基于UG四自由机器人的结构研究设计.docxVIP

本科生毕业设计 PAGE \* MERGEFORMAT 19 1.1 机器人研究背景 1.1.1 制造业的发展使机器人“被迫”由科幻走入现实 以自动化规模生产为标志，世界范围内的制造业革命于20世纪50年代拉开帷幕。当时生产自动化的概念几乎是“用机器人代替人”的同义语。机器人就是为适应当时制造规模化生产的需要而诞生的，其最早应用于汽车业，在解决单调、繁重、重复的体力劳动和提高产品质量上，发挥了巨大的作用。 1.1.2 信息技术的发展为机器人的进一步发展提供了“高速轨道” 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，集成了多学科的发展成果，代表高技术的发展前沿，是当前科技研究的热点方向。随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，机器人技术的开发速度越来越快，智能度越来越高。 1.1.3 高危领域对机器人技术飞跃提出客观要求 由于军事、空间技术、核废料处理以及水下探险等，人类难以介入的高危领域发展的迫切需要，引起了各国政府对机器人研究的重视，同时也激发了各国科学家们的研究热情[1]。 1.2 机器人的定义 1.2.1 世界机器人的定义 “机器人“是存在于多种语言和文字的新造词，它体现了人类长期以来的一种愿望，即创造出一种像人一样的机器或人造人，以便能够代替人去进行各种工作。 尽管直到三十多年前，“机器人”才作为专有名词加以引用，然而机器人的概念在人类的想象中却以存在三千多年了。早在我国西周时代（公元前1066—公元前771年），就流传有关巧匠偃师献给周穆王一个歌舞机器人的故事。我国东汉时期（25—220年），张衡发明的指南车是世界上最早的机器人雏形。作为第一批自动化动物之一的能够飞翔的木鸟是在公元前400年至350年间制成的。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若斯塑造了一个守卫宝岛的青铜卫士塔罗斯。在公元前2世纪出现的书籍中，描写过一个具有类似机器人角色的机械化剧院，这些角色能够在宫廷仪式上进行舞蹈和列队表演。人类历史进入近代史之后，出现了第一次工业革命和科学革命。随着各种自动机器、动力机械的问世，制造机器人开始由梦想转入现实，许多机械式控制的机器人，主要是各种精巧的机器人玩具和工艺品应用而生。 进入20世纪后，机器人已躁动于人类社会和经济的母胎之中，人们含有几分不安的期待着它的诞生。他们不知道即将问世的机器人将是个宠儿，还是个怪物。1920年，捷克剧作家卡雷尔?查培克（Karel Capek）在他的幻想情节剧《路萨姆的万能机器人》中，第一次提出了“robot”这个词。在剧中，他把机器人描述成与人相似但能不知疲倦地工作的机器，最终机器人背叛它们的创造者而消灭了人类。各国对机器人的译法，几乎都从斯洛伐克语“robota”音译为“罗伯特”，只有中国译为“机器人”。1950年，美国著名科学幻想小说家阿西莫夫在他的小说《我是机器人》中，提出了有名的“机器人三守则”： （1）机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人类将受害而袖手旁观； （2）机器人必须绝对服从于人类，除非这种服从有害于人类； （3）机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类令它做出牺牲。 这三条守则，给机器人社会赋以新的伦理性，并使机器人概念通俗化，更易于为人类社会所接受。至今，它仍为机器人研究人员、设计制造厂家和用户，提供了十分有意义的指导方针。 而现实世界里，机器人在国际学术界至今也没有做出统一的、公认的、文字严格的定义。不同的专家往往给以各有侧重的说法，不同的国家也往往沿用各自习惯的解释。 机器人的定义处在不断的发展变化之中。美国机器人协会（RIA）认为，机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能机械手（Manipulator）日本机器人协会（JIRA）认为工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器（End Effector）能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。国际标准化组织（ISO）给出的定义是，机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可变程序造作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行多种任务。 1.2.2 我国机器人的定义 关于我国机器人的定义。随着机器人技术的发展，我国也面临讨论和制定关于机器人技术的各项标准问题，其中包括对机器人的定义。蒋新松院士曾建议吧机器人定义为“一种几人功能的机械电子装置”（a mechantronic device to imitate some human functions）。因此，我们参考各国的定义，结合我国情况，对机器人做出统一的定义： 我们认为机器人是一种能自动控制、可重复编程、多功