机器人技术课件 第1讲 绪论
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第1章机器人控制技术绪论
1953年研制成功能按照模型轨迹做切削动作的多轴数控铣床。
1954年 “可编程”“示教再现”机器人
美国人George C. Devol设计制作了世界上第一台机器人实验装置，并发 表了题为《适用于重复作业的通用性工业机器人》的文章。
2019/7/23
智能与控制工程研究所
7
60年代 机器人产品正式问世，机器人技术开始形成
机器人原理及控制技术
Principle and Control Techniques of Robot Manipulators 黄心汉
华中科技大学控制科学与工程系
章节安排
第一章 绪论 第三章 运动学方程 第五章 微分变换 第七章 控制 第九章 静态力
第二章 齐次变换 第四章 逆运动学方程 第六章 动力学 第八章 运动轨迹 第十章 力控与顺应控制
1960年美国“联合控制公司”（Consolidated Control）根据Devol的专利 技术，研制出第一台真正意义上的工业机器人，并成立了Unimation公司， 开始定型生产名为Unimate的工业机器人。
两年后，美国“机床与铸造公司”（AMF）也生产了另一种可编程工业 机器人Versatran。
随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内 容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。下面给出一些有 代表性的定义。
2019/7/23
智能与控制工程研究所
10
国际和国外相关组织的定义
国际标准化组织（ISO）的定义：机器人是一种自动的、位置可控的、 具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助可编 程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。
综合诸家的解释，概括各种机器人的性能，我们认为可以按以下 特征来描述机器人：
1954年 “可编程”“示教再现”机器人
美国人George C. Devol设计制作了世界上第一台机器人实验装置，并发 表了题为《适用于重复作业的通用性工业机器人》的文章。
2019/7/23
智能与控制工程研究所
7
60年代 机器人产品正式问世，机器人技术开始形成
机器人原理及控制技术
Principle and Control Techniques of Robot Manipulators 黄心汉
华中科技大学控制科学与工程系
章节安排
第一章 绪论 第三章 运动学方程 第五章 微分变换 第七章 控制 第九章 静态力
第二章 齐次变换 第四章 逆运动学方程 第六章 动力学 第八章 运动轨迹 第十章 力控与顺应控制
1960年美国“联合控制公司”（Consolidated Control）根据Devol的专利 技术，研制出第一台真正意义上的工业机器人，并成立了Unimation公司， 开始定型生产名为Unimate的工业机器人。
两年后，美国“机床与铸造公司”（AMF）也生产了另一种可编程工业 机器人Versatran。
随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内 容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。下面给出一些有 代表性的定义。
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智能与控制工程研究所
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国际和国外相关组织的定义
国际标准化组织（ISO）的定义：机器人是一种自动的、位置可控的、 具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助可编 程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。
综合诸家的解释，概括各种机器人的性能，我们认为可以按以下 特征来描述机器人：
机器人课程ppt课件(2024)
当前面临挑战分析
01 02
技术瓶颈
机器人技术涉及多个领域，如机械、电子、计算机等，技术集成度高， 目前仍存在许多技术瓶颈，如机器视觉、语音识别等方面的准确性问题 。
法规政策
机器人产业的法规政策尚不完善，涉及安全、隐私等方面的法律法规缺 失，给产业发展带来一定的不确定性。
03
市场应用
机器人市场应用广泛，但不同领域的需求差异大，定制化程度高，如何
国外研究现状
日本、美国、欧洲等发达国家在机器人领域的研究处于领先 地位，拥有众多知名的机器人企业和研究机构。这些国家在 工业机器人、服务机器人、特种机器人等领域都有较为成熟 的应用和产业化经验。
发展历程及未来趋势
发展历程
机器人的发展历程经历了从第一代示教再现型机器人到第二代感觉型机器人，再到第三 代智能型机器人的演变。随着人工智能技术的不断发展，机器人的智能化水平不断提高
02
03
内部传感器
检测机器人自身状态，如 位置、速度、加速度等。
外部传感器
检测外部环境信息，如距 离、温度、声音、光线等 。
传感器融合技术
将多个传感器的信息进行 融合处理，提高检测精度 和鲁棒性。
控制技术
开环控制
根据预设的指令或程序， 对机器人进行精确控制。
闭环控制
通过反馈机制，实时调整 机器人的行为，以达到预 期目标。
校企合作
与企业合作，引入先进技术和资源，为学生提供更多实践机会和就业渠道
社区互动
利用社区资源，开展线上线下交流活动，拓宽学生视野和交际圈
优秀案例展示和评价标准探讨
案例一
学生自主研发智能小车，实现自动寻 迹、避障等功能
案例二
学生利用Python编程实现人脸识别系 统，应用于校园安全管理
一机器人技术绪论精品PPT课件
机器人技术基础 绪论 Introduction of Robotics
1. 1 机器人学的发展 1．2 机器人的特点、结构与分类 1．3 机器人学与人工智能
1
“机器人三原则”，阿西莫夫，科幻作家
1 机器人不应伤害人类； 2 机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令 除外； 3 机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。
• 适应性adaptivity---主要指其对工作环境变化的 适应能力 需具有（1）传感与测量环境变化的能力 （2）分析任务和执行操作规划的能力 （3）自动执行指令能力
14
1.2机器人的特点、结构与分类
1.2.2机器人系统的结构 机器人系统由机械部分、环境测量、任务规
划、控制器等四部分组成，结构如图1.1。
15
1.2机器人的特点、结构与分类
16
1.2机器人的特点、 结构与分类
1.2.3机器人的自由度
1）刚体的自由度 任何空间刚体具有6个
自由度，即可任意运动。
2）机器人的自由度 机器人靠末端执行器工
作，末端执行器具有6个 自由度即可保证其灵活运 动。
17
一般来讲，由之前我们所讲的刚体的自由度 来看，6自由度的机械臂已经足够确定末端物 体的位姿，那为什么有些机器人自由度大于6 呢？是不是多余呢？
• 1999年，日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销 售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途 径之一
• 2006年 6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器 人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言 ，家用机器人很快将席卷全球
11
第一代 第二代 第三代
第一个可编程机 器人，1954
1. 1 机器人学的发展 1．2 机器人的特点、结构与分类 1．3 机器人学与人工智能
1
“机器人三原则”，阿西莫夫，科幻作家
1 机器人不应伤害人类； 2 机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令 除外； 3 机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。
• 适应性adaptivity---主要指其对工作环境变化的 适应能力 需具有（1）传感与测量环境变化的能力 （2）分析任务和执行操作规划的能力 （3）自动执行指令能力
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1.2机器人的特点、结构与分类
1.2.2机器人系统的结构 机器人系统由机械部分、环境测量、任务规
划、控制器等四部分组成，结构如图1.1。
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1.2机器人的特点、结构与分类
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1.2机器人的特点、 结构与分类
1.2.3机器人的自由度
1）刚体的自由度 任何空间刚体具有6个
自由度，即可任意运动。
2）机器人的自由度 机器人靠末端执行器工
作，末端执行器具有6个 自由度即可保证其灵活运 动。
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一般来讲，由之前我们所讲的刚体的自由度 来看，6自由度的机械臂已经足够确定末端物 体的位姿，那为什么有些机器人自由度大于6 呢？是不是多余呢？
• 1999年，日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销 售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途 径之一
• 2006年 6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器 人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言 ，家用机器人很快将席卷全球
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第一代 第二代 第三代
第一个可编程机 器人，1954
机器人第一章讲义
第一章概述1.1 机器人的由来与发展一、机器人的由来“机器人”（robot）一词来自1920年捷克作家卡雷尔·查培克的剧本《罗萨姆的万能机器人》。
剧中叙述了一个叫罗萨姆的公司把机器人它的名字叫罗伯特，也就是我们英文中的Robot，作为人类生产的工业品推向市场,让它充当劳动力代替人类劳动的故事,引起了人们的广泛关注。
后来,这个故事就被当成了机器人的起源。
机器人学(robotics)出自1942年美国科幻作家Jsaac Asimov的科幻小说“Runaround”。
1942年，科学家兼作家Isaac Asimov首次提出了机器人三大定律：第一：机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受危害而袖手旁观；第二：机器人必须绝对服从人类，除非这与第一原则矛盾；第三：机器人必须保护自身不受伤害，除非这与第一或第二原则相矛盾。
机器人一词虽出现得较晚，然而这一概念在人类的想象中却早已出现，人类希望制造一种像人一样的机器，以便替人类完成各种工作。
西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的具备有机器人概念的文字资料。
春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”体现了我国劳动人民的聪明智慧。
东汉时代，著名科学家张衡不仅发明了地动仪、计里鼓车，而且发明了指南车，这些发明都是具有机器人构想的装置。
据记载，指南车行驶于前方，车厢正中间有个平放着的大齿轮，即一个四十八齿的轮子。
大齿轮中央有一平台，金童仙子立于此台上，左手拢于胸前，右手平平举起，指向正南方。
当车向左或向右转弯时，金童仙子也徐徐地转身，但右手所指的方向却始终不变。
张衡指南车是一种装有特殊的差速齿轮装置和指向器的单辕双轮车。
关于记里鼓车：计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。
原理是，车轱辘直径三尺二寸，张衡当时计算出的圆周率为3.1466，车轱辘转一周，所走路程是一丈，也就是民间说的两步。
自上古以来，里程就有明确的规定，三百步为一里，也就是一百五十丈，车轱辘转动一百五十圈就是一里。
工业机器人技术及应用(教案)1-绪论
第一章绪论1.1 什么是工业机器人1.2 为何发展工业机器人1.3 工业机器人发展概况1.3.1 工业机器人的诞生1.3.2 工业机器人的发展1.4 工业机器人的分类及应用1.4.1 工业机器人的分类1.4.2 工业机器人的应用学习目标*掌握工业机器人的定义*了解工业机器人的发展事由和历程*熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用导入案例富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级2011 年，富士康 CEO 郭台铭表示,希望到 2012 年底装配 30 万台机器人，到2014 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序。
机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利”转为“人才红利”的大目标。
这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。
课堂认知1.1 什么是工业机器人机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。
美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。
日本: 一种带有存储器件和末端操作器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。
中国: 一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
ISO一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。
广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。
它具有四个基本特征：①特定的机械机构②通用性③不同程度的智能④独立性1.2 为何发展机器人让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。
ABB 给出十大投资机器人的理由：第一，降低运营成本；第二，提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五，增强生产的柔性；第六，减少原料浪费，提高成品率；第七，满足安全法规，改善生产安全条件；第八，减少人员流动，缓解招聘技术工人的压力；第九，降低投资成本，提高生产效率；最后一点，节约宝贵的生产空间。
《机器人技术绪论》PPT课件
韩国科学家最新研制 娱乐型机器人
2021/6/10
111
中科院研制出美女机器人
2021/6/10
112
日本东北大学教授小菅一弘在日本茅野市一机 器人研究公司向人们展示他最新研制的舞厅机 器人
106
• 这是一种处理核事故的机器人,它随身携 有摄像机,可进行遙控操纵
2021/6/10
107
中国科学院自动化研究所新研制仿人机器人
“童童” 眉目传情
2021/6/10
108
2021/6/10
“贝奇” 现场作画
109
哈工大导购机器人
2021/6/10
110
“夏娃机器人2号”身 高达到165厘米，体重 为60公斤
• 1964年11月5日以来，美国、前苏联、欧洲 以及日本都竞相开始探索火星的历程
• 共向火星发射了30多次宇宙飞船、火星探 测器等，但三分之二以失败告终，
2021/6/10
89
• 火星探测器越来越轻、小、灵敏。 • ”勇气号“机遇”号，8亿美元，最精密机
器人。
• 离太空科研
2021/6/10
90
机器人技术 Robot Technology
2021/6/10
1
• 教材
• 1.机器人技术基础,刘极峰,高等教育出版 社,2006
• 2,工业机器人,徐元昌,中国轻工业出版 社,1999
• 3.机器人技术基础,孟庆鑫,哈尔滨工业大学 出版社,2006
• 4.机器人技术及其应用,谢存譆,机械工业出 版社,2005
68
2021/6/10
69
2021/6/10
70
2021/6/10
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2021/6/10
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中科院研制出美女机器人
2021/6/10
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日本东北大学教授小菅一弘在日本茅野市一机 器人研究公司向人们展示他最新研制的舞厅机 器人
106
• 这是一种处理核事故的机器人,它随身携 有摄像机,可进行遙控操纵
2021/6/10
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中国科学院自动化研究所新研制仿人机器人
“童童” 眉目传情
2021/6/10
108
2021/6/10
“贝奇” 现场作画
109
哈工大导购机器人
2021/6/10
110
“夏娃机器人2号”身 高达到165厘米，体重 为60公斤
• 1964年11月5日以来，美国、前苏联、欧洲 以及日本都竞相开始探索火星的历程
• 共向火星发射了30多次宇宙飞船、火星探 测器等，但三分之二以失败告终，
2021/6/10
89
• 火星探测器越来越轻、小、灵敏。 • ”勇气号“机遇”号，8亿美元，最精密机
器人。
• 离太空科研
2021/6/10
90
机器人技术 Robot Technology
2021/6/10
1
• 教材
• 1.机器人技术基础,刘极峰,高等教育出版 社,2006
• 2,工业机器人,徐元昌,中国轻工业出版 社,1999
• 3.机器人技术基础,孟庆鑫,哈尔滨工业大学 出版社,2006
• 4.机器人技术及其应用,谢存譆,机械工业出 版社,2005
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人工智能讲稿ppt课件
第一节 问题求解与问题表示
二、状态空间法 1、图的概念与术语
图，父辈结点与后继结点
nr
nh
np
路径， 树
ni
nq
nj
ns
nl3
nl1
nl2
第一节 问题求解与问题表示
2、状态空间表示 一个问题求解系统，问题的状态可由图中的结点代表，
它的所有可能的状态就成结点的集合，构成了状态空间， 或称状态图。
状态空间图中： 有向弧线代表操作，反应状态间的转移关系； 节点代表问题的状态。
第二节 人工智能的学科范畴
一、研究目标
AI是一门研究：如何使机器具有智能，如何设计智能 机器的学科，即使机器具有象人那样的
（1）感知能力 （2）思维能力 （3）行为能力 （4）学习、记忆能力
四种能力：
感知能力 听、看、闻
行为能力
将作出的结论付之于行 动，即去说、写、画，
进行操作、处理等。
思维能力
讨论
如果设d(n)反映搜索层次或深度， 当w(n)=0，
f(n)=d(n)，即同一层代价相同，就全部要扩展，挨个判 断是否为目标——宽度优先搜索 当d(n)=0，极好地反映被解问题的特性，使搜索完全向 目标结点进行——深度优先搜索。
283
1644
7
5
283 164
75
6
2 18
76
5
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1
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部分成果： 1、1984年完成了串行推理机PSI和操作系统SIMPOS
2、1988年完成了并行推理机Multi-PSI和操作系统
PIMOS ！
80年代末期ANN飞速发展给AI发展注入新血液：
1、80年代Hopfield模型及B-P反向传播模型的提出使 ANN兴起了一个热潮
机器人学基础第1章绪论蔡自兴
Fundamentals of Robotics
*
机器人学基础 Fundamentals of Robotics
单击此处添加副标题
智能科学基础系列课程国家级教学团队 “机器人学” 课程 主讲：蔡自兴 谢斌 中南大学 2010
*
Ch. 1 Introduction
单击添加标题
02.
单击添加标题
3
This is the first time for China's underwater robots to carry out experiment at high latitudes. It will provide a larger content of continuous, real-time ice observation techniques.
This new robot "seiko" is 50cm high, 5kg weight, designed to look like a little girl.
Washing robot confirms the shape and location of the tableware through a camera installed in the ceiling roof, and sorts out all tableware with the help of sensors equipped in the palm.
01
02
Some idiotic scientists at Reading University have developed a robot that is controlled by rat brain cells. The neurons are now being taught to steer the robot around obstacles and avoid the walls of the small pen in which it is kept. By studying what happens to the neurons as they learn its creators hope to reveal how memories are laid down.
*
机器人学基础 Fundamentals of Robotics
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智能科学基础系列课程国家级教学团队 “机器人学” 课程 主讲：蔡自兴 谢斌 中南大学 2010
*
Ch. 1 Introduction
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02.
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3
This is the first time for China's underwater robots to carry out experiment at high latitudes. It will provide a larger content of continuous, real-time ice observation techniques.
This new robot "seiko" is 50cm high, 5kg weight, designed to look like a little girl.
Washing robot confirms the shape and location of the tableware through a camera installed in the ceiling roof, and sorts out all tableware with the help of sensors equipped in the palm.
01
02
Some idiotic scientists at Reading University have developed a robot that is controlled by rat brain cells. The neurons are now being taught to steer the robot around obstacles and avoid the walls of the small pen in which it is kept. By studying what happens to the neurons as they learn its creators hope to reveal how memories are laid down.
机器人技术绪论PPT课件
机器人可以通过语音、文字、图像等多种方式与人类进行交互， 提供更加自然和多样化的交流体验。
情感识别与表达
结合情感计算技术，机器人能够识别和表达情感，使人机交互更 加富有情感色彩。
个性化交互
根据用户的个性化需求和偏好，机器人可以提供定制化的服务和 交互体验，提高用户满意度。
06
未来展望与产业发展趋势
控制与优化技术
控制理论
介绍控制理论在机器人控制中的 应用，如PID控制、鲁棒控制、
自适应控制等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优化算法
阐述优化算法在机器人控制中的 作用，如遗传算法、粒子群算法、
模拟退火算法等。
多机器人协同控制
探讨多机器人系统中的协同控制 方法，如分布式控制、集中式控
制、分层式控制等。
04
典型机器人系统介绍及案例分析
THANKS
感谢观看
国外研究现状
美国、日本和欧洲等发达国家在机器人技术研究方面处于领先地位。这些国家不仅拥有先进的研发技术和丰富的 经验积累，还形成了完整的产业链和生态系统。近年来，随着人工智能技术的快速发展，国外机器人技术开始向 智能化、自主化方向发展。
02
机器人基本原理与结构
机器人运动学原理
01
02
03
机器人运动学概述
应用案例
工业机器人在汽车制造、电子制造、塑料制品等领域得到广泛应用。例如，在汽车制造中 ，工业机器人可完成车身焊接、零部件装配等任务，提高生产效率和产品质量。
服务机器人系统及应用案例
服务机器人的定义和分类
服务机器人是一种能够为人类提供服务的自动化设备，根据服务内容和场景可分为家用服务机器人、医疗服务机器人 、教育服务机器人等。
传感器与执行器的集成
情感识别与表达
结合情感计算技术，机器人能够识别和表达情感，使人机交互更 加富有情感色彩。
个性化交互
根据用户的个性化需求和偏好，机器人可以提供定制化的服务和 交互体验，提高用户满意度。
06
未来展望与产业发展趋势
控制与优化技术
控制理论
介绍控制理论在机器人控制中的 应用，如PID控制、鲁棒控制、
自适应控制等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优化算法
阐述优化算法在机器人控制中的 作用，如遗传算法、粒子群算法、
模拟退火算法等。
多机器人协同控制
探讨多机器人系统中的协同控制 方法，如分布式控制、集中式控
制、分层式控制等。
04
典型机器人系统介绍及案例分析
THANKS
感谢观看
国外研究现状
美国、日本和欧洲等发达国家在机器人技术研究方面处于领先地位。这些国家不仅拥有先进的研发技术和丰富的 经验积累，还形成了完整的产业链和生态系统。近年来，随着人工智能技术的快速发展，国外机器人技术开始向 智能化、自主化方向发展。
02
机器人基本原理与结构
机器人运动学原理
01
02
03
机器人运动学概述
应用案例
工业机器人在汽车制造、电子制造、塑料制品等领域得到广泛应用。例如，在汽车制造中 ，工业机器人可完成车身焊接、零部件装配等任务，提高生产效率和产品质量。
服务机器人系统及应用案例
服务机器人的定义和分类
服务机器人是一种能够为人类提供服务的自动化设备，根据服务内容和场景可分为家用服务机器人、医疗服务机器人 、教育服务机器人等。
传感器与执行器的集成
机器人技术基础教学课件第1章
• 按照作业空间来分类，分为室内/室外移动机器人、水下机器人、空间机器人。
• 按照移动性来分类，分为不可移动式机器人（固定式）、半移动式机器人（机 器人整体固定在某个位置，只有部分可移动，如机械手）和移动机器人。
• 按照应用环境分类，国际上通常将机器人分为工业机器人和服务机器人两大 类，服务机器人包含个人/家庭服务机器人和专业领域服务机器人，主要从事 维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。我国的机器人专 家将机器人分为工业机器人和特种机器人两大类，工业机器人是面向工业领 域的多关节机械手或多自由度机器人，特种机器人是用于非制造业并服务于 人类的各种先进机器人。
（3）军用机器人 军用机器人是为满足各种国防和军事需求而设计的机
器人。它的活动范围可以是空中、地面和水下。
“魔爪”军用机器人
irobot排雷机器人
第一节 机器人概述 四、机器人的应用场合
（3）军用机器人
全球鹰无人机
中国云影无人机
第一节 机器人概述 四、机器人的应用场合
（3）军用机器人
美国罗克威尔公司及IS 机器人公司研制的一种名叫 “水 下自主行行走装置”（ALUV）的水下扫雷机器人
（2）机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变； （3）机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等； （4）机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。
• 中国科学家：
机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器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、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
第二节 典型机器人构型 四、SCARA机器人
SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm） 是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。
• 按照移动性来分类，分为不可移动式机器人（固定式）、半移动式机器人（机 器人整体固定在某个位置，只有部分可移动，如机械手）和移动机器人。
• 按照应用环境分类，国际上通常将机器人分为工业机器人和服务机器人两大 类，服务机器人包含个人/家庭服务机器人和专业领域服务机器人，主要从事 维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。我国的机器人专 家将机器人分为工业机器人和特种机器人两大类，工业机器人是面向工业领 域的多关节机械手或多自由度机器人，特种机器人是用于非制造业并服务于 人类的各种先进机器人。
（3）军用机器人 军用机器人是为满足各种国防和军事需求而设计的机
器人。它的活动范围可以是空中、地面和水下。
“魔爪”军用机器人
irobot排雷机器人
第一节 机器人概述 四、机器人的应用场合
（3）军用机器人
全球鹰无人机
中国云影无人机
第一节 机器人概述 四、机器人的应用场合
（3）军用机器人
美国罗克威尔公司及IS 机器人公司研制的一种名叫 “水 下自主行行走装置”（ALUV）的水下扫雷机器人
（2）机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变； （3）机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等； （4）机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。
• 中国科学家：
机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器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、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
第二节 典型机器人构型 四、SCARA机器人
SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm） 是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。
机器人技术概论PPT完整全套教学课件精选全文完整版
一、 机器人的诞生
由于当时技术条件的限制，这些玩偶都是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，它制作于二百年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键弹奏音乐，现在还定期演奏供参观者欣赏，展示了古代人的智慧。
19世纪中叶自动玩偶分为2个流派，即科学幻想派和机械制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表的《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”。1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》。1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世。1886年《未来的夏娃》问世。在机械制作方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
二、 现代机器人
图1-5所示为水下机器人。将机器人技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——智能化机器，如仿生机器人、可重构机器人等。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”“网络机器人”等新名词，这也说明了机器人所具有的创新活力。
“工欲善其事，必先利其器”，人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。世间万物，人力是第一资源，这是任何其他物质不能替代的。我们完全有理由相信，像其他许多科学技术的发明发现一样，机器人也将成为人类的好助手、好朋友。
按机械结构
和串联机器人相比较，并联机器人具有以下特点：
（1） 无累积误差，精度较高；（2） 驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度快，动态响应好；（3） 结构紧凑，刚度高，承载能力大；（4） 完全对称的并联机构具有较好的各向同性；（5） 工作空间较小。
由于当时技术条件的限制，这些玩偶都是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，它制作于二百年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键弹奏音乐，现在还定期演奏供参观者欣赏，展示了古代人的智慧。
19世纪中叶自动玩偶分为2个流派，即科学幻想派和机械制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表的《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”。1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》。1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世。1886年《未来的夏娃》问世。在机械制作方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
二、 现代机器人
图1-5所示为水下机器人。将机器人技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——智能化机器，如仿生机器人、可重构机器人等。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”“网络机器人”等新名词，这也说明了机器人所具有的创新活力。
“工欲善其事，必先利其器”，人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。世间万物，人力是第一资源，这是任何其他物质不能替代的。我们完全有理由相信，像其他许多科学技术的发明发现一样，机器人也将成为人类的好助手、好朋友。
按机械结构
和串联机器人相比较，并联机器人具有以下特点：
（1） 无累积误差，精度较高；（2） 驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度快，动态响应好；（3） 结构紧凑，刚度高，承载能力大；（4） 完全对称的并联机构具有较好的各向同性；（5） 工作空间较小。
机器人导论01绪论PPT课件
1773年，著名的瑞士钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯 制造出自动书写玩偶、自动演奏玩偶等，他们创造的自动玩偶是利 用齿轮和发条原理而制成的，它们有的拿着画笔和颜色绘画，有的 拿着鹅毛蘸墨水写字，结构巧妙，服装华丽，在欧洲风靡一时。
1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报 箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出，它是一个电动机器人， 装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动。
春秋后期，据《墨经》记载，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行 “三日不下” 。
公元前2世纪，古希腊人发明了最原始的机器人──太罗斯，它是以水、 空气和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕像，它可以自己开门，还可以 借助蒸汽唱歌。
1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计 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。
(6) 机器人语言；
(7) 装置与系统结构；
(8) 机器人智能等。
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
9
1.3 机器人的定义和分类
（Definition and Classifying for Robots）
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
4
1.2 机器人的发展历史
( The Developing History of Robots )
古代“机器人”——现代机器人的雏形
人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史
西周时期，我国的能工巧匠偃师研制出的歌舞艺人，是我国最早记载 的机器人。
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报 箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出，它是一个电动机器人， 装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动。
春秋后期，据《墨经》记载，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行 “三日不下” 。
公元前2世纪，古希腊人发明了最原始的机器人──太罗斯，它是以水、 空气和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕像，它可以自己开门，还可以 借助蒸汽唱歌。
1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计 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。
(6) 机器人语言；
(7) 装置与系统结构；
(8) 机器人智能等。
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
9
1.3 机器人的定义和分类
（Definition and Classifying for Robots）
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
4
1.2 机器人的发展历史
( The Developing History of Robots )
古代“机器人”——现代机器人的雏形
人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史
西周时期，我国的能工巧匠偃师研制出的歌舞艺人，是我国最早记载 的机器人。
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
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传感器 • 具有用于平衡和定位的传感器
机器人技术公共选修课
2 机器人概念
牛津字典
貌似人的自动机，具有智力和顺从 于人但不具有人格的机器 到目前为止，还没有与人类相似的机器人
年）并实现（46 年）
3． Wiener 发表《控制论》
4． Shannon 提出《信息论》
1950 1951
Asimov, I, Robot 手冢治虫，《铁臂阿童木》
科幻活跃
1954
Dovel 申请机器人专利
1959
东京大学机械手指
1961
MIT 的机械手
1962
AMF 的 VERSATRAN
UNIMATION 公司的
主从操作机的出现为 机器人的产生在机械上 作了准备。
50年代初由MIT发展 的数控技术，这为机器 人的出现准备了控制方 面的基础。
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
1954年代美国的G.C.Devol提出了“通用重复操作机器 人”方案，并申请了专利，其特点：采用伺服技术控制
机器人关节，借助人手对机器人进行示教，机器人能记录相关 的动作过程并能自动重复这一过程——示教再现，在此基础上， 与Engerlberge合作，创建了Unimation公司；
中国开始改革开放
1995
中国研制成功 6000 米无绳自治
90 年代初苏联解体
水下机器人
1996
首届世界杯机器人足球赛
智能机器人进入高潮
1997
首钢莫托曼机器人有限公司成
中国产业界应用机器人增多
立
1997
行走机器人机登陆器火人星 技术公共选修课
2 机器人概念
Asimov提出的机器人三原则
• 机器人不能伤害人类， 也不能眼见人 类受伤害而袖手旁观；
• 机器人必须绝对服从人类，除非人类的 命令与第一条相违背；
• 机器人必须保护自身，除非这与上述两 条相违背。
机器人技术公共选修课
2 机பைடு நூலகம்人概念
1978年9月6日，日本广岛一家工厂的切割机器 人杀人事件，这是世界上第一宗机器人。1982年5月， 日本山梨县阀门加工厂的一个工人，正在调整停工 状态的螺纹加工机器人时，机器人突然启动，抱住 工人旋转起来，造成了悲剧。
1967
UNIMATE 丰田引进 VERSATRAN
日本汽车工业领域的技术改造
川崎引进 UNIMATE
1968 1969
STANFORD “ 手眼系统” 早稻田的“人工脚”
阿波罗登月
1970
第一届国际机器人会议
1973
日本产业用机器人工业会成立
1975
北京自动化设备展览
邓小平恢复工作
1986
863 计划提出
18世纪瑞士钟表匠德罗斯父子制造了三 个象人一样大小的机器人（写字偶人、绘图 偶人和弹风琴偶人），由弹簧驱动，用凸轮 控制，可以写字、弹风琴。
1893年加拿大人摩尔设计了用蒸汽驱动 的能行走的机器人
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
真正的现代机器人是1948年在美国橡树岭国家实验室 开始的搬运核原料的遥控机械操作手的研究。
1962年生产出第一台 机 器 人 ——UNIMATE机器人，
可实现回转、伸缩、俯仰等动作，工业机器人进入应用阶段
70年代推出PUMA机器人，采用伺服电机驱动，两级
CPU控制、专用机器人语言，工业机器人处于发展和推广阶段。
80年代，开始了智能机器人的研究
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人一词最早出现于1920年捷克作家 Karel Capek的剧本《罗萨姆的万能机器人》
东汉时期（公元 25～220）的张衡 发明的指南车是世 界上最早的机器人 雏形
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说 服力的成就，是当代最高意义上的自动化——宋健
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人对于大多数人来讲并不陌生，从古 代神话到科幻小说，都有关于机器人的精彩 描述；
现实世界的机器人并不象科幻小说描述的 那样神通广大，多才多艺。
机器人的本领非常有限，但正迅速发展， 并开始对整个工业生产、太空和海洋探索以 及人类生活的各个方面
A
B
C
1966
1973
1982
1971
1974
1979
1970
1981
1990
1983 机器人技1995术公共选修？ 课
时间 C
年代
主要事件
当时的社会技术背景
1947
阿贡实验室遥控机械手
1． 二战时期电子技术和控制技术有大
1 机器人的由来与历史 1948
阿贡实验室主从机械手
发展；出现了核技术 2． 冯.诺依曼提出计算机设计思想（45
1985年前苏联发生了一起家喻户晓的智能机器人 棋手杀人事件。全苏国际象棋冠军古德柯夫同机器 人棋手下棋连胜3局，机器人棋手恼羞成怒，突然向 金属棋盘释放强大的电流，在众目睽睽之下将这位 国际大师击倒。
机器人技术公共选修课
2 机器人概念 加藤一郎提出机器人三要件：
• 具有脑、手、脚等要素的个体 • 具有非接触传感器（眼、耳等）和接触
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
Unimation
机
公司
机床与铸 造 公司
器
人
技
川崎重工
丰田汽车
术
在
日
本
高校和科
的
研机构
发
展
日本产业 机器人
政府部门
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
F
E
D
国别 美国 日本 瑞典 中国
A
B
机器人数量： D—100，E—1000，F--8000
图 1-1 机器人技术及应用发展模式
绪论
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史 2 机器人的概念 3 机器人的发展方向 4 机器人的分类 5 机器人的组成和结构
6 机器人应用
引言
科学技术的飞速发展使人类文明发生了极大的 变化，生产方式由大规模、大批量向以小批量、多 品种。也就是需要制造系统具有一定的柔性——即 具有可编程功能，能适应多种任务而不改变硬件； 机器人对多种作业和环境显示出巨大的通用性， 必将成为高技术发展的一个重要内容。
1963年美国AMF公司（美国机床与制造公 司 ） 生 产 出 商 用 机 器 人 Versatran 第 一 次 以 Industrial Robot 的名称进行宣传 这是通常被认为的世界上首台现代工业机器人
（实际上美国的Consolidated公司于1958年就制作了第 一台工业机器人，只不过就是当时没有推向市场）
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2 机器人概念
牛津字典
貌似人的自动机，具有智力和顺从 于人但不具有人格的机器 到目前为止，还没有与人类相似的机器人
年）并实现（46 年）
3． Wiener 发表《控制论》
4． Shannon 提出《信息论》
1950 1951
Asimov, I, Robot 手冢治虫，《铁臂阿童木》
科幻活跃
1954
Dovel 申请机器人专利
1959
东京大学机械手指
1961
MIT 的机械手
1962
AMF 的 VERSATRAN
UNIMATION 公司的
主从操作机的出现为 机器人的产生在机械上 作了准备。
50年代初由MIT发展 的数控技术，这为机器 人的出现准备了控制方 面的基础。
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
1954年代美国的G.C.Devol提出了“通用重复操作机器 人”方案，并申请了专利，其特点：采用伺服技术控制
机器人关节，借助人手对机器人进行示教，机器人能记录相关 的动作过程并能自动重复这一过程——示教再现，在此基础上， 与Engerlberge合作，创建了Unimation公司；
中国开始改革开放
1995
中国研制成功 6000 米无绳自治
90 年代初苏联解体
水下机器人
1996
首届世界杯机器人足球赛
智能机器人进入高潮
1997
首钢莫托曼机器人有限公司成
中国产业界应用机器人增多
立
1997
行走机器人机登陆器火人星 技术公共选修课
2 机器人概念
Asimov提出的机器人三原则
• 机器人不能伤害人类， 也不能眼见人 类受伤害而袖手旁观；
• 机器人必须绝对服从人类，除非人类的 命令与第一条相违背；
• 机器人必须保护自身，除非这与上述两 条相违背。
机器人技术公共选修课
2 机பைடு நூலகம்人概念
1978年9月6日，日本广岛一家工厂的切割机器 人杀人事件，这是世界上第一宗机器人。1982年5月， 日本山梨县阀门加工厂的一个工人，正在调整停工 状态的螺纹加工机器人时，机器人突然启动，抱住 工人旋转起来，造成了悲剧。
1967
UNIMATE 丰田引进 VERSATRAN
日本汽车工业领域的技术改造
川崎引进 UNIMATE
1968 1969
STANFORD “ 手眼系统” 早稻田的“人工脚”
阿波罗登月
1970
第一届国际机器人会议
1973
日本产业用机器人工业会成立
1975
北京自动化设备展览
邓小平恢复工作
1986
863 计划提出
18世纪瑞士钟表匠德罗斯父子制造了三 个象人一样大小的机器人（写字偶人、绘图 偶人和弹风琴偶人），由弹簧驱动，用凸轮 控制，可以写字、弹风琴。
1893年加拿大人摩尔设计了用蒸汽驱动 的能行走的机器人
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
真正的现代机器人是1948年在美国橡树岭国家实验室 开始的搬运核原料的遥控机械操作手的研究。
1962年生产出第一台 机 器 人 ——UNIMATE机器人，
可实现回转、伸缩、俯仰等动作，工业机器人进入应用阶段
70年代推出PUMA机器人，采用伺服电机驱动，两级
CPU控制、专用机器人语言，工业机器人处于发展和推广阶段。
80年代，开始了智能机器人的研究
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人一词最早出现于1920年捷克作家 Karel Capek的剧本《罗萨姆的万能机器人》
东汉时期（公元 25～220）的张衡 发明的指南车是世 界上最早的机器人 雏形
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说 服力的成就，是当代最高意义上的自动化——宋健
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
机器人对于大多数人来讲并不陌生，从古 代神话到科幻小说，都有关于机器人的精彩 描述；
现实世界的机器人并不象科幻小说描述的 那样神通广大，多才多艺。
机器人的本领非常有限，但正迅速发展， 并开始对整个工业生产、太空和海洋探索以 及人类生活的各个方面
A
B
C
1966
1973
1982
1971
1974
1979
1970
1981
1990
1983 机器人技1995术公共选修？ 课
时间 C
年代
主要事件
当时的社会技术背景
1947
阿贡实验室遥控机械手
1． 二战时期电子技术和控制技术有大
1 机器人的由来与历史 1948
阿贡实验室主从机械手
发展；出现了核技术 2． 冯.诺依曼提出计算机设计思想（45
1985年前苏联发生了一起家喻户晓的智能机器人 棋手杀人事件。全苏国际象棋冠军古德柯夫同机器 人棋手下棋连胜3局，机器人棋手恼羞成怒，突然向 金属棋盘释放强大的电流，在众目睽睽之下将这位 国际大师击倒。
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2 机器人概念 加藤一郎提出机器人三要件：
• 具有脑、手、脚等要素的个体 • 具有非接触传感器（眼、耳等）和接触
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1 机器人的由来与历史
Unimation
机
公司
机床与铸 造 公司
器
人
技
川崎重工
丰田汽车
术
在
日
本
高校和科
的
研机构
发
展
日本产业 机器人
政府部门
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史
F
E
D
国别 美国 日本 瑞典 中国
A
B
机器人数量： D—100，E—1000，F--8000
图 1-1 机器人技术及应用发展模式
绪论
机器人技术公共选修课
1 机器人的由来与历史 2 机器人的概念 3 机器人的发展方向 4 机器人的分类 5 机器人的组成和结构
6 机器人应用
引言
科学技术的飞速发展使人类文明发生了极大的 变化，生产方式由大规模、大批量向以小批量、多 品种。也就是需要制造系统具有一定的柔性——即 具有可编程功能，能适应多种任务而不改变硬件； 机器人对多种作业和环境显示出巨大的通用性， 必将成为高技术发展的一个重要内容。
1963年美国AMF公司（美国机床与制造公 司 ） 生 产 出 商 用 机 器 人 Versatran 第 一 次 以 Industrial Robot 的名称进行宣传 这是通常被认为的世界上首台现代工业机器人
（实际上美国的Consolidated公司于1958年就制作了第 一台工业机器人，只不过就是当时没有推向市场）