1机器人绪论.pptx

中国(原机械工业部)：工业机器人是一种能自动定位控 制、可重复编程、多功能多自由度的操作机，它能搬运 材料零件或夹持工具，用以完成各种作业．
三、机器人的基本结构与分类
1、机器人的组成
机器人的机械结构、控制方式、驱动方式 或传感器千差万别，但多数机器人由4个主 要部件：机械部分，传感器，控制器，液压 /气压/电力驱动装置
CP控制机器人（连续轨迹伺服控制机器人） 除了对起点和终点的要求以外，还对运动轨迹的中间 各点有要求的控制方式，如弧焊机器人就是典型的 CP控制机器人。 PTP控制机器人（点位控制机器人） 只对手部末端的起点和终点位置有要求，而对起点和 终点的中间过程无要求的控制方式，如点焊机器人就 是典型的PTP控制机器人．
1662年
日本用钟表技术发明了自动机器玩偶，在大皈 演出
18世纪末
端茶玩偶，它可为客人端送茶水
张衡 竹田近江 若井源大卫门
1738年
1773年
法国发明会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会排泄 杰克·戴·瓦
的机器鸭
克逊
瑞士利用齿轮和发条原理驱动的高级玩偶玩具， 道罗斯 具有绘画和演奏动作
指南车 东汉张衡
2、 近代机器人
用于压铸的五轴液压驱动机器人
用于物料间的运输
Unimation公司推出的Unimate AMF公司推出Verstran（万能搬运）Versatile 被认为是世界上最早的机器人
ห้องสมุดไป่ตู้
1965年，麻省理工学院的Robots为第一 个具有视觉传感器的，能识别与定位简单 积木的机器人
1970年后机器人迅速发展与普及
人机交互系统是使操作人员参与计算机控 制并与机器人进行联系的装置、指令给定 装置和信息显示装置
2、机器人的分类
按照从低级→高级的发展程度可分为三类
•可编程机器人 •感知机器人 •智能机器人
按照结构形态、负载能力分
•超大型机器人：负载能力 1000 kg 以上 •大型机器人：100-1000 kg之间 •中型机器人：10-100 kg之间 •小型机器人：0.1-10 kg之间 •超小型机器人：0.1 kg 以下
2012年6月27日，中国载人深潜器“蛟龙”号 7000米级海试最大下潜深度达7062米
二、机器人的概念
“机器人”一词的发明 ：
1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克的科幻剧本《罗萨姆的 万能机人:罗萨姆公司把机器人作为工业产品推向市场,从事 繁重的劳动。后来, 公司使机器人具有了感情, 机器人成了 人类生活中必不可少的成员。该剧预告了机器人的发展对 社会的影响。剧中把捷克语“Robota”(农奴)写成 “Robot”(机器人)。
机械系统是具有传动执行装置的机械，由 臂、关节和末端执行装置组成
驱动系统为个部分提供动力，有4种
感知系统收集机器人内部状态和外部环境 信息
控制系统从计算机接收指令，控制驱动器 的动作，并与传感器反馈信息协调机器人 运动
工业机器人-环境交互系统实现工业机器人 与外部环境的设备互相连接和协调的系统
传感器与感知系统 传感器与感知系统包括视觉、触觉、听觉、接近感、力 觉、临场感等各种新型传感器的开发；多传感系统与传感器 融合；传感数据集成：主动视觉与高速运动视觉的研发；传 感器硬件模块化；恶劣工况下的传感技术；连传感系统软件： 虚拟现实技术等
驱动、建模与控制
自动规划与调度 自动规划与调度包括环境模型的描述；控制知识的表示； 路径规划；任务规划；非结构环境下的规划；合有不确定性 时的规划；协调操作(运动)规划：装配规划；基于传感信息 的规划；任务协商与调度；制造系统中机器人的调度等
按照应用领域
工业机器人、农业机器人、军事机器人、 医用机器人、空间机器人、水下机器人
按照驱动方式
•液压驱动：机构紧凑、力大、运行平稳，密封 要求高 •气压驱动：结构简单造价低，负荷能力小 •电动驱动：结构简单紧凑，控制灵活 •新型：记忆合金、人工肌肉、压电
按控制方式分类(4种)
伺服控制机器人：用伺服手段，包括位置、力等 伺服方法进行控制的机人 非伺服控制机器人：采用伺服以外的手段，如顺 序控制、定位开关控制等进行控制的机器人，机器 人无法确定自身位置
1950年美国科幻小说家阿西莫夫的《我是机器人》 中提出著名的机器人三原则：
•机器人必须不危害人类，也不能看人类受害而袖 手旁观 •机器人必须服从与第一条不矛盾的指令 •在与第一二条原则不矛盾的前提下，机器人应维 护自己不受伤害。
日本工业机器人协会(JIRA)的定义：工业机器人是“一种装 备有记忆装置和末端执行器的能够转动并通过自动完成各种 移动来代替人类劳动的通用机器”。
程、雅可比矩阵 5、机器人控制基础：控制方式、传感器、编程语言
一、机器人的发展史 二、机器人的概念 三、机器人的基本结构与分类 四、机器人的研究领域和未来展望
一、机器人的发展史
1、 古代机器人
人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种 工作
抓鼠木人《梦溪笔谈》 身高三尺，能左手扼鼠，右手持铁简毙之，动作灵活
按机器人控制器的信息输入方式来分 程序机器人 操纵机器人 示教再现机器人 智能机器人
按代替人的器官方式来分
遥控操作机器人 视觉机器人 移动机器人
按坐标形式分
四、 机器人的研究领域与发展
机器人学具有极其广泛的研究领域，这些领 域体现出广泛的学科交叉．涉及到机器人的体系结 构、机构理论、控制理论与策略、人工智能、传感 技术、通讯技术、机器人语言等。机器人学研究的 目的是开发适用各种工作要求的机器人。
机器人技术基础
教学要求
考试课 36课时 总评成绩=考试成绩×70%+平时成绩×30% 平时成绩包括作业和考勤
课程介绍
机器人课程内容
1、概论：机器人的概念、发展历史与趋势、分类和 应用概况
2、机器人应用实例：军事、工业、医用、服务等领 域
3、机械结构：机械组成、分类、设计原则 4、机器人运动学与动力学：位置描述、正逆运动方
歌舞机器人《列·汤问》 西周偃师送给周穆王“千变万化，唯意所适”
守卫克里特岛的青铜巨人泰洛斯《阿鲁哥探险船》希腊神 话传说
年代
春秋后期
发明
《墨经》记载，制造木鸟，能在空中飞行三日
发明人
鲁班
公元前2世纪
自动机，它是会动和唱歌的雕像，气压驱动
希腊人
1800年前的汉代 计里鼓车。车行1里/车上木人击鼓一下，车行 10里/击钟一下