第四章 制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)課件

現(xiàn)代機(jī)械加工新技術(shù)第四章制造自動(dòng)化技術(shù)第二節(jié)機(jī)器人技術(shù)大家可以回顧和機(jī)器人相關(guān)的電影？機(jī)器人瓦力、機(jī)械公敵（我，機(jī)器人）、變形金剛、鋼鐵俠。。。。。。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)目前機(jī)器人研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人概述二

一

三四機(jī)器人結(jié)構(gòu)機(jī)器人技術(shù)概述第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)人形機(jī)器人：武術(shù)短片迪斯尼短片

跳舞短片跑步短片第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)模擬登月機(jī)器人：短片第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)一、機(jī)器人概述(一)機(jī)器人的出現(xiàn)和定義機(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”

故事情節(jié)：帶感情的機(jī)器人消滅了人類，一對男女機(jī)器人相愛，世界又起死回生。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。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)展第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

機(jī)器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對機(jī)器人的定義也隨其發(fā)展而變化。因此，至今為止也沒有一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)器人的定義。國際上，關(guān)于機(jī)器人的定義主要有以下幾種：（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)”。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)（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”。（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”。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

（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)”。（5）我國對機(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)。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)(二）機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用1.古代機(jī)器人西周時(shí)期，出現(xiàn)了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機(jī)器人春秋后期，魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”。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。機(jī)器馬車第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

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。

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

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。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)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)。

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。2.現(xiàn)代機(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。

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，并申請了專利。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)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VERSATRANUNIMATE第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)3.我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展：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。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)（三）繽紛多彩的機(jī)器人世界1、機(jī)器人按用途分為服務(wù)機(jī)器人水下機(jī)器人農(nóng)林業(yè)機(jī)器人機(jī)器人化機(jī)器仿人形機(jī)器人微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)軍用機(jī)器人娛樂機(jī)器人生物機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)1）服務(wù)機(jī)器人

腦外科機(jī)器人，口腔修復(fù)機(jī)器人，進(jìn)入血管的機(jī)器人，遙控操作手術(shù)，智能輪椅,爬纜索機(jī)器人，高樓擦窗和壁面清洗機(jī)器人，球罐焊接、檢測機(jī)器人，清洗巨人，消防機(jī)器人，雕刻機(jī)器人，智能汽車，汽車加油機(jī)器人，導(dǎo)游機(jī)器人短片1短片2第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

口腔修復(fù)機(jī)器人腦外科機(jī)器人輔助系統(tǒng)第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)導(dǎo)游機(jī)器人導(dǎo)盲機(jī)器人吸塵機(jī)器人短片導(dǎo)盲機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)爬纜索機(jī)器人高樓擦窗第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)清洗巨人清洗機(jī)器人爬壁機(jī)器人短片爬樓梯機(jī)器人短片軍用攀爬機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

消防機(jī)器人救援機(jī)器人救援機(jī)器人短片第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)雕刻機(jī)器人智能汽車第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)汽車加油機(jī)器人MDARS-E型室外保安機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)2）水下機(jī)器人海洋的誘惑水下7000米無纜自治機(jī)器人海上打撈水下7000米無纜自治機(jī)器人“海溝號(hào)”無人潛水器在大海中第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)3）農(nóng)林業(yè)機(jī)器人

嫁接機(jī)器人林木球果采集機(jī)器人伐根機(jī)器人林木球果采集機(jī)器人伐根機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)摘西紅柿機(jī)器人嫁接機(jī)器人在溫室中第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)4）機(jī)器人化機(jī)器

第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人化機(jī)器

盾構(gòu)機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)5）仿人形機(jī)器人

日本的仿人形機(jī)器人“科戈”機(jī)器人我國的仿人形機(jī)器人研究索尼的機(jī)器人

本田

浙大乒乓球機(jī)器人短片第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)6）微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)

細(xì)小工業(yè)管道機(jī)器人移動(dòng)探測系統(tǒng)無損傷醫(yī)用微型機(jī)器人SMA微小型機(jī)器人微型飛行器面向生物工程的機(jī)器人微操作系統(tǒng)第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)全光學(xué)生物微操作系統(tǒng)SMA六足微笑型機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)7)軍用機(jī)器人

地面軍用機(jī)器人軍用昆蟲機(jī)器人MPR-800多用途機(jī)器人可用于掃雷、滅火、核生化污染清除等多項(xiàng)危險(xiǎn)工作美國軍用運(yùn)輸機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)英國的“手推車”機(jī)器人“土撥鼠”（右）和“野?！保ㄗ螅┡疟瑱C(jī)器人軍用武裝機(jī)器人短片第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)德國的排爆機(jī)器人我國研制的排爆機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)遙控掃雷車Minebreacker2000掃雷車“徘徊者”偵察機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)空中軍用機(jī)器人暗星無人機(jī)第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)鬼怪式無人機(jī)微星無人機(jī)第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)空間機(jī)器人水下軍用機(jī)器人水下軍用機(jī)器人“雙鷹”水下機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)約翰遜太空站設(shè)計(jì)出的智能機(jī)器人的頭和軀干在美國休斯頓的約翰遜太空站(JSC)，航天工作人員將與機(jī)器人一起共同協(xié)作完成任務(wù)。在智能機(jī)器人的幫助下，提高宇航員以及其它太空設(shè)備在國際空間站以外地點(diǎn)工作的效率，或者是將來在其他星球上工作的效率運(yùn)用這類機(jī)器人，宇航員可以就在太空艙里面來遠(yuǎn)距離遙控機(jī)器人，來共同完成任務(wù)第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)國產(chǎn)月球車

高1.5米、翼展長達(dá)2米、重120公斤 距離地面指揮中心超過38萬公里，每一次通訊要傳輸2.6秒鐘；在月球上，它要承受127℃至零下183℃的巨大溫差；強(qiáng)烈的電磁輻射可能破壞電子遙控系統(tǒng)。 內(nèi)置CCD相機(jī)能辨清前方3米以內(nèi)的地形地貌，通過計(jì)算機(jī)建立三維立體地圖后，自動(dòng)判斷、規(guī)劃和改變前進(jìn)路線。如果遇到超過30度的斜坡、大于25厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑時(shí)，它能安全避讓。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)8)娛樂機(jī)器人

精彩有趣的機(jī)器人足球賽風(fēng)靡日本的機(jī)器人相撲賽活靈活現(xiàn)的機(jī)器人動(dòng)物園以假亂真的“帕瓦羅蒂”好看好玩的機(jī)器小狗維妙維肖的機(jī)器人“演奏家”寓教于樂的“能力風(fēng)暴”機(jī)器人足球賽

第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)一名日本東北大學(xué)學(xué)生與一個(gè)會(huì)跳舞的智能機(jī)器人跳華爾茲舞智能機(jī)器人能夠根據(jù)舞伴作用在它的手臂和背上的力量大小判斷舞伴的下一個(gè)動(dòng)作第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生具有一定規(guī)律的電信號(hào)編碼，通過植入大白鼠腦內(nèi)的數(shù)根微電極將這些電信號(hào)施加到具有特定功能的神經(jīng)核團(tuán)，從而使大白鼠在神經(jīng)核團(tuán)的控制下實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)等特定動(dòng)作。插著微電極的大白鼠在研究人員發(fā)出計(jì)算機(jī)指令后，正確地完成了連續(xù)“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”和“前進(jìn)”的任務(wù)

9)生物機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)10）工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型PPP關(guān)節(jié)型RRR圓柱坐標(biāo)型RPP球坐標(biāo)型RRP平面關(guān)節(jié)型RRP搬運(yùn)機(jī)器人：短片1短片2第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等一汽大眾激光焊接機(jī)器人

碼垛機(jī)器人：短片1短片2第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)廣州本田焊接車間廣州本田涂裝車間噴涂機(jī)器人焊接機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)11）特種機(jī)器人

水下機(jī)器人：美國的AUSS、俄羅斯的MT-88、法國的EPAVLARD等水下機(jī)器人已用于海洋石油開采，海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和維護(hù)、以及大壩檢查等空間機(jī)器人：空間機(jī)器人一直是先進(jìn)機(jī)器人的重要研究領(lǐng)域。目前美、俄、加拿大等國已研制出各種空間機(jī)器人。如美國NASA的空間機(jī)器人Sojanor等象鼻機(jī)器人短片第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要包括采掘機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器人兩在類。主要研究內(nèi)容為：機(jī)械結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、傳感器及定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信及遙控技術(shù)。目前日、美、德等發(fā)達(dá)國家已研制出了地下管道和石油、天然氣等大型管道檢修用的機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人：醫(yī)用機(jī)器人的主要研究內(nèi)容包括：醫(yī)療外科手術(shù)的規(guī)劃與仿真、機(jī)器人輔助外科手術(shù)、最小損傷外科、臨場感外科手術(shù)等。美國已開展臨場感外科（telepresencesurgery）的研究，用于戰(zhàn)場模擬、手術(shù)培訓(xùn)、解剖教學(xué)等第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)建筑機(jī)器人：日本已研制出20多種建筑機(jī)器人。如高層建筑抹灰機(jī)器人、預(yù)制件安裝機(jī)器人、室內(nèi)裝修機(jī)器人、地面拋光機(jī)器人、擦玻璃機(jī)器人等軍用機(jī)器人：近年來，美、英、法、德等國已研制出第二代軍用智能機(jī)器人。其特點(diǎn)是采用自主控制方式，能完成偵察、作戰(zhàn)和后勤支援等任務(wù)，在戰(zhàn)場上具有看、嗅和角摸能力，能夠自動(dòng)跟蹤地形和選擇道路，并且具有自動(dòng)搜索、識(shí)別和消滅敵方目標(biāo)的功能。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

日本一公司設(shè)計(jì)的搶險(xiǎn)救生機(jī)器人“T-52Enryu”。這臺(tái)巨型機(jī)器人(可通過搖控操作，也可以近距離操作)能夠扒開各中堆積物并使用自己的“雙手”推倒堅(jiān)固的墻壁第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)2.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)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)3.為什么要發(fā)展機(jī)器人?

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)線上的焊接工作理由之三：機(jī)器人做人做不了的事情。比如人們對太空的認(rèn)識(shí)，對原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線汽車裝配機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)二、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)1.相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo)關(guān)節(jié)（Joint）：即運(yùn)動(dòng)副，允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

連桿（Link）：機(jī)器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開的部分。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)定位精度（Positioningaccuracy）：指機(jī)器人末端參考點(diǎn)實(shí)際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。重復(fù)性（Repeatability）或重復(fù)精度：在相同的位置指令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復(fù)度。oo第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)工作空間（Workingspace）：機(jī)器人手腕參考點(diǎn)或末端操作器安裝點(diǎn)（不包括末端操作器）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)2.工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)（1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（a）表示手指（末端執(zhí)行器）；（b）表示垂直、升降運(yùn)動(dòng)；（c）表示水平伸縮運(yùn)動(dòng)；（d）表示回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；（e）表示俯仰運(yùn)動(dòng)。注意：不同的書上，運(yùn)動(dòng)簡圖的符號(hào)表示可能不一樣。機(jī)器人空間多姿態(tài)變換運(yùn)動(dòng)視頻第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)直角坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式球坐標(biāo)式第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（a）直接驅(qū)動(dòng)型（b）平行連桿型（c）偏置型（d）平面型第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)123456123456機(jī)器人視覺定位抓取運(yùn)動(dòng)視頻第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)（2）工業(yè)機(jī)器人手部(手爪)結(jié)構(gòu)1）滑槽杠桿式手部第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)2）齒輪齒條式手部3）滑塊杠桿式手部4）斜楔杠桿式第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)5）移動(dòng)型連桿式手部6）齒輪齒條式手部7）內(nèi)漲斜塊式手部8）連桿杠桿式手部第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)手指類型：第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)電磁式吸盤氣吸式吸盤常見的另兩種手部:滾動(dòng)軸承座圈鋼板齒輪多孔鋼板雙吸頭吸盤多吸頭吸盤吸取瓦楞板雙吸頭吸盤雙吸頭架式吸盤多吸頭板式吸盤第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)(3)工業(yè)機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)腕部影響手部的姿態(tài)（方位）第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)(4)工業(yè)機(jī)器人臂部結(jié)構(gòu)臂部確定手部的位置第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)3.移動(dòng)機(jī)器人1)車輪型兩輪型三輪型四輪型第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)救援機(jī)器人2)履帶式第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)3)步行式第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)4)其它移動(dòng)方式軍用昆蟲機(jī)器人爬纜索機(jī)器人水下6000米無纜自治機(jī)器人蛇形機(jī)器人第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)三、目前機(jī)器人研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。

第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)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器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniaturerobotics）:這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對社會(huì)進(jìn)步和人類活動(dòng)的各個(gè)方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。

第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。軟機(jī)器人技術(shù)（softrobotics）:主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是安全的，機(jī)器人對人是友好的。仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)四、工業(yè)機(jī)器人概述1.工業(yè)機(jī)器人的定義及組成

1）工業(yè)機(jī)器人定義綜合各國對工業(yè)機(jī)器人(IndustrialRobot)的定義，其在“可編程”、“計(jì)算機(jī)控制”和“機(jī)械裝置”三方面的共同點(diǎn)是：

工業(yè)機(jī)器人，是一種可以搬運(yùn)物料、零件、工具或完成多種操作功能的專用機(jī)械裝置；由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，是無人參與的自主自動(dòng)化控制系統(tǒng)；它是可編程、具有柔性的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以允許進(jìn)行人機(jī)聯(lián)系?？梢酝ㄋ椎乩斫鉃椤皺C(jī)器人是技術(shù)系統(tǒng)的一種類別，它能以其動(dòng)作復(fù)現(xiàn)人的動(dòng)作和職能；它與傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)(或自動(dòng)系統(tǒng))的區(qū)別在于有更大的萬能性和多目的用途，可以反復(fù)調(diào)整以執(zhí)行不同的功能。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)2）工業(yè)機(jī)器人的組成第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人一般都由手部、腕部、臂部、機(jī)身、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。手部。又稱抓取機(jī)構(gòu)或夾持器或終端效應(yīng)器，用以直接抓取工件或工具。在手部可安裝某些專用工具，如焊槍、噴槍、電鉆、電動(dòng)螺釘（母）擰緊器，這些可視為專用的特殊手部。工業(yè)機(jī)器人所用手部有機(jī)械式、真空、磁力及粘附式手爪。腕部。是連接手部與留部的部件，用以支承和調(diào)整末端執(zhí)行器(手部)的姿態(tài)，確定物件的姿態(tài)(方向)。臂部。是支撐腕部的部件，由操作機(jī)的動(dòng)力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成。用以承受工件和工具的負(fù)荷，改變它們的空間位置并將它們送至預(yù)定購位置。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

機(jī)身。又稱為立柱，是支撐臂部的部件，用以擴(kuò)大臂部的活動(dòng)范圍機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)。是支撐整個(gè)工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)件，用以確定或改變整臺(tái)機(jī)器人的位置。

以上手部、腕部、臂部、機(jī)身、機(jī)座及行走機(jī)構(gòu)等構(gòu)成了機(jī)器人本體，又稱操作機(jī)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。是工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力源，又稱為移動(dòng)器，由驅(qū)動(dòng)器、減速器及檢測元件等組成?？刂葡到y(tǒng)。是控制工業(yè)機(jī)器人按預(yù)定要求進(jìn)行動(dòng)作的位置，也是由人操作啟動(dòng)第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)2.工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸系和自由度

1）工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)鈾系機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軸系通常分為四類：直角坐標(biāo)系(圖4—13a)、圓柱坐標(biāo)系(兩個(gè)直線和一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸)(圖4—13b)，球坐標(biāo)系(—個(gè)直線和兩個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸)(圖4—13c)、關(guān)節(jié)系（三個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸)(圖4—13d)。第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)

與運(yùn)動(dòng)軸系相對應(yīng)，工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)可分為四種坐標(biāo)型式的操作機(jī)，其特點(diǎn)如下：直角坐標(biāo)型操作機(jī)。在空間三個(gè)相互垂直的方向x、Y、z上作移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)獨(dú)立，其控制簡單、易達(dá)到高精度，但操作靈活性差，運(yùn)動(dòng)速度較低，操作范圍較小。圓柱坐標(biāo)型操作機(jī)。這類操作機(jī)在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上裝有立柱，水平臂可沿立柱上下運(yùn)動(dòng)并且在水平方向伸縮，其操作范圍較大，運(yùn)動(dòng)速度較高，但隨著水平臂沿水平方向仲長，基線位移分辨精度越來越低。

第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)球坐標(biāo)型操作機(jī)。又稱極坐標(biāo)型操作機(jī)，工作臂不僅可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，還可繞水平軸作俯仰運(yùn)動(dòng)，且能沿手臂軸線作伸縮運(yùn)動(dòng)，其操作比圓柱坐標(biāo)型更為靈活，但旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)反映在末端執(zhí)行器上的線位移分辨力是一個(gè)變量。關(guān)節(jié)型操作機(jī)。其由多個(gè)關(guān)節(jié)聯(lián)結(jié)的機(jī)座、大臂、小臂和手腕等構(gòu)成可在垂直于機(jī)座的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，其操作靈活性最好，運(yùn)動(dòng)速度較高、操作范圍大，但精度受手臂位姿的影響，實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)較困難。ADT-MR-401-600多關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人搬運(yùn)應(yīng)用視頻第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)2）工業(yè)機(jī)器人的自由度為了使工業(yè)機(jī)器人能夠按必要的動(dòng)作順序運(yùn)動(dòng)，需要六個(gè)基本運(yùn)動(dòng)軸．即所謂六個(gè)自由度。這六個(gè)自由度用來模仿人手臂的各種功能動(dòng)作，并非所有的機(jī)器人都需要具備全部六個(gè)自由度。這六個(gè)基本運(yùn)動(dòng)中三個(gè)是腕部的，三個(gè)是臀部和機(jī)身，以圖下圖所示的球坐標(biāo)機(jī)器人為例，說明如下；第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)垂直俯仰運(yùn)動(dòng)。整個(gè)臂部圍繞一個(gè)水平軸的支點(diǎn)(肩關(guān)節(jié))在垂直方向上作俯仰運(yùn)動(dòng)。徑向往復(fù)移動(dòng)。臂部的伸縮運(yùn)動(dòng)，對于關(guān)節(jié)機(jī)器人來說，是用前臂繞肘關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)來完成的。往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圍繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(工業(yè)機(jī)器人臂部的左右旋轉(zhuǎn))。ADT-MR-401-600多關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人搬運(yùn)與點(diǎn)膠視頻第四章制造自動(dòng)化技術(shù)之二-機(jī)器人技術(shù)3.工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)地位1）制造業(yè)的角度工業(yè)機(jī)器人是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，它屬于自動(dòng)化制造系統(tǒng)的物理層次。機(jī)器人的過去、現(xiàn)在和未來都與制造業(yè)發(fā)展密切相關(guān)。以1993年日本工業(yè)機(jī)器人按行業(yè)分布的統(tǒng)計(jì)資料為例，用于制造業(yè)的機(jī)器人占日本機(jī)器人總數(shù)的96％，根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)報(bào)告資料，日本機(jī)器人密度最高，1997年在制造業(yè)中每萬名工人占有機(jī)器人的數(shù)量為27