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机器人学 执行机构一般是一台机械手，有些文献中称为操作器或操作手。多数机械手是具有六个自由度的关节式机械结构。其中三个自由度用来引导末端执行器至所需位置，另外三个自由度用来确定末端执行装置的方向。机械臂上的末端执行装置根据操作需要也可以换成焊枪、吸盘、扳手等其他工具。 环境是指机器人在执行任务时所能达到的几何空间，而且包含了该空间中每个事物的全部自然特性所决定的条件。在它的工作环境中，机器人会得到为完成任务所需的支持，如自动生产线会为生产线上的机器人运 可把基本旋转矩阵连乘起来。由于矩阵乘法不可交换，故完成转动的次序是重要的。除绕Oxyz参考系的坐标轴转动外，Ouvw坐标系也可绕它自己的坐标轴转动。如果Ouvw坐标系绕Oxyz坐标系的一坐标轴转动则可对旋转矩阵左乘相应的基本旋转矩阵；如果Ouvw坐标系绕自己的坐标轴转动，则可对旋转矩阵右乘相应的基本旋转矩阵。 4.2.2齐次坐标和变换矩阵 齐次坐标是用n+1维坐标来描述n维空间中的位置，其第n+1个分量称为比例因子。引入齐次坐标不仅对坐标变换的数学表达带来方便，而且具有坐标缩放的功能。对三维空间 表示Ox轴的无穷点，同理齐次坐标 第五章 机器人学展望  机器人学在过去40年中取得了迅速发展和可喜的成就。  越来越多的机器人在各行各业得到应用； 越来越多的机器人科技工作者从不同方向从事机器人学的研究开发和应用工作；越来越多的自然人对机器人有了比较正确的理解。机器人必将为21世纪的人类文明做出新的更大贡献。 不久前宋健指出：“机器人学的进步和应用是本世纪 自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。仅仅花了20年， 机器人从爬行学会了两条腿走路，成为直立机器人。机器人已能用手使用工具，能看，能听，能用多种语言说话。它安心可靠地干最脏最累的活。机器人正雄心勃勃，准备在21世纪进入服务业，当出租车司机，到医院去当护士，到家庭去照顾老人，到银行去当出纳。”的确，机器人学具有诱人的 发展前景。本章分析机器人技术的发展现状，展望21世纪机器人技术的发展趋势，探讨21世纪机器人学的发展战略。 5. 1 机器人技术和市场的现状  5.1.1 国际机器人的发展现状及预测 表5-1： 1996—1998年现役工业机器人台数及1999—2002年台数预测 表2 ：1996—1998年各国新装机器人台数及1999—2001年每年新装台数预测 表3： 1998年底服务机器人装备数量、应用领域及1999-2002年预测 上半年增长了101%，北美增加了214%，但各工业领域合计1999年上半年同比增长只有10%。  （2）服务机器人 由于服务机器人尚处于开发及普及的早期阶段，目前国际上对它还没有普遍承认的严格定义，因而它的定义是由操作型工业机器人引申而来的。 到1998年底，世界服务机器人的总数估计为最少5000台。1999-2002年，预计世界将装备24000台服务机器人，可能还有近50万台真空清扫机器人。 5.1.2 国内机器人的发展现状 我国机器人学研究起步较晚，但进步较快，已在工业机器人、特种机器人和智能机器人各个方面取得明显成绩，为我国机器人学的发展打下初步基础。下面分别就工业机器人、特种机器人和智能机器人三方面加以讨论。 1 工业机器人  我国工业机器人起步于20世纪70年代初，经过20多年的发展，大致可分为3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期，90年代的使用化期。90年代后半期是实现国产机器人的商品化，为产业化奠定基础的时期。 随着我国加入世界贸易组织（WTO），我国的工业机器人将面临着新的发展机遇和来自国外的挑战。我们要把握这一机遇，迎接挑战，为我国跻身机器人强国之列而努力奋斗。  2 特种机器人 到90年代，在国家高技术发展（863）计划支持下，我国在发展工业机器人的同时，也对非制造环境下应用机器人问题进行了研究，并取得一批成果。下面介绍几种特殊器人 的开发情况。  （1）管道机器人 图3-14常见工业机器人结构形式及运动形态 第四章 机器人运动学 4.1引言  机器人运动学主要有