智能机器人中文

智能机器人系统与设计任课教师:张浩峰办公室:智能楼337栋联系方式:Ph#:84317297-405课程大纲绪论体系结构机器人运动学传感器系统介绍图象处理计算机视觉摄象机标定信息处理运动规划第一章绪论什么是机器人挂在多用车或牵引车上的起重机常规的机器人操作手比较相同点：都具有许多连杆，这些连 杆通过关节依次连接， 由驱动器驱动。不同点：起重机由人控制驱动器。 机器人操作手由计算机 编程控制。机器人操作机在美国标准中，只有易于再编程的装置才认为是机器人。因此，手动装置或固定顺序机器人都不认为是机器人。机器人的分类按照日本机器人学会（JIRA）的标准：

第1类：人工操作装置——由操作员操纵的多自由度装置 第2类：固定顺序机器人——按预定不变方法有步骤的依次执行任务的设备，其执行顺序难以修改 第3类：可变顺序机器人——同第2类，但其顺序易于修改 第4类：示教再现（playback）机器人——操作员引导机器人手动执行任务，记录下这些动作并由机器人以后再执行 第5类：数控机器人——操作员为机器人提供运动程序，而不是手动示教执行任务 第6类：智能机器人——机器人具有感知和理解外部环境的能力，即使其工作环境发生变化，也能够成功的完成任务。美国机器人学会（RIA）只将以上3-6类视作机器人法国机器人学会（AFR）将机器人进行如下分类： 类型A：手动控制远程机器人的操纵装置。 类型B：具有预定周期的自动操纵装置。 类型C：具有连续轨迹或点到点轨迹的可编程伺服控制机器人。 类型D：同类型C，但能够获取环境信息。什么是机器人学机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识。机器人系统不仅由机器人组成，还需要其他装置和系统连同机器人一起来共同完成必需的任务。机器人可以用于生产制造、水下作业、空间探测、帮助残疾人甚至娱乐等方面。通过编程和控制，许多场合均可应用机器人。机器人学是一门交叉学科，它得益于机械工程、电气与电子工程、计算机科学、生物学以及许多其他学科。机器人的发展历史●世界1922 捷克作家KarelCapek，小说“Rossum’s UniversalRobots”，引入名词Robota 1946 GeorgeDevol开发出磁盘控制器 Eckert和Mauchley在UPenn建造了ENIAC计算机 1952 第一台数控机床在MIT诞生 1954 GeorgeDevol开发了第一台可编程机器人1962 Unimation公司成立，出现了最早的工业机器 人 1968 第一台智能机器人Shakey在Standford诞生 1983 机器人学开始列入教学计划目前 世界工业机器人累计产量约110余万台 世界机器人装机总量近80万台机器人的发展历史●中国80年代 国家把工业机器人开发列入‘七五’计划1986年 实施863计划，发展智能机器人目前 工业机器人装机总量约2000台（占世界装 机总量0.25%).其中,国产机器人约400台.

中国的工业机器人产业正处在萌芽阶段机器人的优缺点提高生产率、安全性、效率、产品质量和产品一致性。可以在危险或者不良的环境下工作。可以不知疲倦、不知厌烦的持续工作。(3D)Dirty,Dull,Dangerous除了发生故障或磨损外，始终如一的保持精确度。具有比人高很多的精确度。具有某些人类所不具有的能力。可以同时响应多个激励或处理多项任务。优点：机器人的优缺点带来经济和社会问题。如工人失业，情绪上的不满与怨恨等缺乏应急能力。在很多方面具有局限性。如自由度、灵巧度、传感器能力、视觉系统、实时响应费用开销大。如原始的设备费、安装费、需要周边设备、需要培训、需要编程。缺点：机器人的组件机械手或移动车： 机器人的主体部分。末端执行器： 用来抓取物体。驱动器： 是机械手的“肌肉”。传感器： 收集机器人内部状态信息或 用来与外部环境进行通信。控制器： 从计算机获取数据，控制驱 动器的动作，并与传感器反 馈信息一起协调机器人的运 动。处理器： 计算机器人关节的运动。软件： 操作系统、机器人软件、例 行程序集合和应用程序机器人的自由度为了完全定位空间的物体，需要三个数据来确定该物体在空间中的位置。还需要另外三个数据来确定物体的姿态。所以需要6个自由度才能将物体放置到空间的期望位姿（位置和姿态的简称）7个自由度的系统没有惟一解。如果一个机器人具有7个自由度，那么机器人可以有无穷多种方法在期望位置为部件定位和定姿。必须要有附加的决策程序使机器人能够从无数种方法中只选择一种。机器人的坐标机器人的构型通常可用一系列的P，R和S来描述。

P：滑动关节 R：旋转关节 S：球型关节

笛卡尔坐标/直角坐标/台架型（3P)圆柱坐标型（R2P）球坐标型（2RP）链式/拟人型（3R）选择性柔性装配机器人臂（SCARA)机器人的参考坐标系全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系机器人的编程模式硬件逻辑结构模式引导或示教模式连续轨迹示教模式软件模式机器人的性能指标负荷能力运动范围精度（正确性）重复精度（变化性）机器人语言机器人语言根据其设计和应用的不同有着不同复杂性级别，其级别范围从机器级到已提出的人类智能级不等。以下是对不同级别机器人语言的一般描述：微型计算机机器级语言点到点级语言基本动作级语言结构化程序级语言面向任务级语言国外的研究机构CMU的机器人研究所Stanford的人工智能实验室MIT的人工智能实验室JPL机器人实验室USC的机器人实验室佐治亚可移动机器人技术实验室加州理工学院机器人学实验室国内的情况哈尔滨工业大学机器人研究所北航机器人研究所北理工机器人研究所有关学术刊物IEEETrans.Robotics&Automation1.486IEEEROBOTAUTOMMAG0.45INTJROBOTRES1.127JINTELLROBOTSYST0.219JROBOTICSYST0.317ROBOTAUTONSYST0.777ADVROBOTICS0.348AUTONROBOT1.246机器人相关书籍AIRoboticsBehavior-basedRoboticsDigitalImageProcessingComputerVision:AModernApproachMulti-ViewGeometryinComputerVisionPlanningAlgorithmProbabilisticRobotics机器人的应用工业机器人建筑机器人林业机器人矿业机器人农业机器人畜产机器人保安救灾机器人纺织机器人军用机器人医疗机器人服务机器人表演娱乐机器人极限作业机器人微型机器人机器人的应用点焊机器人机器人的应用弧焊机器人机器人的应用切割机器人装配机器人机器人的应用码垛机器人机器人的应用铆接机器人喷漆机器人机器人的应用超净车间用机器人机器人的应用建筑机器人机器人的应用农业机器人林业机器人畜牧业机器人机器人的应用食品包装机器人缝纫机器人机器人的应用飞行侦察机器人排雷机器人机器人的应用侦察排爆机器人机器人的应用医疗机器人机器人的应用手术机器人机器人的应用遥控机器人手术机器人的应用服务机器人机器人的应用清扫机器人机器人的应用清扫机器人机器人的应用擦窗机器人机器人的应用表演娱乐机器人机器人的应用机器宠物机器人的应用演奏机器人机器人的应用极限作业机器人微型机器人●日本：主要基于精密机械加工的微型机械技术 目标：1.进入工业管道进行维修的微型机器人 2.进入血管实行手术的微型机器人 3.由微型机床组成的微型工厂成果:1.丰田公司制成微型汽车，一粒米大小，24个部件，行速每秒5厘米 2.机研所制成微型车床，重100克，尺寸：3.2x3.5x3.05厘米●美国：主要基于半导体技术的MEMS技术 成果：微型压力传感器，微型加速度传感器，微型光学调制器 微型激光扫描器，微型电机...●德国：主要用LIGA技术进行微电机系统的研制 成果：微型传感器，微齿轮，微蜗轮...●中国：国防科工委，863计划及国家自然科学基金已开始组织MEMS 的研究微型机器人微型飞机微型机器人机器蜜蜂微型机器人微型机器人微型机器人微型爬管机器人人形机器人水下机器人太空探测机器人机器人足球赛澳大利亚科学家德加里斯

研制细胞自动机-人工脑现在-7500个人工神经细胞（机器猫）2007年-100亿个人工神经细胞（弱智人）-230亿个人工神经细胞（普通人）2011年-一万亿个人工神经细胞（比人脑聪明40倍）机器能与人或动物相互结合与沟通吗？人造假肢，人造关节，人造肌腱，人造血管人造感知器官（眼，耳，鼻等）人造脏器（心脏，肺，肝，肾，