第3章-6-機(jī)器人

1、3.6 形形色色的機(jī)器人,主要內(nèi)容,機(jī)器人概述機(jī)器人系統(tǒng)的基本工作原理機(jī)器人的分類 工業(yè)機(jī)器人水下機(jī)器人 空間機(jī)器人 服務(wù)機(jī)器人 機(jī)器人及其應(yīng)用的發(fā)展趨勢,一、 機(jī)器人概述,第一臺機(jī)器人試驗(yàn)樣機(jī)1954年誕生于美國，機(jī)器人產(chǎn)品則問世于20世紀(jì)60年代。機(jī)器人是機(jī)器，但又比一般機(jī)器靈活、聰明，有的還具有一定程度的感覺和智能。 機(jī)器人是一種廉價、高效的“勞動力”，可以代替人在各種環(huán)境中工作，外形可以像人，也可以完全

2、不像人，重在其功能，其大規(guī)模應(yīng)用是從工業(yè)生產(chǎn)的搬運(yùn)、噴漆、焊接、裝配等方面開始的。 機(jī)器人是一種高度復(fù)雜的自動化裝置，綜合運(yùn)用了機(jī)械、電子電氣、計算機(jī)、檢測、通信、自動控制、語音和圖形圖象處理等技術(shù)。,日本的智能機(jī)器人“ASIMO”能自主走路、跑步、上下樓梯、踢足球、跳舞、躲避障礙物等，而且還具備較強(qiáng)的“交際”和“接待”能力,能登臺指揮交響樂團(tuán),能判斷人的動作并做出相應(yīng)的反應(yīng)，有團(tuán)隊協(xié)作能力，較為空閑的Asimo能幫助同伴工作，

3、其視頻識別系統(tǒng)還能夠更好的判斷路徑，避免與其他機(jī)器人沖突。,Asimo機(jī)器人升級版,二、機(jī)器人系統(tǒng)的基本工作原理,機(jī)器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。 智能機(jī)器人可以通過傳感器了解外部環(huán)境或自身狀態(tài)的變化，可以做出自己的邏輯推理、判斷與決策。 計算機(jī)是機(jī)器人的大腦，傳感器是機(jī)器人的感覺器官，輸入/輸出設(shè)備是人與機(jī)器人的交互工具，常用的有顯示器、鍵盤、示教盒、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口等。,三、機(jī)器人的分類,按用途劃分有工

4、業(yè)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、海洋機(jī)器人、軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、微型機(jī)器人等。 按功能劃分有普通的程序控制機(jī)器人和智能機(jī)器人。程序控制機(jī)器人按照規(guī)定的順序動作，很多工業(yè)機(jī)器人都屬于這種類型。 智能機(jī)器人是具有感知、思維和行動功能的機(jī)器，是多種學(xué)科和高新技術(shù)綜合集成的產(chǎn)物。智能機(jī)器人技術(shù)水平的高低往往反映了一個國家綜合技術(shù)實(shí)力的高低。,四、工業(yè)機(jī)器人,是工業(yè)生產(chǎn)用自動化裝置，能夠在工業(yè)生產(chǎn)線中

5、自動完成點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、裝配、搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、汽車制造、家用電器生產(chǎn)以及鋼鐵、化工等行業(yè)。,工業(yè)機(jī)器人的主要特點(diǎn),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；對工作環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能代替人在有害和危險場所工作；動作準(zhǔn)確性高，可保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性；具有很廣泛的通用性和獨(dú)特的柔性，比一般自動化設(shè)備有更廣的用途，既能滿足大批量生產(chǎn)的需要，也可以靈活、迅速地實(shí)現(xiàn)多品種、小批量的生

6、產(chǎn)；能顯著地提高生產(chǎn)率和大幅度降低產(chǎn)品成本。,弧焊機(jī)器人,汽車裝配機(jī)器人,“紅旗”轎車生產(chǎn)線上的機(jī)器人,堆垛機(jī)器人,五、水下機(jī)器人,海底壓力非常大，而且環(huán)境惡劣，水下機(jī)器人必須具有足夠的抗壓能力和密封性能，它可以用于沉船打撈、海上救生、光纜鋪設(shè)，資源勘探和開采等。 水下機(jī)器人可以分為兩大類：一類是有纜水下機(jī)器人，母船通過電纜向機(jī)器人提供動力，人可以在母船上遙控機(jī)器人；另一類是無纜水下機(jī)器人，自帶能源，能自主潛航和操作，依靠自身

7、的自治能力來完成人賦予的使命。,美國CURV3型有纜遙控水下機(jī)器人,美國海軍研制的無纜水下機(jī)器人AUSS,洛克西德公司的無人水下航行器,基于GPS的水雷探測機(jī)器人,無纜水下勘探機(jī)器人,六、空間機(jī)器人,空間機(jī)器人是指在大氣層內(nèi)外從事各種作業(yè)的機(jī)器人，包括在內(nèi)層空間進(jìn)行觀測和作業(yè)的飛行機(jī)器人、各種航天器或空間站使用的機(jī)器人、到其他星球上進(jìn)行探測作業(yè)的星球探測機(jī)器人等。 空間機(jī)器人工作在微重力、高真空、超低溫、強(qiáng)輻射的環(huán)境中，一般要求

8、重量輕、能耗低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能全、智能程度高。 在未來的空間活動中，將有大量的空間加工、生產(chǎn)，裝配、實(shí)驗(yàn)、維修等工作要依靠空間機(jī)器人來完成。,國際空間站及組裝、維修機(jī)器人,美國研制的“Nomad”月球探測機(jī)器人,美國的火星探測機(jī)器人,中國的月球探測車在進(jìn)行沙漠實(shí)驗(yàn),七、服務(wù)機(jī)器人,主要有清潔機(jī)器人、家用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、醫(yī)療及康復(fù)機(jī)器人、老年及殘疾人護(hù)理機(jī)器人、辦公及后勤服務(wù)機(jī)器人、建筑機(jī)器人、救災(zāi)機(jī)器人、酒店售

9、貨及餐廳服務(wù)機(jī)器人等。 智能化是服務(wù)機(jī)器人發(fā)展的主要方向，最先進(jìn)的智能化技術(shù)已經(jīng)可以讓機(jī)器人在綜合智能方面達(dá)到人類3歲嬰兒左右的智力水平，某些單項智能則可以接近甚至超過人類，但是要進(jìn)一步提高綜合智能水平卻仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。,日本東京大學(xué)研制的“HRP-2”服務(wù)機(jī)器人,機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng),康復(fù)機(jī)器人,,一種新型假手 “導(dǎo)盲犬”機(jī)器人,機(jī)器人靈巧手,管道清洗機(jī)器人,清洗玻璃幕墻的機(jī)器人,爬墻機(jī)器人,

10、微型機(jī)器人,人形機(jī)器人,,日本2005世博會上機(jī)器人接待員,日本衛(wèi)視的新聞女主播藤井雅子和她的復(fù)制品機(jī)器人,日本的騎車機(jī)器人,RoboCup足球機(jī)器人,RoboCup足球機(jī)器人（4足組）,RoboCup足球機(jī)器人（類人組）,八、機(jī)器人及其應(yīng)用的發(fā)展趨勢,機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴(kuò)大、種類日趨增多、性能不斷提高，并逐步向智能化方向發(fā)展，追求目標(biāo)是融入人類的生活，和人類一起協(xié)同工作，從事一些人類無法從事的工作，以更大的靈活性給人類社會帶來更

11、多的價值。 機(jī)器人的主要研究內(nèi)容有機(jī)器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、機(jī)器人控制技術(shù)、多傳感器系統(tǒng)與信息融合、機(jī)器人及其控制系統(tǒng)的一體化、機(jī)器人遙控及監(jiān)控、多智能體的協(xié)調(diào)控制、微型和微小機(jī)器人等。,機(jī)器人將更加廣泛地代替人從事各種生產(chǎn)作業(yè),將從已廣泛應(yīng)用的汽車、機(jī)械制造、電子工業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)展到核能、采礦、冶金、石油、化學(xué)、航空、航天、船舶、建筑、紡織、制衣、醫(yī)藥、生化、食品等工業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)而應(yīng)用在非工業(yè)領(lǐng)域中，如農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)等。

12、 機(jī)器人將成為人類社會生產(chǎn)活動的“主勞力”，人類將從繁重、重復(fù)單調(diào)、有害健康和危險的生產(chǎn)勞動中解放出來，從而有更多的時間去學(xué)習(xí)、研究和創(chuàng)造。,機(jī)器人將成為人類探索與開發(fā)宇宙、海洋和地下未知世界的有力工具,將人送入太空進(jìn)行宇宙探索非常危險和昂貴，機(jī)器人將代替人從事空間作業(yè)和太空探索。目前，航天飛機(jī)已經(jīng)將艙外作業(yè)機(jī)器人帶入太空進(jìn)行太空作業(yè)，火星探測車已被送到火星表面上，并成功地完成了預(yù)定的探測任務(wù)。 水下機(jī)器人已

13、能下潛到萬米左右的深度，地下探測機(jī)器人正在快速發(fā)展，將用于海底和地底的探索與開發(fā)、海洋和地下資源的利用、水下作業(yè)與救生等。,機(jī)器人將在未來戰(zhàn)爭中發(fā)揮重要作用,軍用機(jī)器人可以是一個武器系統(tǒng)，如機(jī)器人坦克、無人作戰(zhàn)飛機(jī)、自主式地面車輛、掃雷機(jī)器人等，也可以是武器裝備上的一個系統(tǒng)或裝置，如軍用飛機(jī)的“副駕駛員”系統(tǒng)、坦克炮裝彈機(jī)器人系統(tǒng)、武器裝備的自動故障診斷與排除系統(tǒng)等。 將來可能出現(xiàn)機(jī)器人化的部隊或兵團(tuán)，在未來戰(zhàn)爭中將會出現(xiàn)

14、機(jī)器人對機(jī)器人的戰(zhàn)斗。,機(jī)器人將用于提高人類健康水平與生活質(zhì)量,服務(wù)機(jī)器人將越來越多地進(jìn)入家庭和服務(wù)產(chǎn)業(yè)，從事清潔衛(wèi)生、園藝、炊事、垃圾處理、家庭護(hù)理與服務(wù)等。 在醫(yī)院，機(jī)器人可以從事手術(shù)、化驗(yàn)、運(yùn)輸、康復(fù)及病人護(hù)理等。 在商業(yè)和旅游業(yè)中，導(dǎo)購、導(dǎo)游、表演機(jī)器人將得到發(fā)展，智能機(jī)器人玩具和寵物將不斷增加，各種機(jī)器人比賽和表演將百花爭艷。 機(jī)器人不再只是用于生產(chǎn)作業(yè)的工具，大量的服務(wù)、表演、教育及