第一章機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用概述

機(jī)

器

人

技

術(shù)

及其應(yīng)用

彭中波重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院2006第一頁，共二十三頁。第二頁，共二十三頁。

機(jī)器人的結(jié)構(gòu)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)（重點(diǎn)）機(jī)器人靜力學(xué)（重點(diǎn)）機(jī)器人動(dòng)力學(xué)（重點(diǎn)）本課程主要內(nèi)容：

機(jī)器人的控制機(jī)器人的感覺第三頁，共二十三頁。1.1

機(jī)器人的定義第一章機(jī)器人概述機(jī)器人一詞的出現(xiàn)：1920年、捷克作家、

KarelCapek、《Rossum’sUniversalRobots》，“Robota”（奴隸）寫成了“Robot”。小說在1924年和1927年的時(shí)候被紛紛傳到了日本、法國和歐洲國家，機(jī)器人這個(gè)名詞就向全世界鋪展開來。故事情節(jié)：帶感情的機(jī)器人消滅了人類，一對(duì)男女機(jī)器人相愛，世界又起死回生。第四頁，共二十三頁。上世紀(jì)60年代，可實(shí)用機(jī)械的機(jī)器人被稱為工業(yè)機(jī)器人上世紀(jì)80年代到現(xiàn)在，正越來越向智能化方向發(fā)展

因此，至今為止也沒有一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)器人的定義。機(jī)器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對(duì)機(jī)器人的定義也隨其發(fā)展而變化。第五頁，共二十三頁。（2）日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)(JIRA)的定義：工業(yè)機(jī)器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器(endeffector)的，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過自動(dòng)完成各種移動(dòng)來代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器”。（1）美國機(jī)器人協(xié)會(huì)(RIA)的定義：機(jī)器人是“一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動(dòng)作來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機(jī)械手(manipulator)”。國際上，關(guān)于機(jī)器人的定義主要有以下幾種：第六頁，共二十三頁。（3）美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)的定義：機(jī)器人是“一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置”。（4）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)”。第七頁，共二十三頁。（5）我國對(duì)機(jī)器人的定義。蔣新松院士曾建議把機(jī)器人定義為“一種擬人功能的機(jī)械電子裝置”(amechantronicdevicetoimitatesomehumanfunctions)。參考各國的定義，對(duì)機(jī)器人給出以下定義：機(jī)器人是一種計(jì)算機(jī)控制的可以編程的自動(dòng)機(jī)械電子裝置，能感知環(huán)境，識(shí)別對(duì)象，理解指示命令，有記憶和學(xué)習(xí)功能，具有情感和邏輯判斷思維，能自身進(jìn)化，能計(jì)劃其操作程序來完成任務(wù)。第八頁，共二十三頁。1.2機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用一、古代機(jī)器人

春秋后期，魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”。機(jī)器馬車

西周時(shí)期，出現(xiàn)了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機(jī)器人。

公元前2世紀(jì)，亞歷山大時(shí)代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人──自動(dòng)機(jī)。可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。第九頁，共二十三頁。

漢代大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動(dòng)儀，而且發(fā)明了計(jì)里鼓車。每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。

后漢三國時(shí)期，蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”。用其運(yùn)送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭(zhēng)。寫字機(jī)器人

1738年，法國天才技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機(jī)器鴨。它會(huì)嘎嘎叫，會(huì)游泳和喝水，還會(huì)進(jìn)食和排泄。第十頁，共二十三頁。19世紀(jì)中葉出現(xiàn)了科學(xué)幻想派和機(jī)械制作派。1886年《未來的夏娃》問世。在機(jī)械實(shí)物制造方面，1893年摩爾制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驅(qū)動(dòng)雙腿沿圓周走動(dòng)。

1773年，自動(dòng)書寫玩偶、自動(dòng)演奏玩偶等被連續(xù)推出?，F(xiàn)在保留下來的瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶，還定期彈奏音樂供參觀者欣賞。1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個(gè)機(jī)器人“電報(bào)箱”。可以回答一些問題。第十一頁，共二十三頁。二、現(xiàn)代機(jī)器人

1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的誕生，為機(jī)器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專利。主從機(jī)器人

1948年，美國原子能委員會(huì)的阿爾貢研究所開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。第十二頁，共二十三頁。1962年美國AMF公司推出的“VERSATRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”是機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）。

VERSATRANUNIMATE第十三頁，共二十三頁。1965年，MIT的Roborts演示了第一個(gè)具有視覺傳感器的、能識(shí)別與定位簡(jiǎn)單積木的機(jī)器人系統(tǒng)1970年在美國召開了第一屆國際工業(yè)機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺(tái)由小型計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人1980年后，日本贏得了“機(jī)器人王國”的美稱第十四頁，共二十三頁。

各種用途的機(jī)器人：水下機(jī)器人、空間機(jī)器人、空中機(jī)器人、地面機(jī)器人、微小型機(jī)器人等新的機(jī)器人名稱：“軟件機(jī)器人”、“網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人”、機(jī)器人化機(jī)器德國排爆機(jī)器人相撲機(jī)器人無人駕駛振動(dòng)式壓路機(jī)第十五頁，共二十三頁。機(jī)器魚“自由泳”“過龍門”在水中“戲球”自主地避開障礙物機(jī)器魚我國研制的排爆機(jī)器人第十六頁，共二十三頁。

70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。

1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人“七五”期間，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）開始實(shí)施上世紀(jì)90年代初期起，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展：第十七頁，共二十三頁。

日本和美國在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始進(jìn)行機(jī)器人的研究，與他們相比較，我國還存在較大的差距，因此需要更多的人加入到發(fā)展機(jī)器人的事業(yè)中來。第十八頁，共二十三頁。3.按機(jī)器人的智能程度分（1）一般機(jī)器人：只具有一般編程能力和操作功能（2）智能機(jī)器人：具有不同程度的智能傳感型機(jī)器人

交互型機(jī)器人

自主型機(jī)器人第十九頁，共二十三頁。理由之三：機(jī)器人做人做不了的事情。比如人們對(duì)太空的認(rèn)識(shí)，對(duì)原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人為什么要發(fā)展機(jī)器人?理由之二：機(jī)器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高溫的或危險(xiǎn)的環(huán)境，汽車生產(chǎn)線上的焊接工作機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線理由之一：提高生產(chǎn)效率降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度。比如焊機(jī)器人提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質(zhì)量，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度

汽車裝配機(jī)器人第二十頁，共二十三頁。本章小結(jié):機(jī)器人的外型不一定像人機(jī)器人技術(shù)是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、人工智能、系統(tǒng)工程等多種學(xué)科于一體的綜合性很強(qiáng)的新技術(shù)第二十一頁，共二十三頁。Classisover.

Bye-bye!第二十二頁，共二十三頁。內(nèi)容總結(jié)機(jī)

器

人

技

術(shù)

及其應(yīng)用。上世紀(jì)60年代，可實(shí)用機(jī)械的機(jī)器人被稱為工業(yè)機(jī)器人。因此，至今為止也沒有一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)器人的定義。機(jī)器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對(duì)機(jī)器人的定義也隨其。（3）美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)的定義：機(jī)器人是“一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置”