机器人工程导论论文

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1、1．1什么是机器人如果你走进一个有机器人的卡车工厂，希望能看见像电视里“变形金钢”那样神采奕奕的机器人在装配零件，你一定会大失所望。因为现代工业机器人更像普通的机器而远不像人。那我们为什么叫它“机器人”，而不称之为“自动工作机”呢？因为机器人是一种特殊的自动机器，它不仅能做特定的工作，而且可以重新调整和编程以完成很多不同的工作。这种可编程性和多功能适应性正好说明为什么所有的机器人都可视为自动化机器，而并非所有的自动化机器都是机器人了。　　被国际上普遍接受的工业机器人的定义只有一个，是由美国机器人工业协会的

2、一批工业科学家于1979年提出的。他们把工业机器人定义为“一种可改编程序的多功能操作机构，用以按照预先编制的能完成多种作业的动作程序运送材料、零件、工具或专用设备。”让我们来仔细研究这个定义，并理解其确切含义。　　第一个关键词组是“可编程序”。其含意为：机器人是这样一种机器，其程序不仅可以编制一次，且可视需要编制任意次。我们日常所用的很多电子装置都带有可编程的计算机芯片。例如，在电子数字闹钟的芯片内部编一个程序，指令它演奏一曲“友谊地久天长”作为闹铃声，然而这些程序不能随意改变，也不允许主人自己输入新的程

3、序。例如，即使你对“友谊地久天长”已经厌烦，也不能在钟内存储另一首自己喜爱的歌曲，因为其程序是固定在内部的。而机器人的程序是可以置入的，即根据使用者的意愿，对之可以改变、增加或删除。一个机器人可具有按任意顺序做不同事情的多种程序。当然，为了可以重新编程，一个机器人必须具有一个可输入新的指令和信息的计算机。计算机可以是“随身”的，即计算机的控制板就装在机器人身上；或是“体外”的，即控制机器人的计算机，在保证与机器人互通信息的情况下，可置于机器人体外的任何位置。　　定义中的第二个关键词是“多功能”。其含义是：

4、机器人是多用途的，即可完成多种工作，如用于激光切割的机器人，对其终端工具稍加改变，即可用于焊接、喷漆或装置操作等工作。　　第三个关键词是“操作机构”。其含义为：机器人工作时，需要一个移动工作对象的机构。正如机器人与其他自动化机器的区别在于它的程序可重编性和万能性，机器人与计算机的区别在于它有一个操作机构。　　最后，让我们研究“多种预编动作程序”的意义。其含义为：机器人工作处于动态过程中，即以连续生产活动为其主要特征。　　虽然这个定义看来相当抽象，而且有些模棱两可，但它确实把工业机器人与固定程序自动化机器区

5、别开来，与类似食品处理机那种只需要更换　　配件便可完成调料至绞馅的多功能机器区别开来。同时，它也使机器人远远脱离了科学幻想类小说的范畴，因为机器人能否具备任何人类特征，归根到底是依赖于人类的创造才能。　　通过这一番讨论，我们可以把机器人看作自动化机械发展道路上一个合理的重大进步。我们已经把由人控制的单一功能的生产机械发展为无人控制的多功能机械。工业革命被认为是创造机器人的新纪元：我们正在研究给机器人装上“眼睛”，使它具有人工智能，会“学习”和适应环境的变化。　　1．2机器人的“种族”　　机器人是科学技术发

6、展到一定历史阶段的产物。按机器人和人工智能专家波斯佩洛夫的说法“科学始于分类”，那么，机器人又有那些类别呢？目前，对机器人还没有统一的分类，各派专家都按自己的标准提出了各自的分类法。从事研制和使用机器人的动力机和机械手的一些单位代表建议，应根据机器人的运动学、几何学和动力学等方面的特点来分类。如按机器人的运动参数来分类的话，要依据它的移动速度；如按几何参数来分类的话，要依据它的职能器官，首先是它的机械手的尺寸，按这些器官的移动范围来归类；如按动力学来划分的话，可依据重量把它分三类：小于五公斤（人用一只手能

7、移动的重量）的算一类；5～40公斤（人用双手能移动的重量）算一类；40公斤以上（必须在几个人的共同努力之下才能移动的重量）算一类。研究机器人控制系统的专家却提出了另一种建议：应该根据控制过程中人的参与程度来分类。即把机器人分为以下几种：第一类是生物工程机器人，包括由根据模仿原理控制的机器人，这就是那些像虾、蟹一样露于体表的外骨骼，即直接罩在机器人身上的机械动力架。属于这一类的还有不用人靠近，而由操作员从控制台控制的机器人，以及半自动机器人，即操作员从控制台视情况仅仅改变其动作程序的机器人。这些机器人不属于

8、完全意义上的机器人之列，因为它们的智能完全或部分地由操作人员的智能所代替。第二类才是所谓的真正的机器人。这是自主操纵的机器人，即它工作时，不需要人去参与，它是装有人工电脑的自动机。我们从这里可以看出，这种分类法是根据机器人的智力程度作出的，即是由计算机的能力以及构成控制装置基础的软件的灵活性来确定的。　　不过，从事机器人应用的专家们却有自己的考虑：根据机器人的应用范围或生存环境来分类。他们认为，自然界里的动物形形色色，有的生活