机器人基础知识
机器人基础知识的培训PPT共10
contents •机器人概述与发展历程•机器人核心技术解析•机器人应用领域探讨•机器人伦理与法律问题思考•机器人创新实践案例分析•总结与展望目录机器人定义及分类定义分类发展历程及现状发展历程现状未来趋势与挑战未来趋势随着人工智能、大数据、云计算等技术的不断发展，机器人将更加智能化、自主化、协同化。
未来机器人将具备更强的感知能力、决策能力和执行能力，能够更好地适应复杂环境和任务需求。
挑战机器人技术的发展也面临着一些挑战，如技术瓶颈、安全隐患、伦理问题等。
同时，机器人的广泛应用也会对就业市场和社会稳定产生一定影响，需要加强相关法规和规范的建设。
内部传感器外部传感器传感器融合技术030201传感器技术控制技术开环控制闭环控制控制算法人工智能技术通过训练数据自动学习规律和模式，实现自主决策和智能行为。
利用神经网络模型学习高层抽象特征，实现更复杂的智能任务。
让机器人理解和处理人类语言，实现人机交互和智能问答等功能。
让机器人能够识别和理解图像和视频信息，实现环境感知和物体识别等功能。
机器学习深度学习自然语言处理计算机视觉工业制造领域应用01020304自动化生产线焊接、切割与喷涂物料搬运检测与质量控制手术协助操作康复训练护理服务医疗咨询医疗健康领域应用智能家居领域应用家务助手娱乐陪伴安全监控智能控制伦理道德问题机器人是否具有道德地位探讨机器人是否应该被视为道德主体，以及是否具有权利和义务。
机器人行为准则制定机器人行为准则，以确保其行为符合社会道德标准，避免对人类社会造成危害。
机器人与人类关系探讨机器人与人类之间的伦理关系，如机器人是否应该尊重人类生命、尊严和价值观等。
法律法规问题机器人法律地位01机器人监管制度02数据安全与隐私保护03社会责任问题机器人对就业市场的影响机器人对环境的影响普及机器人教育创新实践案例一：协作型机器人设计设计背景随着工业自动化的发展，协作型机器人已成为生产线上的得力助手。
设计目标实现机器人与人类在生产过程中的高效、安全协作。
机器人课件ppt
汇报人： 202X-12-31
目 录
• 机器人基础知识 • 机器人技术介绍 • 机器人编程实践 • 机器人应用案例分析 • 未来机器人展望
01
机器人基础知识
机器人的定义与分类
定义
机器人是一种能够通过预设程序 或人工智能技术自主完成一系列 复杂动作的自动化机器。
分类
根据应用领域和功能，机器人可 以分为工业机器人、服务机器人 、医疗机器人、军事机器人等。
Java
Java是一种面向对象的编程语言，具有跨平台的特性。它提 供了大量的机器人开发框架和库，如ROS（Robot Operating System），可用于构建复杂的机器人应用程序。
机器人编程环境搭建
ROS
ROS（Robot Operating System）是一个用于机器人开发的框架，提供了丰富的库和工 具，方便开发者进行机器人软件开发。ROS支持多种编程语言，包括Python、C和Java。
机器人控制技术
运动控制技术
通过对机器人的运动学和动力学 进行分析，实现对机器人的精确 控制，使其能够依照预定的轨迹
和姿态进行运动。
路径计划技术
根据机器人的任务需求，计划出 最优或次优的路径，使机器人能
够高效地完成任务。
导航控制技术
通过传感器和算法实现机器人在 复杂环境中的自主导航，使其能 够躲开障碍物并找到目标位置。
产品质量。
服务行业
服务机器人主要用于餐饮、酒 店、医疗、物流等领域，提供 便利、高效的服务体验。
农业领域
农业机器人可以实现自动化种 植、施肥、采摘等作业，提高 农业生产效率和下落劳动强度 。
航空航天
航空航天领域的机器人能够完 成高精度、高风险的装配和维 修工作，提高工作效率和安全
机器人基础知识
3.机器人的作用
它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。 在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有机器人系统组成 1）机械系统作用相当于人的身体（骨骼，手，臂，腿等）； 2）驱动系统相当于人的肌肉； 3）控制系统相当于人的大脑； 4）感知系统相当于人的五官。 机器人系统实际上是一个典型的机电一体化系统，其工作原理为： 控制系统发出动作指令，控制驱动器动作，驱动器带动机械系统运动， 使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态，实施一定的作业任务。 末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统，控制系统把 实际位姿与目标位姿相比较，发出下一个动作指令，如此循环，直到完 成作业任务为止。
机器人基础知识
1.什么是机器人
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又 可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲 领行动。
1）美国机器人工业协会给出的定义：机器人是一种用于移动各种材料， 零件，工具或专用装置，通过可编程序动作来执行各种任务并具有编程 能力的多功能机械手。 2）日本工业机器人协会给出的定义：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。 3）我国科学家对机器人的定义：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。
2.第一台机器人
在1959年发明第一台机器人的正是享有“机器人之父”美誉的美国恩 格尔伯格先生。 恩格尔伯格是世界上最著名的机器人专家之一，1958年他建立了 Unimation公司，并于1959年研制出了世界上第一台工业机器人，他对创 建机器人工业作出了杰出的贡献。1983年，就在工业机器人销售日渐火爆 的时候，恩格尔伯格和他的同事们毅然将Unimation公司买给了西屋公司， 并创建了TRC公司，开始研制服务机器人。 1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫•英格伯格联手制造出第一台工业 机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。 由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之 父”。
机器人入门简易操作培训
机器人入门简易操作培训
本文旨在为初学者介绍机器人的基本操作，以及相关知识和技术，为
其解决机器人操作过程中的问题提供指导。
一、机器人的基本知识
1、机器人的结构：机器人由三个重要部分组成：机械结构、控制系
统和传感器系统，机械结构提供机器人的形态、大小，控制系统用来控制
机器人，传感器系统用来收集当前环境的信息。
2、机器人的动作：机器人的运动机构由电机和伺服控制器构成，控
制器是机器人的核心，用于控制、程序、遥控等，它们通过接受视觉传感器、激光传感器等传感器信号来实现机器人的运动控制。
二、机器人的基本操作
1、准备工作：确认机器人使用环境，检查机器人组件，安装程序，
连接传感器，检查控制电源，搭建机器人底层硬件。
2、建立模型：根据机器人的结构和运动特性，使用编程工具建立模型，完成对关节的编程，模型是机器人在实际程序控制时的基础。
3、控制程序：设计可以实现机器人运动功能的程序，包括移动函数、定位函数、抓取函数等，程序控制是实现机器人应用的基础。
4、实际操作：以上步骤完成后，机器人就可以实际运行起来，开始
实现指定的任务。
机器人技术基础
机器人技术基础随着科技的不断进步和发展，机器人技术逐渐走进人们的生活，并在各个领域展现出了巨大的应用潜力。
本文将介绍机器人技术的基础知识，并讨论它在现实生活中的应用和发展前景。
一、机器人技术概述机器人是一种能够执行编程指令的可编程自动化设备。
它可以通过传感器收集信息、进行分析和判断，并根据指令完成各种任务。
机器人技术包括机械工程、电子工程、计算机科学等多个学科的知识，在其背后的核心理论和技术有机械结构、控制系统、感知系统和决策系统。
二、机器人的基本组成机器人的基本组成包括机械结构、动力系统、传感器、控制系统和决策系统。
1. 机械结构：机器人的机械结构包括身体骨架、关节与驱动装置等。
机械结构的设计与材料的选择直接影响着机器人的外形、运动能力和承载能力。
2. 动力系统：机器人的动力系统通常由电机、液压或气动系统组成。
不同类型的机器人使用不同的动力系统，以满足其运动和操作需求。
3. 传感器：传感器可以帮助机器人收集外部环境的信息，如光线、声音、温度、压力等。
这些信息有助于机器人感知和适应环境，并做出相应的决策。
4. 控制系统：机器人的控制系统通过编程指令控制机器人的动作和行为。
控制系统可以分为低级控制和高级控制两个层次，低级控制负责机器人的基本运动，高级控制负责机器人的决策和任务规划。
5. 决策系统：机器人的决策系统根据传感器信息和预设的任务目标，制定具体的决策和行动方案。
决策系统通常采用人工智能和机器学习等技术来提高机器人的智能水平。
三、机器人技术的应用领域机器人技术在各行各业有广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：1. 工业制造：机器人在工业制造中具有高效、精确的特点。
它们可以在生产线上完成重复性、高精度的工作，如焊接、装配、搬运等。
机器人的应用不仅提高了工作效率，还提高了产品的质量和一致性。
2. 医疗保健：机器人在医疗保健领域的应用越来越广泛，可以协助医生进行手术、药物分发、病人监测等工作。
机器人的使用可以减少手术风险、提高手术精度，并提供更好的医疗服务。
机器人基础知识
中国古代机器人
诸葛亮的木牛流马
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
日本的古代机器人
七、现实社会中应用的机器人
• 在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等 领域中均有重要用途。
美国军队中的机器人--机器狗
美国宇航局：太空机器人
日本展会上的双足机器人
社会应用：消防机器人
社会应用：服务/护理机器人
新松公司的个人机器人
社会应用：烹饪机器人
中国 首钢 MOTO MAN 机器人 有限公 司生产 的烹饪 机器人
社会应用：电路巡查机器人
社会应用：焊接机器人
社会应用：装配机器人
社会应用：火星车
社会应用：水下机器人
水下机器人多利
社会应用：排爆机器人
中国研发的排爆机器人：雪豹
社会应用：核工业机器人
教学机器人
昆虫机器人
纳米机器人
用于人体血脉疏通，清除血管 之内的垃圾等，是现代医学发展的主攻方向之一。
外科手术机器人
金山公司研制的胶囊机器人
可放置在指甲盖上的微型机器人
社会应用：智能吸尘机器人
机器人的特殊形式：无人机
陪伴孩子们成长的机器人玩具
可编程 的类人机器 人玩具
乐高第二代自由拼装机器人
尤尼梅特机器人组成的生产线
•
第二代是有感觉的机器人：它 们对外界环境有一定感知能力，并 具有听觉、视觉、触觉等功能。机 器人工作时，根据感觉器官（传感 器）获得的信息，灵活调整自己的 工作状态，保证在适应环境的情况 下完成工作。如：有触觉的机械手 可轻松自如地抓取鸡蛋，具有嗅觉 的机器人能分辨出不同饮料和酒 类。
二、机器人的学科整合和用途
• 机器人是高级整合数学、力学、控制论、 机械电子、计算机、材料、人工智能和仿 生学的产物。 • 在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等 领域中均有重要用途。
机器人技术基础全
机器人技术基础全一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术不断进步，改变了我们的生活方式。
机器人技术的基础是计算机科学、电子工程、机械工程和人工智能等学科的综合应用。
本文将全面介绍机器人技术的基础，包括硬件设计、软件编程、感知和控制等方面的知识。
二、机器人硬件设计机器人硬件设计是机器人技术的基础之一，包括机械系统设计、电路设计、传感器设计和通信设计等。
机械系统设计包括机器人的结构设计和运动学设计，电路设计包括电源电路、控制电路和驱动电路等，传感器设计包括视觉传感器、触觉传感器和力传感器等，通信设计包括无线通信和有线通信等。
三、机器人软件编程机器人软件编程是实现机器人智能化和自主化的关键。
机器人软件需要实现感知、决策、执行和通信等功能。
感知包括对环境的感知和对自身状态的感知，决策是基于感知信息做出行动决策，执行是将决策转化为具体的动作，通信则是实现机器人与外部环境的交互。
四、机器人感知和控制机器人感知是机器人通过传感器获取环境信息的过程，包括视觉感知、听觉感知、触觉感知和嗅觉感知等。
机器人通过感知可以获取环境的三维模型，从而进行路径规划、目标识别和避障等操作。
机器人控制是通过对机器人的运动学和动力学进行分析，实现对机器人姿态、速度和加速度等运动参数的控制。
同时，通过软件算法实现对机器人的自适应控制和鲁棒控制，提高机器人的适应性和稳定性。
五、结论机器人技术基础是实现机器人智能化的关键。
通过对机器人硬件设计和软件编程的掌握，以及实现对机器人感知和控制的理解，我们可以更好地应用和发展机器人技术，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
工业机器人技术基础机器人的由来标题：工业机器人技术基础：机器人的由来随着科技的飞速发展，工业机器人已经成为了现代制造业的重要组成部分。
然而，这些智能机器人的起源可以追溯到几个世纪前。
本文将探讨工业机器人技术的历史发展，以及机器人在现代工业中的应用。
一、机器人的起源工业机器人的历史可以追溯到18世纪中叶的英国。
工业机器人的基础知识
图1-1 Unimate 机器人
2）初级阶段（20世纪60—70年代） 1961年，德沃尔的Unimation公司为通用汽车生产线安装了第一台用于生产的工
业机器人，它主要用于生产门窗把手、换挡旋钮、灯具和其他汽车内饰用五金件。 1978年，日本山梨大学牧野洋发明SCARA机器人（见图1-2），该机器人具有
将串联机器人和并联机器人有机结合起来的工业机器人，称为混联机 器人。混联机器人既有并联机器人刚度好的优点，又有串联机器人工作范 围大的优点，进一步扩大了机器人的应用范围。
2．按操作机坐标形式分类
工业机器人按操作机坐标形式的不同，可分为直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、 球坐标机器人和多关节机器人等。
四个轴和四个运动自由度，特别适合于装配工作，如今被广泛应用于汽车工业、电 子产品工业、药品工业和食品工业等领域。
图1-2 SCARA机器人
3）迅速发展阶段（20世纪80—90年代）
1981年，通用汽车公司第一次将CONSIGHT机器视觉系统成功地应用在了一个 恶劣的制造环境中，利用三台工业机器人以每小时1400个的速度分拣出六种不同的 铸件。
工业机器人基础
工业机器人的基础知识
1.1 工业机器人的定义及特点
用来进行搬运机械部件或工件的、可编程序的多功能操作器，或通过 改变程序可以完成各种工作的特殊机械装置。
工业机器人有以下几个特点：
1．可编程
生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境 变化的需要而再编程。因此，它在小批量、多品种、均衡、高效的柔性制 造过程中能发挥很好的作用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
1）高性能 2）机械结构向模块化、可重构化发展 3）本体结构更新加快 4）控制技术的开放化、PC化和网络化 5）多传感器融合技术的实用化 6）多智能体协调控制技术
机器人基础知识
伺服模组
电控箱操作面板
（二） 手动操作机器人
安全注意事项
●
开机前应确保本体动作范围内无人无杂物
检查控制箱与本体及与其他设备连接是否正确 检查供给电源与机器人所需电源相匹配 检查各个急停和暂停按钮，确保其功能有效 本体运转时，严禁人或物进入其工作范围之内
●
●
●
●
其他安全注意事项详见基础教育训练教材相关内容
机器人基础知识
内容
● ● ● ● ● ● ● 一、机器人介绍 二、手动操作机器人 三、机器人菜单讲解 四、机器人编程教导 五、应用设定 六、常见异常情况处理 七、保养与备品
（一） 机器人介绍
YASKAWA机器人发展史
控制箱 本 体 K6SB、K10SB等K系列 K6、K16、SK6等K系列 K6、K16、SK6等K系列 UP6、UP130等UP系列 HP6、EA1400N等
6 20kg
±0.06mm
S L
最大动作范围
±180° +155° +255°
-110° -165°
U R B T
±200º
±140°
±360° 线速度 1.5m/s
最大速度 重 量
9000cm/min 280kg
温度
0-45° 20%-80%
周围条件
湿度 振动
4.9m/S²
最大 1717mm 2.8kw
新程式的建立
1、在编辑模式下选择【程式】菜单 2、选择【建立新程式】，将会出现程式建立画面 3、按【选择】键 4、输入程式名称 5、按【输入】键登录 6、按【输入】键确认
（详见基础教材13页）
范
例
定位精度讲解
编 程 图
2024版机器人基础知识培训
机器人技术发展趋势
随着人工智能技术的不断发展，机器人将具备更加智 能的决策能力和自主学习能力，能够更好地适应复杂
环境和任务需求。
输入 感知标能题力增
强
未来的机器人将具备更加敏锐的感知能力，包括视觉、 听觉、触觉等多方面的感知能力，以便更好地感知和 理解周围环境。
人工智能化
协作能力提 升
未来的机器人将更加注重柔性化设计，以适应不同场 景和任务需求。例如，模块化设计可以让机器人根据
05
机器人导航与定位技术
路径规划与避障算法
A*算法
避障算法
基于启发式搜索的路径规划算法，通 过评估函数找到从起点到终点的最优 路径。
包括基于传感器的实时避障和基于地 图的全局避障，确保机器人在运动过 程中能够安全避开障碍物。
Dijkstra算法
适用于无权图的单源最短路径问题， 通过逐步扩展已知最短路径来找到目 标路径。
机器人基础知识培训
目 录
• 机器人概述 • 机器人基本原理与结构 • 机器人编程与控制技术 • 机器人视觉与感知技术 • 机器人导航与定位技术 • 机器人交互与智能服务技术
01
机器人概述
定义与发展历程
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，并通过执行器执行动作。
惯性矩阵
反映机器人连杆质量分布对关节驱动力或驱 动力矩的影响。
重力项
由于机器人连杆重力对关节驱动力或驱动力 矩的影响。
机器人传感器与执行器
传感器类型
包括内部传感器（如编码器、陀螺仪 等）和外部传感器（如视觉传感器、 力传感器等）。
传感器作用
实时监测机器人的运动状态、环境信 息和与环境的交互力等，为机器人的 控制提供必要的信息。
机器人工程基础知识单选题100道及答案解析
机器人工程基础知识单选题100道及答案解析1. 机器人的定义是（）A. 一种能够自动执行任务的机械装置B. 一种能够模仿人类行为的电子设备C. 一种能够进行复杂计算的计算机系统D. 一种能够感知环境并作出反应的智能系统答案：A解析：机器人通常被定义为一种能够自动执行任务的机械装置。
2. 工业机器人最常见的驱动方式是（）A. 液压驱动B. 气压驱动C. 电动驱动D. 以上都是答案：D解析：液压驱动、气压驱动和电动驱动在工业机器人中都较为常见。
3. 机器人的运动学主要研究（）A. 机器人的运动轨迹B. 机器人的速度和加速度C. 机器人的受力情况D. 机器人的能量消耗答案：A解析：运动学主要关注机器人的运动轨迹，不考虑力等因素。
4. 以下哪种传感器常用于机器人的位置测量（）A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光电编码器D. 湿度传感器答案：C解析：光电编码器能精确测量机器人的位置。
5. 机器人的控制系统中，负责计算关节运动轨迹的是（）A. 传感器B. 控制器C. 驱动器D. 执行器答案：B解析：控制器承担计算关节运动轨迹的任务。
6. 机器人的精度主要取决于（）A. 机械结构B. 控制系统C. 传感器精度D. 以上都是答案：D解析：机器人的精度受机械结构、控制系统和传感器精度等多方面因素影响。
7. 以下哪种机器人常用于医疗领域（）A. 工业机器人B. 服务机器人C. 特种机器人D. 教育机器人答案：B解析：服务机器人在医疗领域有较多应用，如辅助手术等。
8. 机器人的编程语言中，应用最广泛的是（）A. C 语言B. PythonC. JavaD. 汇编语言答案：B解析：Python 在机器人编程中应用广泛，具有丰富的库和易用性。
9. 机器人的自由度是指（）A. 机器人能够到达的空间位置数量B. 机器人关节的数量C. 机器人能够执行的任务种类数量D. 机器人的运动速度答案：B解析：自由度通常指机器人关节的数量。
机器人基础知识培训ppt课件精选全文完整版
第一代：示教再现型机器人 该种机器人没有装备任何传感器，对环境无感知能力，智能按照人类编写的 固化程序工作。世界上第一台机器人即属此类。
第二代：感觉型机器人 此种机器人拥有简单的传感器，可以感知外部参数变化，有部分适应外部环 境的能力。即可以根据外部环境的不同改变工作内容。
2.虚实结合 机器人不是孤立的，通过大量仿真、虚拟现实，把虚拟现实与车间实际 加工过程有机结合起来。
3.人机融合 人、机器和机器人如何有机融合？这值得业界深入思考。
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机器人三大原则
第一条：机器人不得危害人类。此外，不可因 为疏忽危险的存在而使人类受害。
第二条：机器人必须服从人类的命令，但命令 违反第一条内容时，则不在此限。
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竞赛机器人
目前最大型的机器人竞赛是机器人世界杯。机器人世界 杯(RoboCup)是一个国际合作项目，为促进人工智能、 机器人和相关领域。它为人工智能机器人研究提供了广 泛的技术标准问题，能够被综合和检验。该机器人项目 的最终目标是到2050年，开发完全自主仿人机器人队， 能赢得对人类足球世界冠军队。为了真正作为一个团队 进行机器人足球比赛，必须包含各种技术，包括：智能 体自主设计、多智能体协作、策略获娶实时推理、机器 人和传感器融合。
第三代：智能机器人 这种智能机器人可以认识周围环境和自身状态，并能进行分析和判断，然后 采取相应的策略完成任务。目前这种机器人大部分还是用于军事领域。
8
机器人发展的三大趋势
1、软硬结合 2、虚实结合 3、人机融合
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1.软硬融合 机器人软件更重要，因为人工智能技术体现在软件上，数字化车间的轨 迹规划、车间布局、自动化上料都需要软硬件相结合，只开发硬件还不 够，还需要大量的软件开发人员。因此，现在做智能制造，既要懂机械， 又要懂信息技术，尤其是机器人的控制技术。
机器人基础知识
机器人基础知识随着科技的不断进步和发展，机器人已经成为我们生活中一个非常重要的存在。
机器人是一种能够完成任务的自动化设备，它们可以在工业生产、医疗护理、军事应用等领域发挥重要作用。
本文将为读者介绍机器人的基础知识。
一、机器人的定义和分类机器人根据其功能和用途可以被分为不同的类别。
最常见的机器人分类包括工业机器人、服务机器人和军事机器人。
工业机器人主要应用于生产制造领域，它们可以协助完成各种重复性、危险或繁琐的工作。
例如，在汽车工厂中，机器人可以完成车身焊接、喷漆等工序，提高生产效率和质量。
服务机器人被设计用来为人们提供各种服务。
比如，在医疗机构中，机器人可以协助医生进行手术操作或者从事病人护理工作。
此外，服务机器人还可以应用于家庭服务、餐饮服务等领域。
军事机器人则用于军事应用，主要包括无人机、侦察机器人和救援机器人等。
这些机器人可以执行危险任务，帮助军队完成侦察、救援、打击等任务，减少人员伤亡。
二、机器人的组成和工作原理机器人通常由传感器、执行器、控制系统和电源等组成。
传感器可以帮助机器人感知环境，如红外线传感器可以用来探测障碍物。
执行器则是机器人的运动装置，如电机和液压系统。
控制系统负责接收传感器信息，并根据预设的程序完成相应的任务。
电源提供机器人所需的电能。
机器人的工作原理可以通过编程来实现。
程序员使用编程语言编写指令，将机器人的动作和反应规划在程序中。
机器人根据程序的指令来完成各种任务。
例如，在工业机器人中，程序可以控制机器人的运动、速度和力度等。
三、机器人的应用领域机器人在各个领域都有广泛的应用。
下面将介绍一些典型的应用领域。
1. 工业制造：工业机器人在汽车制造、电子电器、食品加工等行业发挥重要作用。
它们可以提高生产效率、减少人员劳动强度、提高产品质量。
2. 医疗护理：机器人在医疗领域的应用越来越广泛。
机器人可以协助医生进行手术操作，提供精细而准确的治疗。
此外，机器人还可以从事病人护理工作，如搬运病人、给予物理治疗等。
机器人的基础知识
机器人的基础知识1. 机器人的概念和定义机器人（Robot）是指可以代替人类执行各种任务的自动化机械装置。
机器人通常由传感器、控制系统和执行器组成，能够感知环境、做出决策并执行任务。
机器人的出现使得许多重复性、危险性、精确度较高的工作可以高效完成，广泛应用于工业、医疗、农业、航天等领域。
根据应用领域和功能，机器人可以分为以下几类：2.1. 工业机器人工业机器人是应用最广泛的机器人之一，主要用于代替人类进行工厂的生产和制造。
它们通常具备高精度、高速度、高重复性和高稳定性的特点，能够完成各种装配、搬运、焊接、喷涂等任务。
服务机器人是用于为人类提供各种服务的机器人，包括家庭机器人、医疗机器人、教育机器人等。
它们可以代替人类完成家务、照料老人、给药、手术等工作，大大提高了生活质量和医疗水平。
2.3. 农业机器人农业机器人是应用于农业生产的机器人，主要用于种植、喷洒、采摘等农业作业。
它们可以自动完成农田作业，提高农业效率和产量，并减少农药和化肥的使用。
2.4. 探险机器人探险机器人是应用于探险和科学研究的机器人，可以进入人类无法到达的地区，进行环境调查、物质取样等操作。
它们广泛应用于深海、太空、火山、极地等极端环境中，帮助人类扩展对未知领域的认知。
2.5. 军事机器人军事机器人是应用于军事领域的机器人，主要用于战场侦察、危险区域巡逻、爆炸品拆除等任务。
军事机器人的出现可以降低战斗人员的伤亡风险，提高作战效果和情报收集能力。
3. 机器人的关键技术要实现自主运动、感知环境、做出决策和执行任务，机器人需要依赖许多关键技术。
以下是几个重要的关键技术：3.1. 机械结构机器人的机械结构决定了其运动能力和操作空间。
合理设计的机械结构可以使机器人具备足够的灵活性和稳定性。
3.2. 传感器技术传感器技术使机器人能够感知和获取环境信息。
常用的传感器包括摄像头、激光雷达、红外线传感器等，它们可以测量距离、角度、颜色等物理量，并将其转化为数字信号供机器人处理。
机器人基础知识
机器人基础知识
（1）机器人的执行机构 众所周知，对于我们人类来说，从执行器官讲，就是在大脑
支配下的嘴巴和四肢。单从体力劳动来讲，可以靠脚力、肩扛， 但最为主要的是人的手臂和手。而手的动作，离不开胳臂、腰 身的支持与配合。手部的动作和其他部位的动作是靠肌肉收缩 和张弛，并由骨骼作为杠杆支持而完成的。
机器人的执行机构，一般包括手臂、关节、末端执行器和基 座，它与人身结构基本上相对应，其中：
手臂对应人的手臂； 机器人的关节，有滑动关节、转动关节、圆柱关节和球关节 等类型，在何部位采用何种关节，则由要求它作何种运动而决 定。机器人的关节，保证了机器人各部位的可动性；
机器人基础知识
末端执行器又称机器人的手部，对应于人手和握持的工具，它 是工业机器人和多数服务型机器人直接从事工作的部分，根据工 作性质（机器人的类型），其手部可以设计成夹持型的夹爪，用 以夹持东西；也可以是某种工具，如焊枪、喷嘴等；也可以是非 夹持类的，如真空吸盘、电磁吸盘等；在仿人形机器人中，手部 可能是仿人形多指手；
机器人基础知识
机器人的分析-决策智能系统，主要是靠计算机专用或通用 软件来完成。 （5）环境
一般将机器人所处的周围环境、工作对象、障碍 等（外传感器感知的对象）称为环境； （6）任务
环境的两种状态（初始状态和目标状态）间的差 别；
3 机器人自由度 DOF(degree of freedom)
自由度是机器人的一个 重要技术指标，由机器人的 结构决定，直接影响机器人 的机动性。
机器人基础知识
一、机器人系统
1 机器人的主要特点：
“通用性”与“适应性”是其二主要特点。
机器人基础知识
机器人基础知识机器人是一种能够自动执行任务的机械设备。
它可以根据预设的程序或通过人工智能技术自主地进行工作。
机器人的应用范围非常广泛，可以用于生产制造、医疗健康、军事防卫等各个领域。
机器人的主要组成部分包括机械结构、传感器和控制器。
机械结构是机器人的身体，它决定了机器人的外形和功能。
一些机器人的机械结构可以灵活变换，以适应不同的工作需求。
传感器是机器人的感知器官，它可以感知环境中的信息，如光、声、温度等。
控制器是机器人的大脑，它可以根据传感器的反馈信息做出相应的决策，并控制机器人的运动。
机器人的控制方式有多种，最常见的是通过预设的程序进行控制。
程序是一系列指令的集合，它可以指导机器人进行各种操作。
例如，程序可以告诉机器人前进一段距离、抓取一个物体等。
此外，人工智能技术也为机器人的控制提供了更加灵活和智能的方式。
通过深度学习和神经网络等算法，机器人可以学习和适应不同的工作环境，提高其自主决策和执行任务的能力。
机器人的应用范围相当广泛。
在生产制造领域，机器人可以代替人工进行繁重、危险或高精度的工作，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造工厂中，机器人可以自动组装零件，完成车身焊接等工作。
在医疗健康领域，机器人可以用于手术、康复训练和病房护理等任务。
在军事防卫领域，机器人可以用于侦察、排雷和救援等任务，减少对士兵的风险。
机器人的发展也面临一些挑战。
首先，机器人的成本仍然较高，限制了其广泛应用。
其次，机器人的自主决策和适应能力有待进一步提高。
如何让机器人更加智能地感知和理解环境，并做出准确和灵活的决策，是一个重要问题。
此外，机器人的伦理和安全问题也需要引起重视。
如何确保机器人不会对人类造成伤害，保护个人隐私和数据安全，是机器人发展的重要考虑因素。
总体而言，机器人是一种具有广泛应用前景的智能设备。
随着科技的不断进步，机器人的功能和性能会不断提高，为人类生活带来更多的便利和创新。
但同时，我们也需要关注其潜在的问题和风险，确保机器人的发展能够符合人类的利益和价值观。
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将机器人动力源与关节之间的运动及传 动关系用简洁的符号表示出来，就是机器人 传动原理图。PUMA-262机器人的传动原理 图如图2-4所示。机器人的传动原理图是机器 人传动系统设计的依据，也是理解传动关系 的有效工具。
三、机器人的图形符号表示
图2-4 PUMA-262机器人的传动原理图
连杆是机器人中的重要部件，它连接着关节，其作用是将一 种运动形式转变为另一种运动形式，并把作用在主动构件上的力 传给从动构件，以输出功率。
一Hale Waihona Puke 机器人的基本术语3. 刚度
刚度（stiffness）是机器人机身或臂部在外力作用下抵抗变 形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的变形量（位移）之 比来度量的。在弹性范围内，刚度是零件载荷与位移成正比的比 例系数，即引起单位位移所需的力。刚度的倒数称为柔度，即单 位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。
一、机器人的基本术语
2）移动关节
移动关节又称移动副、滑动关节、棱柱关 节，是使连接两杆件的组件中的一件相对于另一 件做直线运动的关节，两个构件之间只做相对移 动。它采用直线驱动方式传递运动，包括直角坐 标结构的驱动、圆柱坐标结构的径向驱动和垂直 升降驱动极坐标结构的径向伸缩驱动。
一、机器人的基本术语
三、机器人的图形符号表示
4. 典型机器人的结构简图
1）KUKA公司的KR5 SCARA 该四自由度机器人结构简单，有3个转动关节、1个螺
纹移动关节。其结构简图如图2-5所示。
图2-5 KR5 SCARA的结构简图
三、机器人的图形符号表示
2）ABB公司的IRB 2400
ABB、FUNAC、KUKA的 大多数产品均为六自由度机器人， MOTOMAN也有六自由度产品， 它们的关节分布比较类似，多采 用安川交流驱动电动机。其中， ABB公司的IRB 2400产品是全 球销量最大的型号之一，已安装 20 000套。
学习要求
学习完本模块的内容后， 学生应熟练掌握机器人的基本术 语和各类图形符号的含义；能够 读懂并解释机器人技术规格书的 内容，能够熟练绘制出机器人机 构简图和各种机械结构的运动简 图；掌握运动学和动力学的基本 问题，理解机器人的位置与变量 的关系，了解运动学、静力学和 动力学的一般表示方法，能用上 述所学解释机器人的位置、姿态 和运动的关系。
在任何力的作用下，体积和形状都不发生改变的物体称为刚 体(rigid body)。在物理学中，理想的刚体是一个固体的、尺寸值 有限的、形变可以被忽略的物体。不论是否受力，在刚体内任意 两点间的距离都不会改变。在运动中，刚体上任意—条直线在各 个时刻的位置都保持平行。
二、机器人的图形符号体系
1. 运动副的图形符号
一、机器人的基本术语
一、机器人的基本术语
1）回转关节
回转关节又称回转副、旋转关节，是使连接 两杆件的组件中的一件相对于另一件绕固定轴线 转动的关节，两个构件之间只做相对转动的运动 副，如手臂与机座、手臂与手腕，并实现相对回 转或摆动。回转关节由驱动器、回转轴和轴承组 成。多数电动机能直接产生旋转运动，但常需各 种齿轮、链、带传动或其他减速装置，以获取较 大的转矩。
二、机器人的图形符号体系
二、机器人的图形符号体系
2. 基本运动的图形符号
二、机器人的图形符号体系
2. 基本运动的图形符号
二、机器人的图形符号体系
3. 运动机能的图形符号
二、机器人的图形符号体系
二、机器人的图形符号体系
二、机器人的图形符号体系
4. 运动机构的图形符号
三、机器人的图形符号表示
机器人运动原理图是建立机器人坐标系、运动 和动力方程式、设计机器人传动原理图的基础，也 是在学习使用机器人最有效的工具。
三、机器人的图形符号表示
由图可见，机构运动示意 图可以简化为机构运动原理图， 以明确主要因素。
图2-3 PUMA-262机器人的机构 运动示意图和机构运动原理图
三、机器人的图形符号表示
5. 4种坐标机器人的机构简图
机器人的机构简图是描述机器人组成机构的直观图形表达 形式，可以将机器人的各个运动部件用简便的符号和图形表达 出来，此图可用上述图形符号体系中的文字与代号表示。
图2-2 4种坐标机器人的机构简图
三、机器人的图形符号表示
2. 机器人运动原理图
机器人运动原理图是描述机器人运动的直观图 形表达形式，是将机器人的运动功能原理用简便的 符号和图形表达出来，此图可用上述图形符号体系 中的文字与代号表示。
工业机器人应用技术
模块二 机器人的基础知识
1 机器人的基本属于与图形符号 2 机器人的主要技术参数 3 机器人的举例分析 4 机器人的工作原理与应用技术
单元提要
本模块主要介绍机 器人的基础知识，包括 机器人的基本术语与各 类图形符号，机器人的 主要技术参数等，并介 绍了几种实际产品的技 术规格和机构简图。
学习单元一 机器人的基本术语与
图形符号
一、机器人的基本术语
1. 关节
关节（joint）即运动副，是允许机器人手臂各零件之间 发生相对运动的机构，是两构件直接接触并能产生相对运动 的活动连接，如图2-1所示。A、B两部件可以做互动连接。
图1-13 不同坐标结构的机器人
一、机器人的基本术语
高副(higher pair)机构简称高副，指的是运 动机构的两构件通过点或线的接触而构成的运动 副。例如，齿轮副和凸轮副就属于高副机构。平 面高副机构拥有两个自由度，即相对接触面切线 方向的移动和相对接触点的转动。相对而言，通 过面的接触而构成的运动副称为低副机构。
3）圆柱关节
圆柱关节又称回转移动副、分布关节， 是使连接两杆件的组件中的一件相对于另 一件移动或绕一个移动轴线转动的关节， 两个构件之间除了做相对转动之外，还同 时可以做相对移动。
一、机器人的基本术语
4）球关节
一、机器人的基本术语
2. 连杆
连杆（link）指机器人手臂上被相邻两关节分开的部分，是 保持各关节间固定关系的刚体，是机械连杆机构中，两端分别与 主动和从动构件铰接，以传递运动和力的杆件。例如，在往复活 塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为 钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装 有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。