机械自动化概述(PPT60页)

人对机器的操作过程
能源 系统
控制系统的工作原理
机械自动化的基础知识
机械自动化系统的组成工作原理
举例：无人驾驶汽车
典型机械自动化系统举例
—机器人
机器人的用途与定义
一种模仿人或动物的自动化机器，用以代替人完成 各种工作（日本，1967）。
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类似的智能能力，如感知能力、 规划决策能力、动作能力和协同交互能力，是一种 具有高度灵活性的自动化机器（我国科学家）。
机械的发展与机械自动化
车辆
人力畜力时代 —工具时代
机械动力时代 —机械化时代
百度文库
无人驾驶汽车 —自动化时代
机械的发展与机械自动化
机械加工
人力畜力时代 —工具时代
机械动力时代 —机械化时代
数控机床 —自动化时代
机械自动化的基础知识
机械自动化相关概念
机械自动化（mechanical automation)：指机器或者装 置在无人干预的情况下按照规定的程序或指令自动进行 操作或运行。
机器人切割太阳能板
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
工业机器人
机器人打包包装
机器人装配飞机部件
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
农业机器人
各种插秧播种、收获、喷药、除草、动物饲养、屠宰分 解机器人等
由机械手、移动机构、传感控制系统、动力源等组成。
黄瓜收获机器人
国际标准化组织(ISO)的定义
具有类似于人或其它生物某种器官（肢体、感官等）的 功能；
具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活多变； 具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、
学习等； 具有独立性，在工作时可以不依赖于人类的干预。
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的功能
动作功能：操作功能、行走功能 感知、决策、控制功能 人机交互功能
人工智能机器人
机械自动化的基础知识
机械自动化系统的组成
机器人足球
VS
机械自动化的基础知识
机械自动化系统的组成
运动系统
足
球
运
神经系统
动
员
的
组
成
能源系统
手、足 躯干 肌肉 感觉器官 神经系统 大脑 消化系统 呼吸系统 循环系统 泌尿系统
运动、 作业及 支持
控制及 协调
提供 能源
其它：内分泌、生殖系统、免疫系统
全自动洗衣机
自动泊车
数控车床
机械自动化的基础知识
机械自动化相关概念
机电一体化（Mechatronics）：在机械的主功能、动力 功能、信息处理与控制功能上引进微电子技术，并将机 械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系 统。——日本，1971年。
智能化：是指在机器中引入人工智能（Artificial Intelligence）技术。所谓人工智能是指使用计算机来 模拟人的某些思维过程和智能行为（如感知、推理与决 策、学习等）的学科。
墙壁清洗机器人
机器狗
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
服务机器人
导游机器人
理发机器人
二师兄刀削面机器人
汽车加油机器人
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
服务机器人
微创手术机器人
医用机器人
机器人假肢
微型机器人
典型机械自动化系统举例
—机器人
机器人的分类：
军用机器人（特种机器人）
地面军用机器人（特种机器人）
机械蜈蚣
仿生蚂蚁
机器壁虎
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
军用机器人（特种机器人）
水下军用机器人（无人潜水艇、仿生鱼、仿生水母、 仿生龙虾、仿生企鹅）
螺旋桨推进水下机器人
自治水下机器人
典型机械自动化系统举例
—机器人
机器人的分类：
机械自动化相关概念 机械自动化系统的组成 机械自动化的工作原理 典型机械自动化系统举例 机器人 数控机床 机械自动化相关核心课程 机械自动化领域的常用软件工具 思考题
机械的发展与机械自动化
洗衣机
未来洗衣 —智能洗衣机
人力洗衣 —工具时代
机械洗衣 —机械化时代
自动洗衣 —自动化时代
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
工业机器人
面向工业领域的喷漆、焊接、喷丸、打磨、装配、 搬运等作业
一般为多关节机械手。
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
工业机器人
机器人车身喷漆
机器人车身焊接
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
工业机器人
机器人雕刻
机械自动化概述
赫东锋 2017年3月
参考书 刘永贤.机械工程概论.北京：机械工业出版社，2010 于爱兵，马廉洁等.机电一体化概论.北京：机械工业出版社，2013 高森年.机电一体化.赵文珍译.北京：科学出版社，2001 李云江. 机器人概论.北京：机械工业出版社，2011
讲授内容
机械的发展与机械自动化 机械自动化基础知识
地面军用机器人：侦察、排爆、扫雷、消防、救援、保 安、战斗机器人；仿生蚂蚱、仿生壁虎、仿生蛇等
美军魔爪军用机器人
美军侦察机器人
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
地面军用机器人（特种机器人）
美军大狗机器人 蛇形机器人
军用排爆机器人
德国机器人扫雷车
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
机械自动化的基础知识
机械自动化系统的组成
机器人足球
机械 系统
机
电
产
品 的
控制 系统
组
成
支撑单元（类似人的躯体） 执行单元（类似人的手足） 传动单元 动力单元（类似人的肌肉）
检测单元（类似人的感官
及感觉神经）
控制单元（类似人的大脑） 驱动单元（类似人控制 肌肉运动的神经元）
能源系统：电源、燃料供给等（类似人
的消化、呼吸、循环、泌尿系统）
机械自动化的基础知识
机械自动化系统的工作原理
环境等外界信息
控制系统
眼、耳、 皮肤等感 觉器官
躯体等支 撑结构
大脑判 断决策
身体内部信息
传感检 测单元
控制 单元
肌肉 动作
手脚等执 行机构动
作
驱动 单元
环境、
工作 状况 机械系统
等信
息
执行
单元
支 传动 撑 单元 单
元
动力 单元
日本研制的插秧机器人
典型机械自动化系统举例
—机器人
机器人的分类：
服务机器人
大楼清洗、病人护理、生活服务、汽车加油、刀削面、 导游、医用手术、娱乐机器人等
具有更高的感觉与决策能力。
机器人服务员
拉车机器人
典型机械自动化系统举例 —机器人
机器人的分类：
服务机器人
导盲犬机器人
娱乐机器人
家用清扫机器人