機(jī)器人基礎(chǔ)緒論-文庫(kù)吧
2025-01-08 18:03 本頁(yè)面
【正文】 騰飛奠定了基礎(chǔ)。 我國(guó)機(jī)器人發(fā)展的 瓶頸 ? 主要是基礎(chǔ)零部件的技術(shù)不過(guò)關(guān)： ? 伺服電機(jī)，高精度減速器、高精度位置編碼器、先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)； ? 制約了我國(guó)的裝備制造業(yè)的發(fā)展； ? 所以，國(guó)家在基礎(chǔ)部件的研究和開(kāi)發(fā)方面投入的力量比較大 國(guó)家的重大科研項(xiàng)目。 機(jī)器人的定義 ? 機(jī)器人現(xiàn)在雖然已被廣泛應(yīng)用，且越來(lái)越受到人們的重視，而機(jī)器人這一名詞卻還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一、嚴(yán)格、準(zhǔn)確的定義。不同國(guó)家、不同研究領(lǐng)域的學(xué)者給出的定義不盡相同，雖然定義的基本原則大體一致，但仍有較大區(qū)別。歐美國(guó)家的定義限定多一些，日本給出的定義寬松一些，這樣就使得機(jī)器人的定義范圍大小不同，以至在統(tǒng)計(jì)機(jī)器人的數(shù)量時(shí)，由于定義限定的差異，各種統(tǒng)計(jì)數(shù)字會(huì)有很大出入，故經(jīng)常要給予特殊說(shuō)明。 ? 目前部分國(guó)家傾向于美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)所給出的定義： 機(jī)器人是一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置，通過(guò)可編程序動(dòng)作來(lái)執(zhí)行種種任務(wù)并具有編程能力的多功能機(jī)械手 。這個(gè)定義實(shí)際上指的是工業(yè)機(jī)器人。 ? 一般地說(shuō)，可以定義機(jī)器人是由程序控制的，具有人或生物的某些功能，可以代替人進(jìn)行工作的機(jī)器。 ? 應(yīng)該說(shuō)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)給出的機(jī)器人定義較為全面和準(zhǔn)確，其定義涵蓋如下內(nèi)容： ? (1) 機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類(lèi)似于人或其他生物體某些器官 (肢體、感官等 )的功能。 ? (2) 機(jī)器人具有通用性，工作種類(lèi)多樣，動(dòng)作程序靈活易變。 ? (3) 機(jī)器人具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等。 ? (4) 機(jī)器人具有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴(lài)于人的 干預(yù)。 機(jī)器人技術(shù)的研究領(lǐng)域與學(xué)科范圍 ? 一、研究領(lǐng)域 ? 經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門(mén)新的綜合性交叉科學(xué) —— 機(jī)器人學(xué) (robotics)，它包括基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究?jī)煞矫娴膬?nèi)容，其主要研究領(lǐng)域有：①機(jī)械手設(shè)計(jì)；②機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)；③機(jī)器人軌跡規(guī)劃；④機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)；⑤機(jī)器人傳感器；⑥機(jī)器人視覺(jué)；⑦機(jī)器人控制語(yǔ)言與離線(xiàn)編程；⑧機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)；⑨機(jī)器人控制系統(tǒng)；⑩智能機(jī)器人等。 ? 二、學(xué)科范圍 ? 機(jī)器人學(xué)所涉及的學(xué)科范圍主要有： ? ①力學(xué)，主要包括工程力學(xué)、彈塑性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等； ? ②機(jī)器人拓?fù)鋵W(xué)，包括結(jié)構(gòu)拓?fù)鋵W(xué)即拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型綜合與優(yōu)選； ? ③機(jī)械學(xué)； ? ④電子學(xué)與微電子學(xué)； ? ⑤控制論； ? ⑥計(jì)算機(jī)； ? ⑦生物學(xué)； ? ⑧ 人工智能； ? ⑨ 系統(tǒng)工程等。 ? 這些多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的交叉和融入是機(jī)器人技術(shù)得以發(fā)展、拓寬和延伸的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)和運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著機(jī)器人技術(shù)不斷向新的領(lǐng)域拓展，其學(xué)科范圍亦將更加寬闊。 機(jī)器人的分類(lèi) ? 應(yīng)用于不同領(lǐng)域的機(jī)器人可按照不同的功能、目的、用途、規(guī)模、結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)、驅(qū)動(dòng)方式等分成很多類(lèi)型，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，本書(shū)將對(duì)機(jī)器人分類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行探討。 按機(jī)器人的開(kāi)發(fā)內(nèi)容與應(yīng)用分類(lèi) ? 按開(kāi)發(fā)內(nèi)容與應(yīng)用，機(jī)器人可分為三大類(lèi)： ? 一、工業(yè)機(jī)器人 (industrial robot) ? 工業(yè)機(jī)器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)器人的總稱(chēng)，主要用于完成工業(yè)生產(chǎn)中的某些作業(yè)。依據(jù)具體應(yīng)用目的的不同，又常常以其主要用途命名。 ? 焊接機(jī)器人 是到現(xiàn)在為止應(yīng)用最多的工業(yè)機(jī)器人； ? 裝配機(jī)器人 比較多地用于電子部件或電器的裝配； ? 噴涂機(jī)器人 代替人進(jìn)行各種噴涂作業(yè)； ? 搬運(yùn)、上料、下料及碼垛機(jī)器人 的功能都是根據(jù)工況要求的速度和精度，將物品從一處運(yùn)到另一處； ? 還有很多 其他用途的機(jī)器人 。 ? 工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)： ? 在于它可以通過(guò)更改程序，方便迅速地改變工作內(nèi)容或方式，以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的變化，例如改變焊縫軌跡及噴涂位置，變更裝配部件或位置等。隨著對(duì)工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)越來(lái)越高的柔性要求，對(duì)各種工業(yè)機(jī)器人的需求也越來(lái)越廣泛。 二、操縱型機(jī)器人 (teleoperator robot) ? 操縱型機(jī)器人主要用于非工業(yè)生產(chǎn)的各種作業(yè)，又可分為 服務(wù)機(jī)器人 與特種作業(yè)機(jī)器人等。 ? 服務(wù)機(jī)器人通常是可移動(dòng)的，在多數(shù)情況下，可由一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成，平臺(tái)上裝有一只或幾只手臂，代替或協(xié)助人完成為人類(lèi)提供服務(wù)和安全保障的各種工作，如清潔、護(hù)理、娛樂(lè)和執(zhí)勤等。 ? 除以上服務(wù)機(jī)器人外，還有一些其他種類(lèi)的特種作業(yè)機(jī)器人。如水下機(jī)器人，又稱(chēng)水下無(wú)人深潛器，代替人在水下危險(xiǎn)的環(huán)境中作業(yè)。人類(lèi)借助潛水器具潛入到大海之中探秘已有很長(zhǎng)的歷史，人類(lèi)已可以利用深海潛水器具潛入深海。然而，由于危險(xiǎn)很大，而且費(fèi)用極高，所以人類(lèi)積極尋找可以代替人類(lèi)進(jìn)行危險(xiǎn)作業(yè)的技術(shù)，水下機(jī)器人變成了十分受關(guān)注的發(fā)展方向。 ? 還有一些特種作業(yè)機(jī)器人，如墻壁清洗機(jī)器人 (圖 )、爬纜索機(jī)器人 (圖 )以及管內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人 (圖 )等。這些機(jī)器人都是根據(jù)某種特殊目的設(shè)計(jì)的特種作業(yè)機(jī)器人，為幫助人類(lèi)完成一些高強(qiáng)度、高危險(xiǎn)或無(wú)法完成的工作提供了很大方便。 三、智能機(jī)器人 (intelligent robot) ? 智能機(jī)器人具有多種由內(nèi)、外部傳感器組成的感覺(jué)系統(tǒng)，不僅可以感知內(nèi) 部關(guān)節(jié)的運(yùn)行速度、力的大小等參數(shù)，還可以
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