人可以进行手术操作和辅助治疗；在军事应用中，机器人可以执行特定任务，减少士兵的伤亡；在家庭中，机器人可以帮助人们处理家务事务，提供便利。
五、机器人的优势与挑战机器人的优势在于能够取代人类从事繁重、危险、单调的工作，提高工作效率和质量。
然而，机器人的普及和应用也面临着一些挑战，包括技术难题、道德伦理问题、失业风险等。
我们需要在使用机器人的同时，认真思考其对社会和个人的影响，并探索机器人与人类和谐共存的方式。
六、机器人的未来发展趋势随着人工智能、物联网和大数据技术的发展，机器人的功能和智能水平将进一步提升。
未来的机器人可能会具备更强大的学习能力和创新能力，能够更好地适应和应对不同的环境和任务。
校本 教材《机器人》
第一节 认识机器人教学目标：1、使学生了解机器人的概念2、让学生知道机器人的基本功能及机器人构成的基本条件 教学内容：各国科学家对机器人的定义都有所不同，而且随着时代的变化，机器人的定义也在不断发生变化。
中国的科学家们把机器人定义为：“机器人是一种自动化的机器，而且其具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力、协同能力等，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
” 机器人的基本的机能机器人作为一种具备一定智能的自动化机器，有如下3个基本的机能：1.对外界产生作用: 人们可以用手拿东西和用脚踢球，我们可称之为动作器官。
2.获取外界信息: 动物可以用耳朵听见声音，蜗牛的触须碰到硬物就会收缩， 我们可称之为感应器官。
3.规划作业: 从家里到学校通常都有几条路可以到达，同学们却通过大脑及其思维能力找到最近的一条路，我们可称之为思维器官及其思想。
机器人构成的基本条件人类是地球上最高级、最聪明的动物，基本条件是因为人类在漫长的进化过程中不但拥有了复杂的、完美的身体结构，而且还拥有了发达的大脑。
那么机器人要发展成为优秀的、高级的机器人也应该具备相应的条件。
（1）条件一 —— 机械部件正如人类的身体需由骨架和肌肉牵引才能完成一定的动作一样，机器人的身体和动作表现也是由特定的机械结构组成的。
在制作机器人的时候，我们不仅可以使用课堂上提供的拼装套件，还可以选取身边随手可得的各种材料作为机器人的加工原料。
例如：木板、金属板、塑料板、有机玻璃板，还有像螺丝、螺帽那样的各种各样的五金紧固件。
只要我们在日常生活中留心观察身边的各种机械设备的动作，例如缝纫机、变速自行车、起重机、挖土机等等，相信一定能受到良好的启发，从而设计出能满足我们自己功能需求的机械结构。
（2）条件二——感应和动作电子部件一个真正拥有智能的机器人通常都需要具备一定的感知能力，具有感知能力的电子器件我们通常又称之为传感器，顾名思义，这类器件具备了“传”递“感”应信息到机器人的大脑的功能。
ABB机器人知识点
目 录
• 机器人基本概念与原理 • ABB机器人产品介绍 • 机器人编程与操作技巧 • 传感器技术在ABB机器人中应用 • 运动控制技术在ABB机器人中应用 • 安全防护与故障排除技巧
01
机器人基本概念与原理
机器人定义及发展历程
机器人定义
机器人是一种能够自动执行任务的机器系统。它们可以通过传 感器感知环境，通过控制器进行决策和规划，并通过执行器执 行动作。
发展历程
机器人的发展经历了从简单到复杂、从单一到多样的过程。早 期的机器人主要用于工业生产线上，执行重复性的劳动任务。 随着技术的发展，机器人逐渐应用于更广泛的领域，如服务、 医疗、军事等。
机器人组成结构与工作原理
组成结构
机器人通常由感知系统、控制系统、执行系统和动力系统四部分组成。感知系统负责获 取环境信息，控制系统进行决策和规划，执行系统执行动作，动力系统提供能量和动力。
工作原理
机器人的工作原理可以概括为感知、思考、行动三个步骤。首先，感知系统获取环境信 息，并将其传递给控制系统。然后，控制系统根据预设的算法和规则进行决策和规划，
生成相应的控制指令。最后，执行系统根据控制指令执行相应的动作，完成任务。
机器人应用领域及前景展望
应用领域
机器人已经广泛应用于各个领域，如工业生产、服务、 医疗、军事等。在工业生产中，机器人可以执行重复性 的劳动任务，提高生产效率和产品质量。在服务领域， 机器人可以协助人类完成各种任务，如清洁、送餐、导 游等。在医疗领域，机器人可以协助医生进行手术操作、 康复训练等。在军事领域，机器人可以执行危险和复杂 任务，减少人员伤亡。
编程实例演示
通过简单的搬运、码垛等任务实例，展示如何使用RAPID语言进行编程，包括程序 结构、语法规则、变量定义、运动控制等方面的内容。
机器人基本知识
【详解】机器人基本知识机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。
机器人可接受人类指挥，也可以执行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。
机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作，例如制造业、建筑业，或是危险的工作。
现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。
一般说来，机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
机器人能力的评价标准包括：智能，指感觉和感知, 包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。
因此，可以说机器人是具有生物功能的空间三维坐标机器。
、感应器我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。
所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。
而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。
在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。
二、机械人的构造一个机械人有三部分组成：感应器（sensor）感应器相对人的五观（眼、耳、口、鼻、皮肤），是机械人探索环境的工具。
控制器（controller）感应器相对人的脑袋，机械人通过他的感应器搜集环境的数据后，通过他的大脑分析，计划他的行动。
制动器(actuator) 机械人计划他的行动后，通过它的制动器对环境作出反应。
制动器相对人的手、脚、口(说话)、等等。
三、感应器下列一些常用的感应器：1. 光感应器(LightSensors)光敏电阻(Photoresistors)红外线感应器(Near-InfraredProximityDetectors)移动感应器(PyroelectricSensors)摄影机(Cameras)2. 力量感应器(ForceSensors)微动制(Microswitches)弯曲感应器(BendSensors)压敏电阻(Force-SensingResistors)3. 声感应器(SoundSensors)咪(Microphones)压力感应器(PiezoelectricFilmSensors)超声波感应器(Sonar)4. 位置及方向感应器(PositionandOrientation)计步器(ShaftEncoders)回转仪(Gyros)水平感应器(TiltSensors)指南针(Compasses)5. 其它专用感应器(ProprioceptiveSensors)电池量感应器(Battery-LevelSensing)电流感应器(CurrentSensing)磁力感应器(MagneticSensor)烟幕感应器(SmokeDetector)温度(Temperature)四、制动器1. 机械制动系统机械臂走动系统(Locomotion)车轮式(WheeledLocomotion)带式(TrackLocomotion)步行式(LeggedLocomotion)2. 其它电子制动系统发声系统发光系统-包括灯泡及显示器.五、控制器1. 控制逻辑(Controllogic)包括硬件及软件(hardware&software).三大类：直接联机(DirectWiring) : ?感应器的信号直接连接到制动器简单电子线路(SimpleElectronicCircuit)、微处理器可编程控制器(ProgrammableController ):如微控器(Microcontroller) (Microprocessor)、等等。
学工业机器人的基础知识
学工业机器人的基础知识工业机器人是一种能够自动完成各种生产任务的机器人，广泛应用于制造业。
学习工业机器人的基础知识对于从事相关工作的人员来说是必要的。
本文将介绍工业机器人的基本概念、分类、工作原理、应用领域以及未来发展方向等方面的知识。
一、工业机器人的基本概念工业机器人是一种可以代替人类完成重复性、危险性或高精度工作的自动化设备。
它具有多关节、可编程、可重复执行任务的特点。
工业机器人可以根据预设的程序和指令，完成各种生产任务，如搬运、装配、焊接、喷涂等。
二、工业机器人的分类根据机器人的结构和工作方式，工业机器人可以分为以下几类：1. 固定式机器人：固定在工作台或生产线上，只能在固定区域内工作。
2. 移动式机器人：具有自主移动能力，可以在工厂内自由移动，完成各种任务。
3. 可重配置机器人：可以根据需要进行结构和功能的重新配置，适应不同的生产任务。
4. 协作式机器人：与人类共同工作，能够感知人类的存在并做出相应的动作，实现人机协作。
三、工业机器人的工作原理工业机器人的工作原理包括感知、决策和执行三个步骤。
1. 感知：工业机器人通过传感器获取周围环境的信息，如视觉传感器、力传感器等，以便正确地感知和理解工作环境。
2. 决策：根据感知到的信息，工业机器人通过内置的控制系统进行数据处理和分析，做出相应的决策和规划工作路径。
3. 执行：工业机器人根据决策结果，通过驱动机构执行具体的动作，如移动、抓取、装配等。
四、工业机器人的应用领域工业机器人广泛应用于制造业的各个领域，如汽车制造、电子设备制造、食品加工等。
1. 汽车制造：工业机器人在汽车制造中扮演着重要的角色，可以完成车身焊接、喷涂、装配等工作。
2. 电子设备制造：工业机器人可以完成电子设备的组装、质量检测、包装等任务，提高生产效率和产品质量。
3. 食品加工：工业机器人在食品加工中的应用越来越广泛，可以完成食品的分拣、烹饪、包装等工作。
五、工业机器人的未来发展方向随着科技的不断进步，工业机器人也在不断发展和创新。
《工业机器人技术》教学课件-第1章工业机器人基本概念
✓ 加工类：焊接、切割、抛光、研磨等粗加工。
目的：保障人身安全与健康，不是、也不能用于精密加 工（与CNC机床不同）！
✓ 装配类：喷涂、油漆、电子元件插接（3C行业）等；
目的：保障人身健康、代替重复劳动、提高生产效率。
✓ 搬运类：物品输送、装卸等；
目的：提高自动化程度、避免繁重作业。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
☞ 概念辨析：机器、机床
只是工具，不能代替人。 ❖ 名词的由来
☞ Robot = Robota（捷克语） = 奴隶、苦力。
提出：1921，捷克作家Karel Čapek（卡雷尔·恰佩克）
☞ Robotics = 机器人学（学科名）。
提出：1942，美国科幻小说家Isaac Asimov（艾 萨克·阿西莫夫） 。
机器人（研发）三原则要点：
不得伤害人类 ； 执行人的命令 ； 能够自我保护。
❖ 最早的产品 Unimate（美国，1959年）。
☞ 性质：工业机器人（用于工业生产环境的机器人）。
☞ 主要产品：
✓ 个人/家庭机器人（Personal/Domestic Robots）：洗 碗、扫地、麻将机等。 ✓ 军事机器人（Military Robots） : 无人驾驶飞行器 （无人机）、机器人武装战车、多功能后勤保障机器人、 机器人战士等。 ✓ 医疗机器人 （medical treatment Robots ）：诊断、手 术或手术辅助、康复机器人等 。 ✓ 场地机器人（Field Robots）：用于科学研究和公共事 业服务的、可进行大范围作业的机器人。如太空探测、 水下作业、危险作业、消防救援、园林作业等。
《工业机器人技术》教学课件-第1章工业机器人基本概念
☞ 著名企业：
✓ 工业机器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（库卡， 德）、REIS（徕斯，KUKA成员） 。
✓ 服务机器人：德国宇航中心、Karcher、Fraunhofer
Institute for Manufacturing Engineering and Automatic （弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。 ❖ 中国： ✓ 工业机器人：全球最大的市场。
✓ 著名产品：涂装机器人（全球第一台喷涂机器人）、 码垛机器人（速度最快）。
➢ KUKA（Keller und Knappich Augsburg ，库卡 ） ✓ 主营城市照明、市政车辆； ✓ 1973年起从事工业机器人生产，德国最大的工业机器 人生产商； ✓ 2014收购德国REIS（徕斯）；2017被美的收购。
✓ 1968年研发日本第一台工业机器人，产品以焊接机器 人最为著名。
➢ 其他：NACHI（不二越）、 DAIHEN（ OTC集团成 员，欧希地） ：著名的焊接机器人生产厂家。
❖ 欧洲 ➢ ABB（Asea Brown Boveri ） ✓ 瑞典ASEA（阿西亚）+ 瑞士Brown.Boveri （布朗勃法 瑞，BBC） ，全球著名自动化公司（排名第2）； ✓ 主营电力设备（ 世界首条100KV直流输电线路、世界 最大容量的7200MW/800kV特高压直流输电线路四川— —江苏 ）、电气传动、低压电气； ✓ 1969年起从事工业机器人研发（欧洲最早），产量目 前居全球第三。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
对工业机器人的了解和认识
对工业机器人的了解和认识工业机器人是一种具有高度智能化和自主性的现代化机器人。
它们能够在工业生产线上完成各种繁重、危险和重复性的工作任务，从而提高生产效率和质量，降低生产成本。
在本文中，我们将全面了解和认识工业机器人的基本概念、应用领域、工作原理以及发展趋势。
一、工业机器人的基本概念工业机器人是一种由电子技术、计算机技术以及机械工程技术等多种技术综合应用于制造业领域的机器人。
它们被设计用于代替人力完成工厂生产过程中的重复性、繁重或危险的任务，如车间装配、焊接、搬运、喷涂等。
工业机器人具备自主感知、决策和执行能力，能够根据预先设定的程序和条件自动执行任务。
二、工业机器人的应用领域工业机器人在许多制造业领域都有广泛的应用。
首先是汽车制造业，工业机器人在汽车生产线上扮演着重要的角色。
它们能够完成汽车零部件的组装、焊接、喷涂等工作，提高生产效率和产品质量。
其次是电子制造业，工业机器人在电子产品的生产过程中发挥着关键作用，如电路板组装和焊接。
此外，工业机器人还在食品加工、医药制造、塑料制品等领域得到广泛应用。
三、工业机器人的工作原理工业机器人通过感知、决策和执行三个关键步骤完成工作任务。
首先，它们通过传感器感知周围的环境和目标物体，获取必要的信息。
然后，机器人根据预先编写的程序和算法进行决策，确定如何执行任务。
最后，机器人根据决策结果，通过运动控制系统驱动执行器，完成任务。
四、工业机器人的发展趋势随着科学技术的进步和工业生产的要求，工业机器人正不断发展和演进。
首先，人机协作成为了一个重要的发展趋势，机器人能够与人类工作人员在同一工作区域内共同完成任务。
其次，机器人的智能化程度不断提高，能够通过学习和适应不同的工作环境和任务要求。
此外，机器人的柔性化和模块化设计也是未来发展的重点，能够满足不同生产情况下的需求。
综上所述，工业机器人是一种能够自主执行工作任务的现代化机器人。
它们在各个制造业领域都有广泛的应用，能够提高生产效率和产品质量。
机器人学的基本原理和概念
机器人学的基本原理和概念机器人学是一门研究机器人设计、制造与应用的学科，涉及到计算机科学、工程学、生物学、心理学等多个学科领域。
随着科技的不断发展，机器人技术在工业生产、医疗服务、军事领域等方面有着越来越广泛的应用。
本文将探讨，以便更深入地了解机器人技术的发展趋势和未来发展方向。
机器人学作为交叉学科，首先要明确的是机器人的定义。
一般来说，机器人是一种能够自主执行任务的机械设备，它可以根据事先设定的程序或传感器输入进行自主操作。
机器人通常由传感器、执行器、控制器和电源系统等组成，通过这些部件的协同工作，机器人能够实现各种各样的功能。
在机器人学的研究过程中，有几个核心概念必须要了解清楚。
首先是机器人的定位和导航技术，这是机器人能够自主移动和执行任务的基础。
机器人通常通过全球定位系统（GPS）、激光雷达、视觉系统等方式获取周围环境的信息，然后利用这些信息计算出自身的位置和姿态，从而实现精确的导航。
其次是机器人的运动学和动力学建模。
机器人的运动学研究机器人的位置和速度之间的关系，而动力学则研究机器人的力学行为和控制方法。
通过对机器人的运动学和动力学建模，可以为机器人的控制和路径规划提供理论基础，提高机器人的精度和效率。
另外一个重要的概念是机器人的感知和认知能力。
机器人通过传感器感知周围的环境，然后通过计算和学习分析这些信息，从而做出相应的反应。
感知和认知技术直接影响着机器人与外界的交互效果，是机器人智能化的重要组成部分。
此外，机器人学中还涉及到机器人的控制算法和人机交互技术。
控制算法用于实现机器人的运动控制和任务执行，是机器人的“大脑”部分。
而人机交互技术则是为了实现人与机器人之间的自然、高效的交流和合作，提高机器人的工作效率和用户体验。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，机器人学的基本原理和概念是多方面的、复杂的，需要不同学科的知识融合。
只有深入理解和掌握这些基本原理，才能更好地应用机器人技朧产生创新的理念和技术。
机器人的基本概念与机构简述
4) 手腕(Wrist)：位于执行器与手臂之间，具 有支撑和调整末端执行器姿态功能的机构。 操作臂的组成部分之一。 5)手臂(Arm)：位于基座和手腕之间，由操作 手的动力关节和连杆等组成的组件。能支撑 手腕和末端执行器，并具有调整末端执行器 位置的功能。操作臂的组成部分。Outdated！ 6) 世界坐标系(World Coordinate System)： 参照地球的直角坐标系。 7) 机座坐标系、基坐标系(Base reference coordinate system)：参照机器人基座的坐标 系，即机器人末端位姿的参考坐标系。 8) 坐标变换(Coordinate Transformation)： 将一个点的坐标描述从一个坐标系转换到另 一个坐标系下描述的过程。
并联机器人
优点：系统的刚度大、定位 精度高 缺点：工作空间小、运动速 度低
串联机器人的种类：
Y
A、直角坐标型机器人
Z
X
P F ( X ,Y , Z )
B、 圆柱坐标机器人
R
R
z
P F (, Z , R )
z
C、 球坐标机器人
R
P F (, , R)
D、SCARA机器人
《机器人学》
第二章 机器人的基本概念与机构简介
战强
北京航空航天大学机器人研究所
2-1、基本概念
1) 自由度(Degree of Freedom, DOF)：指一个 点或一个物体运动的方式，或一个动态系统 的变化方式。每个自由度可表示一个独立的 变量，而利用所有的自由度，就可完全规定 所研究的一个物体或一个系统的位置和姿态。 也指描述物体运动所需的独立坐标数，3维空 间需要6个自由度。 2) 操作臂(Manipulator)：具有和人手臂(Arm) 相似的功能、可在空间抓放物体或进行其它 操作的机电装置。----Arm 3) 末端执行器(End-Effector)：位于机器人腕 部的末端，直接执行工作要求的装置。如灵 巧手、夹持器。----Hand/Gripper
关于机器人的介绍
关于机器人的介绍机器人是一种由人类设计和制造的自动化机械设备，可以执行各种任务。
它们被广泛应用于工业生产、医疗保健、军事防卫、教育研究等领域。
随着科技的不断进步，机器人的功能和性能也在不断提高。
本文将介绍一些机器人的基本概念、种类和应用领域。
一、机器人的概念和分类1. 机器人的概念机器人是指能够根据设定的程序自主运行或者通过远程操作来执行任务的机械设备。
它们通常具备感知、决策和执行三个基本功能。
2. 工业机器人工业机器人主要应用于生产线上，用于完成重复性、危险或繁琐的工作。
它们能够高效地完成装配、焊接、喷涂等工作，提高生产效率和质量。
3. 服务机器人服务机器人用于为人们提供各种服务，比如清洁、搬运、导航等。
它们广泛应用于酒店、医院、商场等公共场所，为人们的生活提供便利。
4. 军事机器人军事机器人主要用于军事作战和侦察任务。
它们能够执行危险的任务，减少士兵的伤亡风险，并提高作战效率。
5. 医疗机器人医疗机器人用于医疗保健领域，包括手术机器人、康复机器人等。
它们能够提高手术准确性和效率，帮助病人进行康复训练。
6. 教育机器人教育机器人在教育领域发挥重要作用。
它们能够辅助教师进行教学，提供个性化的学习支持，并激发学生的学习兴趣和创造力。
二、机器人的应用领域1. 工业生产机器人在工业生产中是不可或缺的一部分。
它们能够提高生产效率、减少人工成本，并保证产品的质量稳定。
2. 医疗保健医疗机器人可以用于手术、诊断和康复等环节。
它们能够减少手术风险、提高准确性，并为患者提供更好的医疗服务。
3. 军事防卫军事机器人在现代战争中扮演着重要角色。
它们能够执行任务，防止士兵伤亡，并提高作战效率。
4. 日常生活服务机器人在日常生活中的应用越来越广泛。
比如智能家居系统、自动驾驶汽车等，都是机器人技术的应用。
5. 教育和研究教育机器人可以提供更加个性化的学习支持，帮助学生提高学习效果。
研究机器人可以用于科研实验和研发新的机器人技术。
机器人三级理论知识点总结
机器人三级理论知识点总结1. 机器人的基本概念及发展历程1.1 机器人的定义和分类1.2 机器人的发展历程1.3 机器人的发展趋势2. 机器人的感知与认知2.1 机器人的传感器和感知技术2.2 机器人的环境建模与定位技术2.3 机器人的人工智能与认知技术3. 机器人的运动与控制3.1 机器人的运动学与动力学3.2 机器人的路径规划与运动控制技术3.3 机器人的自主导航与智能控制技术4. 机器人的应用领域及发展趋势4.1 工业机器人的应用4.2 服务机器人的应用4.3 农业机器人的应用4.4 医疗机器人的应用4.5 教育机器人的应用5. 机器人的伦理与社会影响5.1 机器人的伦理问题5.2 机器人的社会影响5.3 机器人的法律与政策以上是机器人三级理论知识点总结，下面将对每一部分进行详细介绍。
1. 机器人的基本概念及发展历程1.1 机器人的定义和分类机器人是指一种能够自主执行任务的机械装置，通常使用计算机进行控制。
根据其功能和应用领域的不同，机器人可以分为工业机器人、服务机器人、农业机器人、医疗机器人、教育机器人等不同类型。
1.2 机器人的发展历程机器人的发展可以追溯至古代的机械装置，但现代机器人的发展始于20世纪40年代。
随着科学技术的不断进步，机器人的功能和性能得到了极大的提升，逐渐应用于工业生产、服务领域、农业生产、医疗卫生以及教育培训等多个领域。
1.3 机器人的发展趋势随着人工智能、传感技术、材料科学、机电一体化等前沿技术的不断发展，机器人的性能将进一步提升，应用领域也将不断拓展。
未来随着人类社会的不断发展，机器人将成为人类重要的助手和伙伴。
2. 机器人的感知与认知2.1 机器人的传感器和感知技术机器人的传感器是其感知外部环境的重要装置，包括摄像头、激光雷达、超声波传感器、红外传感器、接触传感器等。
这些传感器可以帮助机器人获取环境信息，从而进行适应性的行为。
2.2 机器人的环境建模与定位技术机器人的环境建模和定位技术是指通过传感器获取的环境信息来进行地图建模和自身定位的技术。
机器人基本知识
感知技术
通过传感器获取并处理外部环境信 息，如视觉、听觉、触觉等。
决策与规划
根据感知信息制定行动计划，进行 路径规划、任务分配等。
控制与执行
将决策结果转化为具体的动作指令 ，驱动机器人执行器完成相应动作 。
学习与优化
通过机器学习等技术，使机器人能 够自我学习和改进，提高性能。
机器人自主决策与学习能力
状态监测与故障诊断
机器人通过内部传感器实时监测自身状态，如电 池电量、电机温度等，及时发现并处理故障，保 证机器人的稳定运行。
04
机器人运动与控制
机器人运动学基础
01
机器人运动学是研究机器人运动规律 的学科，主要涉及机器人关节和末端 执行器之间的位置、速度和加速度关 系。
02
机器人运动学包括正运动学和逆运动 学。正运动学是根据已知的关节角度 计算机器人末端执行器的位置和姿态 ；逆运动学则是根据期望的末端执行 器位置和姿态计算机器人关节角度。
优势互补。
02
自主化
随着自主决策和学习能力的提 高，机器人将越来越能够独立
完成复杂任务。
03
智能化
智能机器人将具备更高级别的 智能，能够理解和响应人类的
语言、情感等需求。
04
多样化
机器人的形态和应用领域将越 来越多样化，满足不同场景和
需求。
06
机器人安全与伦理问题
机器人安全问题及应对措施
01
02
对传感器采集的信息进行处理和分 析，提取出有用的特征和信息。
感知融合算法
将多个传感器的信息进行融合，提 高感知的准确性和鲁棒性。
感知系统在机器人中的应用
1 2 3
环境感知
机器人通过感知系统获取周围环境的信息，如障 碍物的位置、大小、形状等，从而实现自主导航 和避障。
机器人的定义
机器人的定义机器人是近代科技发展的产物，是一种能够自动执行任务的人造智能装置。
它们通常使用电子、机械和计算机技术，能够感知环境、处理信息、做出决策和执行任务。
机器人可以被编程和指导，能够完成各种复杂的工作，或者与人类进行交互。
一、机器人的特点和分类机器人具有以下几个主要特点：1. 感知能力：机器人能够通过传感器感知外部环境，包括接受声音、视觉和触摸信号。
这使得机器人能够理解和适应不同的工作环境，并做出相应的反应。
2. 信息处理：机器人通过计算机和人工智能技术来处理从传感器获取的信息，并进行分析和决策。
这使得机器人能够解决复杂的问题，并作出准确的判断。
3. 动作执行：机器人利用机械部件来执行动作，包括移动、抓取物体、进行精细操作等。
这使得机器人能够在各种情况下完成指定的任务。
根据机器人的功能和应用领域的不同，可以将其分为以下几类：1. 工业机器人：主要用于生产线上的自动化生产，包括焊接、装配、搬运等任务。
工业机器人具有高度的精度和重复性，能够提高生产效率和质量。
2. 服务机器人：用于为人类提供各种服务，如医疗护理、清洁打扫、导览等。
服务机器人能够与人类进行交互，并根据人类的需求提供帮助。
3. 军事机器人：主要用于军事领域，包括侦察、炸弹拆除、无人飞行器等。
军事机器人能够执行危险任务，减少人员伤亡风险。
4. 教育机器人：用于教育和培训领域，如语言学习、编程教育等。
教育机器人能够与学习者进行互动，并提供个性化的学习支持。
二、机器人的应用领域机器人在各个领域的应用越来越广泛，正在改变着我们的生活和工作方式。
1. 制造业：工业机器人在制造业中起着重要的作用，可以提高生产效率和质量。
它们可以完成繁重、危险和精细的工作，减少人力成本，并提高产品的一致性和稳定性。
2. 医疗保健：服务机器人在医疗保健领域有广泛应用。
例如，手术机器人可以进行精确的手术操作，减少手术风险；陪护机器人可以提供照顾和监护老人和病人；机器人导航系统可以帮助医院内的导航和定位等。
机器人的基本概念
机器人的基本概念
机器人是一种能够执行特定任务的自动化设备。
它们通常具有传感器、执行器和控制系统，可以根据预设的程序或外部输入进行操作。
机器人的基本概念包括以下几个方面：
1. 自动化：机器人是一个自动化系统，可以独立执行任务，而无需人类干预。
它们可以根据预定的程序或反馈信号进行操作，并在遇到障碍或改变环境时做出相应的调整。
2. 感知能力：机器人通常配备了各种传感器，以感知其周围环境。
这些传感器可以包括摄像头、声音传感器、触觉传感器等，使机器人能够感知并表征周围的物体、人或环境。
3. 执行能力：机器人的执行能力来自于其具备的各种执行器，比如电动机、液压系统或气动系统。
这些执行器使机器人能够与环境进行交互，通过移动、抓取、搬运等方式完成任务。
4. 自主性：机器人能够独立做出决策和行动。
它们可以通过采集的感知数据进行分析，并根据程序或算法做出决策。
这使得机器人能够应对不同的情境，并适应变化的环境。
5. 应用领域：机器人广泛应用于工业、医疗、军事、服务和娱乐等领域。
在工业领域，机器人可以进行生产线上的组装、焊接和包装等任务。
在医疗领域，机器人可以辅助进行手术操作或提供康复疗法。
在军事领域，机器人可以用于侦查、拆弹和战场支援等任务。
总的来说，机器人是一种具备自主能力的自动化设备，能够感知环境、做出决策并执行任务。
随着技术的进步和应用领域的不断拓展，机器人的可能性将变得更加广阔，为人类带来更多便利和创新。
机器人专业知识结构
机器人专业知识结构机器人作为一门交叉学科，涵盖了多个领域的知识和技术。
在机器人专业中，学习者需要掌握机器人的基本概念、机器人的机械结构与运动学、机器人的感知与控制、机器人的智能算法等多个方面的知识。
下面将从这些方面依次介绍机器人专业的知识结构。
1. 机器人的基本概念机器人是指能够代替人类完成一定工作的自动化设备。
它由机械结构、传感器、控制系统和智能算法等组成。
机器人可以分为工业机器人、服务机器人、特种机器人等多种类型。
学习机器人专业的第一步就是要了解机器人的基本概念和分类。
2. 机器人的机械结构与运动学机器人的机械结构包括机器人的关节、连杆、传动装置等。
机器人的运动学研究机器人的运动规律和姿态控制。
学习者需要了解机器人的运动学模型、正逆解问题、机器人的轨迹规划等内容。
3. 机器人的感知与控制机器人的感知与控制是机器人领域的重要研究方向。
感知是指机器人通过传感器获取环境信息的过程，包括视觉感知、声音感知、触觉感知等。
控制是指机器人根据感知信息做出相应的动作，包括轨迹规划、运动控制、力控制等。
学习者需要了解机器人的感知与控制方法以及相关的算法和技术。
4. 机器人的智能算法机器人的智能算法是机器人实现智能化的关键。
智能算法包括机器学习、计算机视觉、机器人路径规划等。
学习者需要了解机器人的智能算法原理和应用，掌握相关的算法和工具。
5. 机器人的应用领域机器人的应用领域非常广泛，包括工业制造、医疗护理、军事安全、家庭服务等。
学习者需要了解机器人在各个领域的应用情况，掌握机器人在特定领域的设计和开发技术。
6. 机器人的伦理与法律问题随着机器人技术的发展，机器人的伦理与法律问题也日益引起人们的关注。
学习者需要了解机器人的伦理问题，如机器人对人类工作岗位的影响、机器人的道德责任等；同时，还需要了解机器人的法律问题，如机器人的知识产权、机器人的法律责任等。
7. 机器人的发展趋势与前景机器人作为未来发展的重要方向，其发展趋势与前景备受关注。
认识机器人及其基本组成
认识机器人及其基本组成机器人是一种能够执行特定任务的自动化系统，通常被设计和编程用于替代或协助人类完成一系列工作。
机器人的设计灵感往往来自于人类和动物的运动、感知和认知能力，通过各种传感器、执行器和智能控制系统来实现自主操作。
下面将详细介绍机器人的基本概念以及其主要组成部分。
一、机器人的基本概念机器人是由电子、机械和计算机等多学科交叉的技术所组成的，旨在模拟和实现人类的行为和功能。
机器人的出现早期主要用于危险、繁重、重复性工作的替代，随着技术的不断发展，机器人已经涵盖了各种领域，包括生产制造、医疗、服务、探险等。
二、机器人的基本组成机器人的基本组成主要包括机械结构、电子系统、传感器、执行器和控制系统等多个方面，下面将对这些组成部分进行详细介绍。
1. 机械结构机械结构是机器人的身体框架，用于支持和安装其他组件。
机械结构的设计直接关系到机器人的运动能力、负载能力以及适应不同工作环境的能力。
常见的机械结构包括关节、连杆、齿轮系统等，其中关节用于连接不同部分，实现机器人的运动。
2. 电子系统电子系统是机器人的电力和控制中枢，通常包括电源模块、电路板、电机等。
电源模块提供电力支持，电路板用于控制和执行算法，而电机则是机械运动的驱动器，如舵机、直流电机等。
3. 传感器传感器是机器人获取外部信息的重要工具，它们用于感知环境、检测物体、获取数据等。
常见的传感器包括摄像头、激光雷达、红外线传感器、力传感器等。
这些传感器能够为机器人提供实时的环境信息，帮助其做出决策和调整行为。
4. 执行器执行器是机器人实际执行任务的组件，负责将电子系统的指令转化为机械运动。
例如，电机通过转动轴、伸缩臂或夹持器等方式实现机器人的运动和操作。
执行器的设计直接影响机器人的工作效率和精度。
5. 控制系统控制系统是机器人的大脑，负责处理传感器获取的信息、执行器的运动指令以及决策算法等。
这一系统通常由嵌入式计算机或微控制器组成，通过编程实现机器人的自主操作和智能决策。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
示教－再现 即分为示教－存储－再现-操作四步进行。
• 示教：方式有两种：(1) 直接示教－手把手；(2) 间接示教－示教盒控制。 • 存储：保存示教信息。 • 再现：根据需要，读出存储的示教信息向机器人发出重复动作的命令。
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
6
机器人学基本概念----机器人系统结构
机 器 人 学 (Robotics )
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
7
机器人学基本概念----工业机器人的主要技术参数
工业机器人的技术参数是各工业机器人制造商在产品供货时所提供 的技术数据。 尽管各厂商提供的技术参数不完全一样，工业机器人的结构、 用途等有所不同， 且用户的要求也不同， 但工业机器人的主要技术 参数一般包括：
行为主义（actionism),又称进化主义或控制论学派：控制论和 感知－动作型控制系统。（控制论，感知－动作的进化，行为模 拟） 争论一直存在，研究并存，无明确ＡＩ定义。携手共存的时期。 （也许本质是一样的，只是从不同角度观察和表达不同而已）
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
机 器 人 学 (Robotics )
第二讲
机器人学基本概念
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
1
第二讲
机器人学基本概念
机器人学
机器人偿还期理论 机器人系统结构 工业机器人的主要技术参数 机器人自由度、图形符号与典型机器人的自由度布置形式 机械误差、精度、定位精度（空间分辨度）与重复定位精度 主从控制与示教再现
14
机器人学基本概念----机器人机械系统与其它机械系
统的区别
机 器 人 学 (Robotics )
机器人速度高、精度高、控制范围广，一般速度控制 比在１：１００００以上。 工业机器人不仅高速运动中突然停止时位置精度高， 而且还要精密跟踪时变的速度与空间轨迹，对加速度 和力也要进行高精度的控制。 机构多为串联结构，因此刚性差且具有多个固有振动 频率。 负载以及各构件对各个回转轴的转动惯量，随着机器 人的位形而变，其变化幅度很大，一般可达４－８倍。 摩擦、传动间隙、检测精度等对机器人的高速、高精 度的运动制约严重。 传统的单体控制方式不能满足要求。
简化公式：
Ｐ＝Ｉ／（Ｌ－Ｍ）
Ｐ－－偿还期（年） Ｉ－－机器人及其辅助设备的初期总投资 Ｌ－－每年所节省的劳动费（包括工资和津贴） Ｍ－－全年维修费
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
机 器 人 学 (Robotics )
机器人机械系统与其它机械系统的区别
机器人的控制系统与一般自动化控制系统的区别 人工智能的争论及其对机器人学的影响
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
15
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
机器人学基本概念----机器人的控制系统与一般自动
化控制系统的区别
机 器 人 学 (Robotics )
(1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。 经常要求正 向运动学和反向运动学的解, 还要考虑惯性力、 外力(包括重力)、 哥氏力及向心力的影响。
机 器 人 学 (Robotics )
自由度（Degrees of Freedom）
精度（Accuracy） 工作范围（Work Space）
速度（Speed）
承载能力（Payload）
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
12
机器人学基本概念----机械误差、精度、定位精度
（空间分辨度）与重复定位精度
机 器 人 学 (Robotics )
5分
5分
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
3
机器人学基本概念----机器人偿还期理论
机 器 人 学 (Robotics )
以机器人及其辅助设备的初期总投资为一方面，以每年所节省的 劳动费（包括工资和津贴）加上材料费再减去年维修费为另一方 面，计算出应用机器人能够在多少年内收回成本。
4
机器人学基本概念----机器人偿还期理论
详细计算公式：
Ｒ－－机器人售价 Ａ－－附属设备费用
机 器 人 学 (Robotics )
Ｐ＝（Ｒ＋Ａ＋Ｅ）－Ｃ／［（Ｌ＋Ｍ１－Ｍ２）＊Ｈ＊（１－ＴＲ）＋Ｄ＊ＴＲ］
Ｅ－－工程及安装费用
Ｃ－－税务信贷 Ｍ１－－材料费用 Ｍ２－－操作维修费用 Ｈ－－年运行小时数（２５０天，单班８） ＴＲ－－公司税率 Ｄ－－年折旧 对于单班、双班和三班，一般时间是３－４年，２－３年，１－２年 与国别区域有关人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成, 因此 存在一个“最优”的问题。 根据传感器和模式识别的方法获得 的工况, 自动选择最佳的控制规律。
16
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
17
(2) 简单机器人至少要有3～5个自由度, 比较复杂的机器人有十 几个甚至几十个自由度。每个自由度包含一个伺服机构, 它们必 须协调 组成一个多变量控制系统。 (3) 机器人的协调控制以及“智能”, 只能由计算机来完成。 因 此, 机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。 (4) 描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型, 随着 状态的变化,参数也在变化, 变量间存在耦合。因此还要利用速度 甚至加速度闭环。
9
机器人学基本概念----工业机器人的主要技术参数
机 器 人 学 (Robotics )
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
10
机器人学基本概念----机器人自由度、图形符号与典
型机器人的自由度布置形式
机 器 人 学 (Robotics )
机器人的自由度是指机器人所具 有的独立坐标轴的运动数目，一 般不包括手爪的开合。（独立驱 动数目）一般６个，多了叫冗余
Research Institute of Robotics and Automation(RIRA), Hebei University of Technology
机器人学基本概念----人工智能的争论及其对机器人
学的影响
人工智能的主要学派：
符号主义（symbolicism),又称逻辑主义，心理学派或计算机学 派：物理符号系统假设和有限合理性原理。（数理逻辑，认知基 元是符号，功能模拟）
机 器 人 学 (Robotics )
联结主义（connectionism),又称仿生学派或生理学派：神经网 络和学习算法。（仿生和人脑的研究，认知基元是神经元，结构 模拟）
2
机器人学基本概念----机器人学
机 器 人 学 (Robotics )
机器人学是一个多学科的交叉的高技术领域,包含机器人理论和和机器人技术。 机器人理论： （1）机器人基础理论与方法：机构分析与综合、运动学和动力学建模、作业与 运动规划、优化设计、控制和智能。 （2）机器人仿生学：仿生运动和动力学、仿生机构学、仿生感知和控制理 论、仿生器件设计和制造。 （3）机器人系统理论：多机器人系统理论（例如ＭＡ）、机器人－人融合、 系统协调和交互。 （４）微机器人学：微机器人分析、设计和控制理论等。 （５）移动操作机器人理论：复杂多链空间机器人机构学、步态规划与稳定性、 多链协调与控制。 机器人技术： （1）机器人结构设计与制造技术。 （２）操作和执行技术； （３）检测与传感技术； （４）智能技术； （５）实验和评价技术； （６）人机交互和融合技术； （７）技术规范和标准。
11
机器人学基本概念----机械误差、精度、定位精度
（空间分辨度）与重复定位精度
机 器 人 学 (Robotics )
定位精度（Positioning Accuracy）：是指机器人的手部实际指定位置与目标位 置之差。 重复定位精度（Repeatability Accuracy）：是指机器人重复定位其手部于同一 目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的 密集度（重复度）