机器人概论ppt第一章

机器人学概论IntroductiontoRobotics机械10级(2013年秋)山东大学机械工程学院机电工程研究所2010民用机器人焊接机器人堆垛机器人清理机器人玩偶机器人山东大学机械工程学院机电工程研究所2010军用机器人山东大学机械工程学院机电工程研究所2010军用机器人急救机器人行走机器人保安机器人

手术机器人山东大学机械工程学院机电工程研究所2010第一章绪论机器人的主要技术参数机器人的基本概念机器人学的发展与应用第一章绪论机器人特点、结构与分类山东大学机械工程学院机电工程研究所2010第一节、机器人的基本概念1.1机器人的由来

1、公元前1066年西周时代，流传周穆王与歌舞机器人（艺妓）的故事。2、公元前3世纪，古希腊发明家为克里特岛国王制造的青铜卫士。3、我国东汉，张衡发明指南车。4、1920年，在捷克剧作家卡雷尔.凯培克的幻想剧《罗萨姆（Robota）的万能机器人》中，第一次出现了机器人的说法。5、1950年美国科幻小说家阿西莫夫在小说《我是机器人》中，提出了有名的“机器人三守则”山东大学机械工程学院机电工程研究所2010机器人三守则第一、机器人必须不能伤害人类，也不允许它眼看人类将受害而袖手旁观。第二、机器人必须绝对服从人类，除非这与第一原则矛盾。第三、机器人必须保护自己不受伤害，除非这与第一或第二原则相矛盾。------IsaacAsimov给机器人赋予新的伦理观，至今对机器人的研究和发展仍具有指导意义。

山东大学机械工程学院机电工程研究所2010第一节、机器人的基本概念1948年，美国阿贡实验室研制出放射性材料处理的主从操作遥控机械手；1954年美国人乔治.德沃尔设计了第一台关节式示教再现型机器人；1962年，美国Unimation(万能自动化)公司的第一台机器人问世，并在美国通用汽车公司投入使用，标志着第一代工业机器人的诞生。从年代看现代机器人的出现与发展与计算机的发展有着密切关系。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010为什么会出现机器人的概念？随着工业化的出现，人们期待一种能够模仿人的某些动作，代替人完成某些工作，特别是一些危险、繁重的工作。这便是工业机器人产生的背景。

山东大学机械工程学院机电工程研究所2010机器人的定义DefinitionofrobotArobotisareprogrammable,multifunctionalmanipulatordesignedtomovematerial,parts,toolsorspecializeddevicesthroughvariableprogrammedmotionsfortheperformanceofavarietyoftasks.---RobotInstituteofAmerica,1979山东大学机械工程学院机电工程研究所2010国际标准化组织对机器人的定义机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能；机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变；机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等；机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人类的干预。1234

概括讲，就是综合运用机械、电气、传感器和计算机等手段来实现人类某些功能的装置。它具有柔性化（示教、编程、自主）、智能化的特点。

山东大学机械工程学院机电工程研究所2010机器人学Robotics一门研究有关机器人理论与技术的综合学科，它包括：机器人设计理论与技术。机器人的建模技术。机器人的传感技术。机器人操作与移动理论与技术。机器人控制与运动规划。机器人仿生学。机器人系统理论与技术。、、、、。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010工业机器人想一想：1、为什么在工业生产中使用机器人？2、工业机器人有何特点？对它有何要求？山东大学机械工程学院机电工程研究所2010每年新装备的工业机器人数量日本是世界上装备机器人最多的国家。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010机器人价格与人力劳动成本的比较机器人价格越来越低，人力成本逐年提高。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010第二节、机器人特点、结构与分类1.2.1机器人的主要特点1、通用性执行不同功能和完成多样简单任务的能力。目前，机器人的通用性主要靠编程来实现。2、适应性对环境的适应能力。主要借助各种传感器来实现。未来的机器人将具备自学习等智能。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010第二节、机器人特点、结构与分类1.2.2机器人系统的结构所谓系统就是一个总体，它由多个相互联系、相互作用的子系统组成。机器人系统是完成某项任务的总体，它由机械手、环境、任务和控制这四个相互作用的部分组成。工业机器人的本体机械系统，即机械手装置，由肩、臂、腕、机身组成一个相互依赖的运动机构。环境指机器人所处的周围状态。任务就是要求机器人做的事情，控制是关于如何使机器人完成指定的任务。山东大学机械工程学院机电工程研究所201012345按机器人发展时期分类按机器人几何结构分类按机器人驱动方式分类按机器人应用环境分类按机器人控制方式分类第二节、机器人特点、结构与分类山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按发展时期分类机器人的分类第一代机器人可以追溯到70年代以前，那时的机器人是由固定的或简单程序控制的电子机械设备；可以通过示教的方式设定机器人的手部的运动轨迹，可完成一些简单的重复性任务。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按发展时期分类机器人的分类第二代机器人诞生于20世纪80年代，外置了传感器和由程序控制的控制器，通过反馈控制，使机器人能在一定程度上适应环境的变化。PUMA560(1978)山东大学机械工程学院机电工程研究所2010第二代机器人山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按发展时期分类机器人的分类第三代机器人是90年代以来到迄今为止发明的机器人。这种机器人带有多种传感器，可以进行复杂的逻辑推理、判断及决策。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按发展时期分类第四代机器人还在研发中，预计具备人工智能、自我复制、自动组装和尺寸像纳米一样大小等特点。机器人的分类山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按几何结构分类直角坐标型机器人的分类山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按几何结构分类圆柱坐标型机器人的分类两个移动关节一个旋转关节山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按几何结构分类球坐标型机器人的分类一个移动关节两个旋转关节山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按几何结构分类关节坐标型机器人的分类末端执行器三个旋转关节山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按控制方式分类非伺服控制机器人伺服控制机器人机器人的分类山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按驱动方式分类电力驱动液压驱动气压驱动新型驱动机器人的分类山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按信息输入方式分类操控机器人程序机器人示教再现机器人数值控制机器人机器人的分类智能机器人山东大学机械工程学院机电工程研究所2010按应用环境分类通用机器人特种机器人机器人的分类山东大学机械工程学院机电工程研究所2010第三节、机器人的主要参数所谓工业机器人主要是讲机械臂，它由手臂和手腕两部分组成，其中手臂确定机器人的位置，而手腕决定机器人的姿态。山东大学机械工程学院机电工程研究所20101、工作空间

机器人的工作空间（WorkingSpace）指机器人工具（或腕部）上参考点所能达到的所有空间区域。

机器人的技术参数山东大学机械工程学院机电工程研究所2010

机器人的自由度（DegreeofFreedom,DOF）是指确定机器人所有杆件相对于全局坐标系位形的独立参数的数目，也就是独立坐标轴的运动数目；一般不包括末端执行器的开合自由度。2、坐标形式和自由度数机器人的自由度包括工具（腕或末端执行器）自由度及结构位形自由度，通常说的是后者。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010例、自由度机器人的末端执行器也是一个刚体，它最多具有六个自由度，设其自由度为m0。对机器人的构形自由度n少于它的末端执行器自由度的情况，即：n<m0，我们称其为欠自由度机器人。对机器人的构形自由度多于它的末端执行器自由度的情况，即n>m0，我们称其为沉余的(Redundant)机器人。我们称n-m0为机器人的沉余度。山东大学机械工程学院机电工程研究所2010

机器人的定位精度是指机器人手部到达的位置与指令要求的目标位置之间的差异。机器人的重复定位精度是指将机器人的手重复定位于同一目标位置的能力，即在相同的条件下，用同一方法操作机器人时，重复多次所测得的在同一位置散布的不一致程度。机器人的分辨率可分为编程分辨率和控制分辨率；前者是程序中设定的最小距离单位，后者是位置传感器能检测到的最小位移。3、定位精度和重复定位精度山东大