机器人导论绪论

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1、机器人导论机械工程学院周渝斌参考文献蔡自兴《机器人学》清华大学出版社方建军何广平《智能机器人》化学工业出版社机器人是什么？机器人是如何工作的？学生对机器人要掌握哪些内容？第一章绪论1.1.1机器人名称的由来(About“Robot”)1921年，捷克作家KarelCapek科幻小说《罗素姆的万能劳工（UniversalRobot）》剧中的人造劳动者取名为Robota，捷克语的意思是“苦力”、“奴隶”。英语的Robot一词就是由此而来的，以后世界各国都用Robot作为机器人的代名词。第一节机器人的概念机器人主要基于大规模生产考虑主要有以下两个原因：1、劳动强度2、尽量

2、使用机器人完成简单、重复的作业以降低成本。1950年，Asimov在其出版的《我，机器人》一书中，给机器人定下了三原则：1、不伤害人类；2、在原则一下服从人给出的命令；3、在与上两个原则不矛盾的前提下保护自身1.1.2机器人的定义美国家标准局（NBS）：一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业任务或动作的机械装置。国际标准化组织(ISO)：机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。日本工业标准局：一种机械装置，在自动控制下，能够完成某些操作

3、或者动作功能。英国：貌似人的自动机，具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。中国：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，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”。1.1.2机器人的定义美国机器人协会（RIA)：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有可改变的和可编程的动作的专门系统。（Manipulator）。“机器人”所具有的二个共同点：是一种自动机械装置，可以在无人参与下，自动完成多种操作或动作功能，即具有通用性。可

4、以再编程，程序流程可变，即具有柔性(适应性）。1.1.3机器人的主要特点1．通用性机器人的通用性取决于它的几何特性和机械能力。即指执行不同功能完成同一任务的能力和完成多样不同简单任务的能力。或者说在机械结构上允许机器人执行不同的任务或以不同的方式完成同一任务。决定通用性有两方面因素：一个是机器人自由度；另一个是末端执行器的结构和操作能力。2．适应性机器人的适应性是指其对环境的自适应能力，即要求所设计的机器人能够自我执行并适应未经完全指定的任务，而不管任务执行过程中是否发生了所没有预计到的环境变化。这一能力要求机器人具有人工知觉，即能感知周围环境。1.1.4机器人技术

5、的发展进程·1920年捷克作家KarelCapek在科幻作品中引入了机器人慨念。·1946年美国研制出了第一台计算机。·1952年美国研制出了第一台数控机床。·1954年麻省理工学院研制出了可编程机器人，这种机器人的主要技术功能就是“可编程”及“示教再现”。·1968年斯坦福研究所研制出了智能机器人，由传感器组成感觉系统，可作适当决策，自主完成一些任务。·智能机器人目前正处于发展阶段。美国是机器人的诞生地，比起号称“机器人王国”的日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。80年代中后期，随着各大厂家应用机器人

6、的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并很快占领了美国60％的机器人市场。尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。具体表现在：（1）性能可靠，功能全面，精确度高；（2）机器人语言研究发展较快，语言类型多、应用广，水平高居世界之首；（3）智能技术发展快，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用；（4）高智能、高难度的军用机器人、太空机器人等发展迅速，主要用于扫雷、布雷、

7、侦察、站岗及太空探测方面。英国1967年英国HallAutomation公司研制出自己的机器人RAMP.从70年代末开始，英国政府转而采取支持态度，推行并实施了一系列支持机器人发展的政策和措施.法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列，而且在机器人应用水平和应用范围上处于世界先进水平。德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。始终坚持技术应用和社会需求相结合的原则。德国看到了机器人等先进自动化技术对工业生产的作用，提出了1985年以后要向高级的、带感觉的智能型机器人转移的目标。经过近十年的努力，其智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。俄罗斯