第3章-6-機器人

1、3.6 形形色色的機器人,主要內(nèi)容,機器人概述機器人系統(tǒng)的基本工作原理機器人的分類 工業(yè)機器人水下機器人 空間機器人 服務(wù)機器人 機器人及其應(yīng)用的發(fā)展趨勢,一、 機器人概述,第一臺機器人試驗樣機1954年誕生于美國，機器人產(chǎn)品則問世于20世紀(jì)60年代。機器人是機器，但又比一般機器靈活、聰明，有的還具有一定程度的感覺和智能。 機器人是一種廉價、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、噴漆、焊接、裝配等方面開始的。 機器人是一種高度復(fù)雜的自動化裝置，綜合運用了機械、電子電氣、計算機、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，而且還具備較強的“交際”和“接待”能力,能登臺指揮交響樂團,能判斷人的動作并做出相應(yīng)的反應(yīng)，有團隊協(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，避免與其他機器人沖突。,Asimo機器人升級版,二、機器人系統(tǒng)的基本工作原理,機器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。 智能機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。 計算機是機器人的大腦，傳感器是機器人的感覺器官，輸入/輸出設(shè)備是人與機器人的交互工具，常用的有顯示器、鍵盤、示教盒、打印機、網(wǎng)絡(luò)接口等。,三、機器人的分類,按用途劃分有工

4、業(yè)機器人、農(nóng)業(yè)機器人、醫(yī)療機器人、海洋機器人、軍用機器人、太空機器人、娛樂機器人、服務(wù)機器人、微型機器人等。 按功能劃分有普通的程序控制機器人和智能機器人。程序控制機器人按照規(guī)定的順序動作，很多工業(yè)機器人都屬于這種類型。 智能機器人是具有感知、思維和行動功能的機器，是多種學(xué)科和高新技術(shù)綜合集成的產(chǎn)物。智能機器人技術(shù)水平的高低往往反映了一個國家綜合技術(shù)實力的高低。,四、工業(yè)機器人,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、自動完成點焊、弧焊、噴漆、切割、裝配、搬運、包裝、碼垛等作業(yè)，廣泛應(yīng)用于機械加工、汽車制造、家用電器生產(chǎn)以及鋼鐵、化工等行業(yè)。,工業(yè)機器人的主要特點,能高強度地、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。,弧焊機器人,汽車裝配機器人,“紅旗”轎車生產(chǎn)線上的機器人,堆垛機器人,五、水下機器人,海底壓力非常大，而且環(huán)境惡劣，水下機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。 水下機器人可以分為兩大類：一類是有纜水下機器人，母船通過電纜向機器人提供動力，人可以在母船上遙控機器人；另一類是無纜水下機器人，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型有纜遙控水下機器人,美國海軍研制的無纜水下機器人AUSS,洛克西德公司的無人水下航行器,基于GPS的水雷探測機器人,無纜水下勘探機器人,六、空間機器人,空間機器人是指在大氣層內(nèi)外從事各種作業(yè)的機器人，包括在內(nèi)層空間進行觀測和作業(yè)的飛行機器人、各種航天器或空間站使用的機器人、到其他星球上進行探測作業(yè)的星球探測機器人等。 空間機器人工作在微重力、高真空、超低溫、強輻射的環(huán)境中，一般要求

8、重量輕、能耗低、可靠性高、抗干擾能力強、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、實驗、維修等工作要依靠空間機器人來完成。,國際空間站及組裝、維修機器人,美國研制的“Nomad”月球探測機器人,美國的火星探測機器人,中國的月球探測車在進行沙漠實驗,七、服務(wù)機器人,主要有清潔機器人、家用機器人、娛樂機器人、醫(yī)療及康復(fù)機器人、老年及殘疾人護理機器人、辦公及后勤服務(wù)機器人、建筑機器人、救災(zāi)機器人、酒店售

9、貨及餐廳服務(wù)機器人等。 智能化是服務(wù)機器人發(fā)展的主要方向，最先進的智能化技術(shù)已經(jīng)可以讓機器人在綜合智能方面達到人類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)機器人,機器人外科手術(shù)系統(tǒng),康復(fù)機器人,,一種新型假手 “導(dǎo)盲犬”機器人,機器人靈巧手,管道清洗機器人,清洗玻璃幕墻的機器人,爬墻機器人,

10、微型機器人,人形機器人,,日本2005世博會上機器人接待員,日本衛(wèi)視的新聞女主播藤井雅子和她的復(fù)制品機器人,日本的騎車機器人,RoboCup足球機器人,RoboCup足球機器人（4足組）,RoboCup足球機器人（類人組）,八、機器人及其應(yīng)用的發(fā)展趨勢,機器人的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴大、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。 機器人的主要研究內(nèi)容有機器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、機器人控制技術(shù)、多傳感器系統(tǒng)與信息融合、機器人及其控制系統(tǒng)的一體化、機器人遙控及監(jiān)控、多智能體的協(xié)調(diào)控制、微型和微小機器人等。,機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、機械制造、電子工業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域擴展到核能、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,將人送入太空進行宇宙探索非常危險和昂貴，機器人將代替人從事空間作業(yè)和太空探索。目前，航天飛機已經(jīng)將艙外作業(yè)機器人帶入太空進行太空作業(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)。 水下機器人已

13、能下潛到萬米左右的深度，地下探測機器人正在快速發(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。,機器人將在未來戰(zhàn)爭中發(fā)揮重要作用,軍用機器人可以是一個武器系統(tǒng)，如機器人坦克、無人作戰(zhàn)飛機、自主式地面車輛、掃雷機器人等，也可以是武器裝備上的一個系統(tǒng)或裝置，如軍用飛機的“副駕駛員”系統(tǒng)、坦克炮裝彈機器人系統(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)機器人化的部隊或兵團，在未來戰(zhàn)爭中將會出現(xiàn)

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