机器人技术基础与应用实践——基于模块化的机器人创意设计与实现 课件 第0章 绪论.pptx

绪论

半导体器件的应用分析

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什么是机器人

机器人的发展历史

如何设计制作机器人

模块化机器人的特点

目录

CONTENT

1.什么是机器人

思考：

2.机器人的基本构成

3.模块化机器的特点

0.1什么是机器人

1.机器人的由来

机器人的概念诞生于3000多年前。西周时期——能歌善舞的伶人；春秋时期的鲁班制造木鸟“飞行三日不下”；三国时期蜀国丞相诸葛亮成功发明了“木牛流马”等。

Robot一词最早出现于1920年，是捷克作家KaralCapek在他的科幻小说《罗萨姆的万能机器人》中首先提出。

书中构思的机器人-Robot：能够代替人类、不知疲劳地艰苦工作

后来人们对机器人共识：外观像人，富有知识，甚至还有个性

0.1什么是机器人

《大英百科全书》定义：任何能够代替人类劳动的自动操控机器，虽然这种机器并不一定具有人的外形，或者不按照人类的方式来实现某些功能。

MedredinthThring教授认为：机器人至少有一只手臂，能自行推动和自行转向；有配套的动力系统和控制系统，有能容纳一定数量指令的存储器，有能识别环境和对象的传感器。

日本加藤一郎教授提出：机器人应该具有脑、手、脚，有接收外界信息的各种接触或非接触传感器等要素。

1942年，美国作家IsaacAsimov在科幻小说《我，机器人》中提出机器人三定律，后来成为机器人研发原则：

①机器人不得伤害人类，也不许见人类受伤害而袖手旁观；

②应服从人类的一切命令，但不得违背第①条定律；

③应能保护自身安全，但不得违反①、②条定律。

1988年国际标准化组织采纳美国机器人协会的定义：一种可编程、多功能、多自由度的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用计算机改变和可编程动作的专门系统。

2.现代机器人的科学定义

0.2机器人的发展历史

１.机器人的发展

1954年美国戴沃尔提出了工业机器人

1962年，PUMA机器人（通用示教再现型）

20世纪70年，机器人应用于汽车工业，正式走向应用。

具有感知功能的机器人，具有类似人的某种感觉，如力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉等

应用范围从工业扩展到服务行业。

智能机器人，具有各种感知，还具有逻辑思维、学习、判断、决策等功能，可以根据要求自主地完成所给的任务。

如，AlphaGo

0.2机器人的发展历史

2.机器人的主要用途

机器人目前正广泛应用于工农业生产、军事科研、空间探索、医疗技术、日常生活等领域，并且随着技术的发展，应用的范围不断扩大，相信不远的将来我们会在更多的应用领域看到机器人的身影。

0.3如何设计制作机器人

1.机器人系统的构成

机械系统

相当于人的身体，常见的有机身、臂部、手腕、末端执行器和行走机构等部分，每一部分都有若干个自由度，从而构成一个多自由度的机械系统

控制系统

主要负责路径规划和电机联动的算法运算控制。它接收输入的指令信号或感知系统的检测信号，根据机器人的作业任务，发送控制指令，驱动控制机器人的执行机构执行规定运动和动作。

驱动执行系统

主要是接收并执行控制系统发送的控制命令，让机器人的肢体完成一些实际的动作。机器人的执行机构主要是由电力驱动、也有液压驱动和气压驱动。

常用电力驱动，如伺服电机、步进电机、直流电机、真空吸盘、蜂鸣器、指示灯等。

电源系统

是机器人系统的重要组成部分，也是机器人能够稳定工作的基本保障，分为直流电源和交流电源（如无特殊说明，本书以７～１２Ｖ直流电源供电为主）。

0.3如何设计制作机器人

感知系统

主要是获取机器人内部和外部环境信息，并将之反馈给控制系统，它由内部传感器和外部传感器组成。

内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量。

外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度和接触情况等，作用相当于人的五官，可以使机器人以灵活快速的方式对其所处的环境做出反应，赋予机器人一定的智能。

交互系统

交互系统主要包括人机交互系统、机器人与环境交互系统。

人机交互系统是人与机器人进行联系和参与机器人控制的装置；

机器人与环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。

2.常见的机器人设计组件

0.4模块化机器人实践平台的特点

早在10多年前，模块创新实践教学已经占据了教育界半壁江山，如各类模块化的电子技术创新实验箱，单片机模块实验平台、PLC、电力电子技术等电气控制类、模块化机器人实验平台等等

积木式的机械构件、电子模块；设计理念开放灵活、可自由组装；

机构搭建、拆卸方便，控制电路接线简单，适用于不同