先進機器人報告

1、清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,1,機器人技術的發(fā)展及其應用,,退出,>,2012年07月,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,2,,總目錄,一、人類的夢想和追求 二、概念和分類 三、機器人的近代發(fā)展和應用 四、未來展望,,,,,,退出,<,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,3,一、人類的夢想和追求,退出,總目錄,>,<,1.1“機器人”術語

2、的產(chǎn)生 1）古代的幻想和追求人類希望制造一種像人一樣的機器，以便代替人類完成各種工作 古代的追求 （表1.1)2）“機器人”一詞的發(fā)明 1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克的科幻劇本《羅薩姆的萬能機人:羅薩姆公司把機器人作為工業(yè)產(chǎn)品推向市場,從事繁重的勞動。后來, 公司使機器人具有了感情, 機器人成了人類生活中必不可少的成員。該劇預告了機器人的發(fā)展對社會的影響。劇中把捷克語“Robota”(農(nóng)奴)寫成“Robot”(機

3、器人)。,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,4,,退出,總目錄,>,<,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,5,3）工業(yè)機器人的誕生 進人20世紀后，實用化的工業(yè)機器人相繼問世。各種用途的機器人相繼問世，許多夢想成為了現(xiàn)實,退出,總目錄,>,<,機器人電子裝配生產(chǎn)線,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,6,退出,總目錄,>,<,1.

4、2“機器人”是人類的偉大發(fā)明1) 人類的偉大發(fā)明機器人技術是20世紀人類的一項偉大發(fā)明，機器人學的進步和應用是本世紀科學上最有說服力的成就之一,是當代最高意義上的自動化。2）廣闊的研究和應用前景科學的進步與技術的創(chuàng)新,為機器人的研究與應用開辟了廣闊的思路與空間。,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,7,1.3人類的更高追求1）社會進步的需求社會的現(xiàn)代發(fā)展不在滿足于僅要求機器人適應自動化的工業(yè)生產(chǎn)場所和

5、無人的環(huán)境，而是需要“她”具有人的運動方式和更強大的能力，能更好的融入到人類的生活，在與一般人（不僅是專家）的交互和合作的各種活動中，替代人完成一些需要人來完成的工作，而不會給人的生活帶來突兀的感覺。,退出,總目錄,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,8,2）發(fā)展中的不足目前的機器人，特別是已實用化的工業(yè)機器人，完全不具有人的形狀和結(jié)構，其智能水平與人類相比僅在嬰幼兒階段，還沒有擺脫“機器”的“陰影”，走近“人

6、”的世界，它們與人之間的相似性太小。3）更高的追求機器人的智能化、機動性、高度的可靠和安全性、以及與人類環(huán)境的完美的融入性和協(xié)調(diào)性是人類的更高追求。因此，無論在科幻小說還是人們對機器人的第一意識中，都把像人一樣的機器人作為機器人研究的最高境界，機器人研究者也一直把實現(xiàn)類人的行為作為夢寐以求的目標。,退出,總目錄,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,9,二、概念和分類,2.1概念1）工業(yè)機器人的定義和特點

7、 定義：工業(yè)機器人是一種在自動控制下，能夠重復編程完成某些操作或移動作業(yè)的多功能、多自由度的機械裝置，可以在無人參與下自動的執(zhí)行搬運 、裝配、焊接和噴涂等多種操作和移動功能的自動化裝置,退出,總目錄,>,<,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,10,,退出,總目錄,>,<,焊接工業(yè)機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,11,退出,總目錄,焊接和噴涂工業(yè)機器人,清華大學

8、精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,12,退出,總目錄,搬運和裝配工業(yè)機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,13,退出,總目錄,在生產(chǎn)線上工作的噴漆工業(yè)機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,14,,退出,總目錄,機器人化裝配生產(chǎn)線,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,15,特點：工業(yè)機器人是機電一體化的工業(yè)生產(chǎn)用自動化裝置。工業(yè)機器人是為工業(yè)大生產(chǎn)而設計

9、的,為了適應各種不同的生產(chǎn)應用,其形狀多種多樣,但根本沒有一點人模樣,它具有如下特點：(1)能高強度地、持久地在各種生產(chǎn)和工作環(huán)境中從事單調(diào)重復的勞動，使人類從繁重體力勞動中解放出來。(2)對工作環(huán)境有很強適應能力，能代替人在有害場所從事危險工作。(3)具有很廣泛的通用性，比一般自動化設備有更廣的使用，既能滿足大批量生產(chǎn)的需要，又能滿足產(chǎn)品靈活多變的中、小批量的生產(chǎn)作業(yè)。(4)具有獨特的柔性，它可以通過軟件調(diào)整等手段加工多種零件

10、，可以靈活 、迅速實現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn)。(5)動作準確性高，可保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。(6)能顯著地提高生產(chǎn)率和大幅度降低產(chǎn)品成本。,退出,總目錄,>,<,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,16,2）非制造環(huán)境下的機器人定義和特點定義：非制造環(huán)境下的機器人涵蓋了除工業(yè)機器人外的所有其它類型的機器人 特點：非制造環(huán)境下的機器人除具有工業(yè)機器人的基本屬性和使用特點外，具有比工業(yè)機器人適應面更廣、自

11、動化和智能化更高、對工作環(huán)境的適應能力更強、操作功能更復雜、以及能滿足特殊要求等特性。,退出,總目錄,>,<,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,17,退出,總目錄,各種非制造環(huán)境下的機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,18,退出,總目錄,非制造環(huán)境下的機器人-步行擬人機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,19,退出,總目錄,非制造環(huán)境下的各種機器人,

12、清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,20,退出,總目錄,非制造環(huán)境下的機器人-康復機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,21,退出,總目錄,>,<,2.2分類1）工業(yè)機器人 工業(yè)機器人的分類方法很多，還沒有一種分類可以滿意地將各類機器人均包括在內(nèi)，目前多數(shù)的分類只能按各種特征、性能來考慮。以下是各種分類表：,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,22,總目

13、錄,退出,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,23,工業(yè)機器人的坐標結(jié)構布置形式,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,24,總目錄,退出,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,25,總目錄,退出,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,26,工業(yè)機器人的示教再現(xiàn)控制方法,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,27,總目錄,退出,清華大學精儀系制造

14、所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,28,總目錄,退出,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,29,多足移動機器人,操作機器人-點焊機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,30,輪式移動軍用機器人,,四足移動機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,31,DANTE-1和DANTE-2 (Carnegie Mellon Univ.)。包括8條縮放式足機構， 其中DANTE

15、-1高3m，寬2m，重400kg，曾進行火山考察。,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,32,雙足移動擬人機器人,,履帶式移動機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,33,總目錄,退出,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,34,服務機器人-外墻清洗移動機器人,服務機器人-玻璃清洗機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,35,服務機器人-導盲犬,服務機

16、器人-加油機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,36,娛樂服務機器人-機器狗,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,37,娛樂服務機器人-足球機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,38,軍用機器人-無人戰(zhàn)場車,軍用機器人-飛行機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,39,軍用機器人-排彈移動機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》

17、專題報告,40,空間機器人-月球車,空間機器人-空間站操作臂,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,41,水下機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,42,醫(yī)療機器人-外科手術機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,43,總目錄,退出,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,44,機器人化機器-并聯(lián)虛擬軸機床,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》

18、專題報告,45,,機器人化機器-并聯(lián)虛擬軸機床,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,46,微機器人（微操作型）,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,47,擬人機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,48,無人飛行機器人,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,49,各種仿人手部,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,50,MIT研制的仿生機

19、器人恐龍,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,51,退出,總目錄,>,<,三、機器人的近代發(fā)展和應用,3.1工業(yè)機器人的發(fā)展1）發(fā)展歷史（見后表）2）應用現(xiàn)狀1998年國際機器人聯(lián)合會的調(diào)研報告：（1）截止到1997年底,歷年來世界上共銷售工業(yè)機器人95萬臺,現(xiàn)役工業(yè)機器人總數(shù)為71.1萬臺。1997年世界上共裝備各種工業(yè)機器人85000臺,比1996年增長6.5%,銷售額為48億美元。,清華大

20、學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,52,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,53,（2）預計1997～2002年世界機器人年平均增長9%,2001年銷售量比1997年增長41%。在機械行業(yè)不景氣的情況下,機器人能連續(xù)增長,也顯示了機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性。 （3）工業(yè)機器人是一種對生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境的適應性和靈活性很強的柔性自動化設備。在技術發(fā)達國家中,工業(yè)機器人已在生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。

21、工業(yè)機器人的應用使產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)率都得到了很大提高,并且由于機器人是一種能適應產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的柔性自動化設備,所以,它的應用大大縮短了新產(chǎn)品的換產(chǎn)周期,從而提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力。在當代工業(yè)技術革命中,工業(yè)生產(chǎn)日趨向柔性自動化方向發(fā)展,工業(yè)機器人技術已成為現(xiàn)代工業(yè)技術革命中的一個組成部分。,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,54,工業(yè)機器人錄象放映,清華大學精儀系制造所/《機器技術的發(fā)展和應用》專題報告,55

22、,3.2非制造環(huán)境下的機器人發(fā)展近年來，非制造環(huán)境下的機器人隨著機器人智能程度和技術的發(fā)展,,拓寬了其潛在的應用領域, 出現(xiàn)了以下發(fā)展熱點： 仿人機器人?。?）工業(yè)機器人是為工業(yè)生產(chǎn)而設計的,為了適應各種不同的應用現(xiàn)場,其形狀多種多樣,但根本沒有一點人模樣,這也使很多機器人愛好者大失所望。為了使機器人更容易讓人接受,也為了讓機器人像人一樣能完成各種工作,各國都在開發(fā)不同規(guī)格、不同功能的仿人機器人,清華大學精儀系制造所/《機

23、器技術的發(fā)展和應用》專題報告,56,（2）從仿人機器人的集成情況看,日本本田公司的P2、P3最先進。P2機器人于1996年問世,身高185cm,體重210kg。它能通過重力感應器和腳底的觸覺感應器把地面的信息傳到大腦(電腦),機器人的電腦再根據(jù)情況進行判斷,進而平衡身體,穩(wěn)步前進。它不僅可以走平路,而且可以爬臺階和在傾斜路面上行走;不僅可以推車,而且可以通過遙控擰螺釘。P3機器人是P2機器人的改進型,它比P2更先進。P3身高160cm,

24、體重130kg,與人類更加接近。 （3）為了進一步推動仿人機器人的發(fā)展,日本于1998年推出了人型機器人計劃。該計劃為期5年,共分兩個階段:第一階段為1998～1999年;第二階段為2000～2002年,總投資200億日元,這也是它的第三個機器人計劃。日本的第一個機器人計劃是1983年啟動的“極限作業(yè)機器人”計劃,為期8年,總投資155億日元;第二個機器人計劃是1991年啟動的為期10年的“微機械技術”開發(fā)計劃,總投資250億日元,