机器人基础课件(一机器人发展).ppt

1 项目一、机器人系统: 一、什么是机器人? 二、机器人的发展历史,概念、分类。三、工业机器人的特点? 四、工业机器人系统的构成?(本体、控制器、辅助) 五、大众机器人系统。(电器、机械) 2 我们见过的机器人??? 3 机器人( Robot )是自动执行工作的机器装置。?直接接受人类指挥。?运行预先编排的程序。?根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。任务是协助或取代人类工作的工作,例如:生产业、建筑业,或是危险的工作环境。机器人整合了控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。一、什么是机器人? 应该说国际标准化组织(ISO) 给出的机器人定义较为全面和准确,其定义涵盖如下内容: (1) 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官(肢体、感官等)的功能。(2) 机器人具有通用性,工作种类多样,动作程序灵活易变。(3) 机器人具有不同程度的智能性,如记忆、感知、推理、决策、学习等。(4) 机器人具有独立性,完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 4 智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等; 机能,指变通性、通用性或空间占有性等; 物理能,指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。因此,可以说机器人是具有生物功能的三维空间坐标机器。 1962 年-1963 年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括 1961 年恩斯特采用的触觉传感器, 托莫维奇和博尼 1962 年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器, 而麦卡锡 1963 年则开始在机器人中加入视觉传感系统,并在 1965 年,帮助 MIT 推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位积木的机器人二、机器人能力的评价标准: 5 三、中国历史上的机器人: 指南车: 传说远古时蚩尤与炎帝交战,蚩尤施法降雾,使人不辨方向,打败了炎帝。炎帝向黄帝求援,黄帝便制造出指南车, 在雾中也能指示方向,于是就打败了蚩尤。?西周时期,我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人,这是我载的机器人。?春秋后期,我国著名的木匠鲁班,在机械方面也是一位发明家,据《墨经》记载,他曾制造过一只木鸟,能在空中飞行“三日不下”,体现了我国劳动人民的聪明智慧。 6木牛流马: 后汉三国时期,蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”,并用其运送军粮,支援前方战争。三、中国历史上的机器人: 计里鼓车: 1800 年前的汉代, 大科学家张衡不仅发明了地动仪, 而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下, 每行十里击钟一下。 7 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。四、现代机器人发展史 8 20 世纪 50 年代以后,美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手。这是一种主从型控制系统,系统中加入力反馈,可使操作者获知施加力的大小,主、从机械手之间有防护墙隔开,操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视,主、从机械手系统的出现为机器人的产生以及近代机器人的设计与制造作了铺垫。四、现代机器人发展史主从机械手 9 在此前后,美国的戴沃尔( )设想了一种可控制的机械手。 1954 年,他依据这一想法设计制作了世界上第一台机器人实验装置,发表了“适用于重复作业的通用性工业机器人”一文,并获得了美国专利。 1959 年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界上第一家机器人制造工厂—— Unimation 公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人之父”。五、现代机器人发展史 10 这种机器人是将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构连接在一起,预先设定的机械手动作经编程输入后,系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作。示教过程中,机械手可依次通过工作任务的各个位置,这些位置序列全部记录在存储器内。在任务的执行过程中,机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置, 故这种机器人的主要技术功能被称为可编程和示教-再现功能。五、现代机器人发展史