机器人工作原理

1、作者： HYPERLINK /about-author.htm#tom harris l tom harris Tom Harris（本文为博闻网版权所有, 未经许可禁止以任何形式转载或使用。违者必究。） 推荐到：本文包括：1.引言 2. HYPERLINK /robot1.htm 移动型机机器人 3. HYPERLINK /robot2.htm 人工智能能机器人 4. HYPERLINK /robot3.htm 了解更多多信息 5. HYPERLINK /engineering-channel.htm 阅读所有有工程学类文章章 HYPERLINK /framed.htm?parent=rob

2、ot.htm&url= 美国国家航空和和航天局供图图和人类一样样，美国航空空和航天局的的宇航机器人人具有可移动动的身体、大大脑、动力系系统和传感系系统。从最基本的层面面来看，人体体包括五个主主要组成部分分： 身体结构 HYPERLINK /muscle.htm 肌肉系统，用来来移动身体结结构 感官系统，用来来接收有关身身体和周围环环境的信息 能量源，用来给给肌肉和感官官提供能量 HYPERLINK /brain.htm 大脑系统，用来来处理感官信信息和指挥肌肌肉运动 当然，人类还有有一些无形的的特征，如智智能和道德，但但在纯粹的物物理层面上，此此列表已经相相当完备了。 机器人的组成部部分与人类

3、极极为类似。一一个典型的机机器人有一套套可移动的身身体结构、一一部类似于 HYPERLINK /motor.htm 马马达的装置、一一套传感系统统、一个电源源和一个用来来控制所有这这些要素的计计算机“大脑脑”。从本质质上讲，机器器人是由人类类制造的“动动物”，它们们是模仿人类类和动物行为为的机器。 在本文中，我们们将探讨机器器人学的基本本概念，并了了解机器人是是如何完成它它们的任务的的。 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/tasks/tmr/homepage.html NASA 喷气气推进实验室室供图NASAA的城市机器器人Urbiie的特

4、别之之处是拥有一一些由软件控控制的摄像头头和传感器，可可以在多种地地形中自动工工作。Urbbie 将勘勘查对人类调调查人员存在在潜在风险的的区域。NASA 艾姆姆斯研究中心心供图NASSA的 HYPERLINK /snakebot.htm 蛇形机机器人将自动动探索其他行行星、在泥土土中挖掘、在在缝隙中滑动动，并能绕过过障碍物。约瑟夫恩格伯伯格(Josseph EEngelbbergerr)是机器人人工业的先驱驱，他曾经这这样说过：“我我无法给出机机器人的定义义，但当我见见到机器人时时我就会知道道是它。”如如果把所有被被人们称为机机器人的机器器纳入您的考考虑范围，您您会发现，要要给出一个全全面的

5、定义几几乎是不可能能的。每个人人对机器人由由什么组成都都有不同的看看法。 您可能对下面这这些著名的机机器人有所耳耳闻： R2D2和C-3PO： HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url= 星星球大战(Star Wars)系列电影中中两个会说话话的机器人，具具有丰富的人人格 索尼公司的AIIBO：一条条机器狗，它它可以通过与与人类的交互互进行学习 本田公司的 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/ASIMO/ ASSIMO：一一种能像人类类那样用两条条腿行走的机机器人 工业机器人：在在装配线上工工作的自

6、动化化机器 百科(Dataa)：星际际旅行(SStar TTrek)中中一部与人类类极其相似的的机器人 战斗机器人：一一种遥控式机机器战士，曾曾在 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/ Comeedy Ceentrall频道的节目目中亮相 拆弹机器人 HYPERLINK /mars-rover.htm NASA的火星星漫游者机器器人 HAL：斯坦利利库布里克克(Stannley KKubricck)执导的的影片 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/video_detail/2001/ 200

7、01：太空奥奥德赛(22001: A Spaace Oddysseyy)中的太空空船使用的电电脑 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/ Robomowwer:由FFrienddly Rooboticcs公司生产产的割草机器器人 电视剧迷失太太空(Loost inn Spacce)中的机机器人 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/ MindStoorms：LLEGO公司司出品的一种种畅销的机器器人玩具 HYPERLINK /quiz.htm?q=247 机器人工作原理理博闻网提供了几几篇介绍其

8、他他类型的机器器人的文章： HYPERLINK /robotic-surgery.htm 机器人手术介绍绍 HYPERLINK /robonaut.htm 宇航机器人工作作原理 HYPERLINK /snakebot.htm 蛇形机器人工作作原理 HYPERLINK /stinger.htm 毒刺导弹工作原原理 它们全都被称为为机器人，至至少有些人是是这么称呼的的。按照目前前最宽泛的定定义，如果某某样东西被许许多人认为是是机器人，那那么它就是机机器人。许多多机器人专家家（制造机器器人的人）使使用的是一种种更为精确的的定义。他们们规定，机器器人应具有可可重新编程的的大脑（一台台计算机），用用来移

9、动身体体。 根据这一定义，机机器人与其他他可移动的机机器（如汽车车）的不同之之处在于它们们的计算机要要素。许多新新型汽车都有有一台 HYPERLINK /car-computer.htm 车载计计算机，但只只是用它来做做微小的调整整。驾驶员通通过各种机械械装置直接控控制车辆的大大多数部件。而而机器人在物物理特性方面面与普通的计计算机不同，它它们各自连接接着一个身体体，而普通的的计算机则不不然。 大多数机器人确确实拥有一些些共同的特性性。首先，几几乎所有机器器人都有一个个可以移动的的身体。有些些拥有的只是是机动化的轮轮子，而有些些则拥有大量量可移动的部部件，这些部部件一般是由由金属或塑料料制成的

10、。与与人体骨骼类类似，这些独独立的部件是是用关节连接接起来的。 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url= 美国国家航空和和航天局供图图一只由NAASA开发的的机器人手，它它的金属部分分是由微型马马达驱动的。在在机器人学中中，手是最难难仿造的结构构之一。机器人的轮与轴轴是用某种传传动装置连接接起来的。有有些机器人使使用 HYPERLINK /motor.htm 马达和 HYPERLINK /electromagnet3.htm 螺线管作为传传动装置；另另一些则使用用 HYPERLINK /hydraulic.htm 液压系统；还还有一些使用用气动系统

11、（由由压缩气体驱驱动的系统）。机机器人可以使使用上述任何何类型的传动动装置。 机器人需要一个个能量源来驱驱动这些传动动装置。大多多数机器人会会使用 HYPERLINK /battery.htm 电池或墙上的的电源插座来来供电。此外外，液压机器器人还需要一一个泵来为液液体加压，而而气动机器人人则需要气体体压缩机或压压缩气罐。 所有传动装置都都通过导线与与一块电路相相连。该电路路直接为电动动马达和螺线线圈供电，并并操纵电子阀阀门来启动液液压系统。阀阀门可以控制制承压流体在在机器内流动动的路径。比比如说，如果果机器人要移移动一只由液液压驱动的腿腿，它的控制制器会打开一一只阀门，这这只阀门由液液压泵通

12、向腿腿上的活塞筒筒。承压流体体将推动活塞塞，使腿部向向前旋转。通通常，机器人人使用可提供供双向推力的的活塞，以使使部件能向两两个方向活动动。 机器人的计算机机可以控制与与电路相连的的所有部件。为为了使机器人人动起来，计计算机会打开开所有需要的的马达和阀门门。大多数机机器人是可重重新编程的。如如果要改变某某部机器人的的行为，您只只需将一个新新的程序写入入它的计算机机即可。 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/tasks/tmr/homepage.html NASA 喷气气推进实验室室供图NASAA的Urbiie机器人正正在攀爬台阶阶并非所有的机

13、器器人都有传感感系统。很少少有机器人具具有视觉、听听觉、嗅觉或或味觉。机器器人拥有的最最常见的一种种感觉是运动动感，也就是是它监控自身身运动的能力力。在标准设设计中，机器器人的关节处处安装着刻有有凹槽的轮子子。在轮子的的一侧有一个个 HYPERLINK /led.htm 发光二极管管，它发出一一道光束，穿穿过凹槽，照照在位于轮子子另一侧的光光传感器上。当当机器人移动动某个特定的的关节时，有有凹槽的轮子子会转动。在在此过程中，凹凹槽将挡住光光束。光学传传感器读取光光束闪动的模模式，并将数数据传送给计计算机。计算算机可以根据据这一模式准准确地计算出出关节已经旋旋转的距离。 HYPERLINK /m

14、ouse.htm 计算机鼠标中使用的基本系统与此相同。 以上这些是机器器人的基本组组成部分。机机器人专家有有无数种方法法可以将这些些元素组合起起来，从而制制造出无限复复杂的机器人人。机器臂是是最常见的设设计之一。 英语里“机器人人”(Robbot)这个个术语来自于于捷克语单词词robotta，通常译译作“强制劳劳动者”。用用它来描述大大多数机器人人是十分贴切切的。世界上上的机器人大大多用来从事事繁重的重复复性制造工作作。它们负责责那些对人类类来说非常困困难、危险或或枯燥的任务务。 机器臂是制造汽汽车时使用的的基本部件之之一。最常见的制造类类机器人是机机器臂。一部部典型的机器器臂由七个金金属部件

15、构成成，它们是用用六个关节接接起来的。计计算机将旋转转与每个关节节分别相连的的步进式马达达，以便控制制机器人（某某些大型机器器臂使用液压压或气动系统统）。与普通通马达不同，步步进式马达会会以增量方式式精确移动（请请访问 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/intro.htm Anaaheim Autommationn公司的网页页以了解它的的原理）。这这使计算机可可以精确地移移动机器臂，使使机器臂不断断重复完全相相同的动作。机机器人利用运运动传感器来来确保自己完完全按正确的的量移动。 这种带有六个关关节的工业机机器人与人类类的手臂极为为相似，它

16、具具有相当于肩肩膀、肘部和和腕部的部位位。它的“肩肩膀”通常安安装在一个固固定的基座结结构（而不是是移动的身体体）上。这种种类型的机器器人有六个自自由度，也就就是说，它能能向六个不同同的方向转动动。与之相比比，人的手臂臂有七个自由由度。 CONTROL ShockwaveFlash.ShockwaveFlash.9 Your brrowserr doess not suppoort JaavaScrript oor it is diisableed. 人类手臂的作用用是将手移动动到不同的位位置。类似地地，机器臂的的作用则是移移动末端执行行器。您可以以在机器臂上上安装适用于于特定应用场场景的各种

17、末末端执行器。有有一种常见的的末端执行器器能抓握并移移动不同的物物品，它是人人手的简化版版本。机器手手往往有内置置的压力传感感器，用来将将机器人抓握握某一特定物物体时的力度度告诉计算机机。这使机器器人手中的物物体不致掉落落或被挤破。其其他末端执行行器还包括喷喷灯、钻头和和喷漆器。 工业机器人专门门用来在受控控环境下反复复执行完全相相同的工作。例例如，某部机机器人可能会会负责给装配配线上传送的的花生酱罐子子拧上盖子。为为了教机器人人如何做这项项工作，程序序员会用一只只手持控制器器来引导机器器臂完成整套套动作。机器器人将动作序序列准确地存存储在内存中中，此后每当当装配线上有有新的罐子传传送过来时，

18、它它就会反复地地做这套动作作。 大多数工业机器器人在汽车装装配线上工作作，负责组装装汽车。在进进行大量的此此类工作时，机机器人的效率率比人类高得得多，因为它它们非常精确确。无论它们们已经工作了了多少小时，它它们仍能在相相同的位置钻钻孔，用相同同的力度拧螺螺钉。制造类类机器人在计计算机产业中中也发挥着十十分重要的作作用。它们无无比精确的巧巧手可以将一一块极小的微微型芯片组装装起来。 关于机器人的文文学作品捷克剧作家卡雷雷尔恰佩克克(Kareel Cappek)在他他于19200年创作的剧剧本罗索姆姆的万能机器器人(R.U.R.)中首次使用用了“机器人人”(Robbot)这一一术语。在剧剧中，机器工工人们在得到到一位科学家家赋予它们的的情感后推翻翻了它们的人人类创造者的的统治。多年年来，许多作作家和电影工工作者一直在在重温这一场场景。 艾萨克阿西莫莫夫(Isaaac Assimov)在他的几部部长篇和短篇篇小说中抱着着一种较为乐乐观的态度。他他的作品中的的机器人温和和、乐于助人人，并且在与与人类交往中中遵守着一套套非暴力法则则，即所谓的的 HYPERLINK /framed.htm?parent=robot.htm&url=/asimov_