机器人的发展及分类

1、1机器人的发展2Main Points机器人分类机器人分类3.机器人组成与结构机器人组成与结构2.机器人发展史机器人发展史1.机器人研究现状与趋势机器人研究现状与趋势4.3Introduction30年前，微软公司董事会主席比尔盖茨毅然弃学，创立微软公司，成为个人计算机普及革命的领军人物。 比尔盖茨预言，机器人即将重复个人计算机产业崛起的道路，使机器人成为我们日常生活的一部分，“家家都有机器人”。6Development早在我国西周时代，就流传有关巧匠偃师献给周穆王一个艺伎（歌舞机器人）。我们知道古人用滴漏计时的方法，其实那就是一种自动化设备水钟水钟。作为第一批自动化动物之一的能够飞翔的木鸟是

2、鲁班在公元前400年左右制成的。东汉时期，张衡发明的指南 车是世界上最早的机器人雏形 （含有自动离合装置）蜀国丞相诸葛亮蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了成功地创造出了“ “木牛流马木牛流马” ”。用其。用其运送军粮，支援前方战争。运送军粮，支援前方战争。71738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。公元17681774年间，瑞士钟表名匠德罗斯父子设计出三个像真人一样大小的机器人写字偶人、绘图偶人和谈风琴偶人。从江户时代末期到明治时代一直为日本民众所熟悉的射箭童子19201920年，捷克剧作家卡雷尔年，捷克剧作家卡雷尔 凯培克在他的科幻情节剧凯培克

3、在他的科幻情节剧罗罗萨姆的万能机器人萨姆的万能机器人中，第一次提出了中，第一次提出了“ “Robota”Robota”这个这个词词也也被当成了机器人一词的起源。被当成了机器人一词的起源。9针对人类社会对即将问世的机器人的不安，1942年 美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。第一法则第一法则机器人不得伤害人类，或袖手旁观坐视人类受到伤害； 第二法则第二法则除非违背第一法则，机器人必须服从人类的命令； 第三法则第三法则在不违背第一及第二法则下，机器人必须保护自己。1、 机器人概述机器人概述 第一台机器人试验样机第一台机器人试验样机1

4、954年诞生于美国，年诞生于美国， 机器人产品则问世于机器人产品则问世于20世纪世纪60年代。年代。 机器人是一种廉价、高效的机器人是一种廉价、高效的“劳动力劳动力”，可以代，可以代替人在各种环境中工作，外形可以像人，也可以完替人在各种环境中工作，外形可以像人，也可以完全不像人，重在其功能，其大规模应用是从工业生全不像人，重在其功能，其大规模应用是从工业生产的搬运、喷漆、焊接、装配等方面开始的。产的搬运、喷漆、焊接、装配等方面开始的。 机器人是一种高度复杂的自动化装置，综合运用机器人是一种高度复杂的自动化装置，综合运用了机械、电子电气、计算机、检测、通信、自动控了机械、电子电气、计算机、检测、

5、通信、自动控制、语音和图形图象处理等技术。制、语音和图形图象处理等技术。 2、机器人系统的基本工作原理、机器人系统的基本工作原理 机器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。机器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。 智能机器人可以通过传感器了解外部环境或自身状态的变智能机器人可以通过传感器了解外部环境或自身状态的变化，可以做出自己的逻辑推理、判断与决策。化，可以做出自己的逻辑推理、判断与决策。 计算机是机器人的大脑，传感器是机器人的感觉器官，输计算机是机器人的大脑，传感器是机器人的感觉器官，输入入/输出设备是人与机器人的交互工具，常用的有显示器、键输出设备是人与机器人的交互工具，常用的

6、有显示器、键盘、示教盒、打印机、网络接口等。盘、示教盒、打印机、网络接口等。 人人I/O设备设备计算机硬件及软件计算机硬件及软件驱动器驱动器机器人本体机器人本体传感器传感器机器人控制系统的基本构成机器人控制系统的基本构成机器人系统由四部分组成，包括机械系统、驱动系统、机器人系统由四部分组成，包括机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四大部分。控制系统和感知系统四大部分。12机械系统：由机身、手臂、腕部、末端操作和行走机构组成。应用最广，滚轮由电机驱动，具有驱动、换向、制动功能13支撑面积大、爬坡能力强、承载能力大适应能力强、稳定性好14驱动系统：主要有四种：液压式、气压式、电气式和机械式15控

7、制系统与感知系统：利用传感器获取信息，并作出反馈。热电阻、热电偶电阻抗、静电容16 全球每年新投入机器人数量分布特点（2007年）：亚洲滞销：日本拥有全球最大的机器人人市场；中国保持着14%的机器人投资增长幅度。美洲增长明显：美洲年增长17%，主要是美国和加拿大欧洲持续发展：德国作为欧洲最大的机器人市场，增长了 29%3、机器人的分类、机器人的分类 按用途划分有工业机器人、农业机器人、医疗按用途划分有工业机器人、农业机器人、医疗机器人、海洋机器人、军用机器人、太空机器人、机器人、海洋机器人、军用机器人、太空机器人、娱乐机器人、服务机器人、微型机器人等。娱乐机器人、服务机器人、微型机器人等。 按

8、功能划分有普通的程序控制机器人和智能机按功能划分有普通的程序控制机器人和智能机器人。程序控制机器人按照规定的顺序动作，很器人。程序控制机器人按照规定的顺序动作，很多工业机器人都属于这种类型。多工业机器人都属于这种类型。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是多种学科和高新技术综合集成的产物。智器，是多种学科和高新技术综合集成的产物。智能机器人技术水平的高低往往反映了一个国家综能机器人技术水平的高低往往反映了一个国家综合技术实力的高低。合技术实力的高低。 3.1工业机器人工业机器人 是工业生产用自动化装置，能够在工业生产线中是工业生产用自动化装置，

9、能够在工业生产线中自动完成点焊、弧焊、喷漆、切割、装配、搬运、自动完成点焊、弧焊、喷漆、切割、装配、搬运、包装、码垛等作业，广泛应用于机械加工、汽车制包装、码垛等作业，广泛应用于机械加工、汽车制造、家用电器生产以及钢铁、化工等行业。造、家用电器生产以及钢铁、化工等行业。工业机器人的主要特点工业机器人的主要特点l 能高强度地、持久地在各种生产和工作环境中从能高强度地、持久地在各种生产和工作环境中从事单调重复的劳动；事单调重复的劳动；l 对工作环境有很强的适应能力，能代替人在有害对工作环境有很强的适应能力，能代替人在有害和危险场所工作；和危险场所工作；l 动作准确性高，可保证产品质量的稳定性；动作

10、准确性高，可保证产品质量的稳定性；l 具有很广泛的通用性和独特的柔性，比一般自动具有很广泛的通用性和独特的柔性，比一般自动化设备有更广的用途，既能满足大批量生产的需化设备有更广的用途，既能满足大批量生产的需要，也可以灵活、迅速地实现多品种、小批量的要，也可以灵活、迅速地实现多品种、小批量的生产；生产；l 能显著地提高生产率和大幅度降低产品成本。能显著地提高生产率和大幅度降低产品成本。 弧焊机器人弧焊机器人 汽车装配机器人汽车装配机器人 喷漆机器人“红旗红旗”轿车生产线上的机器人轿车生产线上的机器人 仿生机器人一直是我国机器人领域的研究热点。 对动物的研究则表现为对诸如蛇、鱼的结构以及运动性能的

11、研究。 仿蛇机器人不仅可以作为管道检测装置，也可以作为地震或矿难探索装置，更可以当作 极 地 探 测 器 来 进 行 科 研 活 动 。3.2 军用陆空机器人军用陆空机器人 军用机器人是一种用于军事军用机器人是一种用于军事领域的具有某种仿人功能的领域的具有某种仿人功能的自动机。自动机。军用机器人是为满足各种国军用机器人是为满足各种国防和军事需求而设计的的机防和军事需求而设计的的机器人。它的活动范围可以是器人。它的活动范围可以是空中、陆地和水下。空中、陆地和水下。 侦察机器人侦察机器人 蜂鸟机器人蜂鸟机器人是日本科研人员研制出是日本科研人员研制出一种可以在空中振翅飞行的机器人。一种可以在空中振翅

12、飞行的机器人。 它重它重2.6克，未来还将安装一个微型克，未来还将安装一个微型摄像头。这款机器人可有望帮助在摄像头。这款机器人可有望帮助在废墟中开展救援工作、搜寻罪犯，废墟中开展救援工作、搜寻罪犯，甚至可在火星上作为探测交通工具。甚至可在火星上作为探测交通工具。运输机器人Bigdog运输机器人，由美国武器合约商波士顿动力公司研发的一套科技含量非常高的装置“大狗”(BigDog)运输机器人。 极限操作机器人极限操作机器人 代替人类在核反应堆、空间、深海、灾区等危险地带工作，从事许多人所不能及的工作！ 日本研制的一种用于极限作业的机器人 处理核事故的机器人 防灾机器人返回3.3军用水下机器人军用水

13、下机器人 海底压力非常大，而且环境恶劣，水下机器人海底压力非常大，而且环境恶劣，水下机器人必须具有足够的抗压能力和密封性能，它可以用必须具有足够的抗压能力和密封性能，它可以用于沉船打捞、海上救生、光缆铺设，资源勘探和于沉船打捞、海上救生、光缆铺设，资源勘探和开采等。开采等。 水下机器人可以分为两大类：一类是水下机器人可以分为两大类：一类是有缆水下有缆水下机器人机器人，母船通过电缆向机器人提供动力，人可，母船通过电缆向机器人提供动力，人可以在母船上遥控机器人；另一类是以在母船上遥控机器人；另一类是无缆水下机器无缆水下机器人人，自带能源，能自主潜航和操作，依靠自身的，自带能源，能自主潜航和操作，依

14、靠自身的自治能力来完成人赋予的使命。自治能力来完成人赋予的使命。美国美国CURV3型有缆遥控水下机器人型有缆遥控水下机器人 美国海军研制的无缆水下机器人美国海军研制的无缆水下机器人AUSS 洛克西德公司的无人水下航行器洛克西德公司的无人水下航行器基于基于GPS的水雷探测机器人的水雷探测机器人无缆水下勘探机器人无缆水下勘探机器人3.4 军用空间机器人军用空间机器人 空间机器人是指在空间机器人是指在大气层内外大气层内外从事各种作业的机器从事各种作业的机器人，包括在内层空间进行观测和作业的飞行机器人、人，包括在内层空间进行观测和作业的飞行机器人、各种航天器或空间站使用的机器人、到其他星球上各种航天器

15、或空间站使用的机器人、到其他星球上进行探测作业的星球探测机器人等。进行探测作业的星球探测机器人等。 空间机器人工作在微重力、高真空、超低温、强空间机器人工作在微重力、高真空、超低温、强辐射的环境中，一般要求重量轻、能耗低、可靠性辐射的环境中，一般要求重量轻、能耗低、可靠性高、抗干扰能力强、功能全、智能程度高。高、抗干扰能力强、功能全、智能程度高。 在未来的空间活动中，将有大量的空间加工、生在未来的空间活动中，将有大量的空间加工、生产，装配、实验、维修等工作要依靠空间机器人来产，装配、实验、维修等工作要依靠空间机器人来完成。完成。国际空间站及组装、维修机器人国际空间站及组装、维修机器人 美国研制

16、的美国研制的“Nomad”月球探测机器人月球探测机器人美国的火星探测机器人美国的火星探测机器人 中国的月球探测车在进行沙漠实验中国的月球探测车在进行沙漠实验 机器人宇航员机器人宇航员日本机器人宇航员 “KIROBO”英国机器人宇航员 “Robonaut 2”3.5 服务机器人服务机器人 主要有清洁机器人、家用机器人、娱乐机器人、主要有清洁机器人、家用机器人、娱乐机器人、医疗及康复机器人、老年及残疾人护理机器人、办医疗及康复机器人、老年及残疾人护理机器人、办公及后勤服务机器人、建筑机器人、救灾机器人、公及后勤服务机器人、建筑机器人、救灾机器人、酒店售货及餐厅服务机器人等。酒店售货及餐厅服务机器人

17、等。 智能化是服务机器人发展的主要方向，最先进的智能化是服务机器人发展的主要方向，最先进的智能化技术已经可以让机器人在综合智能方面达到智能化技术已经可以让机器人在综合智能方面达到人类人类3岁婴儿左右的智力水平，某些单项智能则可以岁婴儿左右的智力水平，某些单项智能则可以接近甚至超过人类，但是要进一步提高综合智能水接近甚至超过人类，但是要进一步提高综合智能水平却仍然是一个巨大的挑战。平却仍然是一个巨大的挑战。46Present 家居机器人：家政服务、清洁、做饭 2002年 丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人RoombaRoomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电

18、座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人 娱乐机器人：以供人观赏、娱乐为目的,可以行走或完成动作，可以有语言能力，会唱歌，有一定的感知能力。 1999年 日本索尼公司推出犬型机器人爱宝爱宝( (AIBO)AIBO)，当即销售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。 机器人乐队机器狗“爱宝” 日本索尼公司开发的机器狗“爱宝”具有喜、怒、哀、乐、吃惊、讨厌等六种情绪，并有瞌睡、饥饿、运动、贪玩等五种本能。 NEC公司开发的机器人PaPeRo具有散步模式和交谈模式，能根据谈话对象的不同表现出好恶情绪。 日本的智能机器人日本的智能机器人“ASIMO”能自主能自主走路、跑步、上下楼梯、踢足球、跳舞、走路、跑步、上下楼梯、踢足球、跳舞、躲避障碍物等，而且还具备较强的躲避障碍物等，而且还具备较强的“交交际际”和和“接待接待”能力能力能登台指挥交响乐团能登台指挥交响乐团 能判断人的动作并做出相应的反应，有能判断人的动作并做出相应的反应，有团队协作能力，较为空闲的团队协作能力，较为空闲的Asimo能帮助能帮助同伴工作，其视频识别