beike机器人系统概论x

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1、第1章机器人系统概述任课教师石志国副教授教师简介石志国，男，副教授，物联网与电子工程系副主任。教育背景2008年毕业于中国科学院软件研究所，并获得工学博士学位分别于2000年和2003年在北京科技大学信息工程学院获得学士和硕士学位。2006年1月到2月在比利时鲁汶工学院做访问学者。2013年4月到2014年4月在加拿大Ryerson大学做访问学者代表性编著1.石志国等.信息安全概论.清华大学出版社.2007,12.石志国,薛为民,尹浩.计算机网络安全教程(修订本).清华大学出版社.2007,1(第一版于2006年荣获第七届全国高校出

2、版社优秀畅销书二等奖)3.石志国,李向前,薛为民.C++程序设计教程.清华大学出版社.2005,8(荣获2006年度全行业优秀畅销品种(科技类))代表性获奖1.2014年霍英东青年教师奖二等奖2.2011年北京市高等学校青年教师教学基本功比赛一等奖，最受学生欢迎奖，最佳演示奖3.2013年北京科技大学本科教学优秀奖一等奖4.2010年北京科技大学青年教师课堂教学针对性培养二等奖联系方式Email:szg@ustb.edu.cn办公室：机电信息楼701电话：62334751/13910661167我那个时代的校园◎机器人的定义、特性和

3、功能◎机器人的应用以及发展现状大纲机器人的历史源远流长，早在我国的西周时期，一名叫作偃师的能工巧匠就造就了一个能歌善舞的偶人，这是有据可查的第一个“机器人”。在1800年前的汉朝，张衡造出了举世闻名的地动仪和计里鼓车。在三国时期的诸葛亮发明了木牛流马，用来运送粮草。在国外，公元前2世纪亚历山大时期，古希腊人造就出了“自动机”——以空气、水、蒸汽压力为动力的会动的雕像。这些都可以看作是广义上的机器人。什么是机器人1886年法国作家利尔亚在他的小说《未来的夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”。1920年捷克作家卡雷尔卡佩克发表了科

4、幻剧本《罗萨姆德万能机器人》。剧本中，卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”，该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响，引起了大家的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。在1967年日本召开了第一届机器人学术会议上，人们提出了两个有代表性的定义。一个是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机器半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了自动性、智能性、个体性、半机器半人行、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象；另

5、一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人：（1）具有脑、手、脚等三要素的个体；（2）具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器；（3）具有平衡觉和固有觉得传感器。1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”在研究和开发未知以及不确定环境下作业的机

6、器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。机器人从第一台遥控的操作机到现在智能型机器人，机器人技术的发展成为人类科学技术发展的一格缩影。从简单的机电控制到复杂的智能控制，从简单的开关量到复杂的、连续的、随机的量，从平面空间到立体空间，从简单的运算到复杂的、大量的数据处理，从简单的机械结构到复杂的人工肌肉，都是机器人这个特殊的装置所需要的。机器人发展简史第一代的机器人是一种“遥控操作器”。第一代是示教再现型机器人："尤尼梅特"和"沃尔萨特兰"这两种最早的工业机器人是示教再现型机器人的典型代表。它由

7、人操纵机械手做一遍应当完成的动作或通过控制器发出指令让机械手臂动作，在动作过程中机器人会自动将这一过程存入记忆装置。当机器人工作时，能再现人教给它的动作，并能自动重复的执行。这类机器人不具有外界信息的反馈能力，很难适应变化的环境。英格伯格和德沃尔制造的工业机器人是第一代机器人，属于示教再现型，即人手把着机械手，把应当完成的任务做一遍，或者人用“示教控制盒”发出指令，让机器人的机械手臂运动，一步步完成它应当完成的各个动作。第二代机器人是一种按人事先编好的程序对机器人进行控制，使其自动重复完成某种操作的方式。第二代是有感觉的机器人：它们

8、对外界环境有一定感知能力，并具有听觉、视觉、触觉等功能。机器人工作时，根据感觉器官（传感器）获得的信息，灵活调整自己的工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。如：有触觉的机械手可轻松自如地抓取鸡蛋，具有嗅觉的机器人能分辨出不同饮料和