机器人学-机器人学第一讲.pptx

1/85机器人学

第一讲绪论中国科学院自动化研究所徐德研究员2019年9月6日***J1J2J3J4J5J6MCL50徐德邢登鹏刘希龙

2/85课程目标重点讲授旋转关节式工业机器人及其控制系统的基本原理，兼顾移动机器人的结构、定位与控制方法，并介绍机器人学的前沿研究领域以及部分热点问题。通过本课程的学习，掌握工业机器人和轮式移动机器人的基本结构、建模方法、控制原理，了解智能机器人领域研究热点以及发展趋势，为后续研究工作打下基础。讲课共19讲，考试。包括：绪论(1)，机器人构型(1)，运动学(4)，动力学(1)，传感系统与融合(1)，位置与速度控制(1)，力控制(1)，智能控制(1)，技能学习(1)，人机交互(1)，机器人系统(1)，机器人视觉(2)，多机器人协调控制(1)，移动机器人定位与导航(2)，闭卷考试(1)。

3/85参考书目谭民，徐德，等，先进机器人控制，高等教育出版社徐德，邹伟，室内移动式服务机器人的感知、定位与控制，科学出版社蔡自兴，机器人学，清华大学出版社BrunoSiciliano等，机器人手册，机械工业出版社JohnJ.Craig,机器人学导论(IntroductiontoRoboticsMechanicsandControl),机械工业出版社J.C.Latombe,RobotMotionPlanning,KluwerAcademicPublishers

4/85内容提要机器人定义机器人的发展历程机器人的特点机器人的分类机器人系统的基本结构机器人学的研究领域机器人的发展方向与机器人相关的重要学术团体、期刊与会议机器人录像

5/85机器人定义美国机器人协会（RIA）的定义：“机器人是用以搬运材料、零件、工具的可编程序的多功能操作器或是通过可改变程序动作来完成各种作业的特殊机械装置。”日本工业机器人协会（JIRA）的定义：“工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器（end-effector）的，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。”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些操作和移动作业任务的机械装置”国际标准化组织(ISO)2012年的定义：“机器人是一种受驱动以执行预期任务的机械装置，其2个及以上的轴可编程，具有一定的自治能力，可在所处环境中运动”牛津词典的解释：“机器人是一种能够自动执行一系列复杂动作的机器，特别是由计算机编程的机器”维基百科的定义：“认知机器人是具有智能行为的机器人，它通过提供一种处理结构能够学习与推理如何行动以便在复杂世界中完成复杂任务”Cognitiveroboticsisconcernedwithendowingarobotwithintelligentbehaviorbyprovidingitwithaprocessingarchitecturethatwillallowittolearnandreasonabouthowtobehaveinresponsetocomplexgoalsinacomplexworld.(Wikipedia)早期定义近期定义

6/85阿西莫夫“机器人三原则”(1950,科幻小说《I,Robot》)机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受害而袖手旁观。机器人必须绝对服从人类，除非这种服从有害于人类。机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者人类命令它作出牺牲。RobotToolIntelligentRobotIntelligentTool艾萨克·阿西莫夫

7/85机器人的发展历程Unimate,美国,Unimation公司,1961,第一台机器人,用于配合压铸机上下料Versatran,美国,AMF公司,1962，第一台工业机器人，液压驱动，点位/轨迹计算机控制的工业机器人，1974示教再现工业机器人，1982多种机器人：工业机器人、移动机器人、拟人机器人、特种机器人等，具有视觉、语音等功能，具有一定智能智能机器人：服务机器人，自主机器人，UAV(UnmannedAerialVehicle)，AUV(AutonomousUnderwaterVehicle),AGV(AutomatedGuidedVehicle),无人驾驶车1998年：日本30万台，美国8万台，德国7万台2008年：全球860万台，已安装130万台工业机器人2017年：已安装200多万台工业机器人，智能机器人已经得到很大发展

8/85每万名工人拥有工业机器人数量：日本295台，新加坡169台，韩国164台，德国16