工业机器人绪论.ppt

智能与控制工程研究所 2014年02月 “机器人”名称的由来： 1920年，捷克作家在剧本中塑造了一个具有人的外表、特征和功能，并且愿意为人服务的机器奴仆“Robota”。 一、机器人的发展历史 古代“机器人”——现代机器人的雏形 人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史 1、西周时期，能工巧匠偃师研制出的歌舞艺人，是我国最早记载的机器人。 2、春秋后期，据《墨经》记载，鲁班造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下” 。 3、公元前2世纪，古希腊人发明了最原始的机器人──太罗斯，它是以水、空气 和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕像，它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。 4、1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车， 计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。 1、后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”，并用其在崎岖的山路中运送军粮，支援前方战争。 2、1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪演出。 3、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。 4、1773年，著名的瑞士钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯制造出自动书写玩偶、自动演奏玩偶等，在欧洲风靡一时。 5、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”，并在纽约举行的世界博览会上展出，它是一个电动机器人，装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动。 现代机器人的发展历史 二战期间（1938-1945） 由于核工业和军事工业的发展，研制了 “遥控操纵器”主要用于放射性材料的生产和处理过程。 1947年，对这种较简单的机械装置进行了改进，采用电动伺服方式，使其从动部分能跟随主动部分运动，称为“主从机械手”。 1949-1953 美国麻省理工学院开始研制数控铣床 随着先进飞机制造的需要，美国麻省理工学院辐射实验室开始研制数控铣床。 1953年研制成功能按照模型轨迹做切削动作的多轴数控铣床。 1954年 “可编程示教再现”机器人 美国人George C. Devol设计制作了世界上第一台机器人实验装置，并发表了题为《适用于重复作业的通用性工业机器人》的文章。 60年代 机器人产品正式问世，机器人技术开始形成 1960年美国“联合控制公司”根据Devol的专利技术，研制出第一台真正意义上的工业机器人，并成立了Unimation公司，开始定型生产名为Unimate的工业机器人。 两年后，美国“机床与铸造公司”也生产了另一种可编程工业机器人Versatran。 70年代 机器人技术发展成为专门学科 机器人产业得到蓬勃发展，机器人技术发展成为专门学科，称之为机器人学（Robotics）。 机器人的应用领域进一步扩大，不同的应用场所，导致了各种坐标系统、各种结构的机器人相继出现，大规模集成电路和计算机技术飞跃发展使机器人的控制性能大大提高，成本不断下降。 80年代 开始进入智能机器人研究阶段 80年代，不同结构、不同控制方法和不同用途的工业机器人在工业发达国家真正进入了实用化的普及阶段。 随着传感技术和智能技术的发展，开始进入智能机器人研究阶段。 机器人视觉、触觉、力觉、接近觉等项研究和应用，大大提高了机器人的适应能力，扩大了机器人的应用范围，促进了机器人的智能化进程。 经历了40多年的发展，机器人技术逐步形成了一门新的综合性学科 — 机器人学（Robotics） 它包括有基础研究和应用研究两个方面 主要研究内容有： (1) 机械手设计； (2) 机器人运动学、动力学和控制； (3) 轨迹设计和路径规划； (4) 传感器； (5) 机器人视觉； (6) 机器人控制方式。 二、机器人发展的进程 机器人的发展大概经历了“三代” ★第一代：“示教再现”机器人：即由人“教”机器人的运动轨迹、停留点位、停留时间等等，然后机器人依照人教给的行为重复以上的运动，即所谓的“再现”。比如喷漆机器人。 ★第二代：带有一定的能对环境感知的装置，通过反馈控制，使得机器人能在一定程度上适应变化的环境。比如焊接机器人，以及在其上应用的焊缝跟踪技术。 ★第三代：机器人具有发现问题，并能自主地解决问题的能力，亦即具有一定的智能。比如日本出现的高科技机器人，具有比较完备传感、推理以及判断决策的功能。 三、工业机器人的性能指标 1、自由度 自由度是表示机器人灵活程度的尺度，意味着独立的单独运动 的个数。 三维空间的无约束物体，可以做平行于X、Y、Z的平移运动，还可以围绕各坐标轴作旋转运动，所以与位置有关的有三个自由度，与姿态有关的也有三个自由度，共六个自由度。也就是说