1、机器人概论-简版

机器人学

A B i I d i R b i A Basic Introduction to Robotics战强

航航机究

北京航空航天大学机器人研究所

课程简介

本课程为机械电子工程专业、机械设计及理论专业硕士研究

课程的目的与地位生的专业必修课。通过本课程的学习,学生可以了解机器人的发展状况和基本概念,掌握机器人位姿的数学描述、坐标变换、运动学建模、正运动学方程、逆运动学求解、静力学分析动力学建模与分析机器人运动控制的基本原理为分析、动力学建模与分析、机器人运动控制的基本原理,为深入研究机器人的运动学和动力学控制打下基础。

第一章机器人概论 3

课程主要章

3 学时第二章机器人的位姿描述与坐标变换 5 学时第三章机器人运动学 12 学时 4

节学时分配第四章机器人静力学 4 学时

第五章机器人动力学 4 学时

第六章机器人运动控制 4 学时

考核方式考试

1、吴瑞祥,机器人技术与应用, 北京航空航天大学出版社主要参考书

2、吴广玉等,机器人工程导论,哈尔滨工大出版社

3、熊有伦,机器人学, 机械工业出版社

第一章第章机器人概论

机器人学研究的是如何综合运用机械、传感器、驱动器和计算机来实现人类某些方面的功能—

1、机器人(ROBOT

的定义

★ Robot 来源于捷克作家 Karel Capek

年的剧本《罗沙姆的万能机器人公司》, Capek 把捷克语“ Robota (奴隶”写成

了“ Robot” 该剧描写了

Karel Capek (1890—1938 了 Robot ,该剧描写了 Robot 从只会劳

动没有思维的奴隶发展到消灭人类,后又进化为人类的社会悲剧进化为人类的社会悲剧。

★

为了防止机器人伤害人类,科幻作

家阿西莫夫 (Asimov于年发表的

作品《 Runaround 》提出了机器人的伦

”

1 、机器人不应伤害人类;

机器人应遵守人类的命令与违背的命令除外

理性纲领—“ 机器人三原则

”:2 、机器人应遵守人类的命令,与 1 违背的命令除外; 3 、机器人应能保护自己,与 1 、 2 相抵触者除外。

Isaac Asimov (1920-1992★近代,机器人的定义不再是引人关注的问题,随着机器人的种类地扩大机器人的定义开始泛化种类地扩大,机器人的定义开始泛化。

:

一个最简单的现代定义

2、机器人发展简史我国关于机器人的传说历史悠久:◆《列子 . 汤问》记载着这么一个故事,公元前 900多年西周周穆王时, 巧匠偃师制作了一个“能唱歌、跳舞,像真人一样”的人偶;

三国诸葛亮制作的木牛流马。

1768~1772年瑞士钟表匠德罗斯 (Jaquet

父子制造的写字偶人绘图偶人

弹

Droz 父子制造的写字偶人、绘图偶人、弹琴偶人,赢得了世界声誉。

◆ 1961年美国的 Unimate 公司生产了第一台商用工业机器人

美国推动了机器人技术的发展和应用日本在机器人的产业化方面处于世界前列

目前形成了 ABB 、 KUKA 、 FANUC

等多个大型的机器人公司

3、国内外机器人的分类与发展概况国内外机器人的分类与发展概况太空Space

空间 Air

地面 Ground

水下

Underwater

3-1 SPACE 太空 (S C 机器人简介

3-1-1

舱外机器人:主要用于舱外维修、飞船对接、卫星捕获等

空间站遥控机械臂系统 (SSRMS

17.6m, 重 936kg ,负载 19500kg 专用机械手 (SPDM臂长 2m, 有 7 个自由度

国际空间站移动服务系统 (MSS

日本飞行机器人 ET-VII

312舱内机器人:主要用于舱内实验载荷的维修照料等

3-1-2

舱内机器人:主要用于舱内实验载荷的维修、照料等美国的舱内务机人其作舱

美国的舱内服务机器人 IV A 及其工作舱

德国 ROTEX 机器人系统

CIROS 更换电路板 CIROS 维修卫星德国空间局 CIROS 双臂手机器人系统3-1-3

星球探测机器人:主要用于星球表面的探测、系统的搭建等

A ll

15

月球探测机器人 Apollo15 3-1-4

飞行机器人:主要用于空中观测、监测、预警等旋翼飞行机器人固定翼飞行机器人

仿生昆虫机器人

03年日本精工爱普生公司的微型飞行机器人共轴反桨,重 8.9克,室内飞行高度1米, 桨直径 13厘米, 13克升力。

死神

3-2 陆地机器人简介

3-2-1

工业机器人:主要用于汽车等自动化生产线

焊接、装配3-2-2

移动机器人

蛇型机器人

3-3

水下机器人简介:主要用于水下观测和探测等沈阳自动化所的 6000

米水下机器人北航机器鱼

3-4

医疗康复机器人简介

“D Vi i S”

“Da Vinci S” 机器人手术系统组成

成像系统床旁器械臂系统外科医生控制台

3-5

娱乐机器人简介

“

汇童”仿人机器人表演太极拳

05年北京理工大学的人形机器人“ 汇童”仿人机器人表演刀术