先進(jìn)機(jī)器人報(bào)告

1、清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,1,機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,,退出,>,2012年07月,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,2,,總目錄,一、人類的夢(mèng)想和追求 二、概念和分類 三、機(jī)器人的近代發(fā)展和應(yīng)用 四、未來(lái)展望,,,,,,退出,<,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,3,一、人類的夢(mèng)想和追求,退出,總目錄,>,<,1.1“機(jī)器人”術(shù)語(yǔ)

2、的產(chǎn)生 1）古代的幻想和追求人類希望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便代替人類完成各種工作 古代的追求 （表1.1)2）“機(jī)器人”一詞的發(fā)明 1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克的科幻劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)人:羅薩姆公司把機(jī)器人作為工業(yè)產(chǎn)品推向市場(chǎng),從事繁重的勞動(dòng)。后來(lái), 公司使機(jī)器人具有了感情, 機(jī)器人成了人類生活中必不可少的成員。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響。劇中把捷克語(yǔ)“Robota”(農(nóng)奴)寫成“Robot”(機(jī)

3、器人)。,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,4,,退出,總目錄,>,<,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,5,3）工業(yè)機(jī)器人的誕生 進(jìn)人20世紀(jì)后，實(shí)用化的工業(yè)機(jī)器人相繼問(wèn)世。各種用途的機(jī)器人相繼問(wèn)世，許多夢(mèng)想成為了現(xiàn)實(shí),退出,總目錄,>,<,機(jī)器人電子裝配生產(chǎn)線,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,6,退出,總目錄,>,<,1.

4、2“機(jī)器人”是人類的偉大發(fā)明1) 人類的偉大發(fā)明機(jī)器人技術(shù)是20世紀(jì)人類的一項(xiàng)偉大發(fā)明，機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是本世紀(jì)科學(xué)上最有說(shuō)服力的成就之一,是當(dāng)代最高意義上的自動(dòng)化。2）廣闊的研究和應(yīng)用前景科學(xué)的進(jìn)步與技術(shù)的創(chuàng)新,為機(jī)器人的研究與應(yīng)用開辟了廣闊的思路與空間。,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,7,1.3人類的更高追求1）社會(huì)進(jìn)步的需求社會(huì)的現(xiàn)代發(fā)展不在滿足于僅要求機(jī)器人適應(yīng)自動(dòng)化的工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所和

5、無(wú)人的環(huán)境，而是需要“她”具有人的運(yùn)動(dòng)方式和更強(qiáng)大的能力，能更好的融入到人類的生活，在與一般人（不僅是專家）的交互和合作的各種活動(dòng)中，替代人完成一些需要人來(lái)完成的工作，而不會(huì)給人的生活帶來(lái)突兀的感覺(jué)。,退出,總目錄,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,8,2）發(fā)展中的不足目前的機(jī)器人，特別是已實(shí)用化的工業(yè)機(jī)器人，完全不具有人的形狀和結(jié)構(gòu)，其智能水平與人類相比僅在嬰幼兒階段，還沒(méi)有擺脫“機(jī)器”的“陰影”，走近“人

6、”的世界，它們與人之間的相似性太小。3）更高的追求機(jī)器人的智能化、機(jī)動(dòng)性、高度的可靠和安全性、以及與人類環(huán)境的完美的融入性和協(xié)調(diào)性是人類的更高追求。因此，無(wú)論在科幻小說(shuō)還是人們對(duì)機(jī)器人的第一意識(shí)中，都把像人一樣的機(jī)器人作為機(jī)器人研究的最高境界，機(jī)器人研究者也一直把實(shí)現(xiàn)類人的行為作為夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。,退出,總目錄,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,9,二、概念和分類,2.1概念1）工業(yè)機(jī)器人的定義和特點(diǎn)

7、 定義：工業(yè)機(jī)器人是一種在自動(dòng)控制下，能夠重復(fù)編程完成某些操作或移動(dòng)作業(yè)的多功能、多自由度的機(jī)械裝置，可以在無(wú)人參與下自動(dòng)的執(zhí)行搬運(yùn) 、裝配、焊接和噴涂等多種操作和移動(dòng)功能的自動(dòng)化裝置,退出,總目錄,>,<,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,10,,退出,總目錄,>,<,焊接工業(yè)機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,11,退出,總目錄,焊接和噴涂工業(yè)機(jī)器人,清華大學(xué)

8、精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,12,退出,總目錄,搬運(yùn)和裝配工業(yè)機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,13,退出,總目錄,在生產(chǎn)線上工作的噴漆工業(yè)機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,14,,退出,總目錄,機(jī)器人化裝配生產(chǎn)線,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,15,特點(diǎn)：工業(yè)機(jī)器人是機(jī)電一體化的工業(yè)生產(chǎn)用自動(dòng)化裝置。工業(yè)機(jī)器人是為工業(yè)大生產(chǎn)而設(shè)計(jì)

9、的,為了適應(yīng)各種不同的生產(chǎn)應(yīng)用,其形狀多種多樣,但根本沒(méi)有一點(diǎn)人模樣,它具有如下特點(diǎn)：(1)能高強(qiáng)度地、持久地在各種生產(chǎn)和工作環(huán)境中從事單調(diào)重復(fù)的勞動(dòng)，使人類從繁重體力勞動(dòng)中解放出來(lái)。(2)對(duì)工作環(huán)境有很強(qiáng)適應(yīng)能力，能代替人在有害場(chǎng)所從事危險(xiǎn)工作。(3)具有很廣泛的通用性，比一般自動(dòng)化設(shè)備有更廣的使用，既能滿足大批量生產(chǎn)的需要，又能滿足產(chǎn)品靈活多變的中、小批量的生產(chǎn)作業(yè)。(4)具有獨(dú)特的柔性，它可以通過(guò)軟件調(diào)整等手段加工多種零件

10、，可以靈活 、迅速實(shí)現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn)。(5)動(dòng)作準(zhǔn)確性高，可保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。(6)能顯著地提高生產(chǎn)率和大幅度降低產(chǎn)品成本。,退出,總目錄,>,<,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,16,2）非制造環(huán)境下的機(jī)器人定義和特點(diǎn)定義：非制造環(huán)境下的機(jī)器人涵蓋了除工業(yè)機(jī)器人外的所有其它類型的機(jī)器人 特點(diǎn)：非制造環(huán)境下的機(jī)器人除具有工業(yè)機(jī)器人的基本屬性和使用特點(diǎn)外，具有比工業(yè)機(jī)器人適應(yīng)面更廣、自

11、動(dòng)化和智能化更高、對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)、操作功能更復(fù)雜、以及能滿足特殊要求等特性。,退出,總目錄,>,<,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,17,退出,總目錄,各種非制造環(huán)境下的機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,18,退出,總目錄,非制造環(huán)境下的機(jī)器人-步行擬人機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,19,退出,總目錄,非制造環(huán)境下的各種機(jī)器人,

12、清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,20,退出,總目錄,非制造環(huán)境下的機(jī)器人-康復(fù)機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,21,退出,總目錄,>,<,2.2分類1）工業(yè)機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人的分類方法很多，還沒(méi)有一種分類可以滿意地將各類機(jī)器人均包括在內(nèi)，目前多數(shù)的分類只能按各種特征、性能來(lái)考慮。以下是各種分類表：,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,22,總目

13、錄,退出,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,23,工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)結(jié)構(gòu)布置形式,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,24,總目錄,退出,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,25,總目錄,退出,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,26,工業(yè)機(jī)器人的示教再現(xiàn)控制方法,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,27,總目錄,退出,清華大學(xué)精儀系制造

14、所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,28,總目錄,退出,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,29,多足移動(dòng)機(jī)器人,操作機(jī)器人-點(diǎn)焊機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,30,輪式移動(dòng)軍用機(jī)器人,,四足移動(dòng)機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,31,DANTE-1和DANTE-2 (Carnegie Mellon Univ.)。包括8條縮放式足機(jī)構(gòu)， 其中DANTE

15、-1高3m，寬2m，重400kg，曾進(jìn)行火山考察。,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,32,雙足移動(dòng)擬人機(jī)器人,,履帶式移動(dòng)機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,33,總目錄,退出,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,34,服務(wù)機(jī)器人-外墻清洗移動(dòng)機(jī)器人,服務(wù)機(jī)器人-玻璃清洗機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,35,服務(wù)機(jī)器人-導(dǎo)盲犬,服務(wù)機(jī)

16、器人-加油機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,36,娛樂(lè)服務(wù)機(jī)器人-機(jī)器狗,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,37,娛樂(lè)服務(wù)機(jī)器人-足球機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,38,軍用機(jī)器人-無(wú)人戰(zhàn)場(chǎng)車,軍用機(jī)器人-飛行機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,39,軍用機(jī)器人-排彈移動(dòng)機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》

17、專題報(bào)告,40,空間機(jī)器人-月球車,空間機(jī)器人-空間站操作臂,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,41,水下機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,42,醫(yī)療機(jī)器人-外科手術(shù)機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,43,總目錄,退出,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,44,機(jī)器人化機(jī)器-并聯(lián)虛擬軸機(jī)床,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》

18、專題報(bào)告,45,,機(jī)器人化機(jī)器-并聯(lián)虛擬軸機(jī)床,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,46,微機(jī)器人（微操作型）,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,47,擬人機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,48,無(wú)人飛行機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,49,各種仿人手部,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,50,MIT研制的仿生機(jī)

19、器人恐龍,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,51,退出,總目錄,>,<,三、機(jī)器人的近代發(fā)展和應(yīng)用,3.1工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展1）發(fā)展歷史（見后表）2）應(yīng)用現(xiàn)狀1998年國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的調(diào)研報(bào)告：（1）截止到1997年底,歷年來(lái)世界上共銷售工業(yè)機(jī)器人95萬(wàn)臺(tái),現(xiàn)役工業(yè)機(jī)器人總數(shù)為71.1萬(wàn)臺(tái)。1997年世界上共裝備各種工業(yè)機(jī)器人85000臺(tái),比1996年增長(zhǎng)6.5%,銷售額為48億美元。,清華大

20、學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,52,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,53,（2）預(yù)計(jì)1997～2002年世界機(jī)器人年平均增長(zhǎng)9%,2001年銷售量比1997年增長(zhǎng)41%。在機(jī)械行業(yè)不景氣的情況下,機(jī)器人能連續(xù)增長(zhǎng),也顯示了機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性。 （3）工業(yè)機(jī)器人是一種對(duì)生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性和靈活性很強(qiáng)的柔性自動(dòng)化設(shè)備。在技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家中,工業(yè)機(jī)器人已在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

21、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用使產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)率都得到了很大提高,并且由于機(jī)器人是一種能適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的柔性自動(dòng)化設(shè)備,所以,它的應(yīng)用大大縮短了新產(chǎn)品的換產(chǎn)周期,從而提高了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。在當(dāng)代工業(yè)技術(shù)革命中,工業(yè)生產(chǎn)日趨向柔性自動(dòng)化方向發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)革命中的一個(gè)組成部分。,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,54,工業(yè)機(jī)器人錄象放映,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,55

22、,3.2非制造環(huán)境下的機(jī)器人發(fā)展近年來(lái)，非制造環(huán)境下的機(jī)器人隨著機(jī)器人智能程度和技術(shù)的發(fā)展,,拓寬了其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域, 出現(xiàn)了以下發(fā)展熱點(diǎn)： 仿人機(jī)器人?。?）工業(yè)機(jī)器人是為工業(yè)生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的,為了適應(yīng)各種不同的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng),其形狀多種多樣,但根本沒(méi)有一點(diǎn)人模樣,這也使很多機(jī)器人愛(ài)好者大失所望。為了使機(jī)器人更容易讓人接受,也為了讓機(jī)器人像人一樣能完成各種工作,各國(guó)都在開發(fā)不同規(guī)格、不同功能的仿人機(jī)器人,清華大學(xué)精儀系制造所/《機(jī)

23、器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用》專題報(bào)告,56,（2）從仿人機(jī)器人的集成情況看,日本本田公司的P2、P3最先進(jìn)。P2機(jī)器人于1996年問(wèn)世,身高185cm,體重210kg。它能通過(guò)重力感應(yīng)器和腳底的觸覺(jué)感應(yīng)器把地面的信息傳到大腦(電腦),機(jī)器人的電腦再根據(jù)情況進(jìn)行判斷,進(jìn)而平衡身體,穩(wěn)步前進(jìn)。它不僅可以走平路,而且可以爬臺(tái)階和在傾斜路面上行走;不僅可以推車,而且可以通過(guò)遙控?cái)Q螺釘。P3機(jī)器人是P2機(jī)器人的改進(jìn)型,它比P2更先進(jìn)。P3身高160cm,

24、體重130kg,與人類更加接近。 （3）為了進(jìn)一步推動(dòng)仿人機(jī)器人的發(fā)展,日本于1998年推出了人型機(jī)器人計(jì)劃。該計(jì)劃為期5年,共分兩個(gè)階段:第一階段為1998～1999年;第二階段為2000～2002年,總投資200億日元,這也是它的第三個(gè)機(jī)器人計(jì)劃。日本的第一個(gè)機(jī)器人計(jì)劃是1983年啟動(dòng)的“極限作業(yè)機(jī)器人”計(jì)劃,為期8年,總投資155億日元;第二個(gè)機(jī)器人計(jì)劃是1991年啟動(dòng)的為期10年的“微機(jī)械技術(shù)”開發(fā)計(jì)劃,總投資250億日元,