机器人技术第一章课件.ppt
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- 机器人 技术 第一章 课件
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1、机器人技术黑龙江工程学院2013.08机器人世界机器人世界欢迎来到欢迎来到请欣赏现代机器人技术成果请欣赏现代机器人技术成果请欣赏现代机器人技术成果请欣赏现代机器人技术成果请欣赏现代机器人技术成果请欣赏现代机器人技术成果 机器人 Robot 一词起源于捷克小说家科雷尔的科幻小说罗萨姆的机器人万能公司,由Robota(捷克语“劳役”、“苦工”之意)和Robotink(波兰语“工人”之意)衍生而来,故有执行者、服务者之意。随着计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能以及仿生学等学科的不断发展,机器人技术作为一种综合性的多学科交叉融合技术,已经逐渐成为未来世界的代名词,人们对于未来世界的想象和
2、探索伴随着机器人技术的迅猛发展得以实现,对人类征服自然和世界起到了关键作用。第一章第一章 绪论绪论机器人的技术参数机器人的技术参数参考坐标系参考坐标系机器人的分类机器人的分类机器人的应用机器人的应用机器人概述机器人概述操作臂的机构与控制操作臂的机构与控制第一章第一章 绪论绪论第一节 机器人概述机器人的产生与发展机器人的产生与发展第一章第一章 绪论绪论个人应用想象工业应用商业应用人类的人类的懒惰懒惰促使促使了机器人的出现了机器人的出现不想洗衣服不想洗衣服不想做饭不想做饭不想走路不想走路?第一节 机器人概述机器人的产生与发展机器人的产生与发展第一章第一章 绪论绪论个人应用想象工业应用商业应用古希腊
3、的长篇叙事诗伊利亚特中的冶炼之神用黄金制造出的侍女,希腊神话阿鲁歌探险船中的青铜巨人泰洛斯,我国西周时流传巧匠偃师制作的歌舞机器人,以及许多科幻小说中都有机器人的身影。第一节 机器人概述机器人的产生与发展机器人的产生与发展第一章第一章 绪论绪论1954年美国人乔治德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人;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。个人应用想象工业应用商业应用第一节 机器人概述机器人的产生与发展机器人的产生与发展第一章第一章 绪论绪论世界上第一家机器人制造工厂Unimation公司制造的Unimate 与1962年美国AMF公司生产出的VERSTRAN成
4、为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮 个人应用想象工业应用商业应用第一节 机器人概述机器人的产生与发展机器人的产生与发展第一章第一章 绪论绪论1998年丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积木一样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界。个人应用想象工业应用商业应用人类对机器人的幻想与追求已有人类对机器人的幻想与追求已有30003000多年的历史多年的历史西周时期西周时期,我国的能工巧匠偃师研制出的,我国的能工巧匠偃师研制出的歌舞艺人歌舞艺人,是我国最早,是我国最早记载的机器人。记载的机器人。春秋后期春
5、秋后期,据,据墨经墨经记载,鲁班曾制造过一只记载,鲁班曾制造过一只木鸟木鸟,能在,能在空中飞行空中飞行“三日不下三日不下”。公元前公元前2 2世纪世纪,古希腊人,古希腊人戴达罗斯戴达罗斯发明了最原始的机器人发明了最原始的机器人太罗斯太罗斯,它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕,它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕像,它可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌。像,它可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌。18001800年前的汉代年前的汉代,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且发,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且发明了明了计里鼓车计里鼓车,计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每,计里鼓车每行
6、一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟一下。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,蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流木牛流马马”,并用其在崎岖山路中运送军粮,支援前方战争。,并用其在崎岖山路中运送军粮,支援前方战争。古代机器人的发展历史古代古代“机器人机器人”现代机器人的雏形现代机器人的雏形古代机器人的发展历史木牛流马木牛流马计里鼓车计里鼓车古代机器人的发展历史16621662年年,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶机器玩偶,并在大,并在大阪的道顿堀演出。阪的道顿堀演出。17381738年年,法国天才技师杰克,法
7、国天才技师杰克戴戴瓦克逊发明了一只瓦克逊发明了一只机器鸭机器鸭,它会嘎嘎叫,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。,会游泳和喝水,还会进食和排泄。17731773年年,著名的瑞士钟表匠杰克,著名的瑞士钟表匠杰克道罗斯和他的儿子利道罗斯和他的儿子利路易路易道罗斯制道罗斯制造出造出自动书写玩偶自动书写玩偶、自动演奏玩偶自动演奏玩偶等,他们创造的自动玩偶是利用齿轮等,他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的,它们有的拿着画笔和颜色绘画,有的拿着鹅毛蘸和发条原理而制成的,它们有的拿着画笔和颜色绘画,有的拿着鹅毛蘸墨水写字,结构巧妙,服装华丽,在欧洲风靡一时。墨水写字,结构巧妙,服装华丽,在欧
8、洲风靡一时。19271927年年,美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人,美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱电报箱”,并在纽约举行的世界博览会上展出,它是一个电动机器人,装有无线,并在纽约举行的世界博览会上展出,它是一个电动机器人,装有无线电发报机,可以回答一些问题,但该机器人不能走动。电发报机,可以回答一些问题,但该机器人不能走动。进入20世纪之后,机器人已躁动于人类社会和经济的母胎之中。1950年,美国著名的科学幻想小说家阿西莫夫在他的小说我是机器人中,提出了有名的“机器人三守则”:(1)机器人必须不危害人类,也不允许它眼看人将受害而袖手旁观;(2)机器人必须绝对服从于
9、人类,除非这种服从有害于人类;(3)机器人必须保护自身不受伤害,除非为了保护人类或者是人类命令它作出牺牲;这三条守则,给机器人社会赋以新的伦理性,并使机器人概念通俗化,更易于为人类社会所接受。现代机器人研究的进展现代机器人研究的进展19541954年,年,美国人美国人George C.DevolGeorge C.Devol 提出了第一个工业机器人方案,并在提出了第一个工业机器人方案,并在19561956年获得美国专利。年获得美国专利。19601960年,年,ConderConder公司购买专利并制造了样机。公司购买专利并制造了样机。19611961年,年,UnimationUnimation公
10、司(通用机械公司)成立,生产和销售了第一台工业机公司(通用机械公司)成立,生产和销售了第一台工业机器器“UnimateUnimate”,即万能自动之意。,即万能自动之意。19621962年,年,A.M.F.A.M.F.(机械与铸造)公司,研制出一台数控自动通用机,取名(机械与铸造)公司,研制出一台数控自动通用机,取名“VersatranVersatran”,即多用途搬运之意,并以,即多用途搬运之意,并以“Industrial Robot”Industrial Robot”为商品广告为商品广告投入市场。投入市场。19671967年,年,UnimationUnimation公司第一台喷涂用机器人出
11、口到日本川崎重工业公司。公司第一台喷涂用机器人出口到日本川崎重工业公司。19681968年,年,第一台智能机器人第一台智能机器人ShakeyShakey在在斯坦福研究所斯坦福研究所诞生。诞生。19721972年,年,IBMIBM公司开发出直角坐标机器人。公司开发出直角坐标机器人。19731973年,年,Cincinnati MilacronCincinnati Milacron公司推出公司推出T3T3型机器人。型机器人。19781978年,年,第一台第一台PUMAPUMA机器人在机器人在UnimationUnimation公司诞生。公司诞生。在此期间,日本、西欧各国、前苏联也相断引进或自行研制
12、工业机器在此期间,日本、西欧各国、前苏联也相断引进或自行研制工业机器人。人。60607070年代是机器技术获得巨大发展的阶段。年代是机器技术获得巨大发展的阶段。8080年代年代,机器人在发达国,机器人在发达国家的工业中家的工业中大量普及应用大量普及应用,如,如焊接、喷漆、搬运、装配焊接、喷漆、搬运、装配。并向各个领域。并向各个领域拓展拓展,如如航天、水下、排险、核工业航天、水下、排险、核工业等,机器人的感知技术得到相应的发展,产生等,机器人的感知技术得到相应的发展,产生第第二代机器人二代机器人。9090年代年代,机器人技术在发达国家应用更为广泛,如军用、医疗、,机器人技术在发达国家应用更为广泛
13、,如军用、医疗、服务、娱乐等领域,并开始向智能型(服务、娱乐等领域,并开始向智能型(第三代第三代)机器人发展。)机器人发展。Unimation公司公司PUMA560机器人机器人 国际标准化组织(国际标准化组织(ISO)采纳了美国机器人协会给)采纳了美国机器人协会给“机器机器人人”下的定义下的定义:“一种可以反复编程和多功能的,用来搬运一种可以反复编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或者为了执行不同的任务而具材料、零件、工具的操作机;或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程动作的专门系统有可改变的和可编程动作的专门系统”。A reprogrammable and multifu
14、nctional manipulator,devised for the transport of materials,parts,tools or specialized systems;with varied and programmed movements,with the aim of carrying out varied tasks.*机器人外表不一定像人,或者根本不象人。像人的机器机器人外表不一定像人,或者根本不象人。像人的机器人是仿生类人机器人。制造机器人的目的是为了让机器人能人是仿生类人机器人。制造机器人的目的是为了让机器人能具有人的劳动机能,来代替人的工作,减轻人的劳动负担
15、。具有人的劳动机能,来代替人的工作,减轻人的劳动负担。机器人的定义机器人的定义第一节 机器人概述机器人的定义机器人的定义第一章第一章 绪论绪论机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体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;某些器官(肢体、感官等)的功能;机器人具有通用性,工作种类多样,动作程序机器人具有通用性,工作种类多样,动作程序灵活易变;灵活易变;机器人具有不同程度的智能性,如记忆、感知、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;推理、决策、学习等;机器人具有独立性,完整的机器人系统在工机器人具有独立性,完整的机器人系统在工作中可以不依赖
16、于人类的干预。作中可以不依赖于人类的干预。第二节 机器人的应用机器人应用机器人应用第一章第一章 绪论绪论机器人应用民用机器人军用机器人工业机器人仿人机器人农业机器人服务机器人水下军用机器人空间机器人地面军用机器人空中军用机器人第二节 机器人的应用第一章第一章 绪论绪论工业机器人农业机器人服务机器人仿人机器人民用机器人民用机器人工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,能搬运材料、工件或操持工具,用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方,也可以在往复运动的小车上。第二节 机器人的应用第一章第一章 绪论绪论民用机器人民用机器人工业
17、机器人农业机器人服务机器人仿人机器人汽车装配机器人汽车装配机器人第二节 机器人的应用第一章第一章 绪论绪论民用机器人民用机器人工业机器人农业机器人服务机器人仿人机器人农业机器人指的是应用于农业生产的机器人的总称。第二节 机器人的应用第一章第一章 绪论绪论民用机器人民用机器人工业机器人农业机器人服务机器人仿人机器人蔬果采摘机器人蔬果采摘机器人第二节 机器人的应用第一章第一章 绪论绪论民用机器人民用机器人工业机器人农业机器人服务机器人仿人机器人服务机器人是一种以自主或半自主方式运行,能为人类健康提供服务的机器人,或者是能对设备运行进行维护的一类机器人。第二节 机器人的应用第一章第一章 绪论绪论民用
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