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机器人的设计方案
机器人
机器人是众所周知的一种高新技术产品,然而,“机器人”一词最早并不是一个技术名词,而且至今尚未形成统一的、严格而准确的定义。“机器人”最早出现在上个世纪20年代初期捷克的一个科幻内容的话剧中,剧中虚构了一种称为Robota(捷克文,意为苦力、劳役)的人形机器,可以听从主人的命令任劳任怨地从事各种劳动。实际上,真正能够代替人类进行生产劳动的机器人,是在20世纪60年代才问世的。伴随着机械工程、电气工程、控制技术以及信息技术等相关科技的不断发展,到20世纪80年代,机器人开始在汽车制造业、电机制造业等工业生产中大量采用。现在,机器人不仅在工业,而且在农业、商业、医疗、旅游、空间、海洋以及国防等诸多领域获得越来越广泛的应用。
一、机器人的发展史
机器人的历史并不算长,1959年美国英格伯格和德沃尔(Devol)制造出世界上第一台工业机器人,机器人的历史才真正开始。
由英格伯格负责设计机器人的“手”、“脚”、“身体”,即机器人的机械部分和完成操作部分;由德沃尔设计机器人的“头脑”、“神经系统”、“肌肉系统”,即机器人的控制装置和驱动装置。它成为世界上第一台真正的实用工业机器人。这种机器人外形有点像坦克炮塔,基座上有一个大机械臂,大臂可绕轴在基座上转动,大臂上又伸出一个小机械臂,它相对大臂可以伸出或缩回。小臂顶有一个腕子,可绕小臂转动,进行俯仰和
侧摇。腕子前头是手,即操作器。这个机器人的功能和人手臂功能相似。
此后英格伯格和德沃尔成立了“Unimation”公司,兴办了世界上第一家机器人制造工厂。第一批工业机器人被称为“尤尼梅特(UNIMATE)”,意思是“万能自动”。他们因此被称为机器人之父。
1962年美国机械与铸造公司也制造出工业机器人,称为“沃尔萨特兰(VERSTRAN)”,意思是“万能搬动”。
”尤尼梅特”和“沃尔萨特兰”就成为世界上最早的、至今仍在使用的工业机器人。
二、机器人的分类
机器人根据其应用方式的不同可分为以下几类:
家务型机器人:能帮助人们打理生活,做简单的家务活。
操作型机器人:能自动控制,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中。
程控型机器人:按照预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。如机器人闹钟。
示教再现型机器人:通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人:不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。
感觉控制型机器人:利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人:能适应环境的变化,控制其自身的行动。
学习控制型机器人:能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人:以人工智能决定其行动的机器人。
三、机器人的主要部件
虽然机器人的机械、电气和计算的结构千差万别,但大多数有四个共同的主要部件:(1)机械手(机械单元);(2)一个或一个以上的传感器;(3)控制器(大脑);(4)动力源。
(一)机械手
它是机器人的工作装置,以关节连在一起的许多连杆集合体,形成开环的运动学链系,包括齿轮、联轴器等。它在各个方向都能运动,而这些运动认为是机器