《移動(dòng)機(jī)器人原理與設(shè)計(jì)》第一章機(jī)器人概述

1、移動(dòng)機(jī)饕人原理及設(shè)計(jì)多媒體課件第一章概述-機(jī)器人的定義機(jī)器人的分類、結(jié)構(gòu)-機(jī)器人競(jìng)賽-移動(dòng)機(jī)器人有關(guān)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)1.1引言卜的智軌器的力聶與軽1.2機(jī)器人的定義、分類及組成1. 2. 1機(jī)器人的定義美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的機(jī)器人定義：“機(jī)器人是用以搬運(yùn)材料、零件、工 具的可編程序的多功能操作器或是通過川改變程序動(dòng)作來完成檸種作業(yè)的特殊機(jī) 械裝進(jìn)。”II木 匚業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）的淀義：“ I】業(yè)機(jī)器人是 種裝備有記憶裝'譽(yù)和末 端執(zhí)行器（end effector）的,能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過I'l動(dòng)完成各種移動(dòng)來代替人類勞 動(dòng)的通用機(jī)器?！币訌N國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)心（NBS）的定義:“機(jī)器人

2、是-種 能夠進(jìn)行編程并在門動(dòng)控制 下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝豐” o國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的疋義：“機(jī)器人足-種門動(dòng)的、位胃對(duì)控的、具仃編程 能力的多功能機(jī)械F,這種機(jī)械F-具冇幾個(gè)軸，能夠借助丁-町編程序操作來處理 各種材料、零件、工具和號(hào)用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)?！睓C(jī)器人應(yīng)具有的基本特點(diǎn):1 ）機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類似與人或其它生物的某些器官的功能。-2）是一種自動(dòng)機(jī)械裝置，可以在無人參與下（獨(dú) 立性），自動(dòng)完成多種操作或動(dòng)作功能，即具有通 用性。可以再編程，程序流程可變，即具有柔性（適 應(yīng)性）。 3）具有不同程度的能性,如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)。1.2.2機(jī)器人的發(fā)展歷史

3、1920年，捷克劇作家卡雷爾卡佩克在羅薩姆的萬能機(jī) 器人中把捷克語(yǔ)“Robot尹寫成了 “Robot”，引起了大家 的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。1950年，美國(guó)作家、化學(xué)家埃薩克阿西莫夫在他的科幻 小說I, Robot中首次使用了 “Robotics”，即“機(jī)器人 學(xué)”。阿西莫夫提出了 “機(jī)器人三原則”:1機(jī)器人不應(yīng)傷害人,也不得見人受到傷害而袖手旁觀；2機(jī)器人應(yīng)服從人的一切命令，除非違反第一定律；3機(jī)器人應(yīng)保護(hù)自身安全，除非違反第一及第二定律。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則，阿 西莫夫因此被稱為“機(jī)器人學(xué)之父” O1954年，羌國(guó)人George C. Devol提出

4、了第一個(gè)I：業(yè)機(jī) 器人方案并在1956年獲得美國(guó)專利。1961年,Uni mat ion公司（通用機(jī)械公司）成立，生產(chǎn)和銷 售了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器"Unimate”。1962年，A.M.F.（機(jī)械與鑄造）公司，研制出一臺(tái)數(shù)控自 動(dòng)通用機(jī)，取名“VersatraiT,即多用途搬運(yùn)Z意，并以“ Industrial Robot”為商品廣告投入市場(chǎng)。1974年出現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人，口本、西歐各國(guó)、前一蘇聯(lián)也相斷引進(jìn)或自行研制工業(yè)機(jī) 器人。6070年代是機(jī)器技術(shù)獲得巨大發(fā)展的階段。80年代，機(jī)器人在發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)牛產(chǎn)中大量普及應(yīng)用， 如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配。并向各個(gè)領(lǐng)域拓展，如航天、 水

5、下、排險(xiǎn)、核工業(yè)等，機(jī)器人的感知技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展, 產(chǎn)生第二代機(jī)器人。90年代，機(jī)器人技術(shù)在軍用、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂等領(lǐng)域延 伸，并開始向智能型（第三代）機(jī)器人發(fā)展。第二代：有感覺的機(jī)器人第三代：有智能的機(jī)器人（2）特種機(jī)器人空間機(jī)器人 水下機(jī)器人 軍用機(jī)器人 教學(xué)機(jī)器人 服務(wù)機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人排險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)器人丿3、按智能水平劃分第一代V第二代第三代分類名稱簡(jiǎn)要解釋人I操作裝觀仃兒個(gè)口由度,仃探作員抹縱，能實(shí)現(xiàn)若干預(yù)定的功能。固定順序機(jī)器人按預(yù)定的不變順燼及條件.依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作町變順序機(jī)器人按預(yù)定的順序及條件，依次控制機(jī)器入的機(jī)械動(dòng)作。但順 序和條件可作適當(dāng)改變。示教再現(xiàn)型機(jī)湍人通過于動(dòng)

6、或梵它方式.先引導(dǎo)機(jī)湍人動(dòng)作.記錄下工作陽(yáng) 序，機(jī)器人則自動(dòng)重戻進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人不必便機(jī)器人動(dòng)作.通過數(shù)值.i吾汀筈為機(jī)器人捉供迖動(dòng) 程序，能進(jìn)行可變程伺Si控制。感知型機(jī)髀人利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)器人對(duì)壞境 有淀的適應(yīng)性。聖能機(jī)器人機(jī)器人貝有感知和理解外部環(huán)境的能力 U卩使環(huán)境發(fā)生變 化，也能夠成功的完成任務(wù)。仿生機(jī)器人模仿自然界中生物的外'部形狀或某種機(jī)自呂的機(jī)器人系統(tǒng)可重構(gòu)機(jī)器人機(jī)器人的組成機(jī)器人是一個(gè)機(jī)電一體化的設(shè)備。從控制觀點(diǎn)來看，機(jī)器 人系統(tǒng)可以分成四大部分：機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、 控制系統(tǒng)、感知反饋系統(tǒng)。機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)電液驅(qū)壓驅(qū)裝置裝驅(qū)動(dòng)裝置氣壓

7、驅(qū)礬置基座(固定或移動(dòng))感知系統(tǒng)內(nèi)部傳感器外部傳感器17一. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：手部.腕部.臂部.腰部和基座等。相當(dāng)于人的肢體。二. 驅(qū)動(dòng)裝置包括：驅(qū)動(dòng)源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。相當(dāng)于人的肌肉.筋絡(luò)。三、感知反饋系統(tǒng)包括：內(nèi)部信息傳感器，檢測(cè)位置、速度等信息；外部信息傳 感器，檢測(cè)機(jī)器人所處的環(huán)境信息。相當(dāng)于人的感官和神經(jīng)。四、控制系統(tǒng)包括：處理器及關(guān)節(jié)伺服控制器等，進(jìn)行任務(wù)及信息處理，并 給出控制信號(hào)。相當(dāng)于人的大腦和小腦?？刂葡到y(tǒng)處理器關(guān)節(jié)控制器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置機(jī)構(gòu)工作對(duì)彖1.3機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)1分層式體系結(jié)構(gòu)智能控制系統(tǒng)的典型模型-» tfcrXfJ$y.a-H歇1定“豪08r薩人2包容式結(jié)構(gòu)基F感知與行為Z間映射 關(guān)系的并行結(jié)構(gòu)1 -4移動(dòng)式機(jī)器人1.5機(jī)器人競(jìng)賽我國(guó)智能機(jī)器人當(dāng)前主要研究方向關(guān)鍵技術(shù) 攻關(guān)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化與 移動(dòng)感知仿生運(yùn)動(dòng) 與智能控 制