《机器人概论》教学课件—第1章-机器人的由来.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 机器人概论 第1章 机器人的由来 第1章 机器人的由来 1.1 机器人的概念 1.2 机器人的发展历程 1.3 机器人的发展现状 1.1 机器人的概念 1.1.1 机器人的定义 目前，虽然关于机器人的研究已经非常广泛和深入，但世界上对机器人还没有一个统一、严格、准确的定义，不同国家、不同研究领域给出的定义不尽相同。关于机器人的定义，国际上有代表性的主要有以下几种： 国际标准化组织（ISO）的定义：它的定义较为全面和准确，其定义涵盖如下内容：（1）机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能；（2）机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变；（3）机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等；（4）机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 美国机器人协会（RIA）的定义：机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程的动作来执行种种任务的并具有编程能力的多功能机械手”。这个定义叙述具体，更适用于对工业机器人的定义。 美国国家标准局（NBS）的定义：机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。这也是一种比较广义的工业机器人的定义。 英国简明牛津字典的定义：机器人是“貌似人的自动机，具有智力的和顺从于人但不具有人格的机器”。这是一种对理想机器人的描述，到目前为止，尚未有与人类在智能上相似的机器人。 日本工业机器人协会（JIRA）的定义：它将机器人的定义分成两类。工业机器人是“一种能够执行与人体上肢（手和臂）类型动作的多功能机器”；智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能控制自身行为的机器”。 总之，随着机器人领域技术的发展，机器人的定义将会进一步地修改，得到进一步地明确和统一。 1.1.2 机器人分类 机器人的分类方式很多，并且具有众多类型机器人。关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。 按照日本工业机器人学会（JIRA）的标准，可将机器人进行如下分类： 第一类：人工操作机器人，有操作员操作的多自由度装置。 第二类：固定顺序机器人，按预定不变方法有步骤地依次执行任务的设备，其执行顺序难以修改。 第三类：可变顺序机器人，同第二类，但其顺序易于修改。 第四类：示教再现（playback）机器人。操作员引导机器人手动执行任务，记录下这些动作并由机器人以后再现执行，即机器人按照记录下的信息重复执行同样的动作。 第五类：数控机器人。操作员为机器人提供运动程序，并不是手动示教执行任务。 第六类：智能机器人。机器人具有感知外部环境的能力，即使其工作环境发生变化，也能够成功地完成任务。 美国机器人学会（RIA）将第三类至第六类视作机器人。 法国机器人学会（AFR）将机器人进行如下分类： 类型A：手动控制远程机器人的操作装置。 类型B:具有预定周期的自动操作装置 类型C：具有连续性轨迹或点轨迹的可编程伺服控制机器人； 类型D：同类型C，但能够获取环境信息。 我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类， 工业机器人：面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人 特种机器人：除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。 目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。 1.2 机器人的发展历程 1.2.1 机器人的起源 机器人的概念早在几千年前的人类想象中就已诞生。我国西周时期，能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的具备有机器人概念的文字记载。据《墨经》记载，春秋后期，我国著名的木匠鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日而不下”。东汉时代的著名科学家张衡发明了地动仪、计里鼓车以及指南车，都是具有机器人构想的装置，可算是世界上最早的机器人雏形。 有关机器人的发明，不仅在中国，在世界上的许多国家的历史上都曾出现。1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪道顿崛演出。1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭。1768年至1774年间，瑞士钟表匠德罗斯父子三人合作制造出三个像真人一样大小的机器人：写字偶人、绘图偶人和弹风琴偶人。1893年，加拿大莫尔设计出能行走的机器