[工学]机器人技术绪论.ppt

机器人技术(Robotics) 适用专业：机电工程 教 师：何广平 办 公 室：第二实验楼104 答疑时间：星期四下午14：30－16：00 电 话基本要求 基础知识要求 机械工程基础(机械原理、机械设计)； 工程力学(理论力学、材料力学)； 高等代数(线性代数、矩阵分析)； 线性控制理论（自控原理、现代控制理论基础）。 考核要求 期末 开卷考试 70％； 作业： 30％。 绪论 机器人的历史起源 我国西周时代（公元前1066年－公元前771年），就流传有巧匠偃师献给周穆王一个歌舞机器人（艺伎）的故事； 公元前3世纪，古希腊发明家戴达罗斯用青铜为克里特岛国王迈诺斯塑造了一个守卫宝岛的青铜卫士塔罗斯； 机器人的定义 （1）?? 美国机器协会（RIA）的定义 机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并具备编程能力的多功能操作机（manipulator）”。 （2）?? 日本工业机器人协会的定义 工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。它又分为以下两种情况来定义： 工业机器人是“一种能够执行与人的上肢类似动作的多功能机器”； 智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器”。 （3）?? 美国国家标准局（NBS）的定义 机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某种操作和移动作业任务的机械装置”。 （4）?? 我国的定义和美国的定义基本相同 机械工业部在1986年对机器人则给出了如下定义： “工业机器人是一种能够自动定位控制、可重复编程的、多功能、多自由度的操作机。它能搬运材料、零件和夹持工具、用以完成各种作业。” 从以上的定义可以看出。中、美与日本的定义有较大区别，关键的一点是中国和美国认为，机器人应具有“可重复编程能力”，而根据日本的定义则没有这一要求，因此在美国和日本给出的有关机器人的统计资料中通常有较大的差异。 机器人发展简况 1950年阿西摩夫的科幻小说比较具体地描述了机器人，同时提出了有名的“机器人三戒律”： （1）机器人不可伤害人类或眼看人类将要遇害时而袖手旁观； （2）机器人必须服从人给它的命令，除非这种命令与第一条戒律相抵触； （3）机器人必须保护自身的存在，除非这种保护与第一、第二条戒律相抵触。 1954年，美国的D.C.Devol提出了机器人并不一定要像人的样子，而要能作人的工作。它具体地描述了如何建造能控制的机械手。他的这个想法在美国获得了专利。 美国的Unimation公司于1961年制造出了世界上第一台往复式工业机器人。 1967年，日本川崎重工业购买了美国的许可证，从此世界上掀起了制造工业机器人的热潮。 机器人的分类 （1）按照机器人的技术发展分类 第一代机器人主要是指按预先示教的位置和姿态进行重复动作的机械。它也简称为示教/再现方式的机器人或T/P(Teaching/Playback)方式的机器人。 第二代机器人是指具有如视觉和触觉等外部感觉功能的机器人。 第三代机器人除了具有如视觉的功能外，还具有规划和决策的功能，从而可以适应周围的环境变化而自主地进行工作。 第三代机器人现在还主要处于研究阶段，距离实用还有一定的距离。 按照机器人的结构特点分类 （1）固定基础机器人 直角坐标机器人 （Cartesian Coordinate Robot） 圆柱坐标机器人 （Cylindrical Coordinate Robot） 极坐标机器人 (Polar / Spherical Coordinate Robot) 多关节机器人 (Articulated Robot) SCARA型机器人 (Selective Compliance Assembly Robot Arm) （2）移动机器人 (Moving Robots) 工业机器人的技术指标 （1）结构形式 ：指机器人运动链的形式； （2）自由度数和类型 ：指机器人所具有的独立运动关节的数目，而自由度的类型指是属于转动关节还是直线关节； （3）运动范围 ：指机器人关节的运动范围； （4）最大速度 ：指机器人关节或末端操作器的最高运动速度 ； （5）负载能力：指机器人在一定精度和运动条件下所能承担的最大负载； （6）重复精度：指机器人经过多次循环运动后，到达空间同一位置和姿态