機器人應用1匯編

1、 高等學校機械電子工程規(guī)劃教材 機器人技術及其應用(yngyng) 華南理工大學 謝存禧 張鐵 主編 機械工業(yè)出版社 2015 責任編輯 余皡 88379730共二十一頁第一章 概 論第一節(jié) 機器人的發(fā)展史第二節(jié) 機器人研究(ynji)領域和內(nèi)容共二十一頁第一節(jié) 機器人的發(fā)展史一、機器人概述(i sh) 機器人具有以下特性： （1）一種機械電子裝置； （2）動作具有類似于人或其他生物體的功能； （3）可通過編程執(zhí)行多種工作，有一定的通用性和靈活性； （4）有一定程度(chngd)的智能，能夠自主地完成一些操作。共二十一頁 “機器人學三原則”，這三個原則如下： （1）機器人不得傷害人或由于故障而

2、使人遭受不幸(bxng)； （2）機器人應執(zhí)行人們下達的命令，除非這些命令與第一原則相矛盾； （3）機器人應能保護自己的生存，只要這種保護行為不與第一或第二原則相矛盾。共二十一頁二、機器人發(fā)展(fzhn)歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展(fzhn)趨勢Unimate機器人 Versatran機器人 機器人產(chǎn)品問世于20世紀60年代(nindi)，代表性的有美國Unimation公司的Unimate機器人和美國AMF公司的Versatran機器人。 1.歐美日機器人的發(fā)展共二十一頁 美國機器人從誕生起，在相當長的一段時期內(nèi)，主要停留在大學和研究所的實驗室里，雖然作出了一系列研究成果，但是沒有形成生產(chǎn)能力且應用較

3、少，因而(yn r)也很難得到充裕的經(jīng)費支持。 與此同時，工業(yè)生產(chǎn)和應用部門對機器人技術的效益持觀望態(tài)度，因此研究開發(fā)、生產(chǎn)和應用的脫節(jié)現(xiàn)象延緩了這一新技術在美國的發(fā)展。 直到70年代中期，有鑒于機器人技術發(fā)展、經(jīng)濟潛力和日本在工業(yè)機器人方面所取得的成就，美國才意識到問題的緊迫性并多方面采取措施。共二十一頁 日本的機器人技術人員首先引進了美國機器人技術，經(jīng)過技術消化并在日本迅速將其實用化。1967年，日本東京機械貿(mào)易公司首次從美國引進Versatran機器人；1968，日本川崎重工業(yè)公司從美國引進Unimate機器人，并對它進行改進，增加了視覺功能，使其成為一種具有智能的機器人。 為了推廣應用

4、這一新技術，日本政府在技術政策和經(jīng)濟上都采用了措施加以扶植，因此，日本的工業(yè)機器人迅速走出了從試驗應用到成熟產(chǎn)品大量應用的階段，工業(yè)機器人得以大量生產(chǎn)和應用。70年代是日本機器人的迅速發(fā)展時期，日本在機器人的產(chǎn)品開發(fā)和應用兩個方面(fngmin)超過美國，成為當今世界第一的“機器人王國”。共二十一頁 70年代，機器人進入工業(yè)生產(chǎn)的實用化時代。到80年代，工業(yè)機器人進入普及時代，汽車、電子等行業(yè)開始大量使用工業(yè)機器人，推動了機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。機器人的研究開發(fā)，無論就水平和規(guī)模而言都得到迅速發(fā)展，高性能的機器人所占比例將不斷增加。 1979年Unimation公司推出PUMA系列工業(yè)機器人，同年日

5、本山梨大學的牧野洋研制了具有平面關節(jié)的SCARA型機器人。1985年前后，F(xiàn)ANUC和GMF公司又先后推出交流伺服驅(qū)動的工業(yè)機器人產(chǎn)品(chnpn)。 這一時期，各種裝配機器人的產(chǎn)量增長較快，和機器人配套使用的裝置和視覺技術正在迅速發(fā)展。共二十一頁 近十幾年來，歐洲的德國、意大利、法國及英國的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較快。目前(mqin)，世界上機器人無論是從技術水平上，還是從已裝備的數(shù)量上，優(yōu)勢集中在以日美為代表的少數(shù)幾個發(fā)達的工業(yè)化國家。共二十一頁 我國工業(yè)機器人起步于70年代初，大致可分為3個階段(jidun)：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期，90年代的實用化期。 我國于1972年開始(ki

6、sh)研制工業(yè)機器人，數(shù)十家研究單位和院校分別開發(fā)了固定程序、組合式、液壓伺服型通用機器人，并開始(kish)了機構學、計算機控制和應用技術的研究。 2. 我國機器人的發(fā)展共二十一頁 80年代，機器人步入了跨越式發(fā)展時期。進行了工業(yè)機器人基礎技術、基礎元器件、幾類工業(yè)機器人整機及應用工程的開發(fā)研究。完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)及其成套技術的開發(fā)，研制出噴涂、弧焊、點焊和搬運等作業(yè)機器人整機，幾類專用和通用控制系統(tǒng)及幾類關鍵元部件，并在生產(chǎn)中經(jīng)過實際應用考核，其性能指標達到80年代初國外同類產(chǎn)品的水平。 為了跟蹤國外高技術，在國家高技術計劃中安排了智能(zh nn)機器人的研究開發(fā)，包括水下無纜機器人、

7、高功能裝配機器人和各類特種機器人，進行了智能(zh nn)機器人體系結構、機構、控制、人工智能(zh nn)、機器視覺、高性能傳感器及新材料等的應用研究。 共二十一頁 90年代，由于市場競爭加劇，一些企業(yè)認識到必須要用機器人等自動化設備來改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，從而進一步走向產(chǎn)業(yè)化。在噴涂機器人，點、弧焊機器人，搬運機器人、裝配機器人、礦山(kungshn)、建筑、管道作業(yè)的特種工業(yè)機器人技術和系統(tǒng)應用的成套技術繼續(xù)開發(fā)和完善，進一步開拓市場，擴大應用領域，從汽車制造業(yè)逐步擴展到其他制造業(yè)并滲透到非制造業(yè)領域。如機器人化柔性裝配系統(tǒng)的研究，充分發(fā)揮工業(yè)機器人在未來CIMS中的核心技術作用。共二十一頁一、

8、機器人組成及其與外部(wib)的關系第二節(jié) 機器人研究(ynji)領域和內(nèi)容共二十一頁二、機器人技術涉及的研究領域有： 1、傳感器技術：得到與人類感覺機能相似的傳感器技術； 2、人工智能計算機科學：得到與人類智能或控制機能相似能力的人工智能或計算機科學； 3、假肢技術； 4、工業(yè)機器人技術：把人類作業(yè)技能具體化的工業(yè)機器人技術； 5、移動機械(jxi)技術：實現(xiàn)動物行走機能的行走技術； 6、生物功能：實現(xiàn)生物機能為目的的生物學技術。共二十一頁三、機器人研究的基礎內(nèi)容 1、空間機構學 機器人機身和臂部機構的設計、機器人手部機構設計、機器人行走機構的設計、機器人關節(jié)部機構的設計。 2、機器人運動學

9、 研究要涉及到組成這一系統(tǒng)的各桿件之間以及系統(tǒng)與對象(duxing)之間的相互關系，為此需要一種有效的數(shù)學描述方法。 3、機器人靜力學 靜力學主要討論機器人手部端點力與驅(qū)動器輸入力矩的關系。共二十一頁 4、機器人動力學 動力學方程是指作用于機器人各機構的力或力矩與其位置、速度、加速度關系的方程式。 5、機器人控制技術 主要研究的內(nèi)容有機器人控制方式和機器人控制策略。 6、機器人傳感器 機器人的感覺主要通過傳感器來實現(xiàn)。 外部傳感器有視覺、觸覺、聽覺、力覺傳感器，內(nèi)部傳感器主要有位置、姿態(tài)、速度、加速度傳感器。 7、機器人語言 機器人語言分為通用(tngyng)計算機語言和專用機器人語言，共二十

10、一頁四、機器人技術(jsh)的發(fā)展趨勢 未來機器人技術的主要研究內(nèi)容集中在以下幾個方面： 1、工業(yè)機器人操作機結構的優(yōu)化設計技術。 探索新的高強度輕質(zhì)材料，進一步提高負載自重比，同時機構向著模塊化、可重構方向(fngxing)發(fā)展。 2、機器人控制技術。 重點研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機器人控制器的標準化和網(wǎng)絡化以及基于PC機網(wǎng)絡式控制器已成為研究熱點。共二十一頁 3、多傳感系統(tǒng)。 為進一步提高機器人的智能和適應性，多種傳感器的使用是其問題解決的關鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感

11、器融合算法。 4、機器人遙控及監(jiān)控技術， 機器人半自主和自主技術，多機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預先顯示(xinsh)進行遙控等。 5、虛擬機器人技術。 基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感應技術，實現(xiàn)機器人的虛擬遙控操作和人機交互。共二十一頁 6、多智能體控制技術。 主要對多智能體的群體體系結構、相互間的通信與磋商機理，感知與學習方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進行研究。 7、微型和微小機器人技術。 這是機器人研究的一個新的領域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領域幾乎是空白，因此該領域研究的進展將會引起(ynq)機器人技術的

12、一場革命，并且對社會進步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微型機器人技術的研究主要集中在系統(tǒng)結構、運動方式、控制方法、傳感技術、通信技術以及行走技術等方面。共二十一頁 8、軟機器人技術。 主要用于醫(yī)療、護理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機器人設計未考慮與人緊密(jnm)共處，因此其結構材料多為金屬或硬性材料，軟機器人技術要求其結構、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機器人對人是友好的。 9、仿人和仿生技術。 這是機器人技術發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進行一些基礎研究。共二十一頁內(nèi)容摘要高等學校機械電子工程規(guī)劃教材。70年代(nindi)是日本機器人的迅速發(fā)展時期，日本在機器人的產(chǎn)品開發(fā)和應用兩個方面超過美國，成為當今世界第一的“機器人王國”。1979年Uni