機(jī)器人技術(shù)點(diǎn)(機(jī)器人)

1.機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)

原發(fā)布者：WL課件庫(kù)

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)1模塊二1機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)器人的基本屬于與圖形符號(hào)234機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的舉例分析機(jī)器人的工作原理與應(yīng)用技術(shù)單元提要本模塊主要介紹機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)，包括機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)與各類圖形符號(hào)，機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)等，并介紹了幾種實(shí)際產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格和機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)完本模塊的內(nèi)容后，學(xué)生應(yīng)熟練掌握機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)和各類圖形符號(hào)的含義；能夠讀懂并解釋機(jī)器人技術(shù)規(guī)格書(shū)的內(nèi)容，能夠熟練繪制出機(jī)器人機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖和各種機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本問(wèn)題，理解機(jī)器人的位置與變量的關(guān)系，了解運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的一般表示方法，能用上述所學(xué)解釋機(jī)器人的位置、姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。學(xué)習(xí)單元一機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)與圖形符號(hào)一、機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)1.關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)（joint）即運(yùn)動(dòng)副，是允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，是兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)連接，如圖2-1所示。A、B兩部件可以做互動(dòng)連接。圖1-13不同坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的機(jī)器人一、機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)高副（higherpair）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱高副，指的是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線的接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。例如，齒輪副和凸輪副就屬于高副機(jī)構(gòu)。平面高副機(jī)構(gòu)擁有兩個(gè)自由度，即相對(duì)接觸面切線方向的移動(dòng)和相對(duì)接觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。相對(duì)而言，通過(guò)面的接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副機(jī)構(gòu)。一、機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)一

2.機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)

機(jī)器人家上了解到，對(duì)于工科領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，脫離實(shí)踐的學(xué)習(xí)都是膚淺的，對(duì)于控制這種強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)更是如此。

如果去問(wèn)一個(gè)程序員怎么學(xué)習(xí)一塊技術(shù)，他必然讓你去多編程。機(jī)器人領(lǐng)域也是。

如果想把基本功打扎實(shí)，那么實(shí)踐更是必不可少了。 對(duì)于普通學(xué)生入門(mén)來(lái)說(shuō) 一款合適的機(jī)器人平臺(tái) + 入門(mén)級(jí)的控制算法進(jìn)行試驗(yàn)。

同時(shí)深入地學(xué)習(xí)相應(yīng)地理論知識(shí)。對(duì)于一個(gè)有控制基礎(chǔ)，需要現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的工作者來(lái)說(shuō)，啃一本諸如《現(xiàn)代控制工程》的書(shū)籍，在工作者演練，下面的平臺(tái)內(nèi)容直接略過(guò)。

關(guān)于平臺(tái)的選擇和相應(yīng)的學(xué)習(xí)教程，我放在最后，防止大圖分散了重點(diǎn)。 先結(jié)合機(jī)器人來(lái)說(shuō)一下控制。

對(duì)于設(shè)計(jì)任何一個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要了解自己的輸入、輸出、控制元件，和算法。在一個(gè)簡(jiǎn)易的機(jī)器人系統(tǒng)里，分別對(duì)應(yīng)的原件是： 輸入 --- 傳感器 （聲吶，紅外，攝像頭，陀螺儀，加速度計(jì)，羅盤(pán)） 控制元件 --- 電機(jī) 控制算法 --- 控制板 （小到單片機(jī)，大到微機(jī)） 輸出 --- 你的控制目標(biāo) （比如機(jī)器人的路徑跟蹤） 對(duì)這四方面都有了解之后，才能基本對(duì)機(jī)器人的控制有一個(gè)較為感性的認(rèn)識(shí)。

這是入門(mén)的基礎(chǔ)。如果你對(duì)輸入和輸出做一個(gè)測(cè)量，比如用電機(jī)將某個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速?gòu)?0加速到100，把這個(gè)測(cè)量勾畫(huà)出來(lái)，那么這一個(gè)響應(yīng)曲線。

如何將電機(jī)準(zhǔn)確快速地從10加速到100，這就需要一個(gè)簡(jiǎn)易的反饋控制器。 上面所說(shuō)的各個(gè)傳感器元件，都有廉價(jià)版可以購(gòu)買(mǎi)學(xué)習(xí)，但隨之引入的問(wèn)題就是他們不精確，比如有噪聲。

消除這個(gè)噪聲，你就需要在你的控制系統(tǒng)中引入更多的控制單元來(lái)消除這個(gè)噪聲，比如加入濾波單元。 上面說(shuō)這么多，只是想表達(dá)，理論和算法都是有應(yīng)用背景的，但同時(shí)，學(xué)習(xí)一些暫時(shí)無(wú)法應(yīng)用的算法也并不助于入門(mén)，甚至可能走偏門(mén)，覺(jué)得越復(fù)雜越好。

所有的工程應(yīng)用者都會(huì)說(shuō)某某算法非常好，但是經(jīng)典還是PID。倘若不親手設(shè)計(jì)一個(gè)PID系統(tǒng)，恐怕真的領(lǐng)略不到它的魅力。

我大學(xué)本科的控制課程包含了自動(dòng)控制理論和現(xiàn)代控制理論，但是直到我設(shè)計(jì)一個(gè)四旋翼無(wú)人機(jī)的時(shí)候，才真正建立了我自己對(duì)機(jī)器人控制的理解。 推薦的那本《現(xiàn)代控制工程》是一本非常經(jīng)典的專業(yè)書(shū)籍，需要理論知識(shí)，再進(jìn)行詳細(xì)的學(xué)習(xí)。

我的建議是先玩，玩到需要時(shí)，認(rèn)真學(xué)習(xí)這部分理論。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 推薦一些機(jī)器人平臺(tái)。

核心都涉及到運(yùn)動(dòng)控制。 基于arduino的機(jī)器人平臺(tái)是最大眾的平臺(tái)了，這是一個(gè)開(kāi)源社區(qū)，很多關(guān)于機(jī)器人的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)和控制算法實(shí)現(xiàn)都能在google得到。

淘寶arduino機(jī)器人，包括arduino控制板和各類簡(jiǎn)易傳感器，幾百塊之內(nèi)錢(qián)都能得到。 Imperial College London的Robotics課程就是以Lego為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的，Andrew Davison的課件上所有的理論都可以用Lego實(shí)現(xiàn)Andrew Davison: Robotics Course。

如果這些都玩膩了，可以試試玩一個(gè)機(jī)器人飛行控制，比如四旋翼飛機(jī)。飛行器是六自由度控制，因此比小車(chē)要更加具有挑戰(zhàn)性，也需要更精確的控制系統(tǒng)。

下面這是我以前的一個(gè)四旋翼DIY，基于arduino MultiWii的。依舊淘寶四旋翼飛行器。

MultiWii是一個(gè)基于arduino的開(kāi)源飛控平臺(tái)，所有c代碼都可得，不多于一兩萬(wàn)行。如果把這些都研究透了，相比已經(jīng)是專業(yè)水平了。

3.機(jī)器人入門(mén)知識(shí)

首先了解機(jī)器人應(yīng)當(dāng)從機(jī)器人的定義開(kāi)始，鑒定那些是機(jī)器人：

我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。”在研究和開(kāi)發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過(guò)程中，人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)開(kāi)始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的特種機(jī)器人和各種智能機(jī)器，如移動(dòng)機(jī)器人、微機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空中空間機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等。對(duì)不同任務(wù)和特殊環(huán)境的適應(yīng)性，也是機(jī)器人與一般自動(dòng)化裝備的重要區(qū)別。這些機(jī)器人從外觀上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最初仿人形機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人所具有的形狀，更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強(qiáng)，從而為機(jī)器人技術(shù)開(kāi)辟出更加廣闊的發(fā)展空間。

中國(guó)工程院院長(zhǎng)宋健指出：“機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是20世紀(jì)自動(dòng)控制最有說(shuō)服力的成就，是當(dāng)代最高意義上的自動(dòng)化?！睓C(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果，代表廠高技術(shù)的發(fā)展前沿，它在人類生產(chǎn)生活等應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大正引起國(guó)際上重新認(rèn)識(shí)機(jī)器人技術(shù)的作用和影響。

更多機(jī)器人到：機(jī)器人網(wǎng)址（ ）

4.機(jī)器人入門(mén)知識(shí)

首先了解機(jī)器人應(yīng)當(dāng)從機(jī)器人的定義開(kāi)始，鑒定那些是機(jī)器人： 我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器?！?/p>

在研究和開(kāi)發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過(guò)程中，人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)開(kāi)始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。

結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的特種機(jī)器人和各種智能機(jī)器，如移動(dòng)機(jī)器人、微機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空中空間機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等。對(duì)不同任務(wù)和特殊環(huán)境的適應(yīng)性，也是機(jī)器人與一般自動(dòng)化裝備的重要區(qū)別。

這些機(jī)器人從外觀上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最初仿人形機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人所具有的形狀，更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強(qiáng)，從而為機(jī)器人技術(shù)開(kāi)辟出更加廣闊的發(fā)展空間。 中國(guó)工程院院長(zhǎng)宋健指出：“機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是20世紀(jì)自動(dòng)控制最有說(shuō)服力的成就，是當(dāng)代最高意義上的自動(dòng)化?！?/p>

機(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果，代表廠高技術(shù)的發(fā)展前沿，它在人類生產(chǎn)生活等應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大正引起國(guó)際上重新認(rèn)識(shí)機(jī)器人技術(shù)的作用和影響。 更多機(jī)器人到：機(jī)器人網(wǎng)址（ ）。

5.機(jī)器人理論基礎(chǔ)知識(shí)哪里有

/phpbb2/viewforum.php?f=1&topicdays=0&start=1250&sid=這個(gè)上面很齊全做機(jī)器人要先了解電子元器件這里有一些電子元件的知識(shí)給新手：電子元件（1）電阻在電路中用“R”加數(shù)字表示，如：R1表示編號(hào)為1的電阻。

電阻在電路中的主要作用為：分流、限流、分壓、偏置等。# 1、參數(shù)識(shí)別：電阻的單位為歐姆（Ω），倍率單位有：千歐（KΩ），兆歐（MΩ）等。

換算方法是：1兆歐=1000千歐=1000000歐電阻的參數(shù)標(biāo)注方法有3種，即直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法。 a、數(shù)標(biāo)法主要用于貼片等小體積的電路，如： 472 表示 47*100Ω（即4.7K）; 104則表示100K b、色環(huán)標(biāo)注法使用最多，現(xiàn)舉例如下：四色環(huán)電阻 五色環(huán)電阻（精密電阻） # 2、電阻的色標(biāo)位置和倍率關(guān)系如下表所示：顏色有效數(shù)字 倍率 允許偏差（%）銀色 / x0.01 ±10 金色 / x0.1 ±5 黑色 0 +0 / 棕色 1 x10 ±1 紅色 2 x100 ±2 橙色 3 x1000 / 黃色 4 x10000 / 綠色 5 x100000 ±0.5 藍(lán)色 6 x1000000 ±0.2 紫色 7 x10000000 ±0.1 灰色 8 x100000000 / 白色 9 x1000000000 /電子元件（2）# 1、電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示（如C13表示編號(hào)為13的電容）。

電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開(kāi)而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。

電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對(duì)交流信號(hào)的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號(hào)的頻率和電容量有關(guān)。容抗XC=1/2πf c (f表示交流信號(hào)的頻率，C表示電容容量)電話機(jī)中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨(dú)石電容、鉭電容和滌綸電容等。

# 2、識(shí)別方法：電容的識(shí)別方法與電阻的識(shí)別方法基本相同，分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法3種。電容的基本單位用法拉（F）表示，其它單位還有：毫法（mF）、微法（uF）、納法（nF）、皮法（pF）。

其中：1法拉=103毫法=106微法=109納法=1012皮法容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如 10 uF/16V 容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 數(shù)字表示法：一般用三位數(shù)字表示容量大小，前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率。如：102表示10*102PF=1000PF 224表示22*104PF=0.22 uF # 3、電容容量誤差表符 號(hào) F G J K L M 允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% 如：一瓷片電容為104J表示容量為0. 1 uF、誤差為±5%。

電子元件（3）晶體二極管在電路中常用“D”加數(shù)字表示，如： D5表示編號(hào)為5的二極管。 # 1、作用：二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很??；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。

正因?yàn)槎O管具有上述特性，無(wú)繩電話機(jī)中常把它用在整流、隔離、穩(wěn)壓、極性保護(hù)、編碼控制、調(diào)頻調(diào)制和靜噪等電路中。電話機(jī)里使用的晶體二極管按作用可分為：整流二極管（如 1N4004）、隔離二極管（如1N4148）、肖特基二極管（如BAT85）、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管等。

# 2、識(shí)別方法：二極管的識(shí)別很簡(jiǎn)單，小功率二極管的N極（負(fù)極），在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來(lái)，有些二極管也用二極管專用符號(hào)來(lái)表示P極（正極）或N極（負(fù)極），也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來(lái)確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長(zhǎng)短來(lái)識(shí)別，長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)。

# 3、測(cè)試注意事項(xiàng)：用數(shù)字式萬(wàn)用表去測(cè)二極管時(shí)，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極，此時(shí)測(cè)得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚?，這與指針式萬(wàn)用表的表筆接法剛好相反。# 4、常用的1N4000系列二極管耐壓比較如下：型號(hào) 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐壓（V） 50 100 200 400 600 800 1000 電流（A） 均為1電子元件（4）穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號(hào)為5的穩(wěn)壓管。

# 1、穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。

# 2、故障特點(diǎn)：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開(kāi)路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高；后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。

常用穩(wěn)壓二極管的型號(hào)及穩(wěn)壓值如下表：型 號(hào) 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 穩(wěn)壓值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V電子元件（5）電感在電路中常用“L”加數(shù)字表示，如：L6表示編號(hào)為6的電感。電感線圈是將絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成。

直流可通過(guò)線圈，直流電阻就是導(dǎo)線本身的電阻，壓降很小；當(dāng)交流信號(hào)通過(guò)線圈時(shí)，線圈兩端將會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流的通過(guò)，所以電感的特性是通直流阻交流，頻率越高，線圈阻抗越大。電感在電路中可與電容組成振蕩電路。

電感一般有直標(biāo)法。

6.機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)論文

原發(fā)布者：陳世林2

工業(yè)機(jī)器人論文論文題目：工業(yè)機(jī)器人的特征與發(fā)展學(xué)生姓名：2012年11月29日摘摘要：機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的問(wèn)世都是近幾十年的事。然而在西周時(shí)期，我國(guó)的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，這是我國(guó)最早記載的機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)后，機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)得到了更多人的關(guān)心與支持，一些適用化的機(jī)器人相繼問(wèn)世。1959年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)誕生，開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、自動(dòng)化工廠（FA）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量，而且保障人身安全、改善勞動(dòng)環(huán)境、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義。工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。關(guān)鍵字：組成控制與編程發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)趨勢(shì)機(jī)器人是一個(gè)在三維空間，具有角度自由度的并能實(shí)現(xiàn)眾擬人動(dòng)作和功能的機(jī)器；工業(yè)機(jī)器人是能模擬人手臂.手腕和手功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它可以把任意物體或工具按空間位置的識(shí)辨要求進(jìn)行移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的要求。它們通常配備有機(jī)械手、刀具或其他可裝配的加工工具，以及能夠執(zhí)行搬運(yùn)操作與加工制造的任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座

7.機(jī)器人的知識(shí)

20世紀(jì)的偉大發(fā)明隨著2001年新年鐘聲的敲響，人們邁著堅(jiān)實(shí)的步伐跨進(jìn)了21世紀(jì)。

站在世紀(jì)之交的門(mén)檻，回顧過(guò)去，展望未來(lái)，我們心潮澎湃、思緒萬(wàn)千……20世紀(jì)，人類取得了輝煌的成就，從量子理論、相對(duì)論的創(chuàng)立，原子能的應(yīng)用，脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，到信息技術(shù)的騰飛，人類基因組工作草圖的繪就，世界科技發(fā)生了深刻的變革。信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、海洋技術(shù)、航空航天技術(shù)等都取得了重大突破，極大地提高了社會(huì)生產(chǎn)力。

機(jī)器人技術(shù)作為20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自60年代初問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)歷40年的發(fā)展已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷了誕生——成長(zhǎng)——成熟期后，已成為制造業(yè)中不可少的核心裝備，世界上有約75萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在各條戰(zhàn)線上。

特種機(jī)器人作為機(jī)器人家族的后起之秀，由于其用途廣泛而大有后來(lái)居上之勢(shì)，仿人形機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人紛紛面世，而且正以飛快的速度向?qū)嵱没~進(jìn)。人們常常會(huì)問(wèn)為什么要發(fā)展機(jī)器人？我們說(shuō)機(jī)器人的出現(xiàn)并高速發(fā)展是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，是為了提高社會(huì)的生產(chǎn)水平和人類的生活質(zhì)量，讓機(jī)器人替人們干那些人干不了、干不好的工作。

在現(xiàn)實(shí)生活中有些工作會(huì)對(duì)人體造成傷害，比如噴漆、重物搬運(yùn)等；有些工作要求質(zhì)量很高，人難以長(zhǎng)時(shí)間勝任，比如汽車(chē)焊接、精密裝配等；有些工作人無(wú)法身臨其境，比如火山探險(xiǎn)、深海探密、空間探索等；有些工作不適合人去干，比如一些惡劣的環(huán)境、一些枯燥單調(diào)的重復(fù)性勞作等；這些都是機(jī)器人大顯身手的地方。服務(wù)機(jī)器人還可以為您治病保健、保潔保安；水下機(jī)器人可以幫助打撈沉船、鋪設(shè)電纜；工程機(jī)器人可以上山入地、開(kāi)洞筑路；農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以耕耘播種、施肥除蟲(chóng)；軍用機(jī)器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈……現(xiàn)在社會(huì)上對(duì)機(jī)器人有很多迷惑，有人認(rèn)為機(jī)器人無(wú)所不能。

這些朋友是從電影、電視、小說(shuō)中認(rèn)識(shí)機(jī)器人的，他們眼中的機(jī)器人是神通廣大的萬(wàn)能機(jī)器，當(dāng)他們看到現(xiàn)實(shí)的機(jī)器人時(shí)，他們會(huì)認(rèn)為現(xiàn)在的機(jī)器人太普通，不能稱之為機(jī)器人。有人認(rèn)為機(jī)器人是人，形狀必須像人，不像人怎么能叫機(jī)器人，然而現(xiàn)實(shí)中絕大多數(shù)的機(jī)器人樣子不像人，這使很多機(jī)器人愛(ài)好者大失所望。

還有人認(rèn)為機(jī)器人上崗，工人就會(huì)下崗，無(wú)形中把機(jī)器人當(dāng)成了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，他們沒(méi)有想到機(jī)器人會(huì)為人做許多有益的事情，會(huì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給人類創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會(huì)。機(jī)器人的定義在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語(yǔ)一個(gè)明確的定義，但機(jī)器人問(wèn)世已有幾十年，機(jī)器人的定義仍然仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的意見(jiàn)。

原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問(wèn)題。

就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說(shuō)之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。

機(jī)器人指揮其實(shí)并不是人們不想給機(jī)器人一個(gè)完整的定義，自機(jī)器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說(shuō)明到底什么是機(jī)器人。但隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來(lái)越豐富，機(jī)器人的定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。

1886年法國(guó)作家利爾亞當(dāng)在他的小說(shuō)《未來(lái)夏娃》中將外表像人的機(jī)器起名為“安德羅丁”（android），它由4部分組成：1，生命系統(tǒng)（平衡、步行、發(fā)聲、身體擺動(dòng)、感覺(jué)、表情、調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)等）；2，造型解質(zhì)（關(guān)節(jié)能自由運(yùn)動(dòng)的金屬覆蓋體，一種盔甲）；3，人造肌肉（在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態(tài)）；4，人造皮膚（含有膚色、機(jī)理、輪廓、頭發(fā)、視覺(jué)、牙齒、手爪等）。1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》。

在劇本中，卡佩克把捷克語(yǔ)“Robota”寫(xiě)成了“Robot”,“Robota”是奴隸的意思。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的悲劇性影響，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。

在該劇中，機(jī)器人按照其主人的命令默默地工作，沒(méi)有感覺(jué)和感情，以呆板的方式從事繁重的勞動(dòng)。后來(lái)，羅薩姆公司取得了成功，使機(jī)器人具有了感情，導(dǎo)致機(jī)器人的應(yīng)用部門(mén)迅速增加。

在工廠和家務(wù)勞動(dòng)中，機(jī)器人成了必不可少的成員。機(jī)器人發(fā)覺(jué)人類十分自私和不公正，終于造反了，機(jī)器人的體能和智能都非常優(yōu)異，因此消滅了人類。

但是機(jī)器人不知道如何制造它們自己，認(rèn)為它們自己很快就會(huì)滅絕，所以它們開(kāi)始尋找人類的幸存者，但沒(méi)有結(jié)果。最后，一對(duì)感知能力優(yōu)于其它機(jī)器人的男女機(jī)器人相愛(ài)了。

這時(shí)機(jī)器人進(jìn)化為人類，世界又起死回生了。卡佩克提出的是機(jī)器人的安全、感知和自我繁殖問(wèn)題。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步很可能引發(fā)人類不希望出現(xiàn)的問(wèn)題。雖然科幻世界只是一種想象，但人類社會(huì)將可能面臨這種現(xiàn)實(shí)。

為了防止機(jī)器人傷害人類，科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“機(jī)器人三原則”：1，機(jī)器人不應(yīng)傷害人類；2，機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；3，機(jī)器人應(yīng)能保。

8.關(guān)于機(jī)器人的知識(shí)

寫(xiě)字機(jī)器人 在當(dāng)時(shí)的自動(dòng)玩偶中，最杰出的要數(shù)瑞士的鐘表匠杰克·道羅斯和他的兒子利·路易·道羅斯。

1773年，他們連續(xù)推出了自動(dòng)書(shū)寫(xiě)玩偶、自動(dòng)演奏玩偶等，他們創(chuàng)造的自動(dòng)玩偶是利用齒輪和發(fā)條原理而制成的。它們有的拿著畫(huà)筆和顏色繪畫(huà)，有的拿著鵝毛蘸墨水寫(xiě)字，結(jié)構(gòu)巧妙，服裝華麗，在歐洲風(fēng)靡一時(shí)。

由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，這些玩偶其實(shí)是身高一米的巨型玩具。現(xiàn)在保留下來(lái)的最早的機(jī)器人是瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶，它制作于二百年前，兩只手的十個(gè)手指可以按動(dòng)風(fēng)琴的琴鍵而彈奏音樂(lè)，現(xiàn)在還定期演奏供參觀者欣賞，展示了古代人的智慧。

19世紀(jì)中葉自動(dòng)玩偶分為2個(gè)流派，即科學(xué)幻想派和機(jī)械制作派，并各自在文學(xué)藝術(shù)和近代技術(shù)中找到了自己的位置。1831年歌德發(fā)表了《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克魯斯”；1870年霍夫曼出版了以自動(dòng)玩偶為主角的作品《葛蓓莉婭》；1883年科洛迪的《木偶奇遇記》問(wèn)世；1886年《未來(lái)的夏娃》問(wèn)世。

在機(jī)械實(shí)物制造方面，1893年摩爾制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驅(qū)動(dòng)雙腿沿圓周走動(dòng)。 進(jìn)入20世紀(jì)后，機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)得到了更多人的關(guān)心與支持，一些適用化的機(jī)器人相繼問(wèn)世，1927年美國(guó)西屋公司工程師溫茲利制造了第一個(gè)機(jī)器人“電報(bào)箱”，并在紐約舉行的世界博覽會(huì)上展出。

它是一個(gè)電動(dòng)機(jī)器人，裝有無(wú)線電發(fā)報(bào)機(jī)，可以回答一些問(wèn)題，但該機(jī)器人不能走動(dòng)。1959年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人（可編程、圓坐標(biāo)）在美國(guó)誕生，開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。

現(xiàn)代機(jī)器人 現(xiàn)代機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化的發(fā)展，以及原子能的開(kāi)發(fā)利用。 機(jī)器人汽車(chē)焊接生產(chǎn)線 自1946年第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)取得了驚人的進(jìn)步，向高速度、大容量、低價(jià)格的方向發(fā)展。

大批量生產(chǎn)的迫切需求推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展，其結(jié)果之一便是1952年數(shù)控機(jī)床的誕生。與數(shù)控機(jī)床相關(guān)的控制、機(jī)械零件的研究又為機(jī)器人的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

另一方面，原子能實(shí)驗(yàn)室的惡劣環(huán)境要求某些操作機(jī)械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下，美國(guó)原子能委員會(huì)的阿爾貢研究所于1947年開(kāi)發(fā)了遙控機(jī)械手，1948年又開(kāi)發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。

鉚接機(jī)器人 1954年美國(guó)戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。

這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。

作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）是1962年美國(guó)AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形特征迥異，主要由類似人的手和臂組成。

1965年，MIT的Roborts演示了第一個(gè)具有視覺(jué)傳感器的、能識(shí)別與定位簡(jiǎn)單積木的機(jī)器人系統(tǒng)。 機(jī)器狗 1967年日本成立了人工手研究會(huì)（現(xiàn)改名為仿生機(jī)構(gòu)研究會(huì)），同年召開(kāi)了日本首屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)。

1970年在美國(guó)召開(kāi)了第一屆國(guó)際工業(yè)機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議。1970年以后，機(jī)器人的研究得到迅速?gòu)V泛的普及。

1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺(tái)由小型計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，它是液壓驅(qū)動(dòng)的，能提升的有效負(fù)載達(dá)45公斤。 到了1980年，工業(yè)機(jī)器人才真正在日本普及，故稱該年為“機(jī)器人元年”。

隨后，工業(yè)機(jī)器人在日本得到了巨大發(fā)展，日本也因此而贏得了“機(jī)器人王國(guó)的美稱”。 /z/q801485006.htm 詳情請(qǐng)見(jiàn)后面的。