机器人公开课.pdf

1、主 讲 老 师 ： 林 丽 君交 流 学 习 QQ： 543477723本 节 课 内 容什 么 是 机 器 人机 器 人 的 发 展 史机 器 人 的 结 构 与 分 类机 器 人 的 发 展 趋 势第 一 、 什 么 是 机 器 人1、 大 家 印 象 中 的 机 器 人 是 什么 样 子 的 呢 ？ （ 图 片 ）电 影 机 械 公 敌 中 的 桑 尼 电 影 变 形 金 刚 中 的 汽 车 人 大 黄 蜂第 一 、 什 么 是 机 器 人1、 大 家 印 象 中 的 机 器 人 是 什么 样 子 的 呢 ？ （ 视 频 ）机 器 人 李 咏 机 器 人 舞 WHY第 一 、 什 么 是

2、 机 器 人阿 尔 法 机 器 人 舞 蹈第 一 、 什 么 是 机 器 人1、 大 家 印 象 中 的 机 器 人 是 什么 样 子 的 呢 ？ （ 新 闻 ）工 业 机 器 人 技 术 应 用 竞 赛 机 器 人 应 用 厂 商 东 莞 嘉 利 集 团第 一 、 什 么 是 机 器 人2、 机 器 人 的 定 义 英 国 简 明 牛 津 字 典 机 器 人 是 “ 貌 似 人 的 自 动 机 ， 具 有 智 力 和 顺 从 于 人 的 不 具 人 格的 机 器 ” 。“ 日 本 工 业 机 器 人 协 会 ” 机 器 人 是 一 种 装 备 有 记 忆 装 置 和 末 端 执 行 器 的

3、， 能 够 转 动 并 通过 自 动 完 成 各 种 移 动 来 代 替 人 来 劳 动 的 通 用 机 器 。第 一 、 什 么 是 机 器 人2、 机 器 人 的 定 义“ 美 国 机 器 人 协 会 ” 机 器 人 是 一 种 用 于 移 动 各 种 材 料 、 零 件 、 工 具 或 专 用 装 置 ， 通过 可 编 程 序 动 作 来 执 行 各 种 任 务 并 具 有 编 程 能 力 的 多 功 能 机 械 手 。第 一 、 什 么 是 机 器 人2、 机 器 人 的 定 义上 述 机 器 人 定 义 的 共 同 之 处 （ 3点 ）1） 像 人 或 人 的 上 肢 ， 并 能 模

4、 仿 人 的 动 作2） 具 有 一 定 程 度 上 的 智 能 或 感 知 与 识 别 能 力3） 人 造 的 机 器 或 机 械 电 子 装 置第 一 、 什 么 是 机 器 人3、机器人之 阿父 西莫夫机 器 人 三 原 则 ：一 、 机 器 人 不 得 伤 害 人 ， 也 不 得 见 人 类 受 到 伤 害 而 袖手 旁 观 ；第 二 条 ： 机 器 人 必 须 服 从 人 类 的 命 令 ， 除 非 这 条 命 令与 第 一 条 相 矛 盾第 三 条 ： 机 器 人 必 须 保 护 自 己 ， 除 非 这 种 保 护 与 以 上两 条 相 矛 盾第 一 、 什 么 是 机 器 人4、

5、 与 机 器 人 技 术 相 关 的 学 科 机 械 工 程 （ 结 构 设 计 ） 传 感 器 技 术 （ 位 置 、 速 度 、 视 觉 等 ） 、机 电 子 工 程 （ 电 路 设 计 ）器 计 算 机 技 术 （ 程 序 设 计 、 嵌 入 式 控 制 器 ）人 模 式 识 别 （ 语 音 、 图 像 识 别 ） 人 工 智 能 （ 自 主 判 断 、 决 策 能 力 ） 控 制 论 （ 反 馈 控 制 、 预 测 、 稳 定 性 判 断 ） 第 二 、 机 器 人 的 发 展 史1、 机 器 人 的 起 源古希腊特西比乌斯水钟（1）（2）周穆王伶人第 二 、 机 器 人 的 发 展

6、史（4）张衡记里鼓车鲁班木鸢（3）第 二 、 机 器 人 的 发 展 史三国时期 诸葛亮的木牛流马湖北农民苏道成 铁的“木牛流马”四川广元何多现 “木牛流马”第 二 、 机 器 人 的 发 展 史1、 机 器 人 的 起 源1920年 ， 捷 克 的 剧 作 家 卡 雷 尔 -卡 佩 克 Capek在 他 的 幻 想 情 景 剧 罗 莎 姆 的 万 能 机 器 人 中 第 一 次 提 到 了 机 器 人 这 个 概 念 ， 剧 中 的 人造 劳 动 者 ， 它 取 名 为 RobotaRobota在 捷 克 语 中 的 意 思 是 苦 力 奴 隶 ， 我 们 现 代 的 英 语 里 面 机器

7、人 Robot就 是 从 捷 克 语 Robota中 音 译 演 化 而 来 。第 二 、 机 器 人 的 发 展 史2、 机 器 人 的 发 展 史（ 1） 起 步 阶 段 （ 1938-1954）主 从 机 械 手 麻 省 理 工 学 院多 轴 数 控 铣 床 德 沃 尔 Devol示 教 再 现 型 机 器 人维 纳 控 制 论第 二 、 机 器 人 的 发 展 史2、 机 器 人 的 发 展 史（ 2） 六 十 年 代 ， 机 器 人 产 品 正 式 问 世 ， 机 器 人 技 术 形 成万 能 自 动 化 公 司工 业 机 器 人 Unimate 斯 坦 福 研 究 所 机 器 人

8、Shakey 加 藤 一 郎 实 验 室双 足 机 器 人第 二 、 机 器 人 的 发 展 史2、 机 器 人 的 发 展 史（ 3） 七 十 年 代 ， 机 器 人 技 术 发 展 称 为 专 门 的 学 科 机 器 人 学 （ Robotics）辛 辛 那 提 -米 拉 克 隆 公司 推 出 第 一 台 由 小 型 计算 机 控 制 的 工 业 机 器 人T3 万 能 自 动 化 公 司通 用 工 业 机 器 人 PUMA 斯 坦 福 推 车第 二 、 机 器 人 的 发 展 史2、 机 器 人 的 发 展 史（ 4） 八 十 年 代 后 ， 开 始 进 入 智 能 机 器 人 研 究

9、阶 段英 格 伯 格机 器 人 Helpmate 美 国 航 天 宇 航 局火 星 探 路 者 号 索 尼 公 司机 器 人 爱 宝 索 尼 公 司机 器 人 QRIO第 二 、 机 器 人 的 发 展 史2、 机 器 人 的 发 展 史吸 尘 机 器 人 Roomba 微 软 机 器 人 平 台Microsoft Robotics Studio人形机器人宇航员R2谷歌无人驾驶汽车第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类1、 机 器 人 的 基 本 结 构机 器 人1、 机 器 人 的 执 行 机 构2、 驱 动 -传 动 系 统3、 控 制 系 统4、 智 能 系 统 人 体 1、 躯

10、 体 和 四 肢2、 肌 肉 和 肌 腱3、 神 经 系 统4、 感 觉 器 官 和 大 脑第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类1、 机 器 人 的 基 本 结 构（ 1） 执 行 机 构机 器 人 的 执 行 机 构 即 机 器 人的 本 体 ， 包 括 手 部 、 腕 部 、 腰 部和 基 座 ， 从 这 个 概 念 来 看 它 与 人身 机 构 基 本 相 对 应 ， 其 中 基 座 相当 于 人 的 下 肢 ， 执 行 机 构 是 机 器人 实 现 各 种 运 动 的 “ 执 行 器 官 ” ，相 当 于 人 的 躯 体 和 四 肢 。第 三 、 机 器 人 的 结 构 与

11、分 类1、 机 器 人 的 基 本 结 构（ 2） 驱 动 -传 动 系 统机 器 人 的 驱 动 -传 动 系 统 是将 能 源 或 各 种 能 量 传 送 到 执 行 机构 的 装 置 。 其 中 常 用 的 驱 动 器 有电 动 机 、 气 动 装 置 和 液 动 装 置 。而 传 动 机 构 ， 最 常 用 的 有 减 速 器 、丝 杆 传 动 、 链 传 动 、 带 传 动 和 齿轮 传 动 。 驱 动 -传 动 系 统 相 当 于人 体 的 肌 肉 和 肌 腱 。第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类1、 机 器 人 的 基 本 结 构（ 3） 控 制 系 统机 器 人 的

12、 控 制 系 统 ， 是 由 控制 计 算 机 及 相 应 的 控 制 软 件 和 伺服 控 制 器 组 成 ， 它 相 当 于 人 的 神经 系 统 ， 是 机 器 人 的 指 挥 系 统 ，对 其 执 行 机 构 发 出 如 何 动 作 的 命令 。 （ 我 们 有 微 控 制 器 、 集 成 控制 电 路 板 、 控 制 箱 、 控 制 柜 ）第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类1、 机 器 人 的 基 本 结 构（ 4） 智 能 系 统机 器 人 的 智 能 系 统 是 指 机 器人 在 没 有 人 的 干 预 下 ， 实 现 自 主控 制 的 能 力 ， 它 包 括 感 知

13、 系 统 和分 析 -决 策 系 统 ， 相 当 于 人 的 大脑 。动态扭矩传感器接近传感器速度传感器角位移传感器指纹传感器视觉传感器压力传感器各种控制算法第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类2、 机 器 人 的 分 类 我 国 机 器 人 专 家 将 机 器 人 分 为 工 业 机 器 人 和 特 种 机 器 人 两 大 类 。工 业 机 器 人 工 业 机 器 人 就 是 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 特 种 机 器 人 则 是 除 工 业 机 器 人 之 外 的 、 用 于 非 制 造 业 并 服 务

14、 于 人类 的 各 种 先 进 机 器 人第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类2、 机 器 人 的 分 类（ 1） 工 业 机 器 人 按 用 途 来 分第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类2、 机 器 人 的 分 类（ 2） 特 种 机 器 人 日 用 服 务 机 器 人 送 餐 机 器 人 迎 宾 机 器 人第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类2、 机 器 人 的 分 类（ 2） 特 种 机 器 人 农 业 机 器 人植 保 机 器 人 ， 喷 洒 农 药 采 摘 机 器 人插 秧 机 器 人第 三 、 机 器 人 的 结 构 与 分 类2、 机 器 人 的 分 类（ 2） 特 种 机 器 人 医 用 机 器 人1999年美国公司的第一代达芬奇手术机器人研制成功lokomat 康复机器人英格伯格创建的TRC公司第一个服务机器人 “护士助手”机器人