1、机器人概论-简版
机器人概论(含军事机器人和教学经验之谈)
一、机器人的概念及分类
人主要由三大部分组成，分别为：执行 部分、感知部分和思考决策部分。 执行部分：腿脚、手胳膊等； 感知部分：眼睛、鼻子、耳朵、皮肤等； 思考决策部分：大脑。
图片来自互联网
这辆军用机器人也主要由三大部分组成， 分别为：执行部分、感知部分和思考决 策部分。 执行部分：车轮、武器站等； 感知部分：摄像头、激光雷达等； 思考决策部分：车载计ps:///resource/11114c08d9b0e8585bbcc01565606917.jpg
上海交大六足机器人
二、民用机器人
地面机器人.执行系统
图源：https:///resource/11114c08d9b0e8585bbcc01565606917.jpg
美国波士顿动力系列机器人
图源：https:///resource/111deee770a8b836ba30d01565606886.jpg
我国201所机器狗
二、民用机器人
地面机器人.行走系统
图源：https:///resource/11114c08d9b0e8585bbcc01565606917.jpg
三、军用机器人
地面机器人.行走系统
行走系统保证了机器人的运动，用的最多的是轮式和履带式
图源:/upload/20161030/fe962b51c60b4184896c6e3bbd321974_th.jpg
图源：/20180323/6caa0a4e007f4699bd16ba06d87cc981.webp
机器人概论
主讲教师：邓德志 2019.08.08
知识点
1 机器人的概念及分类 2 民用机器人 3 军用机器人 4 机器人的学习要点
一、机器人的概念及分类
机器人 概论
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第一节 机器人的发展史
在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明 在科技界， 确的定义。 但机器人的定义仍然仁者见仁， 确的定义。 但机器人的定义仍然仁者见仁，智者见 没有一个统一的意见。 智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在 发展，新的机型，新的功能不断涌现， 发展，新的机型，新的功能不断涌现，领域不断扩 展。但根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概 成为一个难以回答的哲学问题。 念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一 词最早诞生于科幻小说之中一样， 词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充 满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊， 满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给 了人们充分的想象和创造空间。 了人们充分的想象和创造空间。
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第一节 机器人的发展史
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将 年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》 年法国作家利尔亚当在他的小说 外表像人的机器起名为“安德罗丁” ），它由 外表像人的机器起名为“安德罗丁”（android），它由 部 ），它由4部 分组成： 分组成： （1）生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表 ）生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、 调节运动等）； 情、调节运动等）； （2）造型材料（关节能自由运动的金属覆盖体，一种盔 ）造型材料（关节能自由运动的金属覆盖体， 甲）； （3）人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体 ）人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、 的各种形态）； 的各种形态）； （4）人造皮肤（含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙 ）人造皮肤（含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、 手爪等）。 齿、手爪等）。
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第一节 机器人的发展史
一、机器人概述 机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一， 机器人技术作为 世纪人类最伟大的发明之一， 世纪人类最伟大的发明之一 世纪60年代初问世以来 自20世纪 年代初问世以来，经历了近 年的发展 世纪 年代初问世以来，经历了近50年的发展 已取得显著成果。走向成熟的工业机器人， 已取得显著成果。走向成熟的工业机器人，各种用 途的特种机器人的实用化， 途的特种机器人的实用化，昭示着机器人技术灿烂 的明天。 的明天。
第1章机器人概论
制 以“Industrial Robot”为商品广告投入市场。
原 1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、 理 能识别与定位简单积木的机器人系统。
17 June 2019
1.1 机器人的起源与发展
机
现代机器人
1967年，Unimation公司第一台喷涂用机器人出口到日本
器 智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念。这一
人
概念不但指导了机器人技术的研究和应用，而且又赋予 了机器人技术向深广发展的巨大空间，水下机器人、空
及 间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等
其
各种用途的机器人相继问世，许多梦想成为了现实。将 机器人的技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）
古代机器人
机 19世纪中叶自动玩偶分为2个流派，即科学幻想派和机械
器 制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位
人 置。
及 科学幻想派：
其
1831年歌德发表了《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙 克鲁斯”；1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品
控 《葛蓓莉娅》；1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世；
其 慧。
控 1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而
制
且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里，车上木人击鼓 一下，每行十里击钟一下。
原 后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛
理 流马”，并用其运送军粮，支援前方战争。
17 June 2019
1.1 机器人的起源与发展
古代机器人
人 欧各国、前苏联也相断引进或自行研制工业机器人。
及
80年代，机器人在发达国家的工业中大量普及应用，如
机器人学第一章 (概论)
第一章概论1.1 机器人技术一、机器人的由来1920年，捷克作家卡雷尔.查培克（Karel Capek）编写了一部幻想剧：《罗莎姆万能罗博特公司》（“Rossum’s Universal Robots”）。
剧中描写一家公司发明并制造了一大批能听命于人，能劳动而且形状象人的机器，公司驱使这些人造劳动者进行各种日常劳动，甚至取代了世界各国工人的工作，而进一步的研究竟能使这些机器富有感情，于是导致了它们反抗主人的暴乱。
剧中的人造劳动者取名为捷克语Robota，意为“苦力”、“劳役”，英语Robot系由此衍生而来。
该剧轰动一时，很快译传国外。
此后，种种“人形机器”见之于各类科学幻想作品。
机器人形象的产生充分说明了人类对于先进生产工具的创造性想象和勇敢追求。
人们期待着诞生一种通用、柔软、灵活的自动机械，它与单能的传统机器不同，它能模仿人的器官的功能，从事那些只有人才能很好完成的工作。
于是，人们这种美好的愿望给科学技术的研究提出了一个深入的课题——用工程的方法实现人体所特有的动作机能，以及完成这些动作所必要的智能。
二、机器人技术的进程机器人从幻想世界真正走向幻想世界是从自动化生产和科学研究的发展需要出发的。
遥控操作器（Teleoperator）和数控机床的出现为机器人的产生准备了技术条件。
二次世界大战期间，在放射性材料的生产和处理过程中应用了一种简单的遥控操纵器。
操纵人员在一层很厚的混凝土防护墙外通过观察，用手操纵两个操纵杆（主动部分），操纵杆与墙内的一对机械抓手（从动部分）通过六个自由度的传动机构相连，于是机械抓手就能复现人手的动作位置和姿态，代替了操作人员的直接操作。
1947年，人们对这种遥控操纵器进行改进，采用电动伺服方式，使从动部分能相对于主动部分作跟随运动。
1949年，由于生产先进飞机的需要，美国麻省理工学院辐射实验室（MIT Radiation Laboratory）开始研制数控铣床，把复杂伺服系统的技术与最新发展的数字计算机技术结合起来，1953年研制成功。
机器人第一章讲义
第一章概述1.1 机器人的由来与发展一、机器人的由来“机器人”（robot）一词来自1920年捷克作家卡雷尔·查培克的剧本《罗萨姆的万能机器人》。
剧中叙述了一个叫罗萨姆的公司把机器人它的名字叫罗伯特，也就是我们英文中的Robot，作为人类生产的工业品推向市场,让它充当劳动力代替人类劳动的故事,引起了人们的广泛关注。
后来,这个故事就被当成了机器人的起源。
机器人学(robotics)出自1942年美国科幻作家Jsaac Asimov的科幻小说“Runaround”。
1942年，科学家兼作家Isaac Asimov首次提出了机器人三大定律：第一：机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受危害而袖手旁观；第二：机器人必须绝对服从人类，除非这与第一原则矛盾；第三：机器人必须保护自身不受伤害，除非这与第一或第二原则相矛盾。
机器人一词虽出现得较晚，然而这一概念在人类的想象中却早已出现，人类希望制造一种像人一样的机器，以便替人类完成各种工作。
西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的具备有机器人概念的文字资料。
春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”体现了我国劳动人民的聪明智慧。
东汉时代，著名科学家张衡不仅发明了地动仪、计里鼓车，而且发明了指南车，这些发明都是具有机器人构想的装置。
据记载，指南车行驶于前方，车厢正中间有个平放着的大齿轮，即一个四十八齿的轮子。
大齿轮中央有一平台，金童仙子立于此台上，左手拢于胸前，右手平平举起，指向正南方。
当车向左或向右转弯时，金童仙子也徐徐地转身，但右手所指的方向却始终不变。
张衡指南车是一种装有特殊的差速齿轮装置和指向器的单辕双轮车。
关于记里鼓车：计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。
原理是，车轱辘直径三尺二寸，张衡当时计算出的圆周率为3.1466，车轱辘转一周，所走路程是一丈，也就是民间说的两步。
自上古以来，里程就有明确的规定，三百步为一里，也就是一百五十丈，车轱辘转动一百五十圈就是一里。
机器人学概论.
《我看机器人》学院：理学院学号：5502211005姓名：黄志涵班级：应用物理学111班摘要：在21世纪，随着科学技术的发展，机器人的研究和发展也将会更进一步。
机器人原本起源在美国，但其在美国的发展速度远远不如日本。
这里面主要的原因，可能是因为日本劳动力短缺，大部分需要劳动力的工厂得不到劳动力，所以日本政府大力发展机器人产业，用机器人代替短缺的劳动力资源。
本文通过三部分简要阐述有关机器人一些发展和应用，以及未来机器人更大的应用前景。
关键词：机器人，机器人发展史，关键技术，分类，应用正文：第一部分：机器人的发展史从1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。
机器人历史有了如下的发展：1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。
它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。
但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。
1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。
虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。
1948年诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。
1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。
这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。
1956年在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。
这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。
1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。
第1章机器人概论
第1章机器人概论
机器人是一种特殊的机械系统，在他们的内部，通过软件、硬件的结合，来实现任务的自动化完成。
机器人的特点是在输入指令的情况下，可以根据程序自动执行任务，并能够利用相关信息自主地作出反应。
自动化工厂中机器人占据重要的地位，从自动焊接机器人到大型仓储机器人，近年来，机器人的应用得到了迅速的发展，可以实现各种任务的自动化，并有望实现更高效、更精准的完成。
二、机器人的分类
机器人可以按照运动形态分为机械机器人和柔性机器人，也可以根据功能来划分为抓取机器人、装配机器人、搬运机器人、喷涂机器人、焊接机器人、管理机器人等；另外，机器人还可以根据应用行业种类来分类，包括电子机器人、食品行业机器人、工业机器人等。
三、机器人的发展现状
目前，机器人已经在许多领域实现了应用，如电子行业的自动焊接机器人已经取得较大的成功；在汽车生产领域，已经大量应用了机器人，来实现搬运、装配、焊接等任务；在家庭的清洁和安全管理领域，家用清洁机器人和安防机器人都已经投入使用。
随着机器人技术的不断提高，未来应用范围也将进一步扩展，使机器人在社会各个领域得到广泛应用。
机器人概论-简版
战 强
北京航空航天大学机器人研究所源自 程 简 介课程的目 的与地位
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 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 深入研究机器人的运动学和动力学控制打下基础。 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 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 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 机器人概论 机器人的位姿描述与坐标变换 机器人运动学 机器人静力学 机器人动力学 机器人运动控制 3 学时 5 学时 12 学时 4 学时 4 学时 4 学时
Karel Capek (1890—1938)
★为了防止机器人伤害人类，科幻作 家阿西莫夫 (Asimov)于1940年发表的 作品《Runaround》提出了机器人的伦 理性纲领— “机器人三原则”：
1)、机器人不应伤害人类； 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)
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
“Da Vinci S” 机器人手术系统组成
成像系统
床旁器械臂系统
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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
本田的人形机器人
索尼的人形机器人。