机器人基础绪论.pptx

机器人技术基础（工业机器人）广西大学机械学院机电系---林义忠 绪论 本章将主要介绍机器人的由来与发展、机器人的定义、机器人技术的研究领域与学科范围以及机器人的分类、应用、组成与技术参数等。0.1 概 述0.1.1 机器人的由来与发展1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词。剧中机器人(Robot)这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表、特征和功能的机器，是一种人造的劳力。 机器人一词虽出现得较晚，然而这一概念在人类的想象中却早已出现。制造机器人是机器人技术研究者的梦想，代表了人类重塑自身、了解自身的一种强烈愿望。自古以来，就有不少科学家和杰出工匠制造出了具有人类特点或具有模拟动物特征的机器人雏形。1，西周时期，偃师---能歌善舞的伶人；2，春秋后期，鲁班---木鸟，能在空中飞行“三日而不下”。3，地动仪、计里鼓车，指南车，木牛流马 ，4，1662年，日本的竹田近江---自动机器玩偶 ；5，1738年，法国技师杰克·戴·瓦克逊---机器鸭 ；…... 现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。 自1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。 大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。　另一方面，原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。 该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。 现有的机器人差不多都采用这种控制方式。作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类似人的手和臂组成。 1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。 目前，对全球机器人技术发展最有影响的国家应该是美国和日本。美国在机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的机器人在数量、种类方面则居世界首位。机器人技术的发展推动了机器人学的建立，许多国家成立了机器人协会，美国、日本、英国、瑞典等国家设立了机器人学学位。 20世纪70年代以来，许多大学开设了机器人课程，开展了机器人学的研究工作，如美国的MIT、RPI（美国伦斯勒理工学院RENSSELAERPOLYTECHNICINSTITUTE ）、Stanford、Carnegie-Mellon、Conell、Purdue、Univ of California等大学都是研究机器人学富有成果的著名学府。 随着机器人学的发展，相关的国际学术交流活动也日渐增多，目前最有影响的国际会议是IEEE每年举行的机器人学及自动化国际会议，此外还有国际工业机器人会议(ISIR)和国际工业机器人技术会议(CIRT)等。出版的相关期刊有“Robot Today”、“Robotics Research”、“Robotics and Automation”等多种。 我国的机器人技术起步较晚，约于20世纪70年代末、80年代初开始。20世纪90年代中期，6 000 m以下深水作业机器人试验成功，目前已经达到7000米。以后的近10年中，在步行机器人、精密装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域逐步缩小了与世界先进水平的差距，国内机器人方面的主要学术刊物《机器人》、《机器人技术与应用》等。 中国工业机器人进展我国于1972年开始研制自己的工业机器人。 进入80年代后，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。 1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。 从90年代初期起，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 我国机器人发