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1、机器人技术Robot Technology,教材1.机器人技术基础,刘极峰,高等教育出版社,20062,工业机器人,徐元昌,中国轻工业出版社,19993.机器人技术基础,孟庆鑫,哈尔滨工业大学出版社,20064.机器人技术及其应用,谢存譆,机械工业出版社,2005,第一章 概述一、机器人的发展历史 1920年捷克作家卡佩克科幻剧本罗萨姆的万能机器人。捷克语“Robota”奴隶“Robot”,Robot机器人词起源。剧中，机器人按照其主人的命令呆板的从事繁重劳动，没有感觉和感情，后来，机器人具有了感情，导致机器人的应用部门迅速增加。在工厂和家务劳动中，机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分
2、自私和不公正，终于造反了，机器人的体能和智能都非常优异，因此消灭了人类。,但是机器人不知道如何制造它们自己，认为它们自己很快就会灭绝，所以它们开始寻找人类的幸存者，但没有结果。最后，一对感知能力优于其它机器人的男女机器人相爱了。这时机器人进化为人类，世界又起死回生了。,1927年美国西屋公司工程师温兹利制造：第一个机器人“电报箱”，回答一些问题，不能走动。1947年美国原子能委员会的阿尔贡研究所开发遥控机械手,1954年美国戴沃尔最早提出工业机器人概念，申请专利。专利要点:借助伺服技术控制机器人关节 1959年第一台工业机器人（可编程、圆坐标）在美国诞生,1979年,美国Unimation公司
3、推出PUMA系列机器人1980年,日本推出平面关节SCARA机器人,1980年，工业机器人在日本普及，“机器人元年”。日本“机器人王国”,工业机器人的应用实例：,焊接作业,清洗作业,二、机器人研究分类（机械手概念并入机器人研究）1、按用途：工业机器人、特种机器人。工业机器人：面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。焊接机器人应用较多。特种机器人：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、医疗机器人等等,2、按坐标形式 直角坐标式（PPP）prism（棱柱）圆柱坐标式（RPP）rotation（转动）球坐标式（RRP）关节坐标式（RRR）3、按驱动方式 电力驱动 液压驱动
4、气压驱动 新型驱动-静电驱动压电驱动等,4、按运动方式点位控制PTP(point to point)不涉及两点之间的移动路径。用于上下料、点焊、装卸等 续轨迹控制CP(continuous Path)轨迹空间曲线等，机器人整个运动过程都控制。用于焊接、喷漆、检验等。,三、工业机器人组成：1、机械部分末端夹持器（手部）手腕手臂机座,2、驱动伺服单元闭环控制，各关节伺服驱动（开环控制磨面机、抽水机、抽油机等、无反馈、不控制。）3、传感系统传感器4、计算机控制系统采样周期,计算机给出各关节伺服驱动指令,5、输入/输出系统接口周边系统,联系与应答，通讯接口和人机通信装置。,四、机器人发展三阶段：第一代
5、目前仍部分使用的示教再现机器人。第二代带感觉的机器人。使用部分传感器，自适用控制。90年代进入使用阶段第三代智能机器人。全方位传感器，具有 知识库、专家系统，独立工作。目前 研制阶段。,五、机器人伤人事故 1978年9月6日，日本广岛一家工厂的切割机器人在切钢板时，突然发生异常，将一名值班工人当作钢板操作，这是世界上第一宗机器人杀人事件。1982年5月，日本山梨县阀门加工厂的一个工人，正在调整停工状态的螺纹加工机器人时，机器人突然启动，抱住工人旋转起来，造成了悲剧。,1985年前苏联发生了一起家喻户晓的智能机器人棋手杀人事件。全苏国际象棋冠军古德柯夫同机器人棋手下棋连胜3局，机器人棋手恼羞成怒
6、，突然向金属棋盘释放强大的电流，在众目睽睽之下将这位国际大师击倒。,一些专家再次对此案作深入调查，终于发现杀人的罪魁祸首不是电脑，而是外来的电磁波，即有害的“电子雾”，是它干扰了电脑程序，从而造成机器动作失误。因此，所谓“古德科夫谋杀案”是一个冤案，人们总算是松了口气。,六、机器人学三原则1、机器人不得伤害人2、机器人应执行人们的命令，除非这些命令与第一原则相矛盾3、机器人应能保护自己的生存，只要这种保护行为不与第一第二原则相矛盾。,七、机器人数量 各国累计机器人总数130多万台。早期机器人已经退役。日本机器人大于50。欧盟：30多万台 美国：20多万台，中国：3.7万台,至2008年，全球机
7、器人860万，工业机器人130万台，服务机器人730万个。工业机器人价格上百万，机器人玩具几十元。工业机器人：主要焊接机器人、工装机械手等，“重、大、贵”，多自由度。服务机器人：排爆机器人、医疗机器人、挤奶机器人、导游机器人、清洁机器人、割草机器人、机器人玩具、个人制作的机器人等,2009年，中国3.7万台工业机器人，为日本的九分之一。中国经济规模超过日本，每万名产业工人拥有工业机器人20至50台，日本每万人五百多台。沿海地区老板抱怨工资上涨，熟练产业工人难留，培训成本极高。工业机器人将缓解这一问题。,八、机器人研究内容1、机械结构,自由度、末端执行器、臂、腰、基座、行走,2、机器人运动分析机
8、器人关节多，杆件多，多坐标系，坐标转换。,3、机器人静力学与动力学分析静力学静止状态下力分析，负载计算、平衡计算动力学运动状态下力与运动的关系，控制基础,4、机器人驱动技术,5、机器人传感技术,6、机器人控制技术自动机械控制：注重自身的动作，如包装机械。动作简单，自由度少。工业机器人控制：注重自身与环境及操作对象的关系，多自由度伺服驱动、闭环计算机控制。多变量非线性强耦合的复杂自控系统。,包装机,挖掘机,机器人,人工机械,自动机械,中国工程院原院长宋健：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化”。,7、机器人协调工作,8、机器人语言,九、中国机器人研究
9、1972年开始研制。目前，机器人研发、制造单位200多家。进口、自产,北京机械工业自动化研究所新松机器人自动化股份有限公司国防科技大学哈尔滨博实公司一汽集团涂装技术开发中心,沈阳新松机器人自动化股份有限公司中科院沈阳自动化研究控股蒋新松院士。生产焊接机器人。新松公司占中国机器人市场的1/3。产品与技术出口到美国、韩国、俄罗斯等国家。,博实公司:蔡鹤皋投资兴办人。著名机器人及自动化专家、中国工程院院士公司董事长孙立宁博士哈尔滨工业大学机器人研究所所长。,工业机器人用户1000多家工业机器人约3.7万台,国产机器人占,预测，2015年，中国机器人市场需求达十几万台(套)。,十、机器人应用,第一台类
10、人型机器人国防科技大学,平面关节型机器人,并联机器人,2003年6月11日：“勇气”号火星车升空。2003年6月2日：欧洲宇航局“火星快车“升空2003年7月8日：”机遇号“发射,“勇气”号,2004年01月3日“勇气号”火星登陆,“勇气号”火星车在火星表面上行进,火星马力内尼斯峡谷,火星,火星上的条件与我们的地球类似,金星：气压足以在几秒钟内将任何来访者压碎，金星上的高温也可以烤干你；木星、海王星、天王星和土星：液态行星冥王星：只有岩石水星：太热,1.6亿公里电波10分钟多（月球1S），探测器612个月,火星可能存有生命和液态水，人类向火星移民1964年11月5日以来，美国、前苏联、欧洲以及
11、日本都竞相开始探索火星的历程共向火星发射了30多次宇宙飞船、火星探测器等，但三分之二以失败告终，,火星探测器越来越轻、小、灵敏。”勇气号“机遇”号，8亿美元，最精密机器人。自“阿波罗“登月行动以来最大型远距离太空科研,航天科技：火箭卫星、载人航天和深空探测中国：发射火箭、卫星和载人航天。深空探测的重点是探月，火星探测在“探月”之后，2020年后。,六足微型机器人,日本制造商的一名职员通过手机遥控一个机器人为来宾斟酒,这是一种处理核事故的机器人,它随身携有摄像机,可进行遙控操纵,眉目传情,中国科学院自动化研究所新研制仿人机器人,“童童”,现场作画,“贝奇”,哈工大导购机器人,“夏娃机器人2号”身高达到165厘米，体重为60公斤,韩国科学家最新研制娱乐型机器人,中科院研制出美女机器人,日本东北大学教授小菅一弘在日本茅野市一机器人研究公司向人们展示他最新研制的舞厅机器人,铁臂阿童木,年，铁臂阿童木问世，轰动日本,“阿西莫”：本田公司双脚步行机器人年月亮相,ASIMO,
