機(jī)器人技術(shù)課件

機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人技術(shù)1目前機(jī)器人研究熱點及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人概述二

一

三四機(jī)器人結(jié)構(gòu)機(jī)器人技術(shù)概述目前機(jī)器人研究熱點及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人概述二一三四機(jī)器2人形機(jī)器人：武術(shù)短片迪斯尼短片

跳舞短片跑步短片人形機(jī)器人：3模擬登月機(jī)器人：短片模擬登月機(jī)器人：短片4一、機(jī)器人概述(一)機(jī)器人的出現(xiàn)和定義機(jī)器人一詞的出現(xiàn)：1920年、捷克作家、KarelCapek、《Rossum’sUniversalRobots》，“Robota”（奴隸）寫成了“Robot”

故事情節(jié)：帶感情的機(jī)器人消滅了人類，一對男女機(jī)器人相愛，世界又起死回生。小說在1924年和1927年的時候被紛紛傳到了日本、法國和歐洲國家，機(jī)器人這個名詞就向全世界鋪展開來。上世紀(jì)60年代，可實用機(jī)械的機(jī)器人被稱為工業(yè)機(jī)器人上世紀(jì)80年代到現(xiàn)在，正越來越向智能化方向發(fā)展一、機(jī)器人概述(一)機(jī)器人的出現(xiàn)和定義5

機(jī)器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對機(jī)器人的定義也隨其發(fā)展而變化。因此，至今為止也沒有一個統(tǒng)一的機(jī)器人的定義。國際上，關(guān)于機(jī)器人的定義主要有以下幾種：（1）美國機(jī)器人協(xié)會(RIA)的定義：機(jī)器人是“一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動作來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機(jī)械手(manipulator)”。機(jī)器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對機(jī)器6（2）日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(JIRA)的定義：工業(yè)機(jī)器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器(endeffector)的，能夠轉(zhuǎn)動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機(jī)器”。（3）美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)的定義：機(jī)器人是“一種能夠進(jìn)行編程并在自動控制下執(zhí)行某些操作和移動作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置”。（2）日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(JIRA)的定義：工業(yè)機(jī)器人是“一7

（4）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機(jī)器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)”。（5）我國對機(jī)器人的定義。蔣新松院士曾建議把機(jī)器人定義為“一種擬人功能的機(jī)械電子裝置”(amechantronicdevicetoimitatesomehumanfunctions)。參考各國的定義，對機(jī)器人給出以下定義：機(jī)器人是一種計算機(jī)控制的可以編程的自動機(jī)械電子裝置，能感知環(huán)境，識別對象，理解指示命令，有記憶和學(xué)習(xí)功能，具有情感和邏輯判斷思維，能自身進(jìn)化，能計劃其操作程序來完成任務(wù)。（4）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“8(二）機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用1.古代機(jī)器人西周時期，出現(xiàn)了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機(jī)器人春秋后期，魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”。公元前2世紀(jì)，亞歷山大時代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人──自動機(jī)。可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。機(jī)器馬車(二）機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用機(jī)器馬車9

漢代大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而且發(fā)明了計里鼓車。每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。后漢三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”。用其運(yùn)送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭。

1738年，法國天才技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機(jī)器鴨。它會嘎嘎叫，會游泳和喝水，還會進(jìn)食和排泄

1773年，自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等被連續(xù)推出?，F(xiàn)在保留下來的瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶，還定期彈奏音樂供參觀者欣賞。漢代大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而1019世紀(jì)中葉出現(xiàn)了科學(xué)幻想派和機(jī)械制作派。1886年《未來的夏娃》問世。在機(jī)械實物制造方面，1893年摩爾制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驅(qū)動雙腿沿圓周走動。

1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機(jī)器人“電報箱”?？梢曰卮鹨恍﹩栴}。2.現(xiàn)代機(jī)器人

1948年，美國原子能委員會的阿爾貢研究所開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。

1952年，第一臺數(shù)控機(jī)床的誕生，為機(jī)器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請了專利。19世紀(jì)中葉出現(xiàn)了科學(xué)幻想派和機(jī)械制作111962年美國AMF公司推出的“VERSATRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”是機(jī)器人產(chǎn)品最早的實用機(jī)型VERSATRANUNIMATE1962年美國AMF公司推出的“VERSATR3.我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。

1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人

“七五”期間，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）開始實施，上世紀(jì)90年代初期起，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地日本和美國在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始進(jìn)行機(jī)器人的研究，與他們相比較，我國還存在較大的差距，因此需要更多的人加入到發(fā)展機(jī)器人的事業(yè)中來。3.我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展：13（三）繽紛多彩的機(jī)器人世界1、機(jī)器人按用途分為服務(wù)機(jī)器人水下機(jī)器人農(nóng)林業(yè)機(jī)器人機(jī)器人化機(jī)器仿人形機(jī)器人微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)軍用機(jī)器人娛樂機(jī)器人生物機(jī)器人（三）繽紛多彩的機(jī)器人世界141）服務(wù)機(jī)器人

腦外科機(jī)器人，口腔修復(fù)機(jī)器人，進(jìn)入血管的機(jī)器人，遙控操作手術(shù)，智能輪椅,爬纜索機(jī)器人，高樓擦窗和壁面清洗機(jī)器人，球罐焊接、檢測機(jī)器人，清洗巨人，消防機(jī)器人，雕刻機(jī)器人，智能汽車，汽車加油機(jī)器人，導(dǎo)游機(jī)器人短片1短片21）服務(wù)機(jī)器人短片1短片215

口腔修復(fù)機(jī)器人腦外科機(jī)器人輔助系統(tǒng) 口腔修復(fù)機(jī)器人腦外科機(jī)器人輔助系統(tǒng)16導(dǎo)游機(jī)器人導(dǎo)盲機(jī)器人吸塵機(jī)器人短片導(dǎo)盲機(jī)器人導(dǎo)游機(jī)器人導(dǎo)盲機(jī)器人吸塵機(jī)器人短片導(dǎo)盲機(jī)器人17爬纜索機(jī)器人高樓擦窗爬纜索機(jī)器人高樓擦窗18清洗巨人清洗機(jī)器人爬壁機(jī)器人短片爬樓梯機(jī)器人短片軍用攀爬機(jī)器人清洗巨人清洗機(jī)器人爬壁機(jī)器人短片爬樓梯機(jī)器人短片軍用攀爬19

消防機(jī)器人救援機(jī)器人救援機(jī)器人短片 消防機(jī)器人救援機(jī)器人救援機(jī)器人短片20雕刻機(jī)器人智能汽車雕刻機(jī)器人智能汽車21汽車加油機(jī)器人MDARS-E型室外保安機(jī)器人汽車加油機(jī)器人MDARS-E型室外保安機(jī)器人222）水下機(jī)器人海洋的誘惑水下7000米無纜自治機(jī)器人海上打撈水下7000米無纜自治機(jī)器人“海溝號”無人潛水器在大海中2）水下機(jī)器人海洋的誘惑水下7000米無纜自治機(jī)器人“海233）農(nóng)林業(yè)機(jī)器人

嫁接機(jī)器人林木球果采集機(jī)器人伐根機(jī)器人林木球果采集機(jī)器人伐根機(jī)器人3）農(nóng)林業(yè)機(jī)器人嫁接機(jī)器人林木球果采集機(jī)器人伐根機(jī)器人24摘西紅柿機(jī)器人

嫁接機(jī)器人在溫室中摘西紅柿機(jī)器人嫁接機(jī)器人在溫室中254）機(jī)器人化機(jī)器

4）機(jī)器人化機(jī)器26機(jī)器人化機(jī)器

盾構(gòu)機(jī)器人機(jī)器人化機(jī)器盾構(gòu)機(jī)器人275）仿人形機(jī)器人

日本的仿人形機(jī)器人“科戈”機(jī)器人我國的仿人形機(jī)器人研究索尼的機(jī)器人

本田

浙大乒乓球機(jī)器人短片5）仿人形機(jī)器人日本的仿人形機(jī)器人索尼的機(jī)器人本田浙大286）微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)

細(xì)小工業(yè)管道機(jī)器人移動探測系統(tǒng)無損傷醫(yī)用微型機(jī)器人SMA微小型機(jī)器人微型飛行器面向生物工程的機(jī)器人微操作系統(tǒng)6）微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)細(xì)小工業(yè)管道機(jī)器人移動探測系統(tǒng)29全光學(xué)生物微操作系統(tǒng)

SMA六足微笑型機(jī)器人全光學(xué)生物微操作系統(tǒng)SMA六足微笑型機(jī)器人307)軍用機(jī)器人

地面軍用機(jī)器人軍用昆蟲機(jī)器人MPR-800多用途機(jī)器人可用于掃雷、滅火、核生化污染清除等多項危險工作美國軍用運(yùn)輸機(jī)器人7)軍用機(jī)器人地面軍用機(jī)器人軍用昆蟲機(jī)器人M31英國的“手推車”機(jī)器人“土撥鼠”（右）和“野?！保ㄗ螅┡疟瑱C(jī)器人軍用武裝機(jī)器人短片英國的“手推車”機(jī)器人“土撥鼠”（右）和“野?！保ㄗ螅┡疟?2德國的排爆機(jī)器人我國研制的排爆機(jī)器人德國的排爆機(jī)器人我國研制的排爆機(jī)器人33遙控掃雷車Minebreacker2000掃雷車“徘徊者”偵察機(jī)器人遙控掃雷車Minebreacker2000掃雷車“徘徊者34空中軍用機(jī)器人暗星無人機(jī)空中軍用機(jī)器人暗星無人機(jī)35鬼怪式無人機(jī)微星無人機(jī)鬼怪式無人機(jī)微星無人機(jī)36空間機(jī)器人水下軍用機(jī)器人水下軍用機(jī)器人“雙鷹”水下機(jī)器人空間機(jī)器人水下軍用機(jī)器人“雙鷹”水下機(jī)器人37約翰遜太空站設(shè)計出的智能機(jī)器人的頭和軀干在美國休斯頓的約翰遜太空站(JSC)，航天工作人員將與機(jī)器人一起共同協(xié)作完成任務(wù)。在智能機(jī)器人的幫助下，提高宇航員以及其它太空設(shè)備在國際空間站以外地點工作的效率，或者是將來在其他星球上工作的效率運(yùn)用這類機(jī)器人，宇航員可以就在太空艙里面來遠(yuǎn)距離遙控機(jī)器人，來共同完成任務(wù)約翰遜太空站設(shè)計出的智能機(jī)器人的頭和軀干在美國休斯頓的約翰38國產(chǎn)月球車

高1.5米、翼展長達(dá)2米、重120公斤 距離地面指揮中心超過38萬公里，每一次通訊要傳輸2.6秒鐘；在月球上，它要承受127℃至零下183℃的巨大溫差；強(qiáng)烈的電磁輻射可能破壞電子遙控系統(tǒng)。 內(nèi)置CCD相機(jī)能辨清前方3米以內(nèi)的地形地貌，通過計算機(jī)建立三維立體地圖后，自動判斷、規(guī)劃和改變前進(jìn)路線。如果遇到超過30度的斜坡、大于25厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑時，它能安全避讓。國產(chǎn)月球車 高1.5米、翼展長達(dá)2米、重120公斤39機(jī)器人技術(shù)課件408)娛樂機(jī)器人

精彩有趣的機(jī)器人足球賽風(fēng)靡日本的機(jī)器人相撲賽活靈活現(xiàn)的機(jī)器人動物園以假亂真的“帕瓦羅蒂”好看好玩的機(jī)器小狗維妙維肖的機(jī)器人“演奏家”寓教于樂的“能力風(fēng)暴”機(jī)器人足球賽

8)娛樂機(jī)器人精彩有趣的機(jī)器人足球賽機(jī)器人足球賽41一名日本東北大學(xué)學(xué)生與一個會跳舞的智能機(jī)器人跳華爾茲舞智能機(jī)器人能夠根據(jù)舞伴作用在它的手臂和背上的力量大小判斷舞伴的下一個動作一名日本東北大學(xué)學(xué)生與一個會跳舞的智能機(jī)器人跳華爾茲舞智能42

用計算機(jī)產(chǎn)生具有一定規(guī)律的電信號編碼，通過植入大白鼠腦內(nèi)的數(shù)根微電極將這些電信號施加到具有特定功能的神經(jīng)核團(tuán)，從而使大白鼠在神經(jīng)核團(tuán)的控制下實現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)等特定動作。插著微電極的大白鼠在研究人員發(fā)出計算機(jī)指令后，正確地完成了連續(xù)“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”和“前進(jìn)”的任務(wù)

9)生物機(jī)器人 用計算機(jī)產(chǎn)生具有一定規(guī)律的電信號編碼，通過植入大白鼠腦內(nèi)的4310）工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型PPP關(guān)節(jié)型RRR圓柱坐標(biāo)型RPP球坐標(biāo)型RRP平面關(guān)節(jié)型RRP搬運(yùn)機(jī)器人：短片1短片210）工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型PPP搬運(yùn)機(jī)器人：44工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等一汽大眾激光焊接機(jī)器人

碼垛機(jī)器人：短片1短片2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼45廣州本田焊接車間廣州本田涂裝車間噴涂機(jī)器人焊接機(jī)器人廣州本田焊接車間廣州本田涂裝車間噴涂機(jī)器人焊接機(jī)器人4611）特種機(jī)器人

水下機(jī)器人：美國的AUSS、俄羅斯的MT-88、法國的EPAVLARD等水下機(jī)器人已用于海洋石油開采，海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和維護(hù)、以及大壩檢查等空間機(jī)器人：空間機(jī)器人一直是先進(jìn)機(jī)器人的重要研究領(lǐng)域。目前美、俄、加拿大等國已研制出各種空間機(jī)器人。如美國NASA的空間機(jī)器人Sojanor等象鼻機(jī)器人短片11）特種機(jī)器人象鼻機(jī)器人短片47

地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要包括采掘機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器人兩在類。主要研究內(nèi)容為：機(jī)械結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、傳感器及定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信及遙控技術(shù)。目前日、美、德等發(fā)達(dá)國家已研制出了地下管道和石油、天然氣等大型管道檢修用的機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人：醫(yī)用機(jī)器人的主要研究內(nèi)容包括：醫(yī)療外科手術(shù)的規(guī)劃與仿真、機(jī)器人輔助外科手術(shù)、最小損傷外科、臨場感外科手術(shù)等。美國已開展臨場感外科（telepresencesurgery）的研究，用于戰(zhàn)場模擬、手術(shù)培訓(xùn)、解剖教學(xué)等地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要包括采掘機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器48建筑機(jī)器人：日本已研制出20多種建筑機(jī)器人。如高層建筑抹灰機(jī)器人、預(yù)制件安裝機(jī)器人、室內(nèi)裝修機(jī)器人、地面拋光機(jī)器人、擦玻璃機(jī)器人等軍用機(jī)器人：近年來，美、英、法、德等國已研制出第二代軍用智能機(jī)器人。其特點是采用自主控制方式，能完成偵察、作戰(zhàn)和后勤支援等任務(wù)，在戰(zhàn)場上具有看、嗅和角摸能力，能夠自動跟蹤地形和選擇道路，并且具有自動搜索、識別和消滅敵方目標(biāo)的功能。建筑機(jī)器人：日本已研制出20多種建筑機(jī)器人。如高層建筑抹灰機(jī)49

日本一公司設(shè)計的搶險救生機(jī)器人“T-52Enryu”。這臺巨型機(jī)器人(可通過搖控操作，也可以近距離操作)能夠扒開各中堆積物并使用自己的“雙手”推倒堅固的墻壁 日本一公司設(shè)計的搶險救生機(jī)器人“T-52Enry502.按機(jī)器人的智能程度分（1）一般機(jī)器人：只具有一般編程能力和操作功能（2）智能機(jī)器人：具有不同程度的智能傳感型機(jī)器人交互型機(jī)器人自主型機(jī)器人2.按機(jī)器人的智能程度分513.為什么要發(fā)展機(jī)器人?

理由之一：提高生產(chǎn)效率降低人的勞動強(qiáng)度。比如焊機(jī)器人提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質(zhì)量，降低工人的勞動強(qiáng)度理由之二：機(jī)器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高溫的或危險的環(huán)境，汽車生產(chǎn)線上的焊接工作理由之三：機(jī)器人做人做不了的事情。比如人們對太空的認(rèn)識，對原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線汽車裝配機(jī)器人3.為什么要發(fā)展機(jī)器人?機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線汽車裝配機(jī)器人52二、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)1.相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo)關(guān)節(jié)（Joint）：即運(yùn)動副，允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。

連桿（Link）：機(jī)器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開的部分。二、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)1.相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo)連桿（L53定位精度（Positioningaccuracy）：指機(jī)器人末端參考點實際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。重復(fù)性（Repeatability）或重復(fù)精度：在相同的位置指令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復(fù)度。oo定位精度（Positioningaccuracy）：54工作空間（Workingspace）：機(jī)器人手腕參考點或末端操作器安裝點（不包括末端操作器）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。工作空間（Workingspace）：機(jī)器人手腕參考點或末552.工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)（1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（a）表示手指（末端執(zhí)行器）；（b）表示垂直、升降運(yùn)動；（c）表示水平伸縮運(yùn)動；（d）表示回轉(zhuǎn)運(yùn)動；（e）表示俯仰運(yùn)動。注意：不同的書上，運(yùn)動簡圖的符號表示可能不一樣。機(jī)器人空間多姿態(tài)變換運(yùn)動視頻2.工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)機(jī)器人空間多姿態(tài)變換運(yùn)動視頻56直角坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式球坐標(biāo)式直角坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式球坐標(biāo)式57關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（a）直接驅(qū)動型（b）平行連桿型（c）偏置型（d）平面型關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（a）直接驅(qū)動型（b）平行連桿型（c）偏置型（d）58123456123456機(jī)器人視覺定位抓取運(yùn)動視頻123456123456機(jī)器人視覺定位抓取運(yùn)動視頻59（2）工業(yè)機(jī)器人手部(手爪)結(jié)構(gòu)1）滑槽杠桿式手部（2）工業(yè)機(jī)器人手部(手爪)結(jié)構(gòu)1）滑槽杠桿式手部602）齒輪齒條式手部3）滑塊杠桿式手部4）斜楔杠桿式2）齒輪齒條式手部3）滑塊杠桿式手部4）斜楔杠桿式615）移動型連桿式手部6）齒輪齒條式手部7）內(nèi)漲斜塊式手部8）連桿杠桿式手部5）移動型連桿式手部6）齒輪齒條式手部7）內(nèi)漲斜塊式手部8）62手指類型：手指類型：63電磁式吸盤氣吸式吸盤常見的另兩種手部:滾動軸承座圈鋼板齒輪多孔鋼板雙吸頭吸盤多吸頭吸盤吸取瓦楞板雙吸頭吸盤雙吸頭架式吸盤多吸頭板式吸盤電磁式吸盤常見的另兩種手部:滾動軸承座圈鋼板齒輪多孔鋼板雙吸64(3)工業(yè)機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)腕部影響手部的姿態(tài)（方位）(3)工業(yè)機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)腕部影響手部的姿態(tài)（方位）65(4)工業(yè)機(jī)器人臂部結(jié)構(gòu)臂部確定手部的位置(4)工業(yè)機(jī)器人臂部結(jié)構(gòu)663.移動機(jī)器人1)車輪型兩輪型三輪型四輪型3.移動機(jī)器人1)車輪型兩輪型67救援機(jī)器人2)履帶式救援機(jī)器人2)履帶式683)步行式3)步行式694)其它移動方式軍用昆蟲機(jī)器人爬纜索機(jī)器人水下6000米無纜自治機(jī)器人蛇形機(jī)器人4)其它移動方式軍用昆蟲機(jī)器人爬纜索機(jī)器人水下6000米無纜70三、目前機(jī)器人研究熱點及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時機(jī)構(gòu)向著模塊機(jī)器人控制技術(shù)：重點研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實用化將成為研究重點。

三、目前機(jī)器人研究熱點及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化71

多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實用化。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感72虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)，實現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniaturerobotics）:這是機(jī)器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對社會進(jìn)步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。

虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)73

多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。軟機(jī)器人技術(shù)（softrobotics）:主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機(jī)器人對人是友好的。仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器74四、工業(yè)機(jī)器人概述1.工業(yè)機(jī)器人的定義及組成

1）工業(yè)機(jī)器人定義綜合各國對工業(yè)機(jī)器人(IndustrialRobot)的定義，其在“可編程”、“計算機(jī)控制”和“機(jī)械裝置”三方面的共同點是：

工業(yè)機(jī)器人，是一種可以搬運(yùn)物料、零件、工具或完成多種操作功能的專用機(jī)械裝置；由計算機(jī)進(jìn)行控制，是無人參與的自主自動化控制系統(tǒng)；它是可編程、具有柔性的自動化系統(tǒng)，可以允許進(jìn)行人機(jī)聯(lián)系?？梢酝ㄋ椎乩斫鉃椤皺C(jī)器人是技術(shù)系統(tǒng)的一種類別，它能以其動作復(fù)現(xiàn)人的動作和職能；它與傳統(tǒng)的自動機(jī)(或自動系統(tǒng))的區(qū)別在于有更大的萬能性和多目的用途，可以反復(fù)調(diào)整以執(zhí)行不同的功能。四、工業(yè)機(jī)器人概述1.工業(yè)機(jī)器人的定義及組成752）工業(yè)機(jī)器人的組成2）工業(yè)機(jī)器人的組成76

工業(yè)機(jī)器人一般都由手部、腕部、臂部、機(jī)身、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。手部。又稱抓取機(jī)構(gòu)或夾持器或終端效應(yīng)器，用以直接抓取工件或工具。在手部可安裝某些專用工具，如焊槍、噴槍、電鉆、電動螺釘（母）擰緊器，這些可視為專用的特殊手部。工業(yè)機(jī)器人所用手部有機(jī)械式、真空、磁力及粘附式手爪。腕部。是連接手部與留部的部件，用以支承和調(diào)整末端執(zhí)行器(手部)的姿態(tài)，確定物件的姿態(tài)(方向)。臂部。是支撐腕部的部件，由操作機(jī)的動力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成。用以承受工件和工具的負(fù)荷，改變它們的空間位置并將它們送至預(yù)定購位置。工業(yè)機(jī)器人一般都由手部、腕部、臂部、機(jī)身、77

機(jī)身。又稱為立柱，是支撐臂部的部件，用以擴(kuò)大臂部的活動范圍機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)。是支撐整個工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)件，用以確定或改變整臺機(jī)器人的位置。

以上手部、腕部、臂部、機(jī)身、機(jī)座及行走機(jī)構(gòu)等構(gòu)成了機(jī)器人本體，又稱操作機(jī)。驅(qū)動系統(tǒng)。是工業(yè)機(jī)器人的動力源，又稱為移動器，由驅(qū)動器、減速器及檢測元件等組成?？刂葡到y(tǒng)。是控制工業(yè)機(jī)器人按預(yù)定要求進(jìn)行動作的位置，也是由人操作啟動機(jī)身。又稱為立柱，是支撐臂部的部件，用以擴(kuò)大臂部的活動范圍782.工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動軸系和自由度

1）工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動鈾系機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軸系通常分為四類：直角坐標(biāo)系(圖4—13a)、圓柱坐標(biāo)系(兩個直線和一個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸)(圖4—13b)，球坐標(biāo)系(—個直線和兩個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸)(圖4—13c)、關(guān)節(jié)系（三個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸)(圖4—13d)。2.工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動軸系和自由度79

與運(yùn)動軸系相對應(yīng)，工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)可分為四種坐標(biāo)型式的操作機(jī)，其特點如下：直角坐標(biāo)型操作機(jī)。在空間三個相互垂直的方向x、Y、z上作移動運(yùn)動，運(yùn)動獨(dú)立，其控制簡單、易達(dá)到高精度，但操作靈活性差，運(yùn)動速度較低，操作范圍較小。圓柱坐標(biāo)型操作機(jī)。這類操作機(jī)在水平轉(zhuǎn)臺上裝有立柱，水平臂可沿立柱上下運(yùn)動并且在水平方向伸縮，其操作范圍較大，運(yùn)動速度較高，但隨著水平臂沿水平方向仲長，基線位移分辨精度越來越低。

與運(yùn)動軸系相對應(yīng)，工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)可分為80球坐標(biāo)型操作機(jī)。又稱極坐標(biāo)型操作機(jī)，工作臂不僅可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，還可繞水平軸作俯仰運(yùn)動，且能沿手臂軸線作伸縮運(yùn)動，其操作比圓柱坐標(biāo)型更為靈活，但旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)反映在末端執(zhí)行器上的線位移分辨力是一個變量。關(guān)節(jié)型操作機(jī)。其由多個關(guān)節(jié)聯(lián)結(jié)的機(jī)座、大臂、小臂和手腕等構(gòu)成可在垂直于機(jī)座的平面內(nèi)運(yùn)動，也可實現(xiàn)繞垂直軸的轉(zhuǎn)動，其操作靈活性最好，運(yùn)動速度較高、操作范圍大，但精度受手臂位姿的影響，實現(xiàn)高精度運(yùn)動較困難。ADT-MR-401-600多關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人搬運(yùn)應(yīng)用視頻球坐標(biāo)型操作機(jī)。又稱極坐標(biāo)型操作機(jī)，工作臂不僅可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)812）工業(yè)機(jī)器人的自由度為了使工業(yè)機(jī)器人能夠按必要的動作順序運(yùn)動，需要六個基本運(yùn)動軸．即所謂六個自由度。這六個自由度用來模仿人手臂的各種功能動作，并非所有的機(jī)器人都需要具備全部六個自由度。這六個基本運(yùn)動中三個是腕部的，三個是臀部和機(jī)身，以圖下圖所示的球坐標(biāo)機(jī)器人為例，說明如下；2）工業(yè)機(jī)器人的自由度82垂直俯仰運(yùn)動。整個臂部圍繞一個水平軸的支點(肩關(guān)節(jié))在垂直方向上作俯仰運(yùn)動。徑向往復(fù)移動。臂部的伸縮運(yùn)動，對于關(guān)節(jié)機(jī)器人來說，是用前臂繞肘關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)來完成的。往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。圍繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(工業(yè)機(jī)器人臂部的左右旋轉(zhuǎn))。ADT-MR-401-600多關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人搬運(yùn)與點膠視頻垂直俯仰運(yùn)動。整個臂部圍繞一個水平軸的支點(肩關(guān)節(jié))在垂直方833.工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)地位1）制造業(yè)的角度工業(yè)機(jī)器人是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，它屬于自動化制造系統(tǒng)的物理層次。機(jī)器人的過去、現(xiàn)在和未來都與制造業(yè)發(fā)展密切相關(guān)。以1993年日本工業(yè)機(jī)器人按行業(yè)分布的統(tǒng)計資料為例，用于制造業(yè)的機(jī)器人占日本機(jī)器人總數(shù)的96％，根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(IFR)報告資料，日本機(jī)器人密度最高，1997年在制造業(yè)中每萬名工人占有機(jī)器人的數(shù)量為277臺，1997年日本新裝機(jī)器人臺數(shù)為42696臺，I997年末現(xiàn)役工業(yè)機(jī)器人臺數(shù)為412961臺，汽車工業(yè)、機(jī)電工業(yè)是機(jī)器人的主要用戶，焊接是機(jī)器人的最大應(yīng)用領(lǐng)域。機(jī)器人作為高技術(shù)的一個重要分支，己引起世人關(guān)注，1997年世界機(jī)器人銷售額已達(dá)48億美元，未來幾年世界機(jī)器人平均年增長率將達(dá)9％。3.工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)地位842）對于我國的意義我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和制造業(yè)巨大市場為機(jī)器人在我國發(fā)展提供廣闊前景，機(jī)器人的發(fā)展特別與汽車制造業(yè)、電子制造業(yè)密切相關(guān)。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展能促進(jìn)我國大中型企業(yè)實現(xiàn)高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的高新化，提高企業(yè)市場競爭能力。2）對于我國的意義853）對于先進(jìn)制造技術(shù)機(jī)器人技術(shù)也是先進(jìn)制造技術(shù)個一個重要單元妓術(shù)，其作用及其重要性表現(xiàn)在以下四個方面：面向先進(jìn)制造中柔性裝配的機(jī)器人及系統(tǒng)機(jī)器人加工系統(tǒng)及其設(shè)備機(jī)器人化機(jī)器特種環(huán)境下作業(yè)機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于噴漆、焊接、沖壓、壓鑄上下料、搬運(yùn)、裝配加工自動化中。3）對于先進(jìn)制造技術(shù)86練習(xí)題：機(jī)器人的定義？機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)組成？工業(yè)機(jī)器人的定義、組成及技術(shù)地位？練習(xí)題：機(jī)器人的定義？871、機(jī)器人定義

機(jī)器人是一種計算機(jī)控制的可以編程的自動機(jī)械電子裝置，能感知環(huán)境，識別對象，理解指示命令，有記憶和學(xué)習(xí)功能，具有情感和邏輯判斷思維，能自身進(jìn)化，能計劃其操作程序來完成任務(wù)。1、機(jī)器人定義882、工業(yè)機(jī)器人定義

工業(yè)機(jī)器人，是一種可以搬運(yùn)物料、零件、工具或完成多種操作功能的專用機(jī)械裝置；由計算機(jī)進(jìn)行控制，是無人參與的自主自動化控制系統(tǒng)；它是可編程、具有柔性的自動化系統(tǒng)，可以允許進(jìn)行人機(jī)聯(lián)系。

機(jī)器人技術(shù)課件89

工業(yè)機(jī)器人的組成，工業(yè)機(jī)器人一般都由手部、腕部、臂部、機(jī)身、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。工業(yè)機(jī)器人的組成，工業(yè)機(jī)器人一般都由手部、腕部、臂90參考資料：1、吳瑞祥編.機(jī)械人技術(shù)及應(yīng)用.北京航空航天大學(xué)出版社,19942、諸靜編.機(jī)械人與控制技術(shù).浙江大學(xué)出版社,1991

徐繽昌主編.機(jī)械人控制工程.西北工業(yè)大學(xué)出版社,19913、趙錫芳編.機(jī)械人動力學(xué).上海交通大學(xué)出版社,19924、蔡自興主編.機(jī)器人學(xué).清華大學(xué)出版社，20005、盛曉敏主編.先進(jìn)制造技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2000參考資料：91機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人技術(shù)92目前機(jī)器人研究熱點及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人概述二

一

三四機(jī)器人結(jié)構(gòu)機(jī)器人技術(shù)概述目前機(jī)器人研究熱點及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人概述二一三四機(jī)器93人形機(jī)器人：武術(shù)短片迪斯尼短片

跳舞短片跑步短片人形機(jī)器人：94模擬登月機(jī)器人：短片模擬登月機(jī)器人：短片95一、機(jī)器人概述(一)機(jī)器人的出現(xiàn)和定義機(jī)器人一詞的出現(xiàn)：1920年、捷克作家、KarelCapek、《Rossum’sUniversalRobots》，“Robota”（奴隸）寫成了“Robot”

故事情節(jié)：帶感情的機(jī)器人消滅了人類，一對男女機(jī)器人相愛，世界又起死回生。小說在1924年和1927年的時候被紛紛傳到了日本、法國和歐洲國家，機(jī)器人這個名詞就向全世界鋪展開來。上世紀(jì)60年代，可實用機(jī)械的機(jī)器人被稱為工業(yè)機(jī)器人上世紀(jì)80年代到現(xiàn)在，正越來越向智能化方向發(fā)展一、機(jī)器人概述(一)機(jī)器人的出現(xiàn)和定義96

機(jī)器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對機(jī)器人的定義也隨其發(fā)展而變化。因此，至今為止也沒有一個統(tǒng)一的機(jī)器人的定義。國際上，關(guān)于機(jī)器人的定義主要有以下幾種：（1）美國機(jī)器人協(xié)會(RIA)的定義：機(jī)器人是“一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動作來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機(jī)械手(manipulator)”。機(jī)器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對機(jī)器97（2）日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(JIRA)的定義：工業(yè)機(jī)器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器(endeffector)的，能夠轉(zhuǎn)動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機(jī)器”。（3）美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)的定義：機(jī)器人是“一種能夠進(jìn)行編程并在自動控制下執(zhí)行某些操作和移動作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置”。（2）日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(JIRA)的定義：工業(yè)機(jī)器人是“一98

（4）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機(jī)器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)”。（5）我國對機(jī)器人的定義。蔣新松院士曾建議把機(jī)器人定義為“一種擬人功能的機(jī)械電子裝置”(amechantronicdevicetoimitatesomehumanfunctions)。參考各國的定義，對機(jī)器人給出以下定義：機(jī)器人是一種計算機(jī)控制的可以編程的自動機(jī)械電子裝置，能感知環(huán)境，識別對象，理解指示命令，有記憶和學(xué)習(xí)功能，具有情感和邏輯判斷思維，能自身進(jìn)化，能計劃其操作程序來完成任務(wù)。（4）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“99(二）機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用1.古代機(jī)器人西周時期，出現(xiàn)了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機(jī)器人春秋后期，魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”。公元前2世紀(jì)，亞歷山大時代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人──自動機(jī)?？梢宰约洪_門，還可以借助蒸汽唱歌。機(jī)器馬車(二）機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用機(jī)器馬車100

漢代大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而且發(fā)明了計里鼓車。每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。后漢三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”。用其運(yùn)送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭。

1738年，法國天才技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機(jī)器鴨。它會嘎嘎叫，會游泳和喝水，還會進(jìn)食和排泄

1773年，自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等被連續(xù)推出。現(xiàn)在保留下來的瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶，還定期彈奏音樂供參觀者欣賞。漢代大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而10119世紀(jì)中葉出現(xiàn)了科學(xué)幻想派和機(jī)械制作派。1886年《未來的夏娃》問世。在機(jī)械實物制造方面，1893年摩爾制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驅(qū)動雙腿沿圓周走動。

1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機(jī)器人“電報箱”?？梢曰卮鹨恍﹩栴}。2.現(xiàn)代機(jī)器人

1948年，美國原子能委員會的阿爾貢研究所開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。

1952年，第一臺數(shù)控機(jī)床的誕生，為機(jī)器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請了專利。19世紀(jì)中葉出現(xiàn)了科學(xué)幻想派和機(jī)械制作1021962年美國AMF公司推出的“VERSATRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”是機(jī)器人產(chǎn)品最早的實用機(jī)型VERSATRANUNIMATE1962年美國AMF公司推出的“VERSATR3.我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。

1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人

“七五”期間，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）開始實施，上世紀(jì)90年代初期起，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地日本和美國在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始進(jìn)行機(jī)器人的研究，與他們相比較，我國還存在較大的差距，因此需要更多的人加入到發(fā)展機(jī)器人的事業(yè)中來。3.我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展：104（三）繽紛多彩的機(jī)器人世界1、機(jī)器人按用途分為服務(wù)機(jī)器人水下機(jī)器人農(nóng)林業(yè)機(jī)器人機(jī)器人化機(jī)器仿人形機(jī)器人微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)軍用機(jī)器人娛樂機(jī)器人生物機(jī)器人（三）繽紛多彩的機(jī)器人世界1051）服務(wù)機(jī)器人

腦外科機(jī)器人，口腔修復(fù)機(jī)器人，進(jìn)入血管的機(jī)器人，遙控操作手術(shù)，智能輪椅,爬纜索機(jī)器人，高樓擦窗和壁面清洗機(jī)器人，球罐焊接、檢測機(jī)器人，清洗巨人，消防機(jī)器人，雕刻機(jī)器人，智能汽車，汽車加油機(jī)器人，導(dǎo)游機(jī)器人短片1短片21）服務(wù)機(jī)器人短片1短片2106

口腔修復(fù)機(jī)器人腦外科機(jī)器人輔助系統(tǒng) 口腔修復(fù)機(jī)器人腦外科機(jī)器人輔助系統(tǒng)107導(dǎo)游機(jī)器人導(dǎo)盲機(jī)器人吸塵機(jī)器人短片導(dǎo)盲機(jī)器人導(dǎo)游機(jī)器人導(dǎo)盲機(jī)器人吸塵機(jī)器人短片導(dǎo)盲機(jī)器人108爬纜索機(jī)器人高樓擦窗爬纜索機(jī)器人高樓擦窗109清洗巨人清洗機(jī)器人爬壁機(jī)器人短片爬樓梯機(jī)器人短片軍用攀爬機(jī)器人清洗巨人清洗機(jī)器人爬壁機(jī)器人短片爬樓梯機(jī)器人短片軍用攀爬110

消防機(jī)器人救援機(jī)器人救援機(jī)器人短片 消防機(jī)器人救援機(jī)器人救援機(jī)器人短片111雕刻機(jī)器人智能汽車雕刻機(jī)器人智能汽車112汽車加油機(jī)器人MDARS-E型室外保安機(jī)器人汽車加油機(jī)器人MDARS-E型室外保安機(jī)器人1132）水下機(jī)器人海洋的誘惑水下7000米無纜自治機(jī)器人海上打撈水下7000米無纜自治機(jī)器人“海溝號”無人潛水器在大海中2）水下機(jī)器人海洋的誘惑水下7000米無纜自治機(jī)器人“海1143）農(nóng)林業(yè)機(jī)器人

嫁接機(jī)器人林木球果采集機(jī)器人伐根機(jī)器人林木球果采集機(jī)器人伐根機(jī)器人3）農(nóng)林業(yè)機(jī)器人嫁接機(jī)器人林木球果采集機(jī)器人伐根機(jī)器人115摘西紅柿機(jī)器人

嫁接機(jī)器人在溫室中摘西紅柿機(jī)器人嫁接機(jī)器人在溫室中1164）機(jī)器人化機(jī)器

4）機(jī)器人化機(jī)器117機(jī)器人化機(jī)器

盾構(gòu)機(jī)器人機(jī)器人化機(jī)器盾構(gòu)機(jī)器人1185）仿人形機(jī)器人

日本的仿人形機(jī)器人“科戈”機(jī)器人我國的仿人形機(jī)器人研究索尼的機(jī)器人

本田

浙大乒乓球機(jī)器人短片5）仿人形機(jī)器人日本的仿人形機(jī)器人索尼的機(jī)器人本田浙大1196）微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)

細(xì)小工業(yè)管道機(jī)器人移動探測系統(tǒng)無損傷醫(yī)用微型機(jī)器人SMA微小型機(jī)器人微型飛行器面向生物工程的機(jī)器人微操作系統(tǒng)6）微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)細(xì)小工業(yè)管道機(jī)器人移動探測系統(tǒng)120全光學(xué)生物微操作系統(tǒng)

SMA六足微笑型機(jī)器人全光學(xué)生物微操作系統(tǒng)SMA六足微笑型機(jī)器人1217)軍用機(jī)器人

地面軍用機(jī)器人軍用昆蟲機(jī)器人MPR-800多用途機(jī)器人可用于掃雷、滅火、核生化污染清除等多項危險工作美國軍用運(yùn)輸機(jī)器人7)軍用機(jī)器人地面軍用機(jī)器人軍用昆蟲機(jī)器人M122英國的“手推車”機(jī)器人“土撥鼠”（右）和“野?！保ㄗ螅┡疟瑱C(jī)器人軍用武裝機(jī)器人短片英國的“手推車”機(jī)器人“土撥鼠”（右）和“野?！保ㄗ螅┡疟?23德國的排爆機(jī)器人我國研制的排爆機(jī)器人德國的排爆機(jī)器人我國研制的排爆機(jī)器人124遙控掃雷車Minebreacker2000掃雷車“徘徊者”偵察機(jī)器人遙控掃雷車Minebreacker2000掃雷車“徘徊者125空中軍用機(jī)器人暗星無人機(jī)空中軍用機(jī)器人暗星無人機(jī)126鬼怪式無人機(jī)微星無人機(jī)鬼怪式無人機(jī)微星無人機(jī)127空間機(jī)器人水下軍用機(jī)器人水下軍用機(jī)器人“雙鷹”水下機(jī)器人空間機(jī)器人水下軍用機(jī)器人“雙鷹”水下機(jī)器人128約翰遜太空站設(shè)計出的智能機(jī)器人的頭和軀干在美國休斯頓的約翰遜太空站(JSC)，航天工作人員將與機(jī)器人一起共同協(xié)作完成任務(wù)。在智能機(jī)器人的幫助下，提高宇航員以及其它太空設(shè)備在國際空間站以外地點工作的效率，或者是將來在其他星球上工作的效率運(yùn)用這類機(jī)器人，宇航員可以就在太空艙里面來遠(yuǎn)距離遙控機(jī)器人，來共同完成任務(wù)約翰遜太空站設(shè)計出的智能機(jī)器人的頭和軀干在美國休斯頓的約翰129國產(chǎn)月球車

高1.5米、翼展長達(dá)2米、重120公斤 距離地面指揮中心超過38萬公里，每一次通訊要傳輸2.6秒鐘；在月球上，它要承受127℃至零下183℃的巨大溫差；強(qiáng)烈的電磁輻射可能破壞電子遙控系統(tǒng)。 內(nèi)置CCD相機(jī)能辨清前方3米以內(nèi)的地形地貌，通過計算機(jī)建立三維立體地圖后，自動判斷、規(guī)劃和改變前進(jìn)路線。如果遇到超過30度的斜坡、大于25厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑時，它能安全避讓。國產(chǎn)月球車 高1.5米、翼展長達(dá)2米、重120公斤130機(jī)器人技術(shù)課件1318)娛樂機(jī)器人

精彩有趣的機(jī)器人足球賽風(fēng)靡日本的機(jī)器人相撲賽活靈活現(xiàn)的機(jī)器人動物園以假亂真的“帕瓦羅蒂”好看好玩的機(jī)器小狗維妙維肖的機(jī)器人“演奏家”寓教于樂的“能力風(fēng)暴”機(jī)器人足球賽

8)娛樂機(jī)器人精彩有趣的機(jī)器人足球賽機(jī)器人足球賽132一名日本東北大學(xué)學(xué)生與一個會跳舞的智能機(jī)器人跳華爾茲舞智能機(jī)器人能夠根據(jù)舞伴作用在它的手臂和背上的力量大小判斷舞伴的下一個動作一名日本東北大學(xué)學(xué)生與一個會跳舞的智能機(jī)器人跳華爾茲舞智能133

用計算機(jī)產(chǎn)生具有一定規(guī)律的電信號編碼，通過植入大白鼠腦內(nèi)的數(shù)根微電極將這些電信號施加到具有特定功能的神經(jīng)核團(tuán)，從而使大白鼠在神經(jīng)核團(tuán)的控制下實現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)等特定動作。插著微電極的大白鼠在研究人員發(fā)出計算機(jī)指令后，正確地完成了連續(xù)“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”和“前進(jìn)”的任務(wù)

9)生物機(jī)器人 用計算機(jī)產(chǎn)生具有一定規(guī)律的電信號編碼，通過植入大白鼠腦內(nèi)的13410）工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型PPP關(guān)節(jié)型RRR圓柱坐標(biāo)型RPP球坐標(biāo)型RRP平面關(guān)節(jié)型RRP搬運(yùn)機(jī)器人：短片1短片210）工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型PPP搬運(yùn)機(jī)器人：135工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等一汽大眾激光焊接機(jī)器人

碼垛機(jī)器人：短片1短片2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼136廣州本田焊接車間廣州本田涂裝車間噴涂機(jī)器人焊接機(jī)器人廣州本田焊接車間廣州本田涂裝車間噴涂機(jī)器人焊接機(jī)器人13711）特種機(jī)器人

水下機(jī)器人：美國的AUSS、俄羅斯的MT-88、法國的EPAVLARD等水下機(jī)器人已用于海洋石油開采，海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和維護(hù)、以及大壩檢查等空間機(jī)器人：空間機(jī)器人一直是先進(jìn)機(jī)器人的重要研究領(lǐng)域。目前美、俄、加拿大等國已研制出各種空間機(jī)器人。如美國NASA的空間機(jī)器人Sojanor等象鼻機(jī)器人短片11）特種機(jī)器人象鼻機(jī)器人短片138

地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要包括采掘機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器人兩在類。主要研究內(nèi)容為：機(jī)械結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、傳感器及定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信及遙控技術(shù)。目前日、美、德等發(fā)達(dá)國家已研制出了地下管道和石油、天然氣等大型管道檢修用的機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人：醫(yī)用機(jī)器人的主要研究內(nèi)容包括：醫(yī)療外科手術(shù)的規(guī)劃與仿真、機(jī)器人輔助外科手術(shù)、最小損傷外科、臨場感外科手術(shù)等。美國已開展臨場感外科（telepresencesurgery）的研究，用于戰(zhàn)場模擬、手術(shù)培訓(xùn)、解剖教學(xué)等地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要包括采掘機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器139建筑機(jī)器人：日本已研制出20多種建筑機(jī)器人。如高層建筑抹灰機(jī)器人、預(yù)制件安裝機(jī)器人、室內(nèi)裝修機(jī)器人、地面拋光機(jī)器人、擦玻璃機(jī)器人等軍用機(jī)器人：近年來，美、英、法、德等國已研制出第二代軍用智能機(jī)器人。其特點是采用自主控制方式，能完成偵察、作戰(zhàn)和后勤支援等任務(wù)，在戰(zhàn)場上具有看、嗅和角摸能力，能夠自動跟蹤地形和選擇道路，并且具有自動搜索、識別和消滅敵方目標(biāo)的功能。建筑機(jī)器人：日本已研制出20多種建筑機(jī)器人。如高層建筑抹灰機(jī)140

日本一公司設(shè)計的搶險救生機(jī)器人“T-52Enryu”。這臺巨型機(jī)器人(可通過搖控操作，也可以近距離操作)能夠扒開各中堆積物并使用自己的“雙手”推倒堅固的墻壁 日本一公司設(shè)計的搶險救生機(jī)器人“T-52Enry1412.按機(jī)器人的智能程度分（1）一般機(jī)器人：只具有一般編程能力和操作功能（2）智能機(jī)器人：具有不同程度的智能傳感型機(jī)器人交互型機(jī)器人自主型機(jī)器人2.按機(jī)器人的智能程度分1423.為什么要發(fā)展機(jī)器人?

理由之一：提高生產(chǎn)效率降低人的勞動強(qiáng)度。比如焊機(jī)器人提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質(zhì)量，降低工人的勞動強(qiáng)度理由之二：機(jī)器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高溫的或危險的環(huán)境，汽車生產(chǎn)線上的焊接工作理由之三：機(jī)器人做人做不了的事情。比如人們對太空的認(rèn)識，對原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線汽車裝配機(jī)器人3.為什么要發(fā)展機(jī)器人?機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線汽車裝配機(jī)器人143二、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)1.相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo)關(guān)節(jié)（Joint）：即運(yùn)動副，允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。

連桿（Link）：機(jī)器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開的部分。二、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)1.相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo)連桿（L144定位精度（Positioningaccuracy）：指機(jī)器人末端參考點實際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。重復(fù)性（Repeatability）或重復(fù)精度：在相同的位置指令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復(fù)度。oo定位精度（Positioningaccuracy）：145工作空間（Workingspace）：機(jī)器人手腕參考點或末端操作器安裝點（不包括末端操作器）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。工作空間（Workingspace）：機(jī)器人手腕參考點或末1462.工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)（1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（a）表示手指（末端執(zhí)行器）；（b）表示垂直、升降運(yùn)動；（c）表示水平伸縮運(yùn)動；（d）表示回轉(zhuǎn)運(yùn)動；（e）表示俯仰運(yùn)動。注意：不同的書上，運(yùn)動簡圖的符號表示可能不一樣。機(jī)器人空間多姿態(tài)變換運(yùn)動視頻2.工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)機(jī)器人空間多姿態(tài)變換運(yùn)動視頻147直角坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式球坐標(biāo)式直角坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式球坐標(biāo)式148關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（a）直接驅(qū)動型（b）平行連桿型（c）偏置型（d）平面型關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（a）直接驅(qū)動型（b）平行連桿型（c）偏置型（d）149123456123456機(jī)器人視覺定位抓取運(yùn)動視頻123456123456機(jī)器人視覺定位抓取運(yùn)動視頻150（2）工業(yè)機(jī)器人手部(手爪)結(jié)構(gòu)1）滑槽杠桿式手部（2）工業(yè)機(jī)器人手部(手爪)結(jié)構(gòu)1）滑槽杠桿式手部1512）齒輪齒條式手部3）滑塊杠桿式手部4）斜楔杠桿式2）齒輪齒條式手部3）滑塊杠桿式手部4）斜楔杠桿式1525）移動型連桿式手部6）齒輪齒條式手部7）內(nèi)漲斜塊式手部8）連桿杠桿式手部5）移動型連桿式手部6）齒輪齒條式手部7）內(nèi)漲斜塊式手部8）153手指類型：手指類型：154電磁式吸盤氣吸式吸盤常見的另兩種手部:滾動軸承座圈鋼板齒輪多孔鋼板雙吸頭吸盤多吸頭吸盤吸取瓦楞板雙吸頭吸盤雙吸頭架式吸盤多吸頭板式吸盤電磁式吸盤常見的另兩種手部:滾動軸承座圈鋼板齒輪多孔鋼板雙吸155(3)工業(yè)機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)腕部影響手部的姿態(tài)（方位）(3)工業(yè)機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)腕部影響手部的姿態(tài)（方位）156(4)工業(yè)機(jī)器人臂部結(jié)構(gòu)臂部確定手部的位置(4)工業(yè)機(jī)器人臂部結(jié)構(gòu)1573.移動機(jī)器人1)車輪型兩輪型三輪型四輪型3.移動機(jī)器人1)車輪型兩輪型158救援機(jī)器人2)履帶式救援機(jī)器人2)履帶式1593)步行式3)步行式1604)其它移動方式軍用昆蟲機(jī)器人爬纜索機(jī)器人水下6000米無纜自治機(jī)器人蛇形機(jī)器人4)其它移動方式軍用昆蟲機(jī)器人爬纜索機(jī)器人水下6000米無纜161三、目前機(jī)器人研究熱點及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時機(jī)構(gòu)向著模塊機(jī)器人控制技術(shù)：重點研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實用化將成為研究重點。

三、目前機(jī)器人研究熱點及發(fā)展趨勢工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化162

多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實用化。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感163虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)，實現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniaturerobotics）:這是機(jī)器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對社會進(jìn)步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。

虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)164

多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。軟機(jī)器人技術(shù)（softrobotics）:主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機(jī)器人對人是友好的。仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器165四、工業(yè)機(jī)器人概述1.工業(yè)機(jī)器人的定義及組成

1）工業(yè)機(jī)器人定義綜合各國對工業(yè)機(jī)器人(IndustrialRobot)的定義，其在“可編程”、“計算機(jī)控制”和“機(jī)械裝置”三方面的共同點是：

工業(yè)機(jī)器人，是一種可以搬運(yùn)物料、零件、工具或完成多種操作功能的專用機(jī)械裝置；由計算機(jī)進(jìn)行控制，是無人參與的自主自動化控制系統(tǒng)；它是可編程、具有柔性的自動化系統(tǒng)，可以允許進(jìn)行人機(jī)聯(lián)系。可以通俗地理解為“機(jī)器人是技術(shù)系統(tǒng)的一種類別，它能以其動作復(fù)現(xiàn)人的動作和職能；它與傳統(tǒng)的自動機(jī)(或自動系統(tǒng))的區(qū)別在于有更大的萬能性和多目的用途，可以反復(fù)調(diào)整以執(zhí)行不同的功能。四、工業(yè)機(jī)器人概述1.工業(yè)機(jī)器人的定義及組成1662）工業(yè)機(jī)器人的組成2）工業(yè)機(jī)器人的組成167

工業(yè)機(jī)器人一般都由手部、腕部、臂部、機(jī)身、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。手部。又稱抓取機(jī)構(gòu)或夾持器或終端效應(yīng)器，用以直接抓取工件或工具。在手部可安裝某些專用工具，如焊槍、噴槍、電鉆、電動螺釘（母）擰緊器，這些可視為專用的特殊手部。工業(yè)機(jī)器人所用手部有機(jī)械式、真空、磁力及粘附式手爪。腕部。是連接手部與留部的部件，用以支承和調(diào)整末端執(zhí)行器(手部)的姿態(tài)，確定物件的姿態(tài)(方向)。臂部。是支撐腕部的部件，由操作機(jī)的動力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成。用以承受工件和工具的負(fù)荷，改變它們的空間位置并將它們送至預(yù)定購位置。工業(yè)機(jī)器人一般都由手部、腕部、臂部、機(jī)身、168

機(jī)身。又稱為立柱，是支撐臂部的部件，用以擴(kuò)大臂部的活動范圍機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)。是支撐整個工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)件，用以確定或改變整臺機(jī)器人的位置。

以上手部、腕部、臂部、機(jī)身、機(jī)座及行走機(jī)構(gòu)等構(gòu)成了機(jī)器人本體，又稱操作機(jī)。驅(qū)動系統(tǒng)。是工業(yè)機(jī)器人的動力源，又稱為移動器，由驅(qū)動器、減速器及檢測元件等組成?？刂葡到y(tǒng)。是控制工業(yè)機(jī)器人按預(yù)定要求進(jìn)行動作的位置，也