第一章机器人技术-绪论.ppt

1、1.机器人导论，1。1机器人学的发展，12机器人的特征、结构和分类，13机器人学和人工智能，2。科幻作家阿西莫夫的机器人三原则1机器人不应该伤害人类；机器人应该服从人类的命令，除了那些违反第一条的命令；3.机器人应该能够保护自己，除了那些与第一条相冲突的。3，机器人学导论，1.1机器人学的发展1.1.1机器人的定义美国、日本机器人协会和国际标准化组织定义了不同的共同属性：1)像人或人的一部分并模仿人的动作2)智能或能够感觉和识别3)是由人制造的机器或机电设备4。机器人的定义，粗略地说，机器人是一种自动执行工作的机器设备。机器人可以接受人类的命令，执行预先安排的程序，并根据人工智能技术制定的原则

2、和程序行动。5.机器人的定义。加藤一郎提出的机器有以下三个条件：1 .一个人有三个要素：大脑、手和脚；2带有非接触式传感器(用眼睛和耳朵接收远程信息)和接触式传感器；3.具有平衡感和内在感的传感器。强调机器人应该模仿人类，用手操作，用脚移动，用大脑完成统一指挥。6，机器人学导论，1.1机器人学的发展1.1.2机器人的起源1)东汉和张衡发明的南向指针2)1768-1774，瑞士钟表匠制造的木偶机器人3)1920年捷克剧作家卡雷尔恰佩克首次提出机器人这个词4)1950年美国科幻小说作家阿西莫夫提出机器人的三个规则5)1954年，美国人设计了第一个电子可编程机器人6)1962年，美国通用公司使用了世

3、界上第一个机器人郭玮尤尼迈特出生于陕西省扶风县，发明了指南车、百变水戏、书中鼓车等。 7.写娃娃1773年，瑞士钟表制造商陶罗斯和他的儿子相继推出了自动写娃娃和自动玩娃娃。瑞士努萨特历史博物馆的一个女孩玩偶，可以用双手的十个手指按下风琴的键来演奏音乐。玩偶机器人有两英尺高，其内部由多个黄铜凸轮连接。玩偶体内有一个发条马达，可以为其各种动作提供动力。此外，在玩偶主体中安装了类似于唱机的装置，该装置存储三首诗歌(包括两首法语诗歌和一首英语诗歌)的音频数据，并且当唱机装置启动时，玩偶将缓慢地“读出”诗歌的内容。娃娃不仅能“背诵诗歌”，还能“画画”，包括一幅中国古代寺庙的画。1954年，美国人乔治德威

4、尔制造了世界上第一个可编程机器人并注册了专利。该机械手可以根据不同的程序执行不同的任务，具有通用性和灵活性。1965年，约翰霍普金斯大学应用物理实验室研制出了野兽机器人。野兽已经能够根据环境通过声纳系统、光电池和其他设备来修正自己的位置。自20世纪60年代中期以来，英国的麻省理工学院、斯坦福大学和爱丁堡大学相继建立了机器人实验室。在美国，第二代带有传感器和“感官”的机器人正在被研究，他们正走向人工智能。1968年，斯坦福研究所宣布了他们成功的机器人莎士比亚。它有一个视觉传感器，可以根据人类的指令找到并抓取积木，但是控制它的计算机有一个房间那么大。莎士比亚可以被认为是世界上第一个智能机器人，这开

5、启了第三代机器人的研发。1969年，日本早稻田大学加藤一郎实验室开发出第一个用双脚行走的机器人。加藤一郎长期致力于人形机器人的研究，被誉为“人形机器人之父”。日本专家一直擅长开发人形机器人和娱乐机器人。1978年，美国Unimation公司推出了通用工业机器人PUMA，标志着工业机器人技术已经完全成熟。彪马仍在工厂的第一线工作。1984年11月，英根伯格再次推动机器人“助手”，它可以给医院里的病人运送食物、药品和邮件。同年，他还预言：“我想让机器人扫地、做饭、出去帮我洗车和检查安全”。1998年，丹麦乐高公司推出了思维风暴套件，这使得机器人制造就像积木一样，相对简单，可以随意组装，并让机器人进

6、入个人世界。1999年，日本索尼公司推出了狗机器人AIBO，很快就销售一空。从那时起，娱乐机器人已经成为机器人进入普通家庭的方式之一。2006年6月，微软公司推出了微软机器人工作室，机器人模块化和平台统一的趋势越来越明显。比尔盖茨预言家用机器人将很快席卷全球。第一个可编程机器人，1954年，第一个工业机器人，1959年，第一代，以传感器为标志，1965年，第二代，第三代，智能机器人，1968年，在21世纪普及，马文明斯基，1956年，操作机器人，自动机器人，智能机器人，发展于1965年左右。1.1机器人学的发展1.1.3机器人学当前发展的简要历史回顾1)机器人投资理论2)日本已成为机器人生产大

7、国，美国是研究大国3)机器人工业发展迅速4)其应用涵盖所有领域5)机器人学的兴起6)机器人向智能化发展1.2机器人的特征、结构和分类1.2.1机器人的主要特征-多功能性和适应性-执行不同功能和完成不同任务的能力取决于其结构特征和承载能力。一般来说，自由度越多，通用性越强，适应性主要指其对工作环境变化的适应性，这就要求(1)能够感知和测量环境的变化，(2)能够分析任务和执行操作计划，以及(3)能够自动执行指令，15，1.2机器人的特点，结构和分类1.2.2机器人系统的结构机器人系统由四部分组成，包括机械部分，环境测量，任务规划和控制器。16，1.2机器人的特征、结构和分类，17，1.2机器人的特

8、征、结构和分类1.2.3机器人的自由度1)刚体的自由度任何空间刚体如果有6个自由度，都可以随意移动。2)机器人的自由度机器人通过末端执行器工作，末端执行器有6个自由度以保证其灵活运动。一般来说，根据我们之前谈到的刚体的自由度，一个6自由度的机械臂足以确定最终物体的姿态，那么为什么有些机器人的自由度大于6？这是多余的吗？右边的图形是对人类手臂自由度的分析，除了末端手指的自由度，它正好是7个自由度。如果我们把上面的图片分解成旋转副的关节，我们可以得到下面的数学模型：19，1.2机器人的特征、结构和分类1.2.3机器人的自由度3)自由度和机动性一般来说，自由度越多，机器人越灵巧。越自由越好，这是真的

9、吗？机器人的特征、结构和分类1.2.4机器人的分类(试验场地)根据几何结构，它们分为：直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球面坐标机器人和关节球面坐标机器人。根据机器人控制：非伺服机器人，伺服机器人(点，轨道)的目的：工业机器人，探险机器人，服务机器人，军事机器人(地面，海洋，空气)的机器智能：通用机器人，智能机器人(传感机器人，互动机器人，自主机器人)的移动：固定机器人，移动机器人(轮式，履带式，行走)水平机械手安装在垂直柱上，可以自由伸缩，并可以沿垂直柱上下移动。立柱安装在底座上，与水平机械手一起在底座上移动。机器人的工作包络线(间隔)形成一个圆柱体。，球形坐标机器人，23，关节式球形坐标机器人，24，1.2，著名机器人，25，1.2，著名机器人，26，1.2，著名机器人，27，1.2，著名机器人，28，1.2机器人特征，结构和分类著名机器人，29.1.2机器人特征，结构和分类著名机器人，30.1.2机器人特征，结构和分类著名机器人，31.1.3机器人学和人工智能1.3.1机器