機(jī)

器

人

技

術(shù)

及其應(yīng)用

彭中波重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院2006機(jī)器人的的結(jié)構(gòu)機(jī)器人運(yùn)運(yùn)動(dòng)學(xué)（（重點(diǎn)））機(jī)器人靜靜力學(xué)（（重點(diǎn)））機(jī)器人動(dòng)動(dòng)力學(xué)（（重點(diǎn)））本課程程主主要內(nèi)內(nèi)容容：機(jī)器人的的控制機(jī)器人的的感覺1.1機(jī)器人的的定義第一章機(jī)機(jī)器人人概述機(jī)器人一一詞的出出現(xiàn)：1920年、捷捷克作家家、KarelCapek、《Rossum’’sUniversalRobots》，“Robota”（奴隸））寫成了了“Robot””。小說在1924年和1927年的時(shí)候候被紛紛紛傳到了了日本、、法國(guó)和和歐洲國(guó)國(guó)家，機(jī)器人這這個(gè)名詞詞就向全世世界鋪展展開來。。故事情節(jié)節(jié)：帶感情的的機(jī)器器人消滅滅了人類類，一一對(duì)男女女機(jī)器人人相愛，，世界界又起死死回生。。上世紀(jì)60年代代，可實(shí)實(shí)用機(jī)械械的機(jī)器器人被稱稱為工業(yè)業(yè)機(jī)器人人上世紀(jì)80年代代到現(xiàn)在在，正越越來越向向智能化化方向發(fā)發(fā)展因此，至至今為止止也沒有有一個(gè)統(tǒng)統(tǒng)一的機(jī)機(jī)器人的的定義。。機(jī)器人學(xué)學(xué)是一門門不斷發(fā)發(fā)展的科科學(xué)，對(duì)對(duì)機(jī)器人人的定義義也隨其其發(fā)展而變變化。（2）日日本工業(yè)業(yè)機(jī)器人人協(xié)會(huì)((JIRA)的定義：：工業(yè)機(jī)器器人是““一種裝裝備有記記憶裝置置和末端端執(zhí)行器器(endeffector)的，能夠夠轉(zhuǎn)動(dòng)并并通過自自動(dòng)完成成各種移移動(dòng)來代代替人類類勞動(dòng)的的通用機(jī)機(jī)器”。。（1）美美國(guó)機(jī)器器人協(xié)會(huì)會(huì)(RIA))的定義：：機(jī)器人是是“一種種用于移移動(dòng)各種種材料、、零件、、工具或或?qū)Ｓ醚b裝置的，，通過可可編程序序動(dòng)作來來執(zhí)行種種種任務(wù)務(wù)的，并并具有編編程能力力的多功功能機(jī)械械手(manipulator)””。國(guó)際上，，關(guān)于機(jī)機(jī)器人的的定義主主要有以以下幾種種：（3）美美國(guó)國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)局局(NBS))的定義：：機(jī)器人是是“一種種能夠進(jìn)進(jìn)行編程程并在自自動(dòng)控制制下執(zhí)行行某些操操作和移移動(dòng)作業(yè)業(yè)任務(wù)的的機(jī)械裝裝置”。。（4）國(guó)國(guó)際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化組組織(ISO))的定義：：“機(jī)器人人是一種種自動(dòng)的的、位置置可控的的、具有有編程能能力的多多功能機(jī)機(jī)械手，，這種機(jī)機(jī)械手具具有幾個(gè)個(gè)軸，能能夠借助助于可編編程序操操作來處處理各種種材料、、零件、、工具和和專用裝裝置，以以執(zhí)行種種種任務(wù)務(wù)”。（5）我我國(guó)對(duì)機(jī)機(jī)器人的的定義。。蔣新松院院士曾建議把把機(jī)器人人定義為為“一種種擬人功功能的機(jī)機(jī)械電子子裝置””(amechantronicdevicetoimitatesomehumanfunctions)。。參考各國(guó)國(guó)的定義義，對(duì)機(jī)機(jī)器人給給出以下下定義：：機(jī)器人是一種計(jì)計(jì)算機(jī)控控制的可可以編程程的自動(dòng)動(dòng)機(jī)械電電子裝置置，能感感知環(huán)境境，識(shí)別別對(duì)象，，理解指指示命令令，有記記憶和學(xué)學(xué)習(xí)功能能，具有有情感和和邏輯判判斷思維維，能自自身進(jìn)化化，能計(jì)計(jì)劃其操操作程序序來完成成任務(wù)。。1.2機(jī)器人的的發(fā)展及及應(yīng)用一、古代代機(jī)器人人春秋后期期，魯班曾制制造過一一只木鳥鳥，能在在空中飛飛行“三三日不下下”。機(jī)器馬車西周時(shí)期期，出現(xiàn)了能能歌善舞舞的伶人人，這是是我國(guó)最最早記載載的機(jī)器器人。公元前2世紀(jì)，，亞歷山大大時(shí)代的的古希臘臘人發(fā)明明了最原原始的機(jī)機(jī)器人───自動(dòng)動(dòng)機(jī)?？煽梢宰约杭洪_門，，還可以以借助蒸蒸汽唱歌歌。漢代大科科學(xué)家張張衡不僅發(fā)明明了地動(dòng)動(dòng)儀，而而且發(fā)明明了計(jì)里里鼓車。。每行一一里，車車上木人人擊鼓一一下，每每行十里里擊鐘一一下。后漢三國(guó)國(guó)時(shí)期，，蜀國(guó)丞相相諸葛亮亮成功地地創(chuàng)造出出了“木木牛流馬馬”。用用其運(yùn)送送軍糧，，支援前前方戰(zhàn)爭(zhēng)爭(zhēng)。寫字機(jī)器人1738年，法國(guó)天天才技師師杰克··戴·瓦瓦克遜發(fā)發(fā)明了一一只機(jī)器器鴨。它它會(huì)嘎嘎嘎叫，會(huì)會(huì)游泳和和喝水，，還會(huì)進(jìn)進(jìn)食和排排泄。19世紀(jì)紀(jì)中葉出現(xiàn)了科科學(xué)幻想想派和機(jī)機(jī)械制作作派。。1886年《未來的夏夏娃》問世。在在機(jī)械實(shí)實(shí)物制造造方面，，1893年摩爾制制造了““蒸汽人人”，““蒸汽人人”靠蒸蒸汽驅(qū)動(dòng)動(dòng)雙腿沿沿圓周走走動(dòng)。1773年，自動(dòng)書書寫玩偶偶、自動(dòng)動(dòng)演奏玩玩偶等被被連續(xù)推推出?，F(xiàn)現(xiàn)在保留留下來的的瑞士努努薩蒂爾爾歷史博博物館里里的少女女玩偶，，還定期期彈奏音音樂供參參觀者欣欣賞。1927年美國(guó)西屋屋公司工工程師溫溫茲利制制造了第第一個(gè)機(jī)機(jī)器人““電報(bào)箱箱”?？煽梢曰卮鸫鹨恍﹩枂栴}。二、現(xiàn)代代機(jī)器人人1952年，第一臺(tái)臺(tái)數(shù)控機(jī)機(jī)床的誕誕生，為為機(jī)器人人的開發(fā)發(fā)奠定了了基礎(chǔ)。。1954年美國(guó)戴沃沃爾最早早提出了了工業(yè)機(jī)機(jī)器人的的概念，，并申請(qǐng)請(qǐng)了專利利。主從機(jī)器人1948年，美國(guó)原子子能委員員會(huì)的阿阿爾貢研研究所開開發(fā)了機(jī)機(jī)械式的的主從機(jī)機(jī)械手。。1962年美國(guó)AMF公司推出出的“VERSATRAN””和UNIMATION公司推出出的“UNIMATE”是機(jī)器人人產(chǎn)品最最早的實(shí)實(shí)用機(jī)型型（示教教再現(xiàn)））。VERSATRANUNIMATE1965年，MIT的Roborts演示了第第一個(gè)具具有視覺覺傳感器器的、能能識(shí)別與與定位簡(jiǎn)簡(jiǎn)單積木木的機(jī)器器人系統(tǒng)統(tǒng)1970年在美國(guó)召召開了第第一屆國(guó)國(guó)際工業(yè)業(yè)機(jī)器人人學(xué)術(shù)會(huì)會(huì)議1973年，辛辛那那提·米米拉克隆隆公司的的理查德德·豪恩恩制造了了第一臺(tái)臺(tái)由小型型計(jì)算機(jī)機(jī)控制的的工業(yè)機(jī)機(jī)器人1980年后，日本贏贏得了““機(jī)器人人王國(guó)””的美稱稱各種用途途的機(jī)器器人：水下機(jī)器器人、空空間機(jī)器器人、空空中機(jī)器器人、地地面機(jī)器器人、微微小型機(jī)機(jī)器人等等新的機(jī)器器人名稱稱：“軟件機(jī)機(jī)器人””、“網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器器人”、、機(jī)器器人化機(jī)機(jī)器德國(guó)排爆機(jī)器人相撲機(jī)器人無人駕駛振動(dòng)式壓路機(jī)機(jī)器魚“自由泳”“過龍門”在水中“戲球”自主地避開障礙物機(jī)器魚我國(guó)研制的排爆機(jī)器人70年代代的萌芽芽期，80年代代的開發(fā)發(fā)期和90年代代的適用用化期。。1972年開始始研制自自己的工工業(yè)機(jī)器器人“七五””期間，，完成了了示教再再現(xiàn)式工工業(yè)機(jī)器器人成套套技術(shù)的的開發(fā)，，研制出出了噴涂涂、點(diǎn)焊焊、弧焊焊和搬運(yùn)運(yùn)機(jī)器人人1986年國(guó)家家高技術(shù)術(shù)研究發(fā)發(fā)展計(jì)劃劃（863計(jì)劃劃）開始始實(shí)施上世紀(jì)90年代代初期起起，形成成了一批批機(jī)器人人產(chǎn)業(yè)化化基地我國(guó)工業(yè)業(yè)機(jī)器人人的發(fā)展展：日本和美美國(guó)在20世紀(jì)紀(jì)60年年代就已已經(jīng)開始始進(jìn)行機(jī)機(jī)器人的的研究，，與他們們相比較較，我國(guó)國(guó)還存在在較大的的差距，，因此需需要更多多的人加加入到發(fā)發(fā)展機(jī)器器人的事事業(yè)中來來。3.按按機(jī)器人人的智能能程度分分（1）一般機(jī)器器人：只具有一一般編程程能力和和操作功功能（2）智能機(jī)器器人：具有不同同程度的的智能傳感型機(jī)機(jī)器人交互型機(jī)機(jī)器人自主型機(jī)機(jī)器人理由之三三：機(jī)器人做做人做不不了的事事情。比如人們們對(duì)太空空的認(rèn)識(shí)識(shí)，對(duì)原原子分子子進(jìn)行搬搬遷的機(jī)機(jī)器人為什么要要發(fā)展機(jī)機(jī)器人??理由之二二：機(jī)器人做做人不愿愿意做或或做不好好的事。。比如有毒毒的、高高溫的或或危險(xiǎn)的的環(huán)境，，汽車生生產(chǎn)線上上的焊接接工作機(jī)器人汽車焊接生產(chǎn)線理由之一一：提高生產(chǎn)產(chǎn)效率降降低人的的勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度。比如焊機(jī)機(jī)器人提提高生產(chǎn)