便携式果实采摘机器人设计.doc

便携式果实采摘机器人机械系统设计
1 绪论

1920年,(汉语前译为“劳伯”)这个名词。现在已被人们作为机器人的专用名词。
(Robotics)这一概念,并提出了所谓的“机器人三原则”,即:
(1)机器人不可伤人;
(2)机器人必须服从人给与,但不和(1)矛盾的指令;
(3)在与(1)、(2)原则不相矛盾的前提下,机器人可维护自身不受伤害。
本世纪50、60年代,随着机构理论和伺服理论的发展,机器人进入了使用化阶段。“通用机器人”专利;1960年美国AMF公司生产了柱坐标型Versatran机器人,可作点位和轨迹控制,这是世界上第一种用于工业生产上的机器人。
70年代,随着计算机技术、现代控制技术、传感技术、人工智能技术的发展,机器人得到了迅速发展。1974年Cincinnati Milacron公司开发成功多关节机器人;1979年,Unimation公司又推出了PUMA机器人,它是一种多关节、全电动驱动、多CPU二级控制;采用VAL专用语言;可配视觉、触觉、力觉传感器,在当时是一种技术先进的工业机器人。现在的工业机器人结构大体上是以此为基础的。
这一时期的机器人属于“示教再现”(Teach-in / Playback)型机器人。只具有记忆、存储能力,按相应程序重复作业,但对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。这种机器人被称作第一代机器人。
进入80年代,随着传感技术,包括视觉传感器、非视觉传感器(力觉、触觉、接近觉等)以及信息处理技术的发展,出现了第二代机器人—有感觉的机器人。它能够获得作业环境和作业对象的部分有关信息,进行一定的实时处理,引导机器人进行作业。第二代机器人已进入了使用化,在工业生产中得到广泛应用。
第三代机器人是目前正在研究的“智能机器人”。它不仅具有比第二代机器人更加完善的环境感知能力,而且还具有逻辑思维、判断和决策能力,可根据作业要求与环境信息自主地进行工作[16]。
机器人的定义和基本组成

自动机械,就是我们平日所说的“机器人”。
要强调的一点是,要步入到机器人的殿堂并不是那么困难,机器人这个领域并不是那么高不可攀。我们可以不去理会其他人对机器人的注解,我们可以按照我们自己的喜好来理解:例如可以理解成“能实现一定的功能的机械设备”,也可以理解成“能在一定程度上代替人工的设备”等等。例如,我们可以认为汽车的雨刷,就是一只最简单的机械臂(其实它具备至少一个自由度),等等。实际上,许多机器人的功能都不难做到,但因为它是“自动”机械,因为它是“机器人”,因此很少有人会想“我也可以做”。
机器人的外形并不都象人,它可以是任何合适的形状,也可以是任何需要的形状,例如很多移动机器人就被设计成小车的形状,还有些能钻进管道内进行检测的机器人,被设计成圆柱形,还有的潜水机器人被设计成潜艇的形状,等等。
机器人可以是全部自动的,也可以是全部由人来操纵的。例如大家都非常熟悉的避障小车、走迷宫的小车、足球机器人等,都是全自动没有人去干预其动作的。再如特警用来拆除炸弹的小车,虽然是由操纵人员在遥控操作,但也都叫机器人。
由于“机器人”这种叫法太过笼统,且容易让人误解,还有把机器人叫做智能机械的,但很多机器人并不具备任何智能,因此在本文中的机器人也可认为是“自动机械”,表示“具有一定自动能力的机械”。
世界上对自动机械研究和应用水平最高的是位于西太平洋上的一个岛录都是全球最高的,目前国内也有许多设备是从他们那里进口的,普遍是些不够先进而又极为昂贵的,而且还没有足够的技术资料,还被用于关系国计民生的关键项目上,对国家和人民的安全极为不利。因此,大力发展我们自己的自动机械是非常必要的,也是非常迫切的,我们都应该为此来贡献自己的力量。
我与世界水平还有相当大的差距,设计能力、应用水平都急待提高,以降低国民劳动力强度,减少国民工作时的危险性,提高生产效率,增强我军的战斗力,并与我国的国际大国地位相衬。
由于研究的侧重点不同,对于机器人的定义,国际上目前尚未有明确的统一标准。综合各种定义,可将机器人理解为:机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器,根据所处的环境和作业需要,它具有至少一项或多项拟人功能,另外还可能程度不同地具有某些环境感知能力(如视觉、力觉、触觉、接近觉等),以及语言功能乃至逻辑思维、判断决策功能等,从而使它能在要求的环境中代替人进行作业。

机器人一般由以