(2.1)--概述1机器人技术基础.ppt

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1、机器人技术基础机器人技术基础机器人技术基础机器人技术基础绪论（一）机器人的定义特性与发展机器人技术基础机器人技术基础让我们开启机器人之旅吧你知道机器人这个单词你知道机器人这个单词的由来吗？的由来吗？Robot是由捷克文robota（意为农奴、苦力）衍生而来的。剧中描述了一家发明类人机器robot的公司，该公司将robot作为工业产品推向市场，让它们去充当劳动力。图1-01 仿生机器人机器人技术基础机器人技术基础目 录/CONTENTS01 什么是机器人03 机器人的发展历程04 机器人的发展趋势02 机器人的特性机器人技术基础机器人技术基础1.什么是机器人在你的定义里，什么样的机器才能称为机器

2、人？像人的？智能？可控的？机器人技术基础机器人技术基础1.什么是机器人1 1）国际上对机器人的定义）国际上对机器人的定义机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。机器人是貌似人的自动机，具有智力且顺从于人，但不具备人格。(3)ISO的定义(2)美国机器人协会的定义(1)牛津字典的定义机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序操作来执行各种任务的，并具有编程能力的多功能机械手。机器人技术基础机器人技术基础1.什么是机器人2)2)我国对机器人的定义我国对机器人的

3、定义在中国，科学家对机器人的定义为：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。机器人技术基础机器人技术基础 上述各种定义有共同之处，即认为机器人像人或人（动物）的某一部分，并能模仿人的动作；具有智力、感觉与识别能力；是人造的机器或机械电子装置。随着机器人的进化和机器人智能的发展，对这些定义都有修改的必要，甚至需要对机器人进行重新定义。1.什么是机器人机器人技术基础机器

4、人技术基础 根据国际标准化组织(ISO)给出的机器人定义，机器人的特性如下：(1)具有类人性，其动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官的功能。(2)具有通用性，其工作种类多样，动作程序灵活易变。(3)具有智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等，其智能程度不同。(4)具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。2.机器人的特性机器人技术基础机器人技术基础2.机器人的特性 为了防止机器人伤害人类，1940年，一位名叫阿西莫夫的科幻作家首次使用了robotics（机器人学）来描述与机器人有关的科学，并提出了“机器人学三原则”：(1)机器人不得伤害人类或由于故障而使人遭受不幸。(2)

5、机器人应执行人们下达的命令，除非这些命令与第一原则相矛盾。(3)机器人应能保护自己的生存，只要这种保护行为不与第一或第二原则相矛盾。这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。为了防止机器人伤害人类，1940年，一位名叫阿西莫夫的科幻作家首次使用了robotics（机器人学）来描述与机器人有关的科学，并提出了“机器人学三原则”：(1)机器人不得伤害人类或由于故障而使人遭受不幸。(2)机器人应执行人们下达的命令，除非这些命令与第一原则相矛盾。(3)机器人应能保护自己的生存，只要这种保护行为不与第一或第二原则相矛盾。机器人技术基础机器人技术基础3.机器人的发展历

6、程1)最早的机器人三国时，诸葛亮发明的“木牛流马”，也就是现代的步行机机器人。它在结构和功能上相当于今天运输用的工业机器人。1738年，法国天才技师杰克戴瓦克逊发明了一只机器鸭，它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。瓦克逊的本意是想把生物的功能机械化，以进行医学上的分析。17681774年，瑞士钟表匠德罗斯父子三人合作制造出3个像真人一样大小的机器人写字偶人、绘图偶人和弹风琴偶人。机器人技术基础机器人技术基础3.机器人的发展历程2)现代机器人 随着控制论和信息论为指导，综合了机械学、微电子技术、计算机、传感技术等学科，特别是计算机技术的发展，现代机器人的出现已经是顺理成章的事了。机器人技术

7、基础机器人技术基础3.机器人的发展历程2)现代机器人 1959年，美国的德沃尔的Unimation公司制造出世界上第一台工业机器人Unimate机器人（见图12），现代机器人的历史才真正开始。现在的Unimate机器人是球坐标机器人，它由5个关节串联的液压驱动，可完成近200种示教再现动作。图1-02 Unimate机器人机器人技术基础机器人技术基础3.机器人的发展历程3)世界各国的机器人 近十几年来，欧洲的德国、瑞典、法国及英国的机器人产业发展较快。直到20世纪70年代中期，鉴于机器人技术的发展和日本在工业机器人方面所取得的成就，美国才意识到问题的紧迫性并采取多方面措施。(1)美国(2)日本

8、3)欧洲20世纪70年代是日本机器人的迅速发展时期，日本在机器人的产品开发和应用两个方面超过美国，成为当今世界第一的“机器人王国”。机器人技术基础机器人技术基础3.机器人的发展历程4)我国的机器人发展 我国于1972年开始研制工业机器人，并开始了机构学、计算机控制和应用技术的研究。20世纪80年代，我国机器人技术的发展得到政府的重视和支持，机器人步入了跨越式发展时期。1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划。1987年，我国的863高技术计划将机器人方面的研究开发列入其中，进行了工业机器人基础技术、基础元器件、工业机器人整机及应用工程的开发研究。我国研制出了喷涂、弧焊、点焊和搬运等工业机器

9、人整机，多类专用和通用控制系统及关键元器件，其性能指标达到20世纪80年代初国外同类产品的水平。机器人技术基础机器人技术基础3.机器人的发展历程4)我国的机器人发展 到 世纪 年代末期建立了 个机器人产业化基地和 个科研基地。进入 世纪，我国工业机器人进入了产业化阶段。在这一阶段先后涌现出以新松机器人为代表的多家从事工业机器人生产的企业，自主研制了多种工业机器人系列，并成功应用于汽车点焊、货物搬运等任务。经过 多年的发展，我国在工业机器人基础技术和工程应用上取得了快速的发展，基本奠定了独立自主发展机器人产业的基础。机器人技术基础机器人技术基础4.机器人的未来发展趋势1)1)智能化智能化 未来机

10、器人将会越来越“聪明”，这种智能化主要表现在知觉感知能力增强、具有很强的逻辑推理、可以通过学习提高自己的能力、可以通过各种手段与人或者机器交流，以及在复杂环境中的行为调整。图1-03 柯洁与阿尔法狗机器人技术基础机器人技术基础4.机器人的未来发展趋势1)1)智能化智能化大数据学习能力新型传感算法主技术要机器人技术基础机器人技术基础4.机器人的未来发展趋势2)2)微型化微型化 微型机器人又称为“明天的机器人”。它是机器人研究领域的一颗新星，它同智能机器人一起成为科学追求的目标。尺寸为1100 mm的机械为小型机械，尺寸为10 m1 mm的机械为微型机械，10 nm10 m的机械为超微型机械。微型

11、机器人的体积可以缩小到微米级甚至亚微米级，重量轻至纳克，加工精度通常为纳米级。机器人技术基础机器人技术基础图1-04 FR-小型机器人4.机器人的未来发展趋势2)2)微型化微型化 图1-3所示的FR小型机器人轻巧地从现场设置的桌子上起飞后，能在3 m左右的高度盘旋飞行。在现场设置的投影机上投出了安装在机器人上的CMOS摄像头拍摄到的图像。比起其前代来，新的机器人更轻盈也更高级，具有独立的飞行能力且可采用无线蓝牙进行操控。机器人技术基础机器人技术基础4.机器人的未来发展趋势2)2)微型化微型化新型传感器微加工工艺动力与驱动结构设计主技术要机器人技术基础机器人技术基础图1-05 日本仿真人机器人4

12、.机器人的未来发展趋势3)3)仿生化仿生化 工具型机器人保持了机器人应有的基本元素，如装备了爪形机械、抓具和轮子，但不管怎么看，它都像是台机器，比如常见的一些工业机器人。相比之下，类人形机器人则最大限度地与创造它们的人类相似，它们的运动臂上有自己的双手，下肢有真正的脚，有人类一样的脸，如图1-04日本的仿真机器人所示。机器人技术基础机器人技术基础 工程师们的仿生对象不仅有人，有狗，还包括会游泳的七鳃鳗、爪力十足的章鱼、善于攀爬的蜥蜴和穴居蛤等。他们甚至在努力模仿昆虫，研发可以振翅高飞的蚊虫机器人，如图1-7所示。这就导致工具型机器人和类人形机器人研究逐渐受到冷落，而动物形态仿生机器人的研究则不断取得进展。4.机器人的未来发展趋势3)3)仿生化仿生化图1-06 日本仿真人机器人机器人技术基础机器人技术基础4.机器人的未来发展趋势3)3)仿生化仿生化新型材料生物行为学动力与驱动机器人运动学主技术要机器人技术基础机器人技术基础THE ENDTHANKS