VEX智能機(jī)器人培訓(xùn)課程

1、VEX 智能教育機(jī)器人 第1頁(yè)，共41頁(yè)。課程安排1周 機(jī)器人概述2周 VEX機(jī)器人概述35周 VEX機(jī)器人硬件68周 VEX機(jī)器人硬件實(shí)驗(yàn)911周 VEX機(jī)器人軟件1214周 VEX機(jī)器人綜合實(shí)驗(yàn)1517周 VEX機(jī)器人競(jìng)賽（考核）18周 VEX智能機(jī)器人課程期末評(píng)比課程考核方式：考查（平時(shí)60%+期末40%）第2頁(yè)，共41頁(yè)。一、機(jī)器人概述學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解機(jī)器人的定義和發(fā)展歷程 知道機(jī)器人的分類及應(yīng)用方向 了解機(jī)器人的硬件組成及相關(guān)技術(shù)第3頁(yè)，共41頁(yè)。1、機(jī)器人的產(chǎn)生機(jī)器人一詞源自1920年的科幻劇羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人第4頁(yè)，共41頁(yè)。1、機(jī)器人的產(chǎn)生二戰(zhàn)后汽車工業(yè)的高速發(fā)展工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而

2、生第5頁(yè)，共41頁(yè)。1、機(jī)器的產(chǎn)生1959年用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人“尤尼梅特（Unimate,萬(wàn)能自動(dòng)）” 現(xiàn)代機(jī)器人誕生的標(biāo)志第6頁(yè)，共41頁(yè)。1、機(jī)器人的產(chǎn)生機(jī)器人的定義美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的定義：一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置，通過(guò)可編程動(dòng)作來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)并具有編程能力的多功能機(jī)械手。日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）的定義：一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)自動(dòng)完成各種移動(dòng)來(lái)代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義：一種自動(dòng)、位置可控、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手有幾根軸，能夠借助可編寫的程序操作來(lái)處理各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置，從而執(zhí)

3、行各種任務(wù)。現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典（第5版）中的定義：一種自動(dòng)機(jī)械。由計(jì)算機(jī)控制，具有一定的人工智能，能代替人做某些事情。第7頁(yè)，共41頁(yè)。2、機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)成長(zhǎng)階段 示教再現(xiàn)型機(jī)器人 可編程機(jī)器人 智能機(jī)器人第8頁(yè)，共41頁(yè)。2、機(jī)器人的發(fā)展示教再現(xiàn)型機(jī)器人第9頁(yè)，共41頁(yè)。2、機(jī)器人的發(fā)展可編程機(jī)器人第10頁(yè)，共41頁(yè)。2、機(jī)器人的發(fā)展智能機(jī)器人第11頁(yè)，共41頁(yè)。2、機(jī)器人的發(fā)展美國(guó) 1962年研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，成為機(jī)器人誕生地。 20世紀(jì)80年代，美國(guó)開始重視機(jī)器人研究，把機(jī)器人看成美國(guó)再工業(yè)化的特征。 美國(guó)成為機(jī)器人強(qiáng)國(guó)之一。主要表現(xiàn)在： 機(jī)器人性能可靠

4、，功能全面，精確度高； 機(jī)器人語(yǔ)言研究發(fā)展較快，語(yǔ)言類型多、應(yīng)用廣、水平高； 機(jī)器人智能技術(shù)研究深入，其視覺(jué)、觸覺(jué)等人工智能技術(shù)已在航天、 汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用； 高智能、高難度的軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)展迅猛，主要用于掃雷、布雷、偵察、站崗及太空探測(cè)等。第12頁(yè)，共41頁(yè)。2、機(jī)器人的發(fā)展日本 日本在20世紀(jì)60年代末處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期，為解決勞動(dòng)力不足，1967年，日本從美國(guó)引進(jìn)機(jī)器人及其技術(shù)，建立生產(chǎn)車間。日本政府大力扶植機(jī)器人的推廣應(yīng)用，短短幾十年，日本就成為“機(jī)器人王國(guó)”。第13頁(yè)，共41頁(yè)。2、機(jī)器人的發(fā)展中國(guó) 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)70年代，由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)體制等因素的制

5、約，發(fā)展比較緩慢，研究和應(yīng)用水平也比較低。 1985年我國(guó)把工業(yè)機(jī)器人列入國(guó)家“七五”科技公關(guān)計(jì)劃的研究重點(diǎn)，全方位的推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的研究與應(yīng)用。 1990年，工業(yè)噴漆機(jī)器人PJ-1完成，這是我國(guó)第一個(gè)噴漆機(jī)器人。 20世紀(jì)90年代后，在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人又 在實(shí)踐中邁出了一大步，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等7種工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品相繼問(wèn)世。1997年6月18日我國(guó)6000米無(wú)纜水下機(jī)器人試驗(yàn)成功，標(biāo)志著我國(guó)水下機(jī)器人技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。 我國(guó)目前還沒(méi)有形成大規(guī)模較大的工業(yè)機(jī)器人制造廠，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在我國(guó)還僅僅處于萌芽階段。第14頁(yè)，

6、共41頁(yè)。討論交流有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動(dòng)力，而我國(guó)勞動(dòng)力資源豐富，發(fā)展機(jī)器不一定符合我過(guò)國(guó)情。你怎么看待這個(gè)問(wèn)題？第15頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人發(fā)展迅速，種類繁多，在各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用。 工業(yè)生產(chǎn)與制造 生產(chǎn)與生活服務(wù) 軍事偵查 空間探索 教育教學(xué)第16頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)與制造機(jī)器人王國(guó)的主要成員是工業(yè)機(jī)器人，占總數(shù)的70%以上。第17頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人可以在工業(yè)生產(chǎn)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作?；『傅?8頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用第19頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用噴漆第20頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)

7、用在眾多制造業(yè)領(lǐng)域中，機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的是汽車及其零部件制造業(yè)第21頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用生產(chǎn)與生活服務(wù) 服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的年輕成員，它的主要功能不是生產(chǎn)制造，而是為人或設(shè)備提供維護(hù)、保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、保安、救援等服務(wù)。第22頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用醫(yī)療機(jī)器人 人的器官，如眼球、神經(jīng)等很精細(xì)，人手工操作精度有限，用機(jī)器人輔助定位可以提高手術(shù)成功率。第23頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用輔助康復(fù)機(jī)器人第24頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用清潔機(jī)器人第25頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用表演娛樂(lè)機(jī)器人第26頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用軍事偵查 機(jī)器人技術(shù)最早應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)，二戰(zhàn)

8、期間德國(guó)研制出遙控掃雷車，美國(guó)研制遙控飛行器。第27頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用空間探索 空間探索是機(jī)器人應(yīng)用的又一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。第28頁(yè)，共41頁(yè)。3、機(jī)器人的應(yīng)用教育教學(xué) 機(jī)器人在教育教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察、學(xué)會(huì)表達(dá)、學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)創(chuàng)新以及培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力具有積極的作用。第29頁(yè)，共41頁(yè)。實(shí)踐提高請(qǐng)大家查閱相關(guān)資料并討論交流，了解更多機(jī)器類型，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)下列機(jī)器人的特點(diǎn)。 人形機(jī)器人 家務(wù)型機(jī)器人 感覺(jué)控制型機(jī)器人第30頁(yè)，共41頁(yè)。4、幾種與機(jī)器人相關(guān)的技術(shù)機(jī)器人涉及多個(gè)學(xué)科知識(shí)以及多種技術(shù)機(jī)械技術(shù)能源技術(shù) 傳感技術(shù)控制技術(shù)第31頁(yè)，共41頁(yè)。5、機(jī)器人行為準(zhǔn)

9、則人們很早就開始了對(duì)智能機(jī)器人行為準(zhǔn)則的思考，科幻大師艾薩克阿西莫夫在自己的小說(shuō)中提出了著名的機(jī)器人三原則。并得到科學(xué)家廣泛認(rèn)可，作為人類賦予機(jī)器人的輪理性綱領(lǐng)。第一：機(jī)器人不得傷害人類，或者因不作為致使人類受到傷害。第二：除非違背第一原則，機(jī)器人必須服從人類的命令。第三：除非違背第一或第二原則，機(jī)器人必須保護(hù)自身之存在。第32頁(yè)，共41頁(yè)。6、機(jī)器人的分類機(jī)器人的分類 機(jī)器人分類的方法有很多，我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人特種機(jī)器人第33頁(yè)，共41頁(yè)。6、機(jī)器人的分類機(jī)器人還可按結(jié)構(gòu)形式、控制方式、驅(qū)動(dòng)方式等進(jìn)行分類按結(jié)構(gòu)形式分類 可把機(jī)器人分

10、為關(guān)節(jié)型機(jī)器人和非關(guān)節(jié)型機(jī)器人兩大類，其中關(guān)節(jié)型機(jī)器人又可以分為直角坐標(biāo)型、圓角坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、和關(guān)節(jié)坐標(biāo)型等。第34頁(yè)，共41頁(yè)。6、機(jī)器人的分類按控制方式分類 自動(dòng)控制機(jī)器人程序 手動(dòng)控制機(jī)器人遙控第35頁(yè)，共41頁(yè)。6、機(jī)器人的分類按驅(qū)動(dòng)方式分類電力驅(qū)動(dòng)污染小，易于控制，應(yīng)用最廣液壓驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)靈活，承載重氣壓驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速，穩(wěn)定性差新型驅(qū)動(dòng)壓電效應(yīng)驅(qū)動(dòng)、光驅(qū)動(dòng)等第36頁(yè)，共41頁(yè)。實(shí)踐提高以下是應(yīng)用較廣的機(jī)器人類型，請(qǐng)查閱資料，了解這些機(jī)器人的特點(diǎn)。 操作型機(jī)器人 數(shù)控型機(jī)器人 感覺(jué)控制機(jī)器人 適應(yīng)控制機(jī)器人 學(xué)習(xí)控制機(jī)器人第37頁(yè)，共41頁(yè)。7、機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)階段機(jī)器人技術(shù)趨勢(shì)智能水平日益提高