1、移動(dòng)機(jī)器人原理及設(shè)計(jì)多媒體課件,西安郵電大學(xué) 王曙光，趙勇,第一章 概述,機(jī)器人的定義 機(jī)器人的分類(lèi)、結(jié)構(gòu) 機(jī)器人競(jìng)賽 移動(dòng)機(jī)器人 有關(guān)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì),2,1.1 引言,3,機(jī)器的力量與速度,人的智慧,想象中的機(jī)器人,實(shí)際的機(jī)器人,4,工業(yè) 醫(yī)療 軍事,5,1.2 機(jī)器人的定義、分類(lèi)及組成,1.2.1 機(jī)器人的定義,美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的機(jī)器人定義：“機(jī)器人是用以搬運(yùn)材料、零件、工具的可編程序的多功能操作器或是通過(guò)可改變程序動(dòng)作來(lái)完成各種作業(yè)的特殊機(jī)械裝置。” 日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（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（ end effector）的，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)

2、自動(dòng)完成各種移動(dòng)來(lái)代替人類(lèi)勞動(dòng)的通用機(jī)器?！?美國(guó)國(guó)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(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置”。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機(jī)器人是一種自動(dòng)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(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專(zhuān)用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)。”,6,1）機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類(lèi)似與人或其它生物的某些器官的功能。 2）是一種自動(dòng)機(jī)械裝置，可以在無(wú)人參與下（獨(dú)立性），自動(dòng)完成多種操作或動(dòng)作功能，即具有通用性。可以再編程，程序流程可變，即具有柔性(適應(yīng)性）。 3）具有不同程度的智能性，如記

3、憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)。,機(jī)器人應(yīng)具有的基本特點(diǎn)：,7,1.2.2 機(jī)器人的發(fā)展歷史,1920年，捷克劇作家卡雷爾卡佩克在羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人中把捷克語(yǔ)“Robota”寫(xiě)成了“Robot”，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。,1950年，美國(guó)作家、化學(xué)家埃薩克阿西莫夫在他的科幻小說(shuō)I，Robot中首次使用了“Robotics” ，即“機(jī)器人學(xué)”。阿西莫夫提出了“機(jī)器人三原則”： 1 機(jī)器人不應(yīng)傷害人,也不得見(jiàn)人受到傷害而袖手旁觀； 2 機(jī)器人應(yīng)服從人的一切命令，除非違反第一定律； 3 機(jī)器人應(yīng)保護(hù)自身安全，除非違反第一及第二定律。 機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)則

4、，阿西莫夫因此被稱(chēng)為“機(jī)器人學(xué)之父”。,8,1954年，美國(guó)人George C. Devol 提出了第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人方案并在1956年獲得美國(guó)專(zhuān)利。 1961年，Unimation公司（通用機(jī)械公司）成立，生產(chǎn)和銷(xiāo)售了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器“Unimate” 。,1962年，A.M.F.（機(jī)械與鑄造）公司，研制出一臺(tái)數(shù)控自動(dòng)通用機(jī)，取名“Versatran”，即多用途搬運(yùn)之意，并以“Industrial Robot”為商品廣告投入市場(chǎng)。 1974年出現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人，,日本、西歐各國(guó)、前蘇聯(lián)也相斷引進(jìn)或自行研制工業(yè)機(jī)器人。6070年代是機(jī)器技術(shù)獲得巨大發(fā)展的階段。,9,80年代，機(jī)器人在發(fā)達(dá)國(guó)

5、家的工業(yè)生產(chǎn)中大量普及應(yīng)用，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配。并向各個(gè)領(lǐng)域拓展，如航天、水下、排險(xiǎn)、核工業(yè)等，機(jī)器人的感知技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展，產(chǎn)生第二代機(jī)器人。 90年代，機(jī)器人技術(shù)在軍用、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂(lè)等領(lǐng)域延伸，并開(kāi)始向智能型（第三代）機(jī)器人發(fā)展。,10,機(jī)器人發(fā)展的三個(gè)階段 第一代：示教再現(xiàn)型機(jī)器人,第二代：有感覺(jué)的機(jī)器人,第三代：有智能的機(jī)器人,11,1.2.3 機(jī)器人的分類(lèi),機(jī)器人的種類(lèi)很多。可以按驅(qū)動(dòng)形式、用途、結(jié)構(gòu)和智能水平等標(biāo)準(zhǔn)劃分,2、按用途劃分,（1）工業(yè)機(jī)器人,12,（2）特種機(jī)器人,13,3、按智能水平劃分,14,仿生機(jī)器人,模仿自然界中生物的外部形狀或某種機(jī)能的機(jī)器人系統(tǒng),

6、15,可穿戴機(jī)器人,16,可重構(gòu)機(jī)器人,17,機(jī)器人的組成,機(jī)器人是一個(gè)機(jī)電一體化的設(shè)備。從控制觀點(diǎn)來(lái)看，機(jī)器人系統(tǒng)可以分成四大部分：機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)、感知反饋系統(tǒng)。,18,一、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括：手部、腕部、臂部、腰部和基座等。相當(dāng)于人的肢體。 二、驅(qū)動(dòng)裝置 包括：驅(qū)動(dòng)源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。相當(dāng)于人的肌肉、筋絡(luò)。 三、感知反饋系統(tǒng) 包括：內(nèi)部信息傳感器，檢測(cè)位置、速度等信息；外部信息傳感器，檢測(cè)機(jī)器人所處的環(huán)境信息。相當(dāng)于人的感官和神經(jīng)。 四、控制系統(tǒng) 包括：處理器及關(guān)節(jié)伺服控制器等，進(jìn)行任務(wù)及信息處理，并給出控制信號(hào)。相當(dāng)于人的大腦和小腦。,19,1.3 機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu),1 分層式體系結(jié)構(gòu),智能控制系統(tǒng)的典型模型,2 包容式結(jié)構(gòu) 基于感知與行為之間映射關(guān)系的并行結(jié)構(gòu),20,1.4 移動(dòng)式機(jī)器人,21,1.5 機(jī)器人