机器人发展史精要.docx

工业机器人的发展史 讲解思路概述 目的：使更多的学生了解、明白什么是工业机器人并且喜爱上它 怎么了解？使用工业机器人的发展史来贯穿以下几点 什么是工业机器人？为什么会出现工业机器人？工业机器人能干什么？机器人的发展史。未来机器人的走向。我国目前机器人的情况。 什么是工业机器人？主要介绍原理和分类。 为什么会出现机器人？首台工业机器人出现的原因和其工业机器人功能。 说到功能涉及出机器人能干什么 原因涉及出机器人的发展史（机器人的历程，未来机器人的走向，我国目前机器人的情况） 1 工业机器人的原理及分类 国际机器人联合会将机器人定义如下:机器人是一种半 自主或全自主工作的机器,它能完成有益于人类的 工作,应用于生产过程称为工业机器人,应用于特 殊环境称为专用机器人(特种机器人),应用于家庭 或直接服务人称为(家政)服务机器人。这种内涵广 义的理解是机器人自动化机器,而不应该理解为如翻译的像人一样机器。 20 世纪中期,随着计算机技术、自动化技术和 原子能技术的发展,工业机器人开始在美国得到研 究和发展,使其在工业生产中得以广泛使用。工业 机器人的最初出现是传统的机构学与近代电子技 术相结合的产物,如今工业机器人是综合了多学科 而形成的高新技术产物,是当代十分活跃的研究开 发领域。为了跟上社会进步、经济发展的步伐,工 业机器人以不同的种类正逐步应用在到各行各业, 对国民经济发展有着举足轻重的作用。 1.1工业机器人的工作原理 现代工业自动化领域中应用的各种操作机器人是 目前工业机器人技术中最成熟的一类,这种工业机器 人实质上是一类能根据预先将程序编制在存储装置 中,然后操作程序自动重复执行,进行完全代替人工作 业的自动化机器。其系统构成如图 1 所示。 图 1 工业机器人系统基本构成 由图 1 可知,工业机器人构成是个闭环系统, 通过运动控制器、伺服驱动器、机器人本体 、传感器等部件可以完成人们需要的功能。 工厂中高性能通用型工业机器人一般采用关 节型的机械结构,每个关节由独立的驱动电机控制,通过计算机对驱动单元的功率放大电路进行控制 ,实现机器人的运动控制操作。 其控制系统原理流程图如图 2 所示。 图 2 工业机器人控制系统原理图 由图 2 可知,关节型工业机器人的组成由人机 界面( 示教器) 、伺服驱动器、运动控制器( 下位机) 、 机器人本体等组成,通过机器人末端带不同的夹具 来实现不同的功能。示教器是对机器人状态的监 控及发出运动指令部分,是人跟机器人信息交互的 唯一窗口; 伺服驱动器是对伺服电机的控制,是机 械手臂运动的动力源; 运动控制器是各个关节的位 姿运算单元,正解和逆解程序的执行、运行都在其中计算; 机器人本体是执行机构,是实现要求功能 的最直接部件。? 1.2工业机器人的分类 随着科学技术的不断进步,我国工业机器人已 经走上了自主研发阶段,这样标志着我国工业自动 化走向了新的里程碑。按照工业机器人的关 键技术发展过程其可分为三代: 第一代是示教再现机器人,主要由机器人本 体 、运 动 控 制 器 和 示 教 盒 组 成 ,操 作 过 程 比 较 简 单 。 第一代机器人使用示教盒在线示教编程,并保存示 教信息。当机器人自动运行时,由运动控制器解析 并执行存储的示教程序,使机器人实现预定动作。 这类机器人通常采用点到点运动,连续轨迹再现的 控制方法,可以完成直线和圆弧的连续轨迹运动, 然而复杂曲线的运动则由多段圆弧和直线组合而 成。由于操作的容易性、可视性强,所以在当前工 业中应用最多。 第二代是离线编程机器人,该机器人编程系统 是采用离线式计算机实体模型仿真技术,首先建立 起机器人及其工作环境的实体模型,再采用实际的 正逆解算法,通过对实体模型的控制和操作,在离 线的情况下进行路径规划,然后通过编程对实体模 型进行三维动画仿真,以检验编程的正确性,最后 将正确的代码传递给机器人控制柜,以控制机器人 运动,完成了离线编程。 第三代是智能机器人,它除了具有第一代和第 二代的特点以外可带有各种传感器,这类机器人对 外界环境不但具有感觉能力,而且具有独立判断、记 忆 、推 理 和 决 策 的 能 力 ,能 适 应 外 部 对 象 、环 境 协 调地工作,能完成更加复杂的动作。在工作时通过 传感器获得外部的信息,并进行信息反馈,然后灵 活调整工作状态,保证在适应环境的情况下完成工 作。此机器人用在弧焊和搬运工作中较多。 在我国,由于机器人技术以及研发的落后,工 业机器人主要应用在制造业,如汽车制造行业和工程机械行业,主要用于汽车及工程机械的喷涂、焊接及搬运岗位。 2工业机器人的的出现 早在 1954 年美国乔治·德沃尔设计出第一台 电子可编程序的工业机器人,并于 1961 年发表了该 项专利,1962