第一章机器人技术及其应用概述

机

器

人

技

术

及其应用

彭中波重庆交通大学机电与汽车工程学院2006第一页，共二十三页。第二页，共二十三页。

机器人的结构机器人运动学（重点）机器人静力学（重点）机器人动力学（重点）本课程主要内容：

机器人的控制机器人的感觉第三页，共二十三页。1.1

机器人的定义第一章机器人概述机器人一词的出现：1920年、捷克作家、

KarelCapek、《Rossum’sUniversalRobots》，“Robota”（奴隶）写成了“Robot”。小说在1924年和1927年的时候被纷纷传到了日本、法国和欧洲国家，机器人这个名词就向全世界铺展开来。故事情节：带感情的机器人消灭了人类，一对男女机器人相爱，世界又起死回生。第四页，共二十三页。上世纪60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展

因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其发展而变化。第五页，共二十三页。（2）日本工业机器人协会(JIRA)的定义：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器(endeffector)的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。（1）美国机器人协会(RIA)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，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipulator)”。国际上，关于机器人的定义主要有以下几种：第六页，共二十三页。（3）美国国家标准局(NBS)的定义：机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。（4）国际标准化组织(ISO)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，这种机械手具有几个轴，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，以执行种种任务”。第七页，共二十三页。（5）我国对机器人的定义。蒋新松院士曾建议把机器人定义为“一种拟人功能的机械电子装置”(amechantronicdevicetoimitatesomehumanfunctions)。参考各国的定义，对机器人给出以下定义：机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。第八页，共二十三页。1.2机器人的发展及应用一、古代机器人

春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”。机器马车

西周时期，出现了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。

公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人──自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。第九页，共二十三页。

汉代大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。

后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”。用其运送军粮，支援前方战争。写字机器人

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。第十页，共二十三页。19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派。1886年《未来的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。

1773年，自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。现在保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，还定期弹奏音乐供参观者欣赏。1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。可以回答一些问题。第十一页，共二十三页。二、现代机器人

1952年，第一台数控机床的诞生，为机器人的开发奠定了基础。

1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。主从机器人

1948年，美国原子能委员会的阿尔贡研究所开发了机械式的主从机械手。第十二页，共二十三页。1962年美国AMF公司推出的“VERSATRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”是机器人产品最早的实用机型（示教再现）。

VERSATRANUNIMATE第十三页，共二十三页。1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人1980年后，日本赢得了“机器人王国”的美称第十四页，共二十三页。

各种用途的机器人：水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等新的机器人名称：“软件机器人”、“网络机器人”、机器人化机器德国排爆机器人相扑机器人无人驾驶振动式压路机第十五页，共二十三页。机器鱼“自由泳”“过龙门”在水中“戏球”自主地避开障碍物机器鱼我国研制的排爆机器人第十六页，共二十三页。

70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。

1972年开始研制自己的工业机器人“七五”期间，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施上世纪90年代初期起，形成了一批机器人产业化基地我国工业机器人的发展：第十七页，共二十三页。

日本和美国在20世纪60年代就已经开始进行机器人的研究，与他们相比较，我国还存在较大的差距，因此需要更多的人加入到发展机器人的事业中来。第十八页，共二十三页。3.按机器人的智能程度分（1）一般机器人：只具有一般编程能力和操作功能（2）智能机器人：具有不同程度的智能传感型机器人

交互型机器人

自主型机器人第十九页，共二十三页。理由之三：机器人做人做不了的事情。比如人们对太空的认识，对原子分子进行搬迁的机器人为什么要发展机器人?理由之二：机器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高温的或危险的环境，汽车生产线上的焊接工作机器人汽车焊接生产线理由之一：提高生产效率降低人的劳动强度。比如焊机器人提高生产效率，提高汽车焊接的质量，降低工人的劳动强度

汽车装配机器人第二十页，共二十三页。本章小结:机器人的外型不一定像人机器人技术是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、人工智能、系统工程等多种学科于一体的综合性很强的新技术第二十一页，共二十三页。Classisover.

Bye-bye!第二十二页，共二十三页。内容总结机

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及其应用。上世纪60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人。因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其。（3）美国国家标准局(NBS)的定义：机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”