工业机器人引论第一章

1、工工 业业 机机 器器 人人赵赵 臣臣电话：电话：27400875第一章 引 论课程特点：课程特点： 机、电、控、数等结合与综合应用机、电、控、数等结合与综合应用 专门性较强专门性较强 考勤考勤5次，平时成绩次，平时成绩20分分课程目的：课程目的： 介绍机器人学基本知识介绍机器人学基本知识 加强工业机器人应用教育加强工业机器人应用教育 引导学生走进机器人高科技大门引导学生走进机器人高科技大门一、机器人定义人人：有手有脚、直立行走、有高度智能的高等动有手有脚、直立行走、有高度智能的高等动物物；机器机器：减轻或替代人的体力劳动减轻或替代人的体力劳动/脑力劳动的工具脑力劳动的工具；机器人机器人：具有

2、和人类上肢具有和人类上肢/下肢下肢的功能；的功能；能够完成给定的工作；能够完成给定的工作；具有智能；具有智能； 的机电装置。的机电装置。二、机器人学研究目的 实现人类的一个实现人类的一个：造出一种类人的机器：造出一种类人的机器机器人机器人，帮助或替代人类完成工作任务！（，帮助或替代人类完成工作任务！（?）三、机器人组成本体、操作臂、末端执行器、传感系统、驱动系统、本体、操作臂、末端执行器、传感系统、驱动系统、控制系统、移动系统、控制系统、移动系统、1、（Manipulator)：操作臂末端执行器：操作臂末端执行器2、（end-effecter)：手爪、作业工具等：手爪、作业工具等3、内部传感器

3、内部传感器：用于机器人自身运动信息测量等，用于机器人自身运动信息测量等，如各如各关节轴关节轴 的的光电编码器光电编码器、平衡仪、平衡仪、4、外部传感器外部传感器：用于机器人外部信息测量等，如用于机器人外部信息测量等，如视觉视觉CCD、听觉传感器、触觉传感器、滑觉传感、听觉传感器、触觉传感器、滑觉传感器器5、驱动系统驱动系统：电机驱动、液压驱动、人工肌肉驱电机驱动、液压驱动、人工肌肉驱动、钢丝驱动、动、钢丝驱动、6、行走系统行走系统：足腿式、轮式、履带式、足腿式、轮式、履带式、7、控制系统：控制柜、嵌入式系统、控制系统：控制柜、嵌入式系统、8、组成原则：组成原则：根据任务需要、性能、成本等加以确

4、定！根据任务需要、性能、成本等加以确定！基本组成：基本组成：操作臂末端执行器控制器操作臂末端执行器控制器机器人外观不一定完全像人！机器人外观不一定完全像人！(?)(?)四、机器人分类 ：又称工业机器人，用于制造领域；：又称工业机器人，用于制造领域； ：用于非制造业，例如医用机器人、：用于非制造业，例如医用机器人、农业机器人、军用机器人农业机器人、军用机器人重点：工业机器人！重点：工业机器人！工业机器人又分为工业机器人又分为： ( Manipulator )：主要模仿人臂工作：主要模仿人臂工作 （AGV）：用于加工单元间物料输送）：用于加工单元间物料输送本课程主要讲授相关知识！非制造业机器人（智

5、能机器人）是当前研究的重点！五、应用工业机器人的优越性 。特别是恶劣。特别是恶劣环境、极限环境、危险环境下的工作等。环境、极限环境、危险环境下的工作等。焊接机器人：烟、光、劳动强度、焊接机器人：烟、光、劳动强度、喷漆机器人：油漆毒性、喷漆机器人：油漆毒性、装配机器人：动作简单、单调乏味、装配机器人：动作简单、单调乏味、。机器人动作快、不疲劳。机器人动作快、不疲劳。机器人不受情绪、环境等影响。机器人不受情绪、环境等影响。工业机器人的大量应用，是现代工业的显著标志之一！六、工业机器人主要应用场合。例如锻压、喷漆、。例如锻压、喷漆、焊接、水下、焊接、水下、。如装配作业等。如装配作业等。 。例如在柔性

6、生产线中。例如在柔性生产线中。七、机器人发展历史“” 一词由来：在捷克剧作家卡雷尔一词由来：在捷克剧作家卡雷尔恰佩克于恰佩克于1922年搬上纽约舞台的年搬上纽约舞台的戏剧戏剧罗萨姆的万能机器人罗萨姆的万能机器人中首次出现。中首次出现。（科幻小说家艾萨克。（科幻小说家艾萨克阿西莫夫）：第一定律，机器人不得阿西莫夫）：第一定律，机器人不得伤害人；第二定律，机器人应服从人的一切命令，但命令与第一定律相抵伤害人；第二定律，机器人应服从人的一切命令，但命令与第一定律相抵触时例外；第三定律，机器人必须保护自己的存在，但不得与第一、第二触时例外；第三定律，机器人必须保护自己的存在，但不得与第一、第二定律相抵

7、触。定律相抵触。：美国二战时核武研究。：美国二战时核武研究。：美国。：美国。 56年，美国机器人元老英格伯格和德沃尔成立年，美国机器人元老英格伯格和德沃尔成立了了“尤尼梅特尤尼梅特”公司，并生产出了第一台工业机器人公司，并生产出了第一台工业机器人“Unimate”。1962年，机械与铸造公司年，机械与铸造公司(AMF)研制出了研制出了“Verstran”工业机器人。这两工业机器人。这两种机器人是世界上最早、最有名的机器人。种机器人是世界上最早、最有名的机器人。7080年代年代: 美国机器人技术发展的黄金时期：美国机器人技术发展的黄金时期：1974年年Cincinnati Milacron T3

8、 ( The Tomorrow Tool )机器人；机器人；1978年年Unimation公司推出公司推出PUMA(Programmable Universal Manipulator for Assembly )机器人。机器人。1968年，斯坦福研究所研制出了世界上第一台智能机器人。年，斯坦福研究所研制出了世界上第一台智能机器人。 “”日本：应用机器人最广泛的国家，其使用机器人的数量日本：应用机器人最广泛的国家，其使用机器人的数量具世界第一位。具世界第一位。 1968年川崎重工从美国引进年川崎重工从美国引进Unimate机器人，并增加了机器人，并增加了视觉功能。视觉功能。1979年，山梨大学

9、的牧野洋教授研制成功年，山梨大学的牧野洋教授研制成功SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)，特别适合铅垂方向装配作业。，特别适合铅垂方向装配作业。 1981年年Carnegie Mellon 大学研制成功直接驱动机器人。大学研制成功直接驱动机器人。智能机器人时代。智能机器人时代。 AGVAutomated Guided Vehicle八、工业机器人八、工业机器人“代代”的划分的划分 第一代：第一代：。主要用于简单、重复性工作。主要用于简单、重复性工作。 第二代：第二代：。对外部环境具有一定的感知、。对外部环境具有一定的感知、处理能力。处理能

10、力。 第三代：第三代：。能根据给定的任务。能根据给定的任务自主完成工作。自主完成工作。普及级普及级实用级实用级研究级研究级19701980199020002010图图1-1 国际机器人发展情况国际机器人发展情况九、目前状况及发展趋势九、目前状况及发展趋势 工业发达国家：普及，现开始关注非制造业机器人。工业发达国家：普及，现开始关注非制造业机器人。 我国：我国：上个世纪上个世纪70年代开始研究，先后列入国家年代开始研究，先后列入国家“七七.五五”、 “八八.五五”科技攻关计划和科技攻关计划和“863”高技术计划。高技术计划。 大厂应用较广：一汽焊装生产线、二汽车体喷漆生产大厂应用较广：一汽焊装生

11、产线、二汽车体喷漆生产线、上汽总装生产线、合叉线、上汽总装生产线、合叉AGV车间、昆烟车间、昆烟AGV车车间、间、与国际水平相比，尚有不小的差距！与国际水平相比，尚有不小的差距！研究水平研究水平工业基础工业基础就业压力就业压力欢迎有志者加入到机器人研究行列中来！欢迎有志者加入到机器人研究行列中来！参考书目参考书目吴振彪、王正家吴振彪、王正家. 工业机器人工业机器人. 华中科技大学出华中科技大学出版社版社严学高严学高. 机器人学机器人学. 东南大学出版社东南大学出版社John J.Craig. Introduction to RoboticsMechanics and Control. New York: Addison-Wesley Publishing Co. 1989(有中译有中译本本)Paul R. Robot Manipulators: Mathematics, Programming, and Control. Massachusetts: The MIT Press, 1985 (有中译本有中译本)朱世强、王宣银朱世强、王宣银. 机器人技术及其应用机器人技术及其应用，浙江大，浙江大学出版社学出版社作业课代表？作业课