機器人的發(fā)展及分類

1、1機器人的發(fā)展2Main Points機器人分類機器人分類3.機器人組成與結(jié)構(gòu)機器人組成與結(jié)構(gòu)2.機器人發(fā)展史機器人發(fā)展史1.機器人研究現(xiàn)狀與趨勢機器人研究現(xiàn)狀與趨勢4.3Introduction30年前，微軟公司董事會主席比爾蓋茨毅然棄學，創(chuàng)立微軟公司，成為個人計算機普及革命的領(lǐng)軍人物。 比爾蓋茨預言，機器人即將重復個人計算機產(chǎn)業(yè)崛起的道路，使機器人成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑凹壹叶加袡C器人”。6Development早在我國西周時代，就流傳有關(guān)巧匠偃師獻給周穆王一個藝伎（歌舞機器人）。我們知道古人用滴漏計時的方法，其實那就是一種自動化設備水鐘水鐘。作為第一批自動化動物之一的能夠飛翔的木鳥是

2、魯班在公元前400年左右制成的。東漢時期，張衡發(fā)明的指南 車是世界上最早的機器人雛形 （含有自動離合裝置）蜀國丞相諸葛亮蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了成功地創(chuàng)造出了“ “木牛流馬木牛流馬” ”。用其。用其運送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭。運送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭。71738年，法國天才技師杰克戴瓦克遜發(fā)明了一只機器鴨。它會嘎嘎叫，會游泳和喝水，還會進食和排泄。公元17681774年間，瑞士鐘表名匠德羅斯父子設計出三個像真人一樣大小的機器人寫字偶人、繪圖偶人和談風琴偶人。從江戶時代末期到明治時代一直為日本民眾所熟悉的射箭童子19201920年，捷克劇作家卡雷爾年，捷克劇作家卡雷爾 凱培克在他的科幻情節(jié)劇凱培克

3、在他的科幻情節(jié)劇羅羅薩姆的萬能機器人薩姆的萬能機器人中，第一次提出了中，第一次提出了“ “Robota”Robota”這個這個詞詞也也被當成了機器人一詞的起源。被當成了機器人一詞的起源。9針對人類社會對即將問世的機器人的不安，1942年 美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學術(shù)界默認的研發(fā)原則。第一法則第一法則機器人不得傷害人類，或袖手旁觀坐視人類受到傷害； 第二法則第二法則除非違背第一法則，機器人必須服從人類的命令； 第三法則第三法則在不違背第一及第二法則下，機器人必須保護自己。1、 機器人概述機器人概述 第一臺機器人試驗樣機第一臺機器人試驗樣機1

4、954年誕生于美國，年誕生于美國， 機器人產(chǎn)品則問世于機器人產(chǎn)品則問世于20世紀世紀60年代。年代。 機器人是一種廉價、高效的機器人是一種廉價、高效的“勞動力勞動力”，可以代，可以代替人在各種環(huán)境中工作，外形可以像人，也可以完替人在各種環(huán)境中工作，外形可以像人，也可以完全不像人，重在其功能，其大規(guī)模應用是從工業(yè)生全不像人，重在其功能，其大規(guī)模應用是從工業(yè)生產(chǎn)的搬運、噴漆、焊接、裝配等方面開始的。產(chǎn)的搬運、噴漆、焊接、裝配等方面開始的。 機器人是一種高度復雜的自動化裝置，綜合運用機器人是一種高度復雜的自動化裝置，綜合運用了機械、電子電氣、計算機、檢測、通信、自動控了機械、電子電氣、計算機、檢測、

5、通信、自動控制、語音和圖形圖象處理等技術(shù)。制、語音和圖形圖象處理等技術(shù)。 2、機器人系統(tǒng)的基本工作原理、機器人系統(tǒng)的基本工作原理 機器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。機器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。 智能機器人可以通過傳感器了解外部環(huán)境或自身狀態(tài)的變智能機器人可以通過傳感器了解外部環(huán)境或自身狀態(tài)的變化，可以做出自己的邏輯推理、判斷與決策?；?，可以做出自己的邏輯推理、判斷與決策。 計算機是機器人的大腦，傳感器是機器人的感覺器官，輸計算機是機器人的大腦，傳感器是機器人的感覺器官，輸入入/輸出設備是人與機器人的交互工具，常用的有顯示器、鍵輸出設備是人與機器人的交互工具，常用的

6、有顯示器、鍵盤、示教盒、打印機、網(wǎng)絡接口等。盤、示教盒、打印機、網(wǎng)絡接口等。 人人I/O設備設備計算機硬件及軟件計算機硬件及軟件驅(qū)動器驅(qū)動器機器人本體機器人本體傳感器傳感器機器人控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成機器人控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成機器人系統(tǒng)由四部分組成，包括機械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)由四部分組成，包括機械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)四大部分?？刂葡到y(tǒng)和感知系統(tǒng)四大部分。12機械系統(tǒng)：由機身、手臂、腕部、末端操作和行走機構(gòu)組成。應用最廣，滾輪由電機驅(qū)動，具有驅(qū)動、換向、制動功能13支撐面積大、爬坡能力強、承載能力大適應能力強、穩(wěn)定性好14驅(qū)動系統(tǒng)：主要有四種：液壓式、氣壓式、電氣式和機械式15控

7、制系統(tǒng)與感知系統(tǒng)：利用傳感器獲取信息，并作出反饋。熱電阻、熱電偶電阻抗、靜電容16 全球每年新投入機器人數(shù)量分布特點（2007年）：亞洲滯銷：日本擁有全球最大的機器人人市場；中國保持著14%的機器人投資增長幅度。美洲增長明顯：美洲年增長17%，主要是美國和加拿大歐洲持續(xù)發(fā)展：德國作為歐洲最大的機器人市場，增長了 29%3、機器人的分類、機器人的分類 按用途劃分有工業(yè)機器人、農(nóng)業(yè)機器人、醫(yī)療按用途劃分有工業(yè)機器人、農(nóng)業(yè)機器人、醫(yī)療機器人、海洋機器人、軍用機器人、太空機器人、機器人、海洋機器人、軍用機器人、太空機器人、娛樂機器人、服務機器人、微型機器人等。娛樂機器人、服務機器人、微型機器人等。 按

8、功能劃分有普通的程序控制機器人和智能機按功能劃分有普通的程序控制機器人和智能機器人。程序控制機器人按照規(guī)定的順序動作，很器人。程序控制機器人按照規(guī)定的順序動作，很多工業(yè)機器人都屬于這種類型。多工業(yè)機器人都屬于這種類型。 智能機器人是具有感知、思維和行動功能的機智能機器人是具有感知、思維和行動功能的機器，是多種學科和高新技術(shù)綜合集成的產(chǎn)物。智器，是多種學科和高新技術(shù)綜合集成的產(chǎn)物。智能機器人技術(shù)水平的高低往往反映了一個國家綜能機器人技術(shù)水平的高低往往反映了一個國家綜合技術(shù)實力的高低。合技術(shù)實力的高低。 3.1工業(yè)機器人工業(yè)機器人 是工業(yè)生產(chǎn)用自動化裝置，能夠在工業(yè)生產(chǎn)線中是工業(yè)生產(chǎn)用自動化裝置，

9、能夠在工業(yè)生產(chǎn)線中自動完成點焊、弧焊、噴漆、切割、裝配、搬運、自動完成點焊、弧焊、噴漆、切割、裝配、搬運、包裝、碼垛等作業(yè)，廣泛應用于機械加工、汽車制包裝、碼垛等作業(yè)，廣泛應用于機械加工、汽車制造、家用電器生產(chǎn)以及鋼鐵、化工等行業(yè)。造、家用電器生產(chǎn)以及鋼鐵、化工等行業(yè)。工業(yè)機器人的主要特點工業(yè)機器人的主要特點l 能高強度地、持久地在各種生產(chǎn)和工作環(huán)境中從能高強度地、持久地在各種生產(chǎn)和工作環(huán)境中從事單調(diào)重復的勞動；事單調(diào)重復的勞動；l 對工作環(huán)境有很強的適應能力，能代替人在有害對工作環(huán)境有很強的適應能力，能代替人在有害和危險場所工作；和危險場所工作；l 動作準確性高，可保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性；動作

10、準確性高，可保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性；l 具有很廣泛的通用性和獨特的柔性，比一般自動具有很廣泛的通用性和獨特的柔性，比一般自動化設備有更廣的用途，既能滿足大批量生產(chǎn)的需化設備有更廣的用途，既能滿足大批量生產(chǎn)的需要，也可以靈活、迅速地實現(xiàn)多品種、小批量的要，也可以靈活、迅速地實現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn)；生產(chǎn)；l 能顯著地提高生產(chǎn)率和大幅度降低產(chǎn)品成本。能顯著地提高生產(chǎn)率和大幅度降低產(chǎn)品成本。 弧焊機器人弧焊機器人 汽車裝配機器人汽車裝配機器人 噴漆機器人“紅旗紅旗”轎車生產(chǎn)線上的機器人轎車生產(chǎn)線上的機器人 仿生機器人一直是我國機器人領(lǐng)域的研究熱點。 對動物的研究則表現(xiàn)為對諸如蛇、魚的結(jié)構(gòu)以及運動性能的

11、研究。 仿蛇機器人不僅可以作為管道檢測裝置，也可以作為地震或礦難探索裝置，更可以當作 極 地 探 測 器 來 進 行 科 研 活 動 。3.2 軍用陸空機器人軍用陸空機器人 軍用機器人是一種用于軍事軍用機器人是一種用于軍事領(lǐng)域的具有某種仿人功能的領(lǐng)域的具有某種仿人功能的自動機。自動機。軍用機器人是為滿足各種國軍用機器人是為滿足各種國防和軍事需求而設計的的機防和軍事需求而設計的的機器人。它的活動范圍可以是器人。它的活動范圍可以是空中、陸地和水下。空中、陸地和水下。 偵察機器人偵察機器人 蜂鳥機器人蜂鳥機器人是日本科研人員研制出是日本科研人員研制出一種可以在空中振翅飛行的機器人。一種可以在空中振翅

12、飛行的機器人。 它重它重2.6克，未來還將安裝一個微型克，未來還將安裝一個微型攝像頭。這款機器人可有望幫助在攝像頭。這款機器人可有望幫助在廢墟中開展救援工作、搜尋罪犯，廢墟中開展救援工作、搜尋罪犯，甚至可在火星上作為探測交通工具。甚至可在火星上作為探測交通工具。運輸機器人Bigdog運輸機器人，由美國武器合約商波士頓動力公司研發(fā)的一套科技含量非常高的裝置“大狗”(BigDog)運輸機器人。 極限操作機器人極限操作機器人 代替人類在核反應堆、空間、深海、災區(qū)等危險地帶工作，從事許多人所不能及的工作！ 日本研制的一種用于極限作業(yè)的機器人 處理核事故的機器人 防災機器人返回3.3軍用水下機器人軍用水

13、下機器人 海底壓力非常大，而且環(huán)境惡劣，水下機器人海底壓力非常大，而且環(huán)境惡劣，水下機器人必須具有足夠的抗壓能力和密封性能，它可以用必須具有足夠的抗壓能力和密封性能，它可以用于沉船打撈、海上救生、光纜鋪設，資源勘探和于沉船打撈、海上救生、光纜鋪設，資源勘探和開采等。開采等。 水下機器人可以分為兩大類：一類是水下機器人可以分為兩大類：一類是有纜水下有纜水下機器人機器人，母船通過電纜向機器人提供動力，人可，母船通過電纜向機器人提供動力，人可以在母船上遙控機器人；另一類是以在母船上遙控機器人；另一類是無纜水下機器無纜水下機器人人，自帶能源，能自主潛航和操作，依靠自身的，自帶能源，能自主潛航和操作，依

14、靠自身的自治能力來完成人賦予的使命。自治能力來完成人賦予的使命。美國美國CURV3型有纜遙控水下機器人型有纜遙控水下機器人 美國海軍研制的無纜水下機器人美國海軍研制的無纜水下機器人AUSS 洛克西德公司的無人水下航行器洛克西德公司的無人水下航行器基于基于GPS的水雷探測機器人的水雷探測機器人無纜水下勘探機器人無纜水下勘探機器人3.4 軍用空間機器人軍用空間機器人 空間機器人是指在空間機器人是指在大氣層內(nèi)外大氣層內(nèi)外從事各種作業(yè)的機器從事各種作業(yè)的機器人，包括在內(nèi)層空間進行觀測和作業(yè)的飛行機器人、人，包括在內(nèi)層空間進行觀測和作業(yè)的飛行機器人、各種航天器或空間站使用的機器人、到其他星球上各種航天器

15、或空間站使用的機器人、到其他星球上進行探測作業(yè)的星球探測機器人等。進行探測作業(yè)的星球探測機器人等。 空間機器人工作在微重力、高真空、超低溫、強空間機器人工作在微重力、高真空、超低溫、強輻射的環(huán)境中，一般要求重量輕、能耗低、可靠性輻射的環(huán)境中，一般要求重量輕、能耗低、可靠性高、抗干擾能力強、功能全、智能程度高。高、抗干擾能力強、功能全、智能程度高。 在未來的空間活動中，將有大量的空間加工、生在未來的空間活動中，將有大量的空間加工、生產(chǎn)，裝配、實驗、維修等工作要依靠空間機器人來產(chǎn)，裝配、實驗、維修等工作要依靠空間機器人來完成。完成。國際空間站及組裝、維修機器人國際空間站及組裝、維修機器人 美國研制

16、的美國研制的“Nomad”月球探測機器人月球探測機器人美國的火星探測機器人美國的火星探測機器人 中國的月球探測車在進行沙漠實驗中國的月球探測車在進行沙漠實驗 機器人宇航員機器人宇航員日本機器人宇航員 “KIROBO”英國機器人宇航員 “Robonaut 2”3.5 服務機器人服務機器人 主要有清潔機器人、家用機器人、娛樂機器人、主要有清潔機器人、家用機器人、娛樂機器人、醫(yī)療及康復機器人、老年及殘疾人護理機器人、辦醫(yī)療及康復機器人、老年及殘疾人護理機器人、辦公及后勤服務機器人、建筑機器人、救災機器人、公及后勤服務機器人、建筑機器人、救災機器人、酒店售貨及餐廳服務機器人等。酒店售貨及餐廳服務機器人

17、等。 智能化是服務機器人發(fā)展的主要方向，最先進的智能化是服務機器人發(fā)展的主要方向，最先進的智能化技術(shù)已經(jīng)可以讓機器人在綜合智能方面達到智能化技術(shù)已經(jīng)可以讓機器人在綜合智能方面達到人類人類3歲嬰兒左右的智力水平，某些單項智能則可以歲嬰兒左右的智力水平，某些單項智能則可以接近甚至超過人類，但是要進一步提高綜合智能水接近甚至超過人類，但是要進一步提高綜合智能水平卻仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。平卻仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。46Present 家居機器人：家政服務、清潔、做飯 2002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵器機器人RoombaRoomba，它能避開障礙，自動設計行進路線，還能在電量不足時，自動駛向充電

18、座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機器人 娛樂機器人：以供人觀賞、娛樂為目的,可以行走或完成動作，可以有語言能力，會唱歌，有一定的感知能力。 1999年 日本索尼公司推出犬型機器人愛寶愛寶( (AIBO)AIBO)，當即銷售一空，從此娛樂機器人成為目前機器人邁進普通家庭的途徑之一。 機器人樂隊機器狗“愛寶” 日本索尼公司開發(fā)的機器狗“愛寶”具有喜、怒、哀、樂、吃驚、討厭等六種情緒，并有瞌睡、饑餓、運動、貪玩等五種本能。 NEC公司開發(fā)的機器人PaPeRo具有散步模式和交談模式，能根據(jù)談話對象的不同表現(xiàn)出好惡情緒。 日本的智能機器人日本的智能機器人“ASIMO”能自主能自主走路、跑步、上下樓梯、踢足球、跳舞、走路、跑步、上下樓梯、踢足球、跳舞、躲避障礙物等，而且還具備較強的躲避障礙物等，而且還具備較強的“交交際際”和和“接待接待”能力能力能登臺指揮交響樂團能登臺指揮交響樂團 能判斷人的動作并做出相應的反應，有能判斷人的動作并做出相應的反應，有團隊協(xié)作能力，較為空閑的團隊協(xié)作能力，較為空閑的Asimo能幫助能幫助同伴工作，其視頻識別