第7章面向智能制造的機器人技術(shù)wangweilab@22025/9/25機器人的形象認識機器人機器人與學科機器人與未來機器人的形象—電影機器人的形象—實驗室機器人的形象—現(xiàn)實認識機器人硬體認識機器人軟體機器人結(jié)構(gòu)驅(qū)動器控制器傳感器算法界面通訊系統(tǒng)認識機器人—硬體手部機器人系統(tǒng)機械本體驅(qū)動裝置傳感器控制系統(tǒng)腕部臂部肩部電氣驅(qū)動液壓驅(qū)動氣壓驅(qū)動內(nèi)部傳感器外部傳感器單片機PLC工控機通用PC平臺（固定或移動）認識機器人—機械臂小臂大臂肩部腕部基座自由度(DegreeofFreedom,DOF)構(gòu)件所具有的獨立運動的數(shù)目(或確定構(gòu)件位置的獨立參變量的數(shù)目)。自由度可完全規(guī)定所研究的一個物體或一個系統(tǒng)的位置和姿態(tài)。3維空間需要6個自由度。wangweilab@102025/9/25認識機器人—機械臂串聯(lián)機械臂關(guān)節(jié)坐標圓柱坐標球坐標SCARA坐標直角坐標認識機器人—機械臂并聯(lián)機械臂wangweilab@122025/9/25認識機器人—手和工具末端夾持器(EndEffector)位于機器人腕部的末端，直接執(zhí)行工作要求的裝置。根據(jù)作業(yè)任務(wù)的不同，可以是夾持器或者專用工具。平臺(Platform)可搭載機械臂或其他設(shè)備的裝置，有固定式和移動式兩種。移動平臺自身是一個獨立的研究方向：移動機器人。認識機器人—平臺輪式(Wheeled)認識機器人—移動機器人履帶式(CaterpillarTrack)足式(Legged)移動機器人(MobileRobot)認識機器人—其他移動平臺認識機器人—結(jié)構(gòu)剛性結(jié)構(gòu)（RigidStructure）高剛度高頻響輕質(zhì)柔性結(jié)構(gòu)（FlexibleStructure）柔順性安全性輕質(zhì)認識機器人—減速器行星減速器高傳動比緊湊剛性RV減速器重載高精度高傳動比諧波減速器高傳動比緊湊彈性認識機器人—驅(qū)動器伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣式液壓式氣壓式其他電動機電磁鐵及其他油缸馬達氣缸氣壓馬達與材料有關(guān)交流伺服電機直流伺服電機步進電機其他電機壓電元件形狀記憶合金雙金屬片電氣驅(qū)動(ElectricDriven)認識機器人—電氣驅(qū)動步進電機(StepperMotor)伺服電機(ServoMotor)電機驅(qū)動器(MotorDriver)wangweilab@202025/9/25液壓驅(qū)動(HydraulicDriven)認識機器人—液壓驅(qū)動液壓缸(HydraulicCylinder)液壓馬達(HydraulicMotor)液壓閥(HydraulicValve)液壓泵站(HydraulicPumpStation)2025/9/2521適用場合大驅(qū)動功率、小體積/質(zhì)量、高功率密度比高動態(tài)響應(yīng)、高精度對成本不敏感大型軍用機器人、航空、航天氣壓驅(qū)動(AirDriven)認識機器人—氣壓驅(qū)動氣缸(AirCylinder)氣動馬達(AirMotor)氣壓閥(AirValve)氣泵(AirPump)氣動人工肌肉氣動柔性手氣動仿章魚手認識機器人—傳感器編碼器(Encoder)光柵尺(LinearMotor)旋轉(zhuǎn)變壓器(Rotarytransformer)加速度計(Accelerometer)陀螺儀(Gyroscope)羅盤(Compass)姿態(tài)和位移檢測（PoseandDisplaceDetecting）認識機器人—傳感器力傳感器(ForceSensor)力檢測（ForceDetecting）力矩傳感器(TorqueSensor)六維力（腕力）傳感器(WristForceSensor)觸覺傳感器(TouchSensor)認識機器人—傳感器紅外傳感器(InfraredSensor)超聲波傳感器(SonarSensor)激光雷達(LaserRanger)環(huán)境檢測（EnvironmentDetecting）視覺傳感器(Camera)環(huán)形麥克(MultiMicrophone)認識機器人—控制器機器人控制器（RobotController）工控機(IndustrialPC)嵌入式單片機(EmbeddedController)可編程控制器(PLC)認識機器人—控制系統(tǒng)機器人控制系統(tǒng)（RobotControlSystem）認識機器人—軟體算法軟體界面通訊系統(tǒng)wangweilab@302025/9/25認識機器人—軟體運動算法（Algorithm）機器視覺自然語言環(huán)境重構(gòu)定位特定任務(wù)認識機器人—運動算法路徑/軌跡規(guī)劃（Path/TrajectoryPlanning）路徑規(guī)劃算法人工勢場法圖搜索算法空間離散法蟻群算法軌跡插補直線插補圓弧插補三次曲線插補B樣條查補算法認識機器人—運動算法運動控制（MotionControl）運動控制類型位移控制速度控制力控制力位混合控制運動控制算法PID模糊控制滑膜變結(jié)構(gòu)認識機器人—機器視覺機器視覺（ComputerVision）應(yīng)用識別檢測場景描述算法基礎(chǔ)圖像處理算法貝葉斯理論多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隨機方法認識機器人—自然語言處理自然語言處理（NaturalLanguageProcessing-NLP）應(yīng)用語音識別語義理解語音合成算法/模型隱馬爾科夫模型多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搜索算法認識機器人—環(huán)境重構(gòu)/定位同時定位和建圖（SimultaneouslyLocalizationandMapping-SLAM）算法/模型馬爾科夫模型擴展卡爾曼濾波粒子濾波圖優(yōu)化wangweilab@362025/9/25認識機器人—軟體視覺界面（HumanMachineInterface）聽覺力觸覺認識機器人—傳統(tǒng)人機界面人機界面（HumanMachineInterface-HMI）認識機器人—視/聽覺虛擬視/聽覺（VisualVisionandAuditory）認識機器人—力觸覺力觸覺技術(shù)（HapticTechnology）認識機器人—軟體串行通訊（Communication）并行Internet本地通訊RS232I2CCAN內(nèi)部通訊廣域遠距離通訊認識機器人—軟體Linux系統(tǒng)（System）AndroidROSMSEmbed……MS機器人與學科機器人硬體軟體專業(yè)學科基礎(chǔ)學科機械工程自動化計算機儀器科學計算機軟件工程力學電學數(shù)學機器人與學科學科研究內(nèi)容職業(yè)預(yù)期·機械工程·自動化·計算機·儀器科學·軟件工程·本體··驅(qū)動器···控制器··傳感器····路徑/軌跡規(guī)劃··運動控制·····機器視覺··自然語言處理····環(huán)境重構(gòu)和定位···界面··通訊··系統(tǒng)·應(yīng)用數(shù)學設(shè)計工程師硬件工程師控制工程師信號處理工程師算法工程師控制工程師算法工程師算法工程師算法工程師軟件工程師通訊工程師軟件工程師wangweilab@442025/9/25能力提升路徑設(shè)計工程師硬件工程師控制工程師信號處理工程師算法工程師軟件工程師通訊工程師初級/中級高級大師機器人系統(tǒng)總工硬件系統(tǒng)總工軟件架構(gòu)師資深算法工程師經(jīng)驗+理論理論抽象數(shù)學很重要！機器人與數(shù)學機器人運動學和動力學模型（KinematicandDynamiticModels）機器人與數(shù)學(一階泰勒展開)傳感器模型（SensorModel）機器人與數(shù)學BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（BPNeuralNet）

激活函數(shù)誤差模型權(quán)值調(diào)整機器人與未來—發(fā)展趨勢尺度形態(tài)交叉極大（空間站）極?。{米機器人）擬人/仿生虛擬心理學生命科學應(yīng)用領(lǐng)域：全領(lǐng)域機器人與未來—人機融合的世界人機器人軀體

智能

情感機器人+人工智能的意義：人機融合wangweilab@502025/9/25機器人與未來—人機融合的世界不再是工具而是人的一部分機器人也不再是完全的自然生物而是融合了人工智能的復(fù)合物機器人與未來—挑戰(zhàn)1情感+道德OR如何約束機器人規(guī)則+法律機器人與未來—挑戰(zhàn)1規(guī)則+法律機器人與未來—挑戰(zhàn)1道德+情感規(guī)則+法律機器人與未來—挑戰(zhàn)1心理學+社會學+人工智能使機器人遵循人類的道德體系實現(xiàn)人機和諧共融wangweilab@552025/9/25機器人與未來—挑戰(zhàn)2人工客服智能客服工廠藍領(lǐng)無人工廠人類情侶機器人情侶智能機器我們會失業(yè)嗎？機器人與未來—挑戰(zhàn)2機遇：新的職業(yè)wangweilab@572025/9/25機器人與未來—挑戰(zhàn)2機遇挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)技術(shù)進步的常態(tài)落后生產(chǎn)力注定被淘汰機遇人不再是勞動的奴隸更多地關(guān)注科學和藝術(shù)，激發(fā)創(chuàng)造力更多地關(guān)注情