第一章机器人技术及其应用概述

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机 器 人 技 术 及其应用

彭中波 重庆交通大学 机电与汽车工程学院 2006 2006

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本 课 程 主 要 内 容：机器人的结构 机器人运动学(重点) 机器人运动学(重点) 机器人静力学(重点) 机器人静力学(重点) 机器人动力学(重点) 机器人动力学(重点)

机器人的控制 机器人的感觉

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第一章 机器人概述1.1 机器人的定义机器人一词的出现： 机器人一词的出现：1920年、捷克作家、 Karel Capek、 年 捷克作家、 、 《Rossum’s Universal Robots》,“Robota”(奴隶)写成了 》 (奴隶) “Robot ” 。 故事情节： 故事情节：带感情 的机器人消灭了人类 ，一对男女机 世界又起死回生。 器人相爱 ，世界又起死回生。 小说在1924年和 年和1927年的时候被纷纷传到了日本、法国 年的时候被纷纷传到了日本、 小说在 年和 年的时候被纷纷传到了日本 就向全世界铺展开来。 和欧洲国家，机器人这个名词就向全世界铺展开来 和欧洲国家，机器人这个名词就向全世界铺展开来。

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上世纪60年代， 上世纪 年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人 年代

上世纪80年代到现在， 上世纪 年代到现在，正越来越向智能化方向发展 年代到现在

机器人学是一门不断发展的科学， 机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其 发展而变化。 发展而变化。 因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。 因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。

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国际上，关于机器人的定义主要有以下几种： 国际上，关于机器人的定义主要有以下几种：(1)美国机器人协会(RIA)的定义：机器人是“一种用于移动各 美国机器人协会(RIA)的定义 机器人是“ 的定义： 种材料、零件、工具或专用装置的， 种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种 种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipulator)”。 种任务的，并具有编程能力的多功能机械手 。

( 2) 日本工业机器人协会 (JIRA)的定义： 工业机器人是“一种 日本工业机器人协会(JIRA)的定义： 工业机器人是“ 的定义 装备有记忆装置和末端执行器(end effector)的，能够转动并通过 装备有记忆装置和末端执行器 的 自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器” 自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。

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(3)美国国家标准局(NBS)的定义：机器人是“一种能够进行编 美国国家标准局(NBS)的定义：机器人是“ 的定义 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” 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”。

(4) 国际标准化组织 的定义： 机器人是一种自动

的、 ) 国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位 的定义 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 置可控的、具有编程能力的多功能机械手， 轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专 能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、 用装置，以执行种种任务” 用装置，以执行种种任务”。

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(5)我国对机器人的定义。蒋新松院士曾建议把机器人定义为 ) 我国对机器人的定义。蒋新松院士曾建议把机器人定义为 一种拟人功能的机械电子装置” “ 一种拟人功能的机械电子装置 ” (a mechantronic device to imitate some human functions)。 。

参考各国的定义，对机器人给出以下定义： 参考各国的定义，对机器人给出以下定义：机器人 是一种 计算机控制的可以编程的自动机械电子装置， 能感知环境， 计算机控制的可以编程的自动机械电子装置 ， 能感知环境 ， 识 别对象， 理解指示命令， 有记忆和学习功能， 别对象 ， 理解指示命令 ， 有记忆和学习功能 ， 具有情感和逻辑 判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。 判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。

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1.2 机器人的发展及应用一、古代机器人西周时期，出现了能歌善舞的伶人， 西周时期，出现了能歌善舞的伶人， 这是我国最早记载的机器人。 这是我国最早记载的机器人。机器马车

春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“ 春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日 不下” 不下”。 公元前2世纪， 公元前 世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的 世纪 机器人──自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。 机器人 自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。 自动机

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汉代大科学家张衡不仅发明了地动仪， 汉代大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓 不仅发明了地动仪 车。每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。 每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。

后汉三国时期， 后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地 创造出了“木牛流马”。用其运送军粮，支 创造出了“木牛流马” 用其运送军粮， 援前方战争。 援前方战争。 1738年 法国天才技师杰克 戴 瓦克逊发 1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发 明了一只机器鸭。它会嘎嘎叫，会游泳和喝水， 明了一只机器鸭。它会嘎嘎叫，会游泳和喝水， 还会进食和排泄。 还会进食和排泄。写字机器人

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1773年 自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。 1773年，自动书写玩偶、

自动演奏玩偶等被连续推出。现在 保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶， 保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，还定期弹奏 音乐供参观者欣赏。 音乐供参观者欣赏。 19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派 1886年 19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派 。1886年《未来 世纪中叶 的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“ 的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“蒸汽 年摩尔制造了 人”,“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。 蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。

1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电 1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“ 报箱” 可以回答一些问题。 报箱”。可以回答一些问题。

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二、现代机器人1948年，美国原子能委员会 年 的阿尔贡研究所开发了机械式的 主从机械手。 主从机械手。主从机器人

1952年，第一台数控机床的诞生，为机器人的开发奠定了基 年 第一台数控机床的诞生， 础。 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了 年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念， 专利。 专利。

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1962年美国AMF公司推出的 年美国 公司推出的 “VERSATRAN”和UNIMATION公司 和 公司 推出的“ 推出的“UNIMATE”是机器人产品最 是机器人产品最 早的实用机型(示教再现)。 早的实用机型(示教再现)。

VERSATRAN

UNIMATE

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1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识 年 的 演示了第一个具有视觉传感器的、 演示了第一个具有视觉传感器的 别与定位简单积木的机器人系统 1970年在美国召开了第一 …… 此处隐藏：2243字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……