第一章机器人技术及其应用概述
机器人技术及其应用概述3篇
机器人技术及其应用概述第一篇：机器人技术的发展与应用现状机器人技术是一门交叉学科，涵盖了机械、电子、计算机和控制等多个领域，是人类智慧和技术的结晶之一。
随着科技的发展和进步，机器人技术正在逐渐走进我们的生活和工作中，成为推动社会发展和变革的一种重要力量。
机器人技术的发展可以追溯到20世纪50年代，那时机器人技术还处于探索和发展阶段，被广泛应用于工业生产等领域。
随着计算机技术的发展，机器人技术逐渐得到改进和提升，出现了更加智能化的机器人系统。
如今，机器人技术已经不再局限于工业领域，而是广泛应用于医疗、农业、环保、物流等各个领域，真正成为推动社会进步和发展的一种创新技术。
在医疗领域，机器人技术已经被应用于手术、康复、输液等方面，提高了手术的精准度和成功率，减轻了医护人员的负担。
在农业领域，机器人技术可以用于农作物和牲畜的繁殖和管理，提高农业生产效率，减少资源的浪费和污染。
在环保领域，机器人技术可以用于清洁、监测和检修等方面，减少了人类对环境的破坏和污染。
在物流领域，机器人可以用于快递、仓储等环节，提高了物流效率和准确度。
尽管机器人技术已经取得了一定的成果和进展，但其发展还存在一些问题和挑战。
一方面，机器人技术的成本依然较高，限制了其在一些领域的推广应用。
另一方面，机器人技术的普及与人工智能的发展相互影响，会对人类就业和生计带来较大的影响和挑战。
因此，机器人技术的发展应该加强与人工智能、信息技术等领域的融合，以推动技术创新和社会变革。
总之，机器人技术的发展和应用是一个不断探索、创新和完善的过程，它拥有广阔的应用前景和发展空间，是人类智慧和科技创新的重要标志之一。
《工业机器人技术》教学课件-第1章工业机器人基本概念
☞ 著名企业：
✓ 工业机器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（库卡， 德）、REIS（徕斯，KUKA成员） 。
✓ 服务机器人：德国宇航中心、Karcher、Fraunhofer
Institute for Manufacturing Engineering and Automatic （弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。 ❖ 中国： ✓ 工业机器人：全球最大的市场。
✓ 著名产品：涂装机器人（全球第一台喷涂机器人）、 码垛机器人（速度最快）。
➢ KUKA（Keller und Knappich Augsburg ，库卡 ） ✓ 主营城市照明、市政车辆； ✓ 1973年起从事工业机器人生产，德国最大的工业机器 人生产商； ✓ 2014收购德国REIS（徕斯）；2017被美的收购。
✓ 1968年研发日本第一台工业机器人，产品以焊接机器 人最为著名。
➢ 其他：NACHI（不二越）、 DAIHEN（ OTC集团成 员，欧希地） ：著名的焊接机器人生产厂家。
❖ 欧洲 ➢ ABB（Asea Brown Boveri ） ✓ 瑞典ASEA（阿西亚）+ 瑞士Brown.Boveri （布朗勃法 瑞，BBC） ，全球著名自动化公司（排名第2）； ✓ 主营电力设备（ 世界首条100KV直流输电线路、世界 最大容量的7200MW/800kV特高压直流输电线路四川— —江苏 ）、电气传动、低压电气； ✓ 1969年起从事工业机器人研发（欧洲最早），产量目 前居全球第三。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
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。
机器人技术及其应用原理
机器人与人类的交互及人机界面
人机交互是机器人技术发展的重要方面，了解机器人如何与人类进行交互，并探索人机界面的设计原则和最佳 实践。
机器人的动力与传感设备
了解机器人的动力系统和不同类型的传感器，如视觉传感器、力传感器和触觉传感器，以及它们在机器人技术 中的作用。
控制系统与运动规划
机器人的控制系统和运动规划是实现精确操作和自主导航的关键。了解机器人的控制原理和运动规划算法。
机器人技术及其应用原理
机器人技术已经成为现代社会一个重要的研究领域。本次演讲将介绍机器人 技术的基本原理和各种应用领域，以及它对人类生活和产业发展的影响。
机器人技术和应用的概述
机器人技术正在迅速发展，并在各行各业产生广泛的影响。了解其基本概念、 定义和应器人的历史可以追溯到古代，但现代机器人技术的发展始于20世纪。从最初的自动化装置到现代机器人系 统的发展，探索机器人的历史和进化。
机器人的结构和工作原理
了解机器人的基本结构和各个组件的功能以及其如何工作，包括传动系统、 传感器和执行器。
机器人的分类和应用领域
机器人根据其用途和功能可以分为不同类型，例如工业机器人、服务机器人 和医疗机器人。探索机器人在各种应用领域的实际应用。
机器人智能技术
机器人智能技术是机器人技术的前沿领域，包括机器学习、人工智能和自主 决策。探索机器人如何实现智能行为。
工业机器人技术基础-第2版-课件--第1章-工业机器人概论-
实际作业tact time最大缩 监视ROBOT的姿势、负荷， 设置面积A4尺寸，重量约
特
短15%幅度。附加功能：附 依据实际调整伺服增益/滤
加轴控制、追踪机能、
波。
８kg的新设计小型控制器。 搭载独自开发的5节闭连结
点 Ethernet等提升目标。
冲突检知机能，支持原点 机构及64bitCPU；
参 最大合成速度：5.5m/s 数 最大可搬重量：3.5kg
随着工业机器人的应用越来越广泛，我国也在积极推动我国机器人产业的发展。尤其是进入 “十三.五”以来，国家出台的《机器人产业发展规划（2016-2020）》对机器人产业进行了全面 规划，要求行业、企业搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进工业机器人产业化进程。
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
工业机器人在我国发展概况
中国的机器人产业应走什么道路，如何建立自己的发展模式，确实值得探讨。中国工程院在 2003年12月完成并公开的《我国制造业焊接生产现状与发展战略研究总结报告》中认为，我国应 从“美国模式”着手，在条件成熟后逐步向“日本模式”靠近。
目前，我国基本掌握了工业机器人的结构设计和制造、控制系统硬件和软件、运动学和轨迹规划等技术， 形成了机器人部分关键元器件的规模化生产能力。一些公司开发出的喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人 已经在多家企业的自动化生产线上获得规模应用，弧焊机器人也已广泛应用在汽车制造厂的焊装线上。总体来 看，在技术开发和工程应用水平与国外相比还有一定的差距。主要表现在以下几个方面：
迅猛。由此可见，未来工业机器人的应用依托汽车产业，并迅速向各行业延伸。对于
机器人行业来讲，这是一个非常积极的信号。
第一章 概论
1.3.4 混合式架构
Gat提出的混合式三层体系结构，分别是：反应式的反馈 控制层，反应式的规划―执行层和规划层。混合式架构在较 高级的决策层面采用程控架构，以获得较好的目的性和效率； 在较低级的反应层面采用包容式架构，以获得较好的环境适 应能力、鲁棒性98年，Piaggio提出一种称为混合智能机器人专家（HEIR） 的非层次的分布式结构。分布式结构由符号组件(S)、图解组 件(D)和反应组件(R) 三部分组成，如图所示。
1.3.1 程控架构
程控架构，又称规划式架构。它根据给定初始状态和目标 状态给出一个行为动作的序列，按部就班地执行。程序序列 中可采用“条件判断 + 跳转”的方法，根据传感器的反馈情 况对控制策略进行调整。
集中式程控架构的优点：系统结构简单明了，所有逻辑决 策和计算均在集中式的控制器中完成。这种架构清晰，显然 控制器是大脑，其他的部分不需要有处理能力。设计者在机 器人工作前预先设计好最优策略让机器人开始工作，工作过 程中只需要处理一些可以预料到的异常事件。 缺点：对于设计一个在房间里漫游的移动机器人时，若其 房间的大小未知，无法准确地得到机器人在房间中的相对位 置的情况下，程控式控制架构就很难适应了。
1.3.3 包容式架构
包容式架构，又称为基于行为、基于情境的结构，是一种 典型的反应式结构。 1986年，美国麻省理工学院的 R.Brooks 以移动机器人为背景提出了这种依据行为来划分层次和构造 模块的反应式结构。Brooks认为机器人行为的复杂性反映了 其所处环境的复杂性，而非机器人内部结构的复杂性。
1. 分层递阶结构的信息流程 信息流程是从低层传感器开始，经过内外状态的形势评估、 归纳，逐层向上，且在高层进行总体决策；高层接受总体任 务，根据信息系统提供的信息进行规划，确定总体策略，形 成宏观命令，再经协调级的规划设计，形成若干子命令和工 作序列，分配给各个执行器加以执行，如图所示。
《工业机器人》第一章 概述
1998年丹麦乐高公司推出机器人 （Mind-storms）套件，让机器人制造变 得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼 装，使机器人开始走入个人世界。
三、 工业机器人的发展过程
工业机器人的发展过程可分为三个阶段：
①
②
③
第一代机器人 ----示教再现机器人 第二代机器人 ----带感觉的机器人 第三代机器人 ----智能机器人
工业机器人的由来
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》
中将外表像人的机器起名为android，它由四部分组成：
1：生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉 、表情、调节运动等）； 2：造型解质（关节能自由运动的金属覆盖体，一种 盔甲）；
3：人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等
身体的各种形态）；
电力驱动
这种驱动是目前在工业机器人中用的 最多的一种。早期多采用步进电动机(SM) 驱动，后来发展了直流伺服电动机(DC)， 现在交流伺服电动机(AC)驱动也开始广泛 应用。上述驱动单元有的直接驱动机构运 动．有的通过谐波减速器装置来减速，结 构简单紧凑。
液压驱动
液压传动机器人有很大的抓取能力， 抓取力可高达上百公斤力，液压力可达 7MPa，液压传动平稳，动作灵敏，但对密 封性要求高，不宜在高或低温现场工作， 需配备一套液压系统。
与已定义的外部环境交流Leabharlann 与硬件环境的交互
与未定义的外部 环境的交流
与外部设备的通信 工作域中的障碍 自由空间的描述 操作对象物的描述 与生产单元监控计算机所提 供的管理信息系统的通信
从外部环境中感知、
与软件环境的交互
学习、判断和推理， 实现环境预测，产生 新的适应指令，并根 据客观环境规划自己 的行动。
机器人技术手册
机器人技术手册第一章：机器人概述机器人技术是现代科学技术的重要组成部分，它涉及多个学科领域的知识和技能，包括机械工程、电子工程、计算机科学等。
机器人是一种能够自动执行指定任务的智能设备，能够模仿人类的动作和行为，具有感知、决策和执行的能力。
1.1 机器人的定义和分类机器人是指由机械结构、电子装置和计算机系统组合而成，能够自主执行任务的智能设备。
根据应用领域和功能特点的不同，机器人可以分为工业机器人、服务机器人、医疗机器人等不同类别。
1.2 机器人的应用领域机器人技术在各个领域都有广泛的应用，例如工业生产、医疗卫生、航空航天、军事等。
工业机器人主要用于生产线上的加工、装配等任务；服务机器人可以用于家庭服务、餐饮业、物流配送等领域；医疗机器人可以用于手术辅助、康复治疗等。
第二章：机器人的组成和工作原理2.1 机器人的结构组成机器人通常由机械臂、传感器、执行器和控制系统等部分组成。
机械臂负责完成各种动作，传感器用于感知周围环境，执行器用于实现机械臂的运动，控制系统则负责控制机器人的动作和决策。
2.2 机器人的工作原理机器人的工作原理基于感知、决策和执行的过程。
首先，机器人通过传感器获取周围环境的信息；然后，通过控制系统对这些信息进行处理和分析，做出决策；最后，控制系统将决策结果发送给执行器，实现机器人的动作和任务执行。
第三章：机器人技术的关键技术3.1 机器人的感知技术感知技术是机器人实现自主执行任务的关键技术之一。
机器人通常通过摄像头、激光雷达等传感器获取周围环境的信息，并对这些信息进行处理和分析，以实现对环境的感知与认知。
3.2 机器人的决策技术决策技术是机器人实现智能行为的关键技术之一。
机器人通过对感知到的环境信息进行分析和处理，以及基于预设的规则和算法，做出适当的决策和行动计划，并实现自主执行任务的能力。
3.3 机器人的执行技术执行技术是机器人实现动作和任务执行的关键技术之一。
机器人通过执行器实现机械臂的运动和动作，具体包括电机驱动、液压驱动、气动驱动等不同形式。
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（5）我国对机器人的定义。蒋新松院士曾建议把机器人定义为 “一种拟人功能的机械电子装置”(a mechantronic device to imitate some human functions)。
参考各国的定义，对机器人给出以下定义：机器人是一种
计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别 对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断 思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。03: 22:3503:22:3503:22F riday, October 16, 2020
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1620.10.1603: 22:3503:22:35October 16, 2020
►
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月16日上午3时22分 20.10.1620.10.16
机器人汽车焊接生产线
事。比如有毒的、高温的或危险的环境，汽
车生产线上的焊接工作
理由之三：机器人做人做不了的事情。比如 人们对太空的认识，对原子分子进行搬迁的 机器人
汽车装配机器人
本章小结:
➢ 机器人的外型不一定像人
➢ 机器人技术是集机械学、力学、电子学、 生物学、 控制论、人工智能、系统工程等多种学科于一体的 综合性很强的新技术
UNIMATE
1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识 别与定位简单积木的机器人系统 1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议 1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一台由 小型计算机控制的工业机器人 1980年后，日本赢得了“机器人王国”的美称
后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地 创造出了“木牛流马”。用其运送军粮，支 援前方战争。
1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发
明了一只机器鸭。它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，
还会进食和排泄。
写字机器人
1773年，自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。现在 保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，还定期弹奏 音乐供参观者欣赏。
Class is over. Bye-bye!
►
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1620.10.16F riday, October 16, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。03:22:3503:22: 3503:2210/16/2020 3:22:35 AM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1603:22:3503:22O ct-2016-Oct-20
机 器 人 技 术 及其应用
彭中波 重庆交通大学 机电与
❖ 机器人的结构 机器人运动学（重点） 机器人静力学（重点） 机器人动力学（重点）
❖ 机器人的控制 ❖ 机器人的感觉
第一章 机器人概述
1.1 机器人的定义
机器人一词的出现：1920年、捷克作家、 Karel Capek、 《Rossum’s Universal Robots》，“Robota”（奴隶）写成了 “Robot ” 。
主从机器人
1952年，第一台数控机床的诞生，为机器人的开发奠定了基 础。
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了 专利。
1962年美国AMF公司推出的 “VERSATRAN”和UNIMATION公 司推出的“UNIMATE”是机器人产品 最早的实用机型（示教再现）。
VERSATRAN
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午3时22分35秒 上午3时22分03:22:3520.10.16
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一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1620.10.1603: 2203:22:3503: 22:35Oct-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月16日 星期五3时22分 35秒Fr iday, October 16, 2020
70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。 1972年开始研制自己的工业机器人 “七五”期间，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发， 研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人 1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施 上世纪90年代初期起，形成了一批机器人产业化基地
日本和美国在20世纪60年代就已经开始进行机器人 的研究，与他们相比较，我国还存在较大的差距，因此 需要更多的人加入到发展机器人的事业中来。
1.2 机器人的发展及应用
一、古代机器人
西周时期，出现了能歌善舞的伶人， 这是我国最早记载的机器人。
机器马车
春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日 不下”。
公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的 机器人──自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。
汉代大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓 车。每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。
因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。
国际上，关于机器人的定义主要有以下几种：
（1）美国机器人协会(RIA)的定义：机器人是“一种用于移动各 种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种 种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipulator)”。
（2）日本工业机器人协会(JIRA)的定义：工业机器人是“一种 装备有记忆装置和末端执行器(end effector)的，能够转动并通过 自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。
各种用途的机器人： 水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小 型机器人等
无人驾驶振动式压路机
相扑机器人
新的机器人名称：
德国排爆机器人
“软件机器人”、“网络机器人” 、机器人化机器
机
器
鱼
机器鱼“自由泳”
“过龙门”
在水中“戏球 ”自主地避开障碍物
我 国 研 制 的 排 爆 机 器 人
我国工业机器人的发展：
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月16日星期 五上午3时22分 35秒03:22:3520.10.16
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午3时 22分20.10.1603:22O ctober 16, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月16日星期 五3时22分35秒 03:22: 3516 October 2020
（3）美国国家标准局(NBS)的定义：机器人是“一种能够进行 编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。
（4） 国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位 置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个 轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专 用装置，以执行种种任务”。
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相信相信得力量。20.10.162020年10月 16日星 期五3时22分35秒20.10.16
谢谢大家！
19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派 。1886年《未来 的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“蒸汽 人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报 箱”。可以回答一些问题。
二、现代机器人
1948年，美国原子能委员会 的阿尔贡研究所开发了机械式的 主从机械手。
故事情节：带感情 的机器人消灭了人类 ，一对男女机 器人相爱 ，世界又起死回生。
小说在1924年和1927年的时候被纷纷传到了日本、法国 和欧洲国家，机器人这个名词就向全世界铺展开来。
上世纪60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人 上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展
机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其 发展而变化。
3. 按机器人的智能程度分
（1）一般机器人：只具有一般编程能力和操作功能 （2）智能机器人：具有不同程度的智能
传感型机器人 交互型机器人 自主型机器人
为什么要发展机器人?
理由之一：提高生产效率降低人的劳动强度。
比如焊机器人提高生产效率，提高汽车焊接
的质量，降低工人的劳动强度 理由之二：机器人做人不愿意做或做不好的