機(jī)器人簡介-課件

第一章機(jī)器人技術(shù)入門簡介1ppt課件目錄（一）1.1.1“機(jī)器人”名字的由來1.1.2古代機(jī)器人1.1.3現(xiàn)代機(jī)器人及其大發(fā)展1.2機(jī)器人的相關(guān)定義及術(shù)語1.2.1機(jī)器人的定義1.2.2機(jī)器人學(xué)1.2.3操作機(jī)器人1.3智能機(jī)器人與自主機(jī)器人1.3.1智能機(jī)器人2ppt課件目錄（二）1.3.2機(jī)器人系統(tǒng)1.4機(jī)器人—環(huán)境交換系統(tǒng)1.4.1人機(jī)交換1.4.2控制系統(tǒng)1.4.3多機(jī)器人系統(tǒng)與多智能系統(tǒng)1.4.4多機(jī)器人系統(tǒng)1.5微納機(jī)器人1.5.1微納操作1.5.2機(jī)器人技術(shù)發(fā)展1.5.3中國機(jī)器人3ppt課件1.1.1“機(jī)器人”名字由來“機(jī)器人”一詞最早出現(xiàn)在科幻和文學(xué)作品中。1920年捷克斯洛伐克劇作家KarelCapek在其科幻作品《Rossum’sUniversalRobots》中第一次使用了單詞Robot。這個詞來源于捷克語中的Robota，本意為奴隸。4ppt課件1.1.2古代機(jī)器人西周時期，偃師就研制出了能歌善舞的伶人，這是中國最早記載的機(jī)器人。

1800年前的漢代，大科學(xué)家張衡發(fā)明了計里鼓車，計里鼓車每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。后漢三國時期，諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”，并用其運(yùn)送軍糧，支援前方。

1800年，馬均發(fā)明了龍骨水車用于灌溉，并制作了水轉(zhuǎn)百戲圖用于娛樂。5ppt課件6ppt課件用大木頭雕刻構(gòu)造，暗設(shè)機(jī)關(guān)，在平地上施行它，借水力發(fā)動，可以讓木偶人擊鼓奏樂。7ppt課件1.1.3現(xiàn)代機(jī)器人及其大發(fā)展現(xiàn)代機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計算機(jī)和自動化的發(fā)展，以及原子能的開發(fā)利用。1951年，第一臺數(shù)控銑床在MIT誕生。1961年，英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人歷史才真正開始。1968年，具有一定只能的機(jī)器人Shakey在斯坦福研究所誕生。1970年，在美國召開了第一屆國際工業(yè)機(jī)器人學(xué)術(shù)會議。此后，機(jī)器人技術(shù)迅猛發(fā)展。8ppt課件機(jī)器人三定律1940年，美國科幻作家阿西莫夫提出了“機(jī)器人三原則”a.機(jī)器人不得傷害人或由于故障而使人遭受不幸；b.機(jī)器人應(yīng)執(zhí)行人們下達(dá)的命令，

除非這

些命令與第一原則相矛盾；c.機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己的生存，只要這種保護(hù)行為不與第一或第二原則相矛盾。

9ppt課件機(jī)器人在中國我國工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初，大致可分為3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期，90年代的實用化期。

我國于1972年開始研制工業(yè)機(jī)器人，數(shù)十家研究單位和院校分別開發(fā)了固定程序、組合式、液壓伺服型通用機(jī)器人，并開始了機(jī)構(gòu)學(xué)、計算機(jī)控制和應(yīng)用技術(shù)的研究。

10ppt課件1972年，中科院沈陽自動化所開始了機(jī)器人的研究工作。1980年，中國第一臺工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)研制成功。1986年，中國第一臺水下機(jī)器人深海試驗成功。1989年，我國水下機(jī)器人首次出口美國。1900年，中國第一臺工業(yè)機(jī)器人通用控制器研制成功。1993年，中國唯一的機(jī)器人技術(shù)國家工程研究中心成立。1998年，中國中國機(jī)器人領(lǐng)域唯一一家通過了ISO9001國際質(zhì)量體系認(rèn)證。11ppt課件我國工業(yè)機(jī)器人數(shù)量增長迅速。2000年我國僅擁有3500臺機(jī)器人，到2005年增加到7000臺，到了2011年末我國運(yùn)行中的工業(yè)機(jī)器人總量已經(jīng)接近7.5萬臺，增長率高達(dá)32.13%。2012年新增2.69萬臺機(jī)器人，增速為19.16%。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)盟的預(yù)測，2014年中國將成為全球工業(yè)機(jī)器人的最大擁有國。

2014年最新估算出的“萬億市場”參照的硬指標(biāo)來自國際機(jī)器人聯(lián)合會統(tǒng)計：2013年中國市場共銷售工業(yè)機(jī)器人近3.7萬臺，約占全球銷量的五分之一，總銷量超過日本，成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場。到2020年，這個體系產(chǎn)業(yè)銷售收入將達(dá)到3萬億元。。12ppt課件1.2機(jī)器人的相關(guān)定義及術(shù)語1.2.1機(jī)器人的定義

機(jī)器人（Robot）是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類的指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作，例如生產(chǎn)業(yè)。建筑業(yè)，或是危險的工作。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！?/p>

13ppt課件14ppt課件1.2.2機(jī)器人學(xué)機(jī)器人學(xué)【robotics】是與機(jī)器人設(shè)計、制造和應(yīng)用相關(guān)的科學(xué)。又稱為機(jī)器人技術(shù)或機(jī)器人工程學(xué)，主要研究機(jī)器人的控制與被處理物體之間的相互關(guān)系.機(jī)器人學(xué)的研究推動了許多人工智能思想的發(fā)展，有一些技術(shù)可在人工智能研究中用來建立世界狀態(tài)的模型和描述世界狀態(tài)變化的過程。15ppt課件1.2.3操作機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。

工業(yè)機(jī)器人最顯著的特點有以下幾個：(1)可編程(2)擬人化(3)通用性16ppt課件17ppt課件18ppt課件1.3智能機(jī)器人

與自主機(jī)器人19ppt課件1.3.1智能機(jī)器人

智能機(jī)器人之所以叫智能機(jī)器人，是因為它有相當(dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”。在腦中起作用的是中央處理器，這種計算機(jī)跟操作它的人有直接的聯(lián)系。這樣的計算機(jī)可以進(jìn)行按目的安排的動作。正因為這樣，我們才說這種機(jī)器人才是真正的機(jī)器人。20ppt課件智能機(jī)器人具備形形色色的內(nèi)部和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外，它還有效應(yīng)器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱自整步電動機(jī)，它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。由此可知，智能機(jī)器人至少要具備三個要素：21ppt課件一.感覺要素:

包括能感知視覺、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺等的接觸型傳感器。這些要素實質(zhì)上就是相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關(guān)等機(jī)電元器件來實現(xiàn)。二.運(yùn)動要素:智能機(jī)器人需要有一個無軌道型的移動機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)諸如平地、臺階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪22ppt課件子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機(jī)構(gòu)來完成。在運(yùn)動過程中要對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行實時控制，這種控制不僅要包括有位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制、伸縮率控制等。三.思考要素：機(jī)器人的思考要素是三個要素中的關(guān)鍵，也是人們要賦予機(jī)器人必備的要素。思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實質(zhì)上是一個信息處理過程，而計算機(jī)則是完成這個處理過程的主要手段。23ppt課件1.3.2機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)器人由三大部分六個子系統(tǒng)組成。三大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。六個子系統(tǒng)分別是驅(qū)動系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人一環(huán)境交換系統(tǒng)、人機(jī)交換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。24ppt課件驅(qū)動系統(tǒng)要使機(jī)器人運(yùn)行起來，就需給各個關(guān)節(jié)即每個運(yùn)動自由度安置傳動裝置，這就是驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)可以是液壓傳動、氣動傳動、電動傳動，或者把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)；可以直接驅(qū)動或者通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動。25ppt課件機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)器人為完成各種運(yùn)動的機(jī)械部件。系統(tǒng)由骨骼（桿件）和連接它們的關(guān)節(jié)（運(yùn)動副）構(gòu)成，具有多個自由度，主要包括手部、腕部、臂部、機(jī)身等部件。26ppt課件感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成,用以獲得內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息，智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn).人類的感受系統(tǒng)對感知外部世界信息是極其靈巧的,然而,對于一些特殊的信息,傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。27ppt課件1.4機(jī)器人—環(huán)境交換系統(tǒng)機(jī)器人—環(huán)境交換系統(tǒng)是實現(xiàn)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備互換聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個功能單元,如加工單元、焊接單元、裝配單元等。當(dāng)然,也可以是多臺機(jī)器人、多臺機(jī)床或設(shè)備、多個零件存儲裝置等集成為一個去執(zhí)行任務(wù)的

功能單位。28ppt課件1.4.1人機(jī)交換系統(tǒng)

人工交換系統(tǒng)是操作人員與機(jī)器人控制并與機(jī)器人聯(lián)系的裝置,例如,計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)終端,指令控制臺,信息顯示板,危險信號報警器等。該系統(tǒng)歸納起來分為兩大類：指令給定裝置和信息顯示裝置。29ppt課件1.4.2控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及傳感器反饋回來的信號支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動和功能。假如工業(yè)機(jī)器人不具備信息反饋特征,則為開環(huán)控制系統(tǒng)；若具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。30ppt課件1.4.3多機(jī)器人系統(tǒng)

與多智能系統(tǒng)在當(dāng)今的數(shù)字時代，人們對于用現(xiàn)代科技解決復(fù)雜任務(wù)的需求日益高漲。雖然隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的能力不斷提高,

機(jī)器人應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍也在不斷擴(kuò)展，但是對于一些復(fù)雜的任務(wù)，單個機(jī)器人不再是最好的解決方案,而是由多個機(jī)器人組成的系統(tǒng)。31ppt課件多機(jī)器人系統(tǒng)多智能系統(tǒng)概念多機(jī)器人系統(tǒng)是指若干個機(jī)器人通過合作與協(xié)調(diào)而完成某一任務(wù)的系統(tǒng)。它包含多機(jī)器人合作與多機(jī)器人協(xié)調(diào)兩方面的內(nèi)容。多機(jī)器人合作和協(xié)調(diào)是多機(jī)器人系統(tǒng)研究中的兩個不同而又有聯(lián)系的概念。前者研究的重點是高層的組織與運(yùn)行機(jī)制問題，側(cè)重實現(xiàn)系統(tǒng)快速組織與重構(gòu)的柔性控制機(jī)制；后者則是研究機(jī)器人之間合作關(guān)系確定后具體的運(yùn)動控制問題。32ppt課件多機(jī)器人系統(tǒng)的優(yōu)點與單個機(jī)器人相比，多機(jī)器人系統(tǒng)具有許多優(yōu)點：

(1)單個機(jī)器人不能完成某些任務(wù)，必須依靠多個機(jī)器人才能完成。如執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)使命、足球比賽等，必須要由一個機(jī)器人團(tuán)隊來完成而非單個機(jī)器人。

(2)對于可以分解的任務(wù)來說，多個機(jī)器人可以分別并行地完成不同的子任務(wù)，這比單個機(jī)器人完成所有的子任務(wù)要快得多。就是說，多機(jī)器人系統(tǒng)可以提高工作效率。

33ppt課件

(3)可以將成員設(shè)計成完成某項任務(wù)的“專家”，而不是能完成所有任務(wù)的“通才”，使得機(jī)器人的設(shè)計有更大的靈活性，完成有限任務(wù)的機(jī)器人可以設(shè)計得更完善。

(4)成員之間可以交換信息，多機(jī)器人系統(tǒng)可以更有效和更精確地進(jìn)行定位。

（5)多機(jī)器人系統(tǒng)中的成員相互協(xié)作可以增加冗余度，消除失效點，增加解決方案的可靠性。

(6)多機(jī)器人系統(tǒng)較單個機(jī)器人可以提供更多的

解決方案，因此可以針對不同的具體情況，優(yōu)化選擇方案。

34ppt課件1.5微納機(jī)器人

納米機(jī)器人在清理納米機(jī)器人血管中的有害堆積物正在進(jìn)入紅細(xì)胞35ppt課件1.5.1微納操作系統(tǒng)人們的視線已從宏觀世界向微、納觀世界轉(zhuǎn)移，為了認(rèn)識微納觀世界以及為了對微納世界進(jìn)行操作，人們需要一種類似于宏觀世界的機(jī)器人系統(tǒng)以及機(jī)器人操作，人們稱之為“微納操作及微納操作系統(tǒng)”。36ppt課件

現(xiàn)代機(jī)器人現(xiàn)代機(jī)器人:現(xiàn)代機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計算機(jī)和自動化的發(fā)展，以及原子能的開發(fā)利用。37ppt課件發(fā)展歷史

1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機(jī)器人進(jìn)行動作示教，機(jī)器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實用機(jī)型（示教再現(xiàn)）是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形特征迥異，主要由類似人的手和臂組成。

1965年，MIT的Roborts演示了第一個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機(jī)器人系統(tǒng)。

38ppt課件1967年日本成立了人工手研究會（現(xiàn)改名為仿生機(jī)構(gòu)研究會），同年召開了日本首屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會。

1970年在美國召開了第一屆國際工業(yè)機(jī)器人學(xué)術(shù)會議。1970年以后，機(jī)器人的研究得到迅速廣泛的普及。

1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺由小型計算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，它是液壓驅(qū)動的，能提升的有效負(fù)載達(dá)45公斤。

到了1980年，工業(yè)機(jī)器人才真正在日本普及，故稱該年為“機(jī)器人元年”。

隨后，工業(yè)機(jī)器人在日本得到了巨大發(fā)展，日本也因此而贏得了“機(jī)器人王國的美稱”。

39ppt課件智能機(jī)器人并非無所不能，它的智商只相當(dāng)于4歲的兒童，機(jī)器人的“常識”比正常成年人就差得更遠(yuǎn)了。

目前，科學(xué)家尚未搞清楚人類是如何學(xué)習(xí)和積累“常識”的，因此，將其應(yīng)用到計算機(jī)軟件上也就無從談起。美國科學(xué)家羅伯特·斯隆近日表示，人工智能研究的難題之一，就是開發(fā)出一種能實時做出恰當(dāng)判斷的計算機(jī)軟件。早在上世紀(jì)90年代，中國科學(xué)家周海中就指出：機(jī)器人在工作強(qiáng)度、運(yùn)算速度和記憶功能方面可以超越人類，但在意識、推理等方面不可能超越人類。

40ppt課件現(xiàn)代機(jī)器人的現(xiàn)狀

中國作為亞洲第三大的工業(yè)機(jī)器人需求國，市場發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉(zhuǎn)移，我國的機(jī)器人市場會進(jìn)一步加大，市場擴(kuò)展的速度也會進(jìn)一步提高。對于國外的先發(fā)、領(lǐng)先優(yōu)勢，我國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的研發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美、日兩國，甚至比起韓國也落后一步，尤其是在青少年中遠(yuǎn)未開展機(jī)器人的組裝、制作的科學(xué)活動，這將關(guān)系到二、三十年后我國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展41ppt課件1.5.2機(jī)器人技術(shù)大發(fā)展未來？42ppt課件Elektro1911年，美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會說77個字，甚至可以抽煙，不過離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。43ppt課件1959年，德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。44ppt課件1968年，美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木，不過控制它的計算機(jī)有一個房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺智能機(jī)器人，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。45ppt課件日本本田公司研制的仿人機(jī)器人ASIMO46ppt課件機(jī)器人發(fā)展階段從1911年，美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro起，機(jī)器人發(fā)展至今已出現(xiàn)了三代。第一代機(jī)器人是簡單的示教再現(xiàn)型機(jī)器人，這類機(jī)器人需要使用者事先教給它們動作順序和運(yùn)動路徑，再不斷地重復(fù)這些動作。目前在汽車工業(yè)和電子工業(yè)自動線上大量使用的就是這類機(jī)器人。它們基本上沒有感覺也不會思考。第二代機(jī)器人是低級智能機(jī)器人，或稱感覺機(jī)器人。和第一代機(jī)器人相比，低級智能機(jī)器