图书名称：《和机器人一起进化》【作者】〔加拿大〕泰里·法沃罗【丛书名】未读·探索家【页数】230【出版社】天津：天津科学技术出版社,2019.11【ISBN号】978-7-5576-7195-2【价格】68.00【分类】机器人-普及读物【参考文献】〔加拿大〕泰里·法沃罗.和机器人一起进化.天津：天津科学技术出版社,2019.11.图书封面：图书目录：《和机器人一起进化》内容提要：本书是一本关于机器人的科普图书。作者从20世纪50年代写起，阿西莫夫的小说让机器人成为了科幻文化的一个符号。经过了五六十年的发展，计算机技术和电子技术越发成熟，功能各异的机器人已经融入人类社会。在未来，人工智能技术将迎来飞跃，有科学家推测，到了2050年，机器人有可能真正成为人类的伴侣。作者将这一百年间，机器人从概念到现实的发展娓娓道来，为我们呈现了一本丰富、生动，令人思考的机器人全景之书。《和机器人一起进化》内容试读引言为什么要写机器人从前，他们许诺给我们月亮…后来我们长大了，懂得核弹可以毁灭地球，但是我们也能够逃到别的星球上去。我们有时如偏执狂般疑神疑鬼，有时又对进步信心猛增，类似于我们时不时激情亢奋一下，把头发高高扎起去参加特百惠派对'。我们就是这样一边在脑袋里玩跷跷板，一边期待着一个或许永远都不会到来的未来，至少不是《明日的世界》(WorldofTomorrow)2里那个别人兜售给我们的未来。关于未来，我们同时做着两个截然相反的梦一一个十分暗黑，充满末日景象；另一个却闪闪发光，令人愉快，有如刚刚清洗过的亚麻地板。而潜伏在这两个梦境阴影中的，乃是一个已在人类的想象中存在了数个世纪之久，终于在原子时代到来之际显露真身的创造物：机器人。我们曾经期待机器人成为我们的伙伴和守护者。它们永不疲倦、可信可靠、坚不可摧：它们会比我们人类更聪明、更强大，却不会有人类那种已将地球推至毁灭边缘的侵略性。有朝一日，它们会像《杰森一家》（TheJeto)里那个满嘴俏皮话的机器女佣罗西一样，为我们整理房间；或者如《迷失太空》(LotiSace)里威尔·罗宾逊的机器人那般，与我们携手探索其他星球。时光流逝，原子弹并没有从天上落下来一至少没落在我们头上；月球殖民计划1特百患派对(Tuerware--artyig),销售员（通常是家庭妇女）在家中举办的小型直销派对，参加者也多为女性。这种聚会始于20世纪50年代，开启了直销（或称“体验式管销”）模式，并风靡至今，对美国大众文化产生了深远影响，此后广泛用于称呼类似的家庭直销派对。此为译者注，如无特殊说明，均为译者注。2又译作《今夕何夕》，一部讲述近未来人类生活的系列动画作品。一编者注2和机器人一起进化也未能付诸实施。我们终于感到腻烦了，“明日的世界”变成了一个叫人难过的梦境，活像世博会场馆在废弃之后变成破败生锈的游乐场。尽管住到月亮上去是没指望了，机器人却在对我们招手。如今，我们正在成为第一代有幸亲手将汽车钥匙交给机器人，让它们变成地球新成员的人。用电影《2001：太空漫游》中嗜杀成性的人工智能“哈尔”(HL9000)的话来说，这是我们应当“冷静地坐下来，吃一片镇静剂，好好把事情想清楚”的时候了。借用《星际迷航》里“老骨头”伦纳德·麦考伊的说法：我是个作家，不是个“机器人专家”。过去的三十年里，我一直是个市场营销文案写手、生活时尚记者、幽默作家、小说家兼博客写手。那么，你或许会问：为什么我会选择写这样一本书呢？为什么我想要探讨我们这一代人与机器人、人工智能和计算机之间的相互关系呢？我有我的理由。实际上，我有足足七个理由。第1个理由：我爱我的老爸，而他热爱机器人。整个家庭中，唯有我数学最差，这一点曾让老爸深感困扰。老爸是一名电工技师、业余发明家，而老妈在结婚成家、生儿育女之前当过会计。老妈最引以为豪的就是她能在脑子里累加整栏的数字，这足以让她成为一名优秀的计算员，就像布莱切利园里那些为打败希特勒做出贡献的女密码破译员。我的姐姐罗斯玛丽和乔安娜的数学和物理成绩均十分优异。罗斯玛丽是老大，她的丈夫罗杰曾是神学院学生，后来放弃神职转而投身研究纯数学，并在1967年成为BM的软件开发员。我的哥哥里克曾经想当宇航员，不过他学了工业工程。他于20世纪90年代去硅谷工作，专事开发基于互联网的电话系统。而我呢？我最后成了一个广告文案写手，为科技行业提供服务。我服务过的客户有BM、苹果、早期的蜂窝电话公司和网上银行等，不一而足。我曾为IBMPCir'写过文案，对此我怀有一种暖昧的荣耀感—那是科技行业有史以来最惨的营销失败案例之一。我和这些客户相处得挺舒服，一部分原因在于他们全都穿着白衬衫，口袋里插1即BMPCjuior,BM公司于1984年推出的一款面向家庭和学校市场的低端个人电脑产品。出于种种原因，该产品销量不佳，被视作个人电脑史上的典型商业失败案例。一编者注引言为什么要写机器人3着护笔袋，有股熟悉的极客范儿。我在一个意大利家庭里长大，这个大家庭活力四射，对所有科技类事物充满热爱。我们家在晚餐临近尾声时通常是这样的：大家围绕餐桌而坐，一瓶接一瓶地喝着老爸自酿的葡萄酒，高谈阔论。话题总离不开登月、汽车、计算机，特别是机器人。这是因为老爸在职业生涯的最后十年是和第一台工业机器人一“尤尼梅特”(UNIMATE)并肩共事的，这还启发了他自己在家制造机器人。如此这般，尽管我本人既没成为科学家，也没当上工程师，但我长大成人的整个过程，始终伴随着那种令他们激情燃烧的、独特的创造精神。第2个理由：机器人深植于我的大众文化基因。我总是把自己想象成《小机》(Roie)中的小格洛丽亚。《小机》是艾萨克·阿西莫夫的短篇小说集《我，机器人》里的第一篇。小格洛丽亚喜欢和她的机器人男保姆罗比玩捉迷藏，她的母亲却把罗比赶去工厂做苦工。最后，罗比拯救了格洛丽亚的生命，因善良而变成了一个接近真人的男孩，恰似一个机械版的皮诺曹。这个故事似乎想告诉我们，机器人比人类还要有人情味一它们就像我们的异父或异母兄弟，但比我们更聪明、更理智，而且心地无私，如同每个北美郊居家庭都想抚养的那种完美小孩。机器人不会变成少年犯，也不会染上毒瘾或者被关进叛逆女孩管教所。“阿西莫夫的孩子们”与大多数真人小孩不同，它们从来不让父母失望。20世纪60年代，我沉浸在《迷失太空》和《我的活玩偶》(MyLivigDoll)这类以机器人为主角的电视剧中。我跟每个书呆子气十足的同龄小孩一样，从不错过任何一集《星际迷航》，并且无可救药地迷恋斯波克。斯波克是什么？不正是下一代星际迷们追捧的机器人和生化人一百科中尉和“九之七”—的样板吗？当年NBC宣布停播《星际迷航》的时候，我还参加了写愤怒信的人们发起的反对活动。我们最终争取到让这部剧在电视上多活了一年，直到詹姆斯·T.柯克船长被迫转行，成了人造奶油的广告代言人。1968年，姐姐们带我去看了《2001：太空漫游》。在电影里，我见到了自阿西莫夫的创想以来最有影响力的机器人形象一哈尔，一个与人类伙伴一起飞向木星的人工4和机器人一起进化智能。但是，哈尔谋杀了宇航员。它还会唱《黛西·贝尔》(DaiyBell)'。那时我只有11岁，无法理解哈尔为什么拒绝为宇航员戴夫打开太空舱的门，为什么戴夫穿过迷幻的宇宙之后就变成了一个胎儿般的“星孩”(tarchild)。这种象征手法对我来说太深奥了。虽然连电影都没看懂，但我自那之后确确实实开始攒钱了，因为我想给自己买一套冬日白少女装，类似《西尔斯目录》2里的未来派空姐连体衣。20世纪70年代，越来越多比以往更酷的机器人通过电影、电视和书本走进了我的生活。《宇宙静悄悄》《星球大战》《银河系漫游指南》《异形》《银翼杀手》，所有这些作品都在阿西莫夫设想的基础上，创造出了形象更新奇、通常更邪恶、偶尔更可爱的机器人；而小说家菲利普·K.迪克、斯蒂芬·金和阿瑟·C.克拉克则创造出了平行世界，在那里人类和机器人勉强休战，共同生存。到了IBMPC和苹果Macitoh如海啸般扫荡全球，把某些工作岗位直接消灭掉的时候（还记得“排字工”吗？)，与我同龄的年轻人已经做好了迎接这一切的准备：我们早已看见未来在眼前晃来晃去，一如《银翼杀手》里的哈里森·福特用他脱白的手指吊挂在外墙上摇摇欲坠，而复制人鲁特格尔·哈尔手握一只白鸽，满怀诗意地追忆了在猎户座边缘被击中的攻击舰艇后，瘫坐在地，按编好的程序死去。科技即未来一要么顺应，要么死亡。于是，我们这一代人选择顺应它。即使今生开不上能飞的小汽车，也用不上喷气背包，台式计算机和互联网已经足以把我们所生活的世界变成一个“神奇王国”一只要我们不先把这个古老的地球炸为齑粉，或者将之毒害成一颗死星球。我们似乎一直在等待着什么大事发生。在这样的心态中长大的我们，如今正亲眼见证那些在我们童年时代的流行文化里大行其道的机器人变成活生生的现实：从物联网到自动化厨房，到具备人工智能、能跟你叨叨枕边蜜语的玩偶，到护理老、弱、病、1英国音乐家哈利·戴克于1892年创作的歌曲。1961年，电脑音乐大师麦克斯·马修斯在BM704上成功制作出世界上第一首由电脑模拟人声演唱的歌曲，这首歌就是《黛西·贝尔》。当时，阿瑟·C克拉克也在场见证了这首歌的诞生。此后，一些公司和研究所在从事相关开发的时候都会选择《黛西·贝尔》进行调试。2《西尔斯目录》(SearCatalogue),美国著名百货公司西尔斯·罗巴克公司（简称西尔斯）的产品邮购目录西尔斯公司于1884年开始零售产品的邮胸业务，此后发展为美国乃至世界零售业的巨头，曾经影响了好几代美国人的生活。引言为什么要写机器人5残者的类人机器人，再到亚马逊推出的“预期发货”系统一在我们自己还没想好要买什么之前，它就已经把货品发给我们了。这是不是太酷了，或者说太可怕了？第3个理由：我们这代人见证了机器人技术发展的全过程。我属于在“婴儿潮”后期出生的所渭“琼斯一代”1。我们这代人实在很不幸：正夹在第一波“婴儿潮”和“X世代”2之间一前面那一代人积极进取又充满理想主义，后面那个世代虽然幻想破灭，但是更酷。而1954一1962年出生的我们，不仅没能赶上“嬉皮友爱大聚会”，还恰好赶上了20世纪70年代后期的能源危机和经济萧条。我们是这样一代人：始终渴望像哥哥姐姐们一样成功，却从未能充分发挥自身的潜力。如今我们又被贴上了“数字移民”的标签，用来把我们跟儿孙辈区分开来，毕竟他们是“数字原住民”，一生下来手里就抓着触摸屏。“移民”一词表明我们在科技上纯属新手，不得不奋力适应这个已宛如外星球的世界一我们连这个世界的语言都说得不大顺溜。非但如此，我们还一直在被科技塑造着。我们是第一批“电视机保姆”、合成音乐、人造食品的同谋共犯，大气核试验残留物也嵌在我们的乳牙中间。要给我们贴标签的话，“数字失忆症患者”可能更合适。我们仿佛在一艘快速航行的科技巨轮的滚动式甲板上度过一生，在身后抛下一长串机械废品一电视机、传真机、文字处理机、摄像机、八轨道磁带、盒带录像机、CD播放器、台式计算机、笔记本电脑，还有最初那种砖头般的蜂窝手机。它们随着波浪起伏，然后下沉。我们在丢弃老旧装置的同时，只顾继续奔向下一轮技术革新，忘记了我们也有过别样的生活方式。我写这本书的一部分动机，即是想对我们一生所经历的这梦幻般的航程进行一番回顾与反思。1“琼斯一代”(GeeratioJoe,指1954一1965年出生的美国人。“琼斯”具有“渴望”的含义，在美国俗语中还有“染上毒瘾”之意。“琼斯一代”在美国教育部实施的全国教育进步评价(NAEP)和美国高考(SAT)中创下了历史最低分，因此也被称为“愚蠢的一代”。不过，随着以奥巴马为首的GeeratioJoe精英掌控华盛顿政坛，这一代人已不再受歧视。2“X世代”"(GeeratioX),指出生于20世纪60年代中期至20世纪80年代初期的一代人。这代人在20世纪80年代的经济衰退中长大，又经历了21世纪初的互联网泡沫破灭。在成家立业之际，他们还要面对全球性金融危机和经济下滑。在美国，步入中年的“X世代”前有“婴儿潮”挡道，后有“Y世代”强势冲击，在生活和工作中夹在两代人中间，处境尴尬，不少“X世代”因此满腹牢骚、焦骤不安。6和机器人一起进化第4个理由：在变成数字化机电产品之前，机器人早已是艺术作品里的形象了。机器人并非科技研究的产物，比如电灯泡或电报，它们本是小说家、剧作家和电影制作人作品里会思考的机器。科学家、工程师和工业设计师从这些作品中获得灵感，将影视书本里的形象召唤出来变为现实，这才有了机器人。即使在今天，获提名进入卡内基梅隆大学机器人名人堂的机器人仍有一半是只存在于想象中的角色，包括《星球大战》中的2-D2,迪土尼动画片《机器人总动员》里压缩垃圾的机器人“瓦力”，当然更不能少了《2001：太空漫游》里的“哈尔”。计算语言学研究的开启1968年夏天，当时还是高中生的杰瑞·卡普兰（JerryKala)把《2001：太空漫游》一口气看了六遍。受到这部电影的启发，他对朋友宣布，将以制造出自己的“哈尔”为毕生使命。后来，卡普兰取得计算机科学博士学位，成为人工智能领域的先驱，专门研究如何使用英语自如地与计算机沟通一既是宇航员鲍曼和普尔同“哈尔”交谈的方式，也是我们所有人向Sii询问“距离最近的马来西亚希腊混合风味的潮人餐厅在哪里”的那种方式。第5个理由：我们应该谈谈机器人和人工智能在日常生活中的真实情况（而不是被耸动的标题和天花乱坠的广告所愚弄。计算机科学家和工程师一直在致力于设计能移动、学习和做决定的自主机器人，开始时间比我们这些不是科学家的人所了解的要早得多。1970年，斯坦福大学就开发出了第一台能行走和视物的机器人1，此时距《星际迷航》在我的抗议声中落幕仅仅过去一年，比R2-D2和C-3P0在《星球大战》中登场早了整整七年。甚至连自动驾驶汽车也不是什么新点子一早在20世纪60年代中期，自动驾驶的机动车就已经在研发当中了，这是水星-双子座-阿波罗(Mercury-1这里作者指的是后文提到的“夏凯”机器人。一编者注···试读结束···...

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图书名称：《工业机器人操作与编程》【作者】陈东伟，黄岚，高玉梅编著【丛书名】普通高等教育只能制造系列教材【页数】136【出版社】北京：机械工业出版社,2020.10【ISBN号】978-7-111-66756-8【价格】29.80【分类】工业机器人-程序设计作-高等学校-教材-操作【参考文献】陈东伟，黄岚，高玉梅编著.工业机器人操作与编程.北京：机械工业出版社,2020.10.图书封面：图书目录：《工业机器人操作与编程》内容提要：《工业机器人操作与编程》内容试读第1章工业机器人简述合知识目标√了解工业机器人发展概况。√了解机器人定义及分类。√分析工业机器人的未来发展方向。技能目标√掌握机器人的分类方法和工业应用。√掌握工业机器人发展趋势及方向。1.1机器人定义及分类1.1.1机器人定义随着现代机器人技术的飞速发展，机器人所涵盖的内容越来越丰富，新的机型、新的功能在不断涌现，但至今对于机器人仍没有一个统一、严格、准确的定义。广义上讲，机器人就是充分应用各种技术，在现实世界起各种作用的智能化系统。但各国科学家从不同的角度出发，给出的定义有所不同。1967年，日本召开的第一届机器人学术会议提出了两个具有代表性的定义。一是森政弘与合田平提出的：机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、随动性七个特征的柔性机器。二是“仿人机器人之父”加藤一郎提出的满足如下所述的三个条件的机器称为机器人。1)具有脑、手、脚三要素的个体。2)具有非接触传感器（用眼、耳接收远方信息）和接触传感器」3)具有平衡觉和固有觉的传感器加藤一郎强调了机器人应当仿人的含义，即应由脑统一指挥手进行作业，指挥脚实现移动。1969年，加藤实验室研发出第一台双脚走路机器人，如图1-1所示。1987年，国际标准化组织对工业机器人进行了定义：工业机器人是一种能实现自动控制下的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。1988年，法国的埃斯皮奥将机器人学定义为：机器人学是指设计能根据传感器信息实1工业机器人操作与编程WABOT-1WABOT-2图1-1双脚走路机器人现预先规划好的作业的系统，并以此系统的使用方法作为研究对象的学科。我国科学家对机器人的定义是：机器人是一种自动化的机器，它具备一些与人或生物相似的智能，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。国际标准化组织对机器人的特征定义如下。1)仿生特征：动作机构具有类似于人或其他生物体的某些器官的功能。2)柔性特征：机器人作业具有广泛的适应性，适用于多种工作，作业程序灵活。3)智能特征：机器人具有一定程度的人类智能，如记忆、感知、推理、决策、学习等。4)自动特征：完整的机器人系统，能够独立、自动完成作业任务，不依赖人的干预。1.1.2机器人分类关于机器人的分类方法，国际上并没有统一的标准，可以按负载量分类，也可以按控制方式分类，还可以按自由度分类，总之，从不同角度有不同的分类方法。下面介绍几种具有代表性的机器人分类方法。1.按机器人的技术发展水平分类(1)第一代机器人第一代机器人只能按照预先示教的轨迹、行为等进行重复作业，属于示教-再现型机器人。该类机器人的示教方式有两种：一种是由操作人员抓握机器人末端示范轨迹，机器人记录并重复；另一种是操作人员通过示教盒上的按钮控制机器人一步一步地运动，机器人记录并重复。(2)第二代机器人第二代机器人具有环境感知装置，通过传感器感知周围环境，凭借反馈控制自适应能力来改变当前位置或姿态，可以在一定程度上适应环境变化。(3)第三代机器人第三代机器人是智能机器人，具有多种传感器。其不仅可以感知自身状态，如所处位置、自身故障等，还可以感知外部环境，并对获取的信息进行逻辑推理和判断决策。当自身状态与外部环境发生变化时，该类机器人可以自主决定自身行为，无须依赖预先设置的程序，具有高度的自适应性和自制能力。(2第1章工业机器人简述(4)第四代机器人第四代机器人是情感机器人，具有表达、识别和理解喜、乐、哀怒，模仿、延伸和扩展人的情感的能力。情感机器人不仅是机器人科学家的梦想，也是我国社会发展的切实需要。《新一代人工智能发展规划》对情感机器人提出了：“针对改善人际沟通障碍的需求，开发具有情感交互功能、能准确理解人的需求的智能助理产品，实现情感交流和需求满足的良性循环”的要求。2.按机器人的机构特征分类(1)直角坐标型机器人该型机器人的外形如图1-2所示，在空间上具有互相垂直的三条直线移动轴，它的三个关节都是移动关节，并可以通过直角坐标方向的三个自由度确定其手部空间位置。直角坐标型机器人的动作空间为一个长方体。其优点是结构简单、可靠性强、位置精度高、空间轨迹求解简单，可在恶劣环境下长期工作。但是，直角坐标型机器人结构庞大，动作范围相对较小，常用于大负载搬运场合。(2)圆柱坐标型机器人该型机器人的外形如图1-3所示，主要由旋转基座、垂直移动轴和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移共三个自由度，其动作空间为圆柱体。圆柱坐标型机器人的优点是结构简单、占地面积小、位置精度高、刚性好，但空间利用率低。(3)球坐标型机器人该型机器人的外形如图1-4所示，其机械手可以前后移动、上下摆动和在绕底座的水平面上转动，具有平移、摆动和旋转三个自由度，其动作空间为球面。球坐标型机器人的优点是结构紧凑、占地面积小、动作灵活，但结构复杂，位置精度低。图1-2直角坐标型机器人图13圆柱坐标型机器人图1-4球坐标型机器人(4)多关节坐标型机器人该型机器人由多个旋转和摆动机构组成，结构紧凑，工作空间大，应用范围广。根据其摆动方向的不同，多关节坐标型机器人又分为如图1-5所示的垂直多关节机器人和如图1-5所示的水平多关节机器人。垂直多关节机器人的优点是可以实现三维空间内各种姿势，生成各种复杂轨迹，其动作空间为球体，但其结构刚度低，位置精度低。水平多关节机器人具有串联配置的两个在水平面内旋转的手臂，动作空间为柱体，其优点是在垂直方向刚性好、水平方向柔顺性好、动作灵活、位置精度高。3.按应用领域分类我国机器人专家从应用领域出发，将机器人分为工业机器人和特种机器人。(1)工业机器人工业机器人是指面向工业领域的机器人，根据具体应用不同可以分为如下几种。1)用于汽车整车焊接的点焊机器人。2)用于汽车零部件焊接的弧焊机器人。3工业机器人操作与编程3Da)垂直多关节机器人)水平多关节机器人图1-5多关节坐标型机器人3)用于电子部件装配的装配机器人。4)用于给机床提供工件并在加工后将其取出的上下料机器人。5)用于给容器装载不同工件的码垛机器人。随着对工业生产线柔性要求的提高，各领域对工业机器人的需求也越来越强烈。(2)特种机器人特种机器人是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，其应用范围涉及保安、救援、医疗服务、农业、军事等领域。按具体应用不同可以分为如下几种。1)陪伴人类的娱乐休闲机器人。2)帮助残疾人完成日常琐事的残障辅助机器人。3)提供24小时监视、保障住宅安全的安全机器人。4)从事医疗或辅助医疗的医用机器人。5)用于施肥、除草、采摘的农业机器人。6)用于水下勘测、搜救等的水下机器人。7)用于军事领域的物资运输、搜寻勘探，甚至实战进攻的军事机器人。1.2工业机器人概况20世纪50年代，工业机器人还处于萌芽阶段；经过几十年时间的发展，工业机器人就已遍布人类社会的众多领域，广泛应用于人们的生产和生活中：而如今，与计算机技术一样，机器人技术正在日益改变着人们的生活方式，成为日常生活中不可或缺的一部分。机器人设计应追溯到早期的工业机器人。可以说，工业机器人奠定了机器人发展的基础。工业机器人制造商致力于使机器人更加人性化，并广泛适用于各种应用场景。目前，机器人技术最大的商业应用也在于工业机器人，其中超过50%的工业机器人用于汽车制造业中的机械涂装及焊接作业，如图1-6所示。据统计，每辆汽车大约有3000~4000个电阻焊点，焊接工作量极大，因此焊接机器人在汽车制造业中具有不可替代的地位。过去，我国汽车零部件一直采用手工焊和专机焊，存在劳动强度大，作业环境恶劣，焊工技术低下，生产柔性差，焊接质量不能有效保证，以及无法满足现代汽车工业生产的需求等问题。随着工业4第章工业机器人简述机器人的大量应用，零部件自动化生产水平及效率大幅提高，保证了焊接、加工、装配等质量，使生产过程更具柔性图1-6汽车装配生产线工业机器人的出现，使人类从大量繁琐、重复、危险性高、技能要求低的工作中解放出来，以低成本实现高生产率、高产品质量和高适用性。1.2.1工业机器人发展历史1920年，捷克斯洛伐克作家萨佩克创作了一部名为《洛桑万能机器人公司》的剧本，他把由洛桑万能机器人公司生产的那些机器取名Roota(捷克语意为“奴隶”)和Rootik(波兰语意为“工人”)。由此，“机器人”的名字正式诞生。I939年，美国纽约世博会展出了WetighoueElectricCororatio(西屋电气公司)制造的家用机器人Elektro。该机器人由电缆控制，可以行走，不过离真正的家务劳动者还有很大距离，但它让人们对于家用机器人的憧憬变得更具体。1942年，美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”，虽然其诞生于科幻小说中，但后来成为了学术界默认的研发原则。“机器人三定律”是阿西莫夫最广为人知的成就，其具体表达如下。第一定律：机器人不得伤害人类个体，或者目睹人类个体遭受危险而袖手不管。第二定律：机器人必须服从人给予它的命令，当该命令与第一定律冲突时例外。第三定律：机器人在不违反第一、第二定律的情况下要尽可能保护自己的生存。1948年，诺伯特·维纳在《控制论一关于在动物和机器中控制和通信的科学》中提出了机器人的通信、控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，首次指出了自动化工厂中计算机的核心地位。马文·明斯基于1954年提出了智能机器能够创建周围环境的抽象模型，因此人类一旦遇到问题便可从抽象模型中寻找解决方法，这在一定程度上影响了智能机器人的发展方向。1956年，美国的Devol和JoehF.Egelerger创立了第一家生产机器人的公司Uimatio,其生产的Uimatio机器人也被称为可编程传输机器人，如图1-7所示。人们最初主要用该机器人将物体从一个点转移到另一个点，距离大约3m。Uimatio后来将其技术授权给KawaakiHeavyIdutrie和GKN,分别在日本和英国制5工业机器人操作与编程造机器人。1968年，日本制造出第一台通用机械手机器人，并很快进入实用阶段。该机器人大大缓解了市场劳动力严重短缺的社会矛盾。1968年，美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey,该机器人带有视觉传感器，能够根据人的指令抓取积木。Shakey作为第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。1969年，斯坦福大学的VictorScheima发明了六自由度关节斯坦福臂，如图1-8所示。其能够准确地跟随空间中的任意路径，并将机器人的潜在用途扩展到更复杂的应用，例如装配和焊接。Scheima随后为麻省理工学院AI实验室设计了第二个机械臂，称为“MIT臂”。Scheima将设计卖给了Uimatio,Uimatio在通用汽车的支持下进一步开发，后来将其作为可编程通用机器人推向市场。●的5为八图1-7Uimatio可编程传输机器人图1-86自由度关节斯坦福臂工业机器人也在欧洲迅速发展，ABB机器人和库卡机器人公司于1973年将机器人推向市场。ABBRootic(前身为ASEA)推出的IRB6是世界上第一款商用全电动微处理器控制机器人。前两台RB6机器人被出售给瑞典的Maguo,用于研磨和抛光管道弯曲，并于1974年1月投入生产。同样在1973年，库卡机器人公司建造了第一台工业机器人，称为FAMULUS,它也是第一个由六个电动机驱动的铰接式机器人。1978年，美国Uimatio公司推出通用工业机器人PUMA,这标志着工业机器人技术已经完全成熟。协作机器人(CollaorativeRoot)是近几年兴盛起来的机器人，它是特殊的工业机器人，简称coot或co-root,是一种设计为能与人类在共同工作空间中进行近距离互动的机器人。国际工业机器人安全标准IS010218-2对协作机器人(CollaorativeRoot)的定义是被设计成可以在协作区域内与人直接进行交互的机器人，如图1-9所示。其中，协作区域图1-9六自由度协作机器人6···试读结束···...

2022-10-21

图书名称：《机械设计手册机器人与机器人装备》【作者】闻邦椿【页数】198【出版社】北京：机械工业出版社,2020.04【ISBN号】978-7-111-64749-2【分类】机械设计-技术手册-机器人-设计-技术手册【参考文献】闻邦椿.机械设计手册机器人与机器人装备.北京：机械工业出版社,2020.04.图书封面：图书目录：《机械设计手册机器人与机器人装备》内容提要：《机械设计手册》第6版单行本共26分册，内容涵盖机械常规设计、机电一体化设计与机电控制、现代设计方法及其应用等内容，具有系统全面、信息量大、内容现代、突显创新、实用可靠、简明便查、便于携带和翻阅等特色。各分册分别为：《常用设计资料和数据》《机械制图与机械零部件精度设计》《机械零部件结构设计》《连接与紧固》《带传动和链传动摩擦轮传动与螺旋传动》《齿轮传动》《减速器和变速器》《机构设计》《轴弹簧》《滚动轴承》《联轴器、离合器与制动器》《起重运输机械零部件和操作件》《机架、箱体与导轨》《润滑密封》《气压传动与控制》《机电一体化技术及设计》《机电系统控制》《机器人与机器人装备》《数控技术》《微机电系统及设计》《机械系统概念设计》《机械系统的振动设计及噪声控制》《疲劳强度设计机械可靠性设计》《数字化设计》《工业设计与人机工程》《智能设计仿生机械设计》。本单行本为《机器人与机器人装备》，主要介绍机器人与机器人装备概述、串联机器人、并联机器人、轮式机器人、机器人驱动系统、机器人用传感器、机器人视觉、机器人控制系统、机器人人工智能、机器人工装夹具及变位机、工业机器人的典型应用、服务机器人技术的新进展等内容。本书供从事机械设计、制造、维修及有关工程技术人员作为工具书使用，也可供大专院校的有关专业师生使用和参考。《机械设计手册机器人与机器人装备》内容试读第26篇机器人与机器人装备主编宋伟刚编写人宋伟刚汪博审稿人柳洪义赵明扬第5版工业机器人技术主编宋伟刚赵明扬编写人宋伟刚赵明扬审稿人柳洪义26-4第26篇机器人与机器人装备以上的轴进行编程，可以是固定式或移动式，广泛应独立地按给定指令在三维空间内进行操作。用于工业自动化。工业自动化应用包括（但不限于）工业机器人的应用非常广泛，制造业和非制造业制造、检验、包装和装配。工业机器人包括操作机各领域都可以采用。目前常用的工业机器人有喷涂机(含驱动器)和控制器，包含示教盒和任何通信接口器人、点焊机器人、弧焊机器人、搬运机器人、装配(硬件和软件)。操作机是指用来抓取和（或）移动机器人、冲压及压铸上下料机器人等，还有在特殊作物体、由运动副将多个构件组合而成的多自由度机业环境下采用的机器人。器。操作机可由操作员、可编程控制器或某些逻辑系一台工业机器人一般由机器人本体、控制装置和统（如凸轮装置、线路）来控制。工业机器人系统驱动单元三部分构成。工业机器人具有和人手臂相似是由（多）工业机器人、（多）末端执行器和为使机的动作功能，可在空间抓、放物体或进行其他操作，器人完成其任务所需的任何机械、设备、装置、外部有些机器人还带有使操作机构移动的机械装置一移辅助轴或传感器构成的系统。动机构和行走机构。工业机器人的构成见表26.1-1工业机器人的控制功能和结构特点以及自治能力和图26.1-2。机器人系统除包括机器人的各构成部各有差异，但必须具备三个基本要求：采用以CPU分外，还包括机器人进行作业所要求的外围设备为核心的控制器进行控制，如工业控制计算机、NC(如焊接机器人的变位机)。控制器、PLC等；能按输人指令进行记忆和再现；能表26.1-1工业机器人的构成成说明机座为平台或构架，操作机第一个杆件的原点置于其上手臂操作机上一组相互连接的杆件和主动关节，用以定位手腕，也称为机器人手臂或主关节轴工业机器操作机上的手臂和末端执行器之间的一组相互连接的杆件和主动关节，用以支撑末端执行器并人本体手腕确定其位置和姿态，也称为机器人手腕或副关节轴末端执行器为使机器人完成其任务而专门设计并安装在机械接口处的装置（如夹持器、扳手、焊枪、喷枪等）机械接口位于操作机末端，用于安装末端执行器的安装面由人操作起动、停机及示教机器人的一种装置。机器人控制装置由计算机控制系统、伺服驱动控制装置系统、电源装置及操作装置（如操作面板、显示器、示教盒和操纵杆等）组成驱动器将电能或流体能等转换成机械能的动力装置。按动力源的类别可分为电动驱动、液压驱动和气压驱动三类所采用的传动减速机构与一般的机械传动机构相类似，常用的有谐波齿轮减速器、摆线针轮减驱动单元减速器速器、蜗杆减速器、滚珠丝杠、链条、同步齿形带、钢带及钢丝绳等检测元件检测机器人自身运动状态的元件，包括位置传感器（位移和角度）、速度传感器、加速度传感器及平衡传感器等接电源图26.1-2工业机器人的构成1一工件2一末端执行器3一手腕4一手臂5一机器人本体6一控制系统1.3服务机器人机器人是工业机器人，而类似的关节机器人用于供餐的就是服务机器人。个人服务机器人是用于非营利性服务机器人是指除工业自动化应用外，能帮助人任务的，一般是由非专业人士使用的服务机器人，如类或设备完成有用任务的机器人。用于生产线的关节家政服务机器人、自动轮椅、个人移动助理机器人和第1章概述26-5小型健身机器人。专用服务机器人是用于营利性任务2013和GB/T12643一2013，本篇所涉及的机器人专用的、一般由培训合格的操作员操作的服务机器人，如术语，部分见本章第1节，其余列于本节。用于公共空间的清洁机器人、办公室或医院的运送机器人、消防机器人、康复机器人和外科手术机器人。2.1有关机械结构、几何学和运动学的术语服务机器人不同于工业机器人，工业机器人工作于工有关机械结构和性能的术语见表26.1-2，有关业环境，结构型式单一，构型基本固定，多进行重复机器人几何学和运动学的术语见表26.1-3。性操作任务；而服务机器人多工作于非结构化环境，2.2有关编程、控制和安全、性能、感知与种类繁多，形态各异，其结构构型和功能具有多样化特征，如家用服务机器人，其移动方式可以是腿式也导航的术语可以是轮式，特种服务机器人更是形态各异。有关编程、控制和安全的术语见表26.1-4，有2机器人专用术语关性能的术语见表26.1-5，有关感知与导航的术语见表26.1-6。参照国家标准GB/T16977一2005、GB/T12642表26.12有关机械结构和性能的术语致动器(Actuator:RootActuator:MachieActuator）用于实现机器人运动的动力机构，如把电能、液压能、气动能转换成使机器人运动的动力源，也称机器人致动器或机器致动器腿(Leg)通过往复运动和行走面的周期性接触来支撑及推进移动机器人的杆件机构，也称为机器人腿构型(Cofiguratio)】在任何时刻能完全确定机器人形状的所有关节的一组位移值杆件(Lik)用于连接相邻关节的刚体棱柱关节或滑动关节(PrimaticJoit:SlidigJoit)两杆件间的组件，能使其中一个杆件相对于另一杆件做直线运动回转关节或旋转关节(RotaryJoitRevoluteJoit)两杆件间的组件，能使其中一个杆件相对于另一杆件绕固定轴线转动圆柱关节(CylidricalJoit)两杆件间的组件，能使其中一个杆件相对于另一杆件移动并绕移动轴线转动球关节(ShericalJoit)两杆件间的组件，能使其中一个杆件相对于另一杆件在三自由度上绕一固定点转动夹持器(Grier)供抓取和握持用的末端执行器表26.1-3有关机器人几何学和运动学的术语绝对坐标系(WorldCoordiateSytem)与机器人的运动无关，参照大地的不变坐标系机座坐标系(BaeCoordiateSytem)参照机座安装平面的坐标系机械接口坐标系(MechaicalIterfaceCoordiate参照机械接口的坐标系Sytem)关节坐标系(JoitCoordiateSytem)参照关节轴的坐标系，每个关节坐标是相对于前一个关节坐标或其他某坐标系来定义的工具坐标系TCS(ToolCoordiateSytem)参照安装在机械接口上的工具或末端执行器的坐标系移动平台坐标系(MoilePlatformCoordiateSy-参照移动平台某一部件的坐标系。对于移动机器人，典型的移动平台坐标系为前进方向为X轴正向，朝上的方向为Z轴正向，Y轴正tem)向按右手定则确定指令位姿(CommadPoe)由任务程序给定的姿态，也称编程位姿实到位姿(AttaiedPoe)机器人响应指令位姿时实际达到的位姿校准位姿(AligmetPoe)为对机器人设定一个几何基准所给定的位姿由制造厂定义的机器人活动部分所能掠过的空间，加上由末端执最大空间(MaximumSace)行器和工件运动时所能掠过的空间。对于移动平台，这个空间可以认为是移动时理论上能到达的全部空间由限位装置限制的最大空间中不可超出的部分。对于移动平台，限定空间(RetrictedSace】这个空间可以通过墙和地板上的特定标记或定义在内存地图上的软件界限限定26-6第26篇机器人与机器人装备（续)操作空间(OeratioalSaceOeratigSace)当实施由任务程序指令的所有运动时，实际用到的那部分限定空间由手腕参考点所能掠过的空间，它是由手腕各关节平移或旋转的工作空间(WorkigSace)区域附加于手腕参考点的。工作空间小于操作机所有活动部件所能掠过的空间安全防护空间(SafeguardedSace)由周边安全保护（装置）确定的空间协同工作空间(CollaorativeWorkace)在安全防护空间内，工业机器人与人在生产活动中可同时在其中执行任务的工作空间工具中心点TCP(ToolCeterPoit)参照机械接口坐标系，为一定用途而设定的点手腕参考点(WritReferecePoit)手腕中的两根最内侧副关节轴的交点：若无此交点，可在手腕最内侧副关节轴上指定一点。也称手腕中心点或手腕原点移动平台原点(MoilePlatformOrigi)移动平台坐标系的原点。也称移动平台参考点或移动平台坐标系原点表26.1-4有关编程、控制和安全的术语为定义机器人或机器人系统特定的任务所编制的运动和辅助功能任务程序(TakProgram)的指令集。此类程序通常是机器人安装后生成的，并可在规定的条件下由通过培训的人员修改定义机器人或机器人系统的能力、动作和响应度的固有控制指令控制程序(CotrolProgram)集。此类程序通常是在安装前生成的，并且以后仅能由制造厂修改任务编程(TakProgrammig)编制任务程序的行为人工数据输人编程(MaualIutProgrammig)通过开关，插塞盘或键盘生成程序并直接输人到机器人控制系统通过人工导引末端执行器，或手工引导一个机械模拟装置，或用示示教编程(TeachigProgrammig)教盒来移动机器人，逐步通过期望位置的方式实现编程离线编程(Of-lieProgrammig)在机器人分离装置上编制任务程序后再输人到机器人中的编程方法目标编程(Goa-directedProgrammig)一种只规定要完成的任务而不规定机器人路径的编程方法用户只将指令位姿加于机器人，而对位姿间所遵循的路径不做规点位(PTP)控制(Poe-to-oeCotrol)定的控制步骤连续路径(CP)控制(CotiuouPathCotrol)用户将指令位姿间所遵循的路径加于机器人的控制步骤轨迹控制(TrajectoryCotrol)包含速度规划的连续路径控制主从控制(Mater-laveCotrol)从设备（从）复现主设备（主）运动的控制方法。主从控制通常用于遥操作传感控制(SeoryCotrol)按照外感受传感器输出信号来调整机器人运动或力控制的方式适应控制（通常称为自适应控制）(AdtiveCotrol)控制系统的参数由过程中检测到的状况进行调整的控制方式能自动地利用先前循环中获得的经验来改变控制参数和（或）算学习控制(LearigCotrol)】法的控制方式按照所选插补类型、机器人的控制程序确定用户编程的指令位姿运动规划(MotioCotrol)间机械结构各关节如何运动的过程柔顺性(Comliace)机器人或某辅助工具响应外力作用时的柔性操作方式（模式）(OeratigMode)机器人控制系统的状态自动方式(AutomatieMode)机器人控制系统按照作业程序进行的操作方式手动方式(MaualMode)机器人通过诸如按钮或操作杆等进行操作的方式伺服控制(Servo-cotrol)机器人控制系统控制机器人的致动器以使实到位姿尽可能符合指令位姿的过程自动操作(AutomaticOeratio)机器人按需要执行其任务程序的状态停止点(Sto-oit)一个示教或编程的指令位姿。机器人各轴到达该位姿时速度指令为零且定位无偏差一个示教或编程的指令姿态。机器人各轴到达该位姿时将有一定路径点(Fly-yOoitViaPoit)的偏差，其大小取决于到达该位姿时各轴速度的连接曲线和路径给定的规范（速度、位置偏差）···试读结束···...

2022-10-21 机械设计手册epub 机械设计手册 epdm标准

图书名称：《工业机器人集成与应用》【作者】陈友东，谭珠珠，唐冬冬编著【丛书名】普通高等教育智能制造系列教材【出版社】机械工业出版社,2020.11【ISBN号】7111665427【价格】39.50【分类】工业机器人-教材【参考文献】陈友东，谭珠珠，唐冬冬编著.工业机器人集成与应用.机械工业出版社,2020.11.图书目录：《工业机器人集成与应用》内容提要：本书为理论与实用技术兼顾的工业机器人集成应用入门教材。全书共10章，包括工业机器人的简介、控制系统、基础功能、程序功能、通信功能及工业机器人系统集成与应用。书中内容配合实训案例操作，理论内容循序渐进，实训操作步骤清晰，以AUBO机器人为主，结合双机协作实训平台，让读者全面掌握工业机器人的结构原理、特点、控制方法和机器人系统的集成开发与应用。书中的例题和习题为学生提供理解和巩固的途径，注重培养学习者的实践技能及应用能力。《工业机器人集成与应用》内容试读第1章工业机器人简介合知识目标√了解工业机器人的定义及分类√了解工业机器人系统组成√了解工业机器人技术参数√了解工业机器人安全规范合技能目标√学会工业机器人选型√掌握机器人安全操作规范√初步学会使用工业机器人1.1工业机器人定义及分类1.1.1工业机器人定义“工业机器人”一词由美国《金属市场报》于1960年首先提出，后经美国机器人协会定义为“用来进行搬运机械部件或工具的、可编程序的多功能操作器，或通过改变程序可以完成各种工作的特殊机械装置”，这一定义现已被国际标准化组织采用。1.1.2工业机器人分类按技术发展过程，工业机器人分类见表1-1。表1-1工业机器人分类类型工作特点手动操作器人直接操控的机械手固定程序机器人按照预先设定的固定顺序、条件和位置逐个进行动作的机器可变编程机器人程序可以任意改变的操作器示教再现机器人通过示教方式的可变编程操作器数控机器人根据作业顺序、位置以及其他信息，按照离线编程方式进行控制的可变编程操作器智能机器人具有自主决策、规划和感知等功能的智能机器人除了表1-1所示的分类方法，工业机器人还可以根据以下类别进行分类：01)工业机器人集成与应用(1)按坐标形式分类直角坐标机器人、柱坐标机器人、球坐标机器人等。(2)按机构形式分类串联（关节）机器人、并联机器人等。(3)按用途分类焊接机器人、喷涂机器人、装配/拆卸机器人、打磨抛光机器人、分拣机器人、搬运机器人等。近几年，协作机器人开始出现于公众视野。由于其经济实惠、编程简单、安全性高、灵活便捷等优势，协作机器人已被广泛应用于工业、3C(Comuter,Commuicatio,CoumerElectroic)、汽车、医疗等领域。本书以AUBO-i5协作机器人为例，介绍工业机器人的组成和功能。以下如不特别提及，本书提到的机器人均为AUB0-i5协作机器人。1.2工业机器人系统组成典型工业机器人系统组成如图1-1所示，包括电源、机器人本体、控制器、示教器和其他外围设备等。(1)电源通常使用220V单相或380V三相交流电源，是控制器和机器人本体的能量来源。(2)机器人本体包括基座、关节轴和法兰盘接口。基座用于机器人本体安装，可采用落地式、吊顶式、壁挂式安装。关节轴(J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴和J6轴)的轴线方向和转动方向定义如图1-2所示。法兰盘接口轴线方向与J6轴的轴线方向相同，用于安装末端工具。J5轴机器人本体J4轴J6轴末端执行器电源AC220V可回示教器机器人本体线缆2轴电源线缆示教器线缆J1轴图11工业机器人系统组成图1-2工业机器人关节轴定义(3)控制器控制器是工业机器人的大脑，所有控制指令都是从控制器发送给机器人本体的。控制器的主要任务是控制工业机器人的运动位置、姿态、轨迹、操作顺序及动作的时间等。控制器还具有编程简单、软件易操作、界面友好、操作提示和使用方便等特点。(4)示教器工业机器人示教器是人与机器人的交互接口。通过示教器，人可以查看机器人的运动状态，进行示教和在线编程，同时示教器还具有保护急停等功能。(5)末端执行器末端执行器是工业机器人直接用于抓取、吸附或夹持专用工具进行2第1章工业机器人简介操作的部件。由于应用领域广泛，工业机器人的末端执行器种类繁多，如夹钳式操作手、焊接工具、激光切割工具、搬运执行器、多指灵巧手等。(6)其他外围设备除了以上组成部分，根据不同的应用领域，工业机器人系统组成还包括其他外围设备。如在压力机上的装卸作业中，还需要传送带、供料装置、定位装置等。当使用工业机器人进行操作时，需要对这些外围设备进行必要的改造，才能构成完整的工业机器人应用系统。1.3工业机器人技术参数及选型1.3.1工业机器人技术参数工业机器人技术参数表征了工业机器人的性能水平，该参数一般由机器人厂商在机器人出厂时提供。工业机器人的技术参数主要包括运动自由度、绝对定位精度和重复定位精度、工作空间、最大负载等。表1-2列举了AUB0-i5工业机器人的技术参数。表1-2AUBO-5工业机器人的技术参数项目技术参数运动自由度6安装方式落地式、吊顶式、壁挂式驱动方式有刷直流电动机JI500J2500J3500电动机容量/WJ4150J5150J6150JI-175-175J2-175-175J3-175-175转角范围/()J4-175-175J5-175-175J6-175-175JI150J2150J3150最大速度/()·$J41805180J6180绝对定位精度/mm0.8(3)工业机器人集成与应用(续)项目技术参数重复定位精度/mm0.02工作半径/mm886最大负载/kg本体重量/kg24法兰盘末端最大速度/m·12.8对于工业机器人，运动自由度、绝对定位精度和重复定位精度、工作空间、最大负载和法兰盘末端最大速度这些技术指标比较重要，本小节稍作详细介绍。1,运动自由度如图13所示，一个在空间中自由运动的刚体具有六个自由度，即沿X轴、Y轴和Z轴的三个平移自由度和三个转动自由度。对于关节型工业机器人，“运动自由度”指标一般指运动关节个数的总和。例如，图1-2所示的工业机器人共有六个运动关节，因此运动自由度数为六。此外，市场上还出现了具有七个或者更多关节数的机器人，这一类机器人关节数大于六，多出的自由度一般称为冗余自由度，这一类机器人一般被称为冗余机器人。2.绝对定位精度和重复定位精度图1-3空间刚体运动自由度绝对定位精度指工业机器人根据指令运行所到达的位置与理论位置的最大偏差。重复定位精度指工业机器人根据指令重复地运行到到达点与理论位置之间的最大偏差。如图1-4a所示，当理论位置为坐标原点时，机器人所到达的点均散落在原点周围，表明绝对定位精度较好。如图1-4所示，同样，当理论位置为坐标原点时，机器人所到达的点离原点较远，但均散落在图中的圆圈内，表明机器人具有较好的重复定位精度，但绝对定位精度较差。a)绝对定位精度)重复定位精度图1,4绝对定位精度和重复定位精度目前，工业机器人大都具有较好的重复定位精度，但绝对定位精度一般比重复定位精度差10倍以上。工业机器人的重复定位精度一般只与位置传感器分辨率和减速器精度有关，4第1章工业机器人简介而绝对定位精度除与这两个因素有关，还与机器人本体的加工装配精度、运动模型参数的精度以及算法等因素有关。3.工作空间工业机器人的工作空间一般指在满足关节最大转动范围以及不发生自身碰撞的约束条件下，机器人末端工作点所能到达空间位置的集合。工作空间除了与机器人本体限制有关，还与末端工作点的选取有关。例如，选择长度较大的工具，其工作点所能到达的工作空间范围也越大。图1-5展示了AUB0-i5工业机器人的工作空间范围，其形状近似于一个球体，球体的半径为886mm。4.最大负载最大负载是衡量工业机器人性能的重要指标，表征了工业机器人的最大负载能力。最大负载除了与电动机转矩能力有关，还与机器人的连杆重量、运行速度、加速度以及机械臂构型有关，需要用较为复杂的动力学算法才能准确计算工业机器人的最大负载能力。因此，工业机器人厂商给出的最大负载一般指在工作空间中，能够以最大速度和最大加速度稳定运行的机器人所能承受的最大负载，一般为相对保守的值。例如，AUB0-i5给出的最大负载为5kg,实际上在低速和低加速度运行时，机器人所能承受的最大负载要大于图1-5AUBO-5工业机器人工作空间该值。5.法兰盘末未端最大速度法兰盘末端最大速度指工业机器人法兰盘末端工作点X方向、Y方向和Z方向合成的最大速度。这一指标衡量了工业机器人的最大运行速度能力，主要与电动机的承载能力、机械臂本体重量及算法有关。1.3.2工业机器人选型工业机器人的选型主要综合考虑以下三个因素：(1)确定应用领域和执行任务首先分析应用领域是否有特殊要求，例如，核工业领域需要选择抗辐射的工业机器人或特种机器人，强磁环境的应用领域需要选择具有抗磁能力的工业机器人等。随后分析执行任务，例如码垛任务可以选择专门的码垛机器人，打磨任务需要选择具有力控制功能的机器人，喷涂任务需要进行密封处理等。(2)根据任务选择满足性能要求的工业机器人例如，搬运任务需要满足最大负载要求，装配任务需要满足定位精度要求等。(3)可靠性和成本在满足功能和性能的前提下，尽量选择高可靠性和低成本的工业机器人。1.4工业机器人安全规范操作机器人或机器人系统时应该遵守安全原则和规范，因此，用户必须认真阅读用户手05工业机器人集成与应用册，带有警示标识的内容需要重点掌握并严格遵守。由于机器人系统复杂且危险性较大，用户需要充分认识操作的风险性，严格遵守并执行用户手册中的规范及要求。用户需要具备充分的安全意识并且遵守工业机器人安全规范IS010218。1.4.1安全警示标志以AUB0-i5工业机器人为例，机器人用户手册中有关安全的内容列在表1-3中。手册中有关警示标志的说明为重要内容，用户务必遵守。表1-3AUBO-i5安全警示标志警示标志说明即将引发危险的用电情况，如果不避免，可导致人员伤亡或设备严重损坏有电危险！可能引发危险的热表面，如果接触，可造成人员伤害高湛险！即将引发危险的情况，如果不避免，可导致人员死亡或严重伤害危险可能引发危险的情况，如果不避免，可导致人员伤害或设备严重损坏告！可能引发危险的情况，如果不避免，可导致人员伤害或设备严重损坏：标记有此种符号的事项，根据具体情况，有时会有发生重大后果的可能性注！此种情况，如果不避免，可导致人员伤害或设备损坏：标记有此种符号的事项，根据具体情况，有时会有发生重大后果的可能性小心》1.4.2危险识别使用工业机器人时，应进行危险识别和风险评估。风险评估应考虑正常使用期间操作人员与机器人之间所有潜在的接触以及可预见的误操作。操作人员的颈部、脸部和头部不应暴露，以免发生碰触。在不使用外围安全防护装置的情况下使用机器人需要首先进行风险评估，以判断相关危险是否会构成不可接受的风险。潜在的危险如下：1)使用尖锐的末端执行器或工具连接器可能存在危险。2)处理毒性或其他有害物质可能存在危险。(6)···试读结束···...

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图书名称：《机器人概论》【作者】张涛主编【丛书名】“十三五”国家重点出版物出版规划项目卓越工程能力培养与工程教育专业认证系列规划教材（电气工程及其自动化、自动化专业）【页数】228【出版社】北京：机械工业出版社,2019.09【ISBN号】978-7-111-63620-5【价格】39.00【分类】机器人技术-高等学校-教材【参考文献】张涛主编.机器人概论.北京：机械工业出版社,2019.09.图书封面：图书目录：《机器人概论》内容提要：本书将主要介绍机器人的基本概念、主要技术及其应用，帮助读者了解当前机器人技术的最新成果，理解这一领域的未来发展方向。本书重要特色之一是通过介绍多种典型机器人，帮助读者对这一领域有更加实际和深入的了解。通过学习本书，读者可以掌握机器人的起源，机器人的主要基础理论与方法，包括机器人的感知、机构设计、控制、智能等。另外，根据机器人的应用特点，将机器人分成三类，全面介绍机器人的工程应用，包括工业机器人（搬运机器人、焊接机器人、装配机器人等）、服务机器人（移动机器人（无人车、扫地机器人）、空中机器人（无人机）、医用机器人等）和特种机器人（空间机器人、水下机器人、军用机器人等）。《机器人概论》内容试读第1章机器人的由来人类自古就幻想着制作出一种机器，能够代替人来完成各种各样的工作。由于科技发展水平有限，这种愿望总也难以变成现实。然而今天，人们会忽然发现，生活中有那么多自称是机器人的东西，甚至人类已经能够制作出外貌近似人、初步具有一定智能的机器人。人类对机器人的认识与了解已经具有了质的飞跃，甚至开始探讨机器人将来是否会比人类还要聪明，能否与人类和谐相处等问题。那么到底什么是机器人？机器人是从哪里来的？1.1机器人的概念1.1.1机器人的定义目前，虽然关于机器人的研究已经非常广泛和深入，但世界上对机器人还没有一个统一、严格、准确的定义，不同国家、不同研究领域给出的定义不尽相同。关于机器人的定义，国际上有代表性的主要有以下几种：1.国际标准化组织(S0)的定义：它的定义较为全面和准确，其定义涵盖如下内容：①机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能；②机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变；③机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等；④机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。2.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，通过可编程的动作来执行种种任务，并具有编程能力的多功能机械手”。这个定义叙述具体，更适用于对工业机器人的定义。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”。这也是一种比较广义的工业机器人的定义。4.英国简明牛津字典的定义：机器人是“貌似人的自动机，具有智力的和顺从于人但不具有人格的机器”。这是一种对理想机器人的描述，到目前为止，尚未有与人类在智能上相似的机器人。5.日本工业机器人协会(JRA)的定义：它将机器人的定义分成两类。工业机器人是1机器人概论“一种能够执行与人体上肢（手和臂）类型动作的多功能机器”；智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能控制自身行为的机器”。总之，随着机器人领域技术的发展，机器人的定义将会进一步修改，得到进一步的明确和统一。1.1.2机器人的分类机器人的分类方式很多，并且具有众多类型机器人。关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。按照日本工业机器人学会(RA)的标准，可将机器人进行如下分类：·第一类：人工操作机器人。由操作员操作的多自由度装置。·第二类：固定顺序机器人。按预定的不变方法有步骤地依此执行任务的设备，其执行顺序难以修改。·第三类：可变顺序机器人。同第二类，但其顺序易于修改。·第四类：示教再现(Playack)机器人。操作员引导机器人手动执行任务，记录下这些动作并由机器人以后再现执行，即机器人按照记录下的信息重复执行同样的动作。·第五类：数控机器人。操作员为机器人提供运动程序，并不是手动示教执行任务。·第六类：智能机器人。机器人具有感知外部环境的能力，即使其工作环境发生变化，也能够成功地完成任务。美国机器人学会(RIA)只将以上第三类至第六类视作机器人。法国机器人学会(AFR)将机器人进行如下分类：·类型A：手动控制远程机器人的操作装置。·类型B:具有预定周期的自动操作装置。·类型C:具有连续性轨迹或点轨迹的可编程伺服控制机器人。·类型D:同类型C,但能够获取环境信息。我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。图1.1为图1.1机器狗个机器狗。2第1章机器人的由来1.2机器人的发展历程1.2.1机器人的起源机器人的概念早在几千年前的人类想象中就已诞生。我国西周时期，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记载。据《墨经》记载，春秋后期，我国著名的木匠鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日而不下”。东汉时代的著名科学家张衡发明了地动仪、计里鼓车以及指南车，如图1.2所示，都是具有机器人构想的装置，可算是世界上最早的机器人雏形。有关机器人的发明，不仅在中国，在许多国家的历史上都曾出现。1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪道顿崛演出。1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭。1768年至1774年间，瑞士钟表匠德罗斯父子三人合作制造出三个像真人一样大小的机器人：写字偶人（见图1.3写字机器人）、绘图偶人和弹风琴偶人。1893年，加拿大莫尔设计出能行走的机器人安德罗丁。a)地动仪)指南车图1.2张衡发明的地动仪和指南车图1.3写字机器人“机器人”一词最早出现于1920年剧作家卡雷尔·凯培克(KarelKaek)一部幻想剧《罗萨姆的万能机器人》(RoumUiveralRoot)）中，“Root"”是由斯洛伐克语“Roota”衍生而来的。1950年，美国科幻小说家加斯卡·阿西莫夫(JacAimov)在他的小说《我是机器人》中，提出了著名的“机器人三守则”，即：1)机器人不能危害人类，不能眼看人类受害而袖手旁观。2)机器人必须服从于人类，除非这种服从有害于人类。3)机器人应该能够保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者人类命令它做出牺牲。这三条守则给机器人赋以伦理观。至今，机器人研究者都以这三个原则作为开发机器人的准则。世界上第一台机器人于1954年诞生于美国，乔治·戴沃尔(GeorgeDevol)设想了一种可控制的机械手，并设计制作出世界上第一台机器人实验装置。1962年，美国万能自动化公司(Uimatio)制作出Uimate机器人。它是世界上第一代工业机器人，并在美国通用汽3机器人概论车公司(GM)投入使用。从而，机器人开始成为人类生活中的现实。1.2.2机器人的发展过程由于机器人学是在机器人技术发展基础之上逐步形成的，因此，机器人的发展历史要长于机器人学的发展历史。与此同时，机器人与机器人学的发展又是相互促进、共同进步的。随着第一台机器人在美国诞生，机器人就进入了它第一阶段的发展历程，即工业机器人时代。它的几个标志性事件是：·1954年GeorgeDevol开发出第一台可编程机器人o·1955年Deavit与Harteerg提出齐次变换矩阵。·1961年GeorgeDevol的“可编程货物运送”获得美国专利，该专利技术是Uimate机器人的基础。·1962年Uimatatio公司成立，出现了最早的工业机器人，GM公司安装了第一台U-imatio公司的机器人。·1967年Uimatatio公司推出MarkⅡ机器人，第一台喷涂用机器人出口到日本。·1968年第一台智能机器人Shakey在斯坦福机器人研究所(SRI)诞生。·1972年IBM公司开发出内部使用的直角坐标机器人，并最终开发出IBM7565型商用机器人。●1973年CiciatiMilacro公司推出T3型机器人，它在工业应用中广受欢迎。●1978年第一台PUMA机器人由Uimatatio装运到GM公司。·1982年GM和日本的Fauc公司签订制造GMFauc机器人的协议。Wetighoue兼并Uimatio,随后又将它卖给了瑞士的Stauli公司。·1984年机器人学无论是在工业生产还是在学术上，都是一门广受欢迎的学科，机器人学开始列入教学计划。。I990年CiciatiMilacro公司被瑞士ABB公司兼并。许多小型的机器人制造公司也从市场上销声匿迹，只有少数主要生产工业机器人的大公司尚存。随着工业机器人的发展，其他类型机器人也逐步涌现出来。随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。这些技术的发展推动了机器人概念的延伸。20世纪80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念。这一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、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世，许多梦想成为现实。将机器人的技术（如传感技术、智能技术、控制技术等)扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器一机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”“网络机器人”的名称，这也说明了机器人所具有的创新活力。图1.4为现代拟人机器人ASIMO。目前，机器人的发展已经由单纯的工业机器人走向多样化、高智能方向。机器人技术正逐步向具有行走能力、多种感觉能力以及对作业环境的较强自适应能力的方面发展。对全球机器人技术发展最有影响的国家应该是美国和日本。美国在机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位。而日本生产的机器人在数量、种类方面则居世界首位。机器人技术的发展推4第1章机器人的由来动了机器人学的建立，许多国家成立了机器人协会，美国日本、英国、瑞典等国家设立了机器人学学位。20世纪70年代以来，许多大学开设了机器人课程，开展了机器人学的研究工作。如美国的MT、Caregie-Mello、Purdue等，日本的东京大学、早稻田大学等都是研究机器人学富有成果的著名学府。随着机器人学的发展，相关的国际学术交流活动也日渐增多。目前最有影响的国际会议是EEE每年举行的机器人学与自动化国际会议(ICRA),此外还有国际工业机器人会议(ISR)和国际工业机器人技术会议(CIRT)等。出版的相关刊物有IEEETraactiooRootic、RooticReearch、RooticadAutomatio等多种。我国的机器人技术起步较晚，大约于20世纪70年代末、80年代初开始。20世纪90年代中期，6000m以下深水作业机器人实验成功。以后的近10年中，在步行机器人、精密装图1.4现代拟人机器人ASMO配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域逐步缩小了与世界先进水平的差距。1.3机器人的发展现状1.3.1机器人的主要技术机器人学(Rootic)是机器人技术经历数十年的发展形成的一门新的综合性交叉学科。它包括基础研究与应用研究两方面的内容，其主要研究领域包括：·机械手设计；·机器人运动学和动力学；·机器人轨迹规划；·机器人驱动技术；·机器人传感器；·机器人视觉；·机器人控制；·机器人本体结构；·机器人智能；·其他。机器人学的研究领域所涉及的学科范围有：力学、拓扑学、机械学、电子与微电子学、控制论、计算机、生物学、人工智能、系统工程等。这些学科的交叉和融合使机器人技术得以迅速发展。随着机器人技术不断向新的领域拓展，其研究领域将会更加宽阔。机器人学的研究内容主要有以下几个方面：1)空间机构学：空间机构在机器人中的应用体现在：机器人机身和臂部机构的设计，机器人手部机构设计，机器人行走机构的设计，机器人关节部件机构的设计，即机器人机构6机器人概论的型综合和尺寸综合。2)机器人运动学：机器人的执行机构实际上是一个多刚体系统，研究涉及组成这一系统的各杆件之间以及系统与对象之间的相互关系，为此需要一种有效的数学描述方法。3)机器人静力学：机器人与环境之间的接触会在机器人与环境之间引起相互的作用力和力矩，而机器人的输入关节扭矩由各个关节的驱动装置提供，通过手臂传至手部，使力和力矩作用在环境的接触面上。这种力和力矩的输入和输出关系在机器人控制中是十分重要的。静力学主要讨论机器人手部端点力与驱动器输入力矩的关系。4)机器人动力学：机器人是一个复杂的动力学系统，要研究和控制这个系统，首先必须建立它的动力学方程。动力学方程是指作用于机器人各机构的力或力矩及其位置、速度、加速度关系的方程式。5)机器人控制技术：机器人控制技术是在传统机械系统控制技术的基础之上发展起来的。两者之间无根本的不同。但机器人控制系统也有许多特殊之处。它是有耦合的、非线性多变量的控制系统。其负载、惯量、重心等随时间都可能变化，不仅要考虑运动学关系，还要考虑动力学因素，其模型为非线性，而工作环境又是多变的等。主要研究的内容有机器人控制方式和机器人控制策略。6)机器人传感器：人类具有视觉、听觉、触觉、味觉及嗅觉等五种感觉。机器人的感觉主要通过传感器来实现。机器人所研究的传感器分为两大类：外部传感器和内部传感器外部传感器又包括远距离传感器（如视觉传感器、听觉传感器等）、非接触传感器和接触传感器（如触觉传感器、力传感器等），是为了对环境产生相适应的动作而取得环境信息。内部传感器包括加速度传感器、速度传感器、位置传感器、姿态传感器等，根据指令而进行动作，检测机器人各部状态。7)机器人语言：机器人语言分为通用机器人语言和专用机器人语言。通用机器人语言的种类很多，主要采用计算机语言。例如汇编语言、FORTRAN、FORTH、Bic、C等。随着作业内容的复杂化，利用程序来控制机器人显得越来越困难。为了寻求用简单的方法描述作业，控制机器人动作，人们开发了一些机器人专用语言，如AL、VAL、IML、PARTAUTOPASS等。作为机器人语言，首先要具有作业内容的描述性，不管作业内容如何复杂，都能准确加以描述；其次要具有环境模型的描述性，要能用简单的模型描述复杂的环境，要能适应操作情况的变化改变环境模型的内容；再次要求具有人机对话的功能，以便及时描述新的作业及修改作业内容；最后要求在出现危险情况时能及时报警并停止机器人动作。1.3.2机器人的主要应用机器人的主要应用已经随着机器人技术的发展扩展到了许多领域。在一些场合已经完全代替了人类的劳动，并且体现出高于人类的许多优点。机器人最适合在那些人类无法工作的环境中工作。它们已在许多工业部门获得广泛应用。它们可以比人类工作得更好并且成本低廉。例如，因为焊接机器人能够更均匀一致地运动，它可以比焊接工人焊得更好。此外，机器人无须护目镜、防护服、通风设备及其必要的防护措施。因此，只要焊接工作设置由机器人自动操作并不再改变，而且该焊接工作也不是太复杂，那么机器人就比较适合做这样的工作，并能提高生产效率。同样，海底勘探机器人远不像人类潜水员工作时需要太多的关注，机器人可以在水下停留更长的时间，并潜入更深6···试读结束···...

2022-10-21 机械工业出版社主编 机械工业大学出版社

图书名称：《工业机器人》【作者】吴昌林总主编；韩建海主编；杨叔子，李培根顾问【丛书名】普通高等院校机械类精品教材【页数】233【出版社】武汉：华中科技大学出版社,2019.07【ISBN号】978-7-5680-5389-1【分类】工业机器人-高等学校-教材【参考文献】吴昌林总主编；韩建海主编；杨叔子，李培根顾问.工业机器人.武汉：华中科技大学出版社,2019.07.图书封面：图书目录：《工业机器人》内容提要：本书共8章，内容包括工业机器人的基本概念和基础理论、工业机器人的机械结构、运动学和动力学分析、控制技术、与机器人相关的传感技术、轨迹规划、机器人语言，以及工业机器人在制造业和非制造业中的应用。《工业机器人》内容试读第1章绪论机器人技术集中了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。自20世纪60年代初机器人问世以来，机器人技术经历四十多年的发展，已取得了实质性的进步和成果。在传统的制造领域，工业机器人经过诞生和成长、成熟期后，已成为不可缺少的核心自动化装备，目前，世界上有近百万台工业机器人正在各种生产现场工作。在非制造领域，上至太空作业、宇宙航行、月球探险，下至极限环境作业、医疗手术、日常生活服务都已应用机器人，机器人的应用已拓展到社会经济发展的诸多领域。科学技术的不断进步，推动着机器人技术不断发展和完善；机器人技术的发展和广泛应用，又促进了人民生活的改善，推动着生产力的提高和整个社会的进步。机器人技术作为当今科学技术发展的前沿学科，将成为未来社会生产和生活中不可缺少的一门技术。在全球经济一体化发展的大背景下，我国转型升级压力加大、人口红利减少等问题突显，同时对稳定品质、高附加值制造加工的需求日益迫切。正因为此，从2000年起，我国对机器人的需求开始进入井喷式增长状态。国际机器人联盟的统计显示，我国2000年至2013年对产业机器人的采购增长率维持在年均36%以上。尤其是2013年我国采购的产业机器人数量多达36560台，较2012年增长近60%，占到全球产业机器人销量（约16.8万台)的约1/5，一跃超过日本，成为全球机器人需求第一大国。从产业机器人存量及使用密度来看，我国对产业机器人的需求存在着巨大潜力。20l3年度的国际机器人联合会(IFR,IteratioalFederatioofRootic)全球机器人产业统计报告显示，日本、美国的产业机器人存量分别为31万台、16.8万台，我国则只有9.6万台；每万名产业工人对应的产业机器人导入数量，日本超过1500台，法国、德国、美国均超过1000台，韩国为396台，相比之下，中国则只有23台。毋需置疑，我国已经成为全球最大的工业机器人市场，将工业机器人引到生产线上取代人力已是势不可当的趋势，国内“机器换人”规模逐渐辐射到全国各个产业集聚群。世界最大代工企业富士康公司已启动实施“百万机器人战略”，以艾美特、华为等为代表的大企业正在计划添置机器人，推进自动化。机器人产业大时代已经来临，因此2014年被业界誉为“中国工业机器人发展的元年”。当前，我国生产制造智能化改造升级的需求日益迫切，工业机器人的市场需求依然旺盛。据IFR统计，2017年，我国工业机器人市场需求仍然保持高速增长态势，销量达13.8万台，销售同比增长30%。IFR预计，2018年我国工业机器人销量会超过15万台，市场·1·工业机器人GONGYEJIQIREN规模会达到62.3亿美元。到2020年，国内市场规模将进一步扩大到93.5亿美元。本章首先从人们身边的机器人谈起，然后分别介绍机器人的定义、发展历史、分类、应用、组成与技术参数，以及本书主要内容、特色及教与学的要求等。1.1机器人概述并非只是在工业自动化生产线、太空探测、高科技实验室、科幻小说或电影里面才有机器人，现实生活中机器人无处不在，在人们的生活中起着重要的作用，并已经完全融人了人们的生活。例如，能够双足行走的仿人型机器人ASMO,可以逼真地表达喜怒哀乐情感的机器小狗ABO,打扫房间的吸尘器机器人，为残疾人服务的就餐辅助机器人，应用于医院的看护助力机器人等，都已成为我们生活中不可分割的一部分。虽然在我们的身边活跃着各种类型的机器人，但不是所有的机电产品都属于机器人，不能把看到的每一个自动化装置都称为机器人，机器人有它的特征和定义。1.1.1机器人的定义虽然机器人问世已有几十年，但目前关于机器人仍然没有一个统一、严格、准确的定义。其原因之一是机器人还在发展，新的机型不断涌现，机器人可实现的功能不断增多；而根本原因则是机器人涉及了人的概念，这就使“什么是机器人”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中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。目前，大多数国家倾向于美国机器人工业协会(RIA)给出的定义：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程序动作来执行各种任务并具有编程能力的多功能机械手。这个定义实际上针对的是工业机器人。日本工业机器人协会(JIRA,JaaeeIdutrialRootAociatio)给出的定义：机器人是一种带有存储器件和末端操作器(edeffector,也称手部，包括手爪、工具等)的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。日本著名学者加藤一郎提出了机器人三要件：①具有脑、手、脚等要素的个体；②具有非接触传感器（如视觉、听觉传感器等）和接触传感器：③具有用于平衡和定位的传感器。我国科学家对机器人的定义是：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。一般来说，机器人应该具有以下三大特征。(1)拟人功能机器人是模仿人或动物肢体动作的机器，能像人那样使用工具。因此，数控机床和汽车不是机器人。·2·GONGYEJIQIREN第1章绪论(2)可编程机器人具有智力或具有感觉与识别能力，可随工作环境变化的需要而再编程。一般的电动玩具没有感觉和识别能力，不能再编程，因此不能称为真正的机器人。(3)通用性一般机器人在执行不同作业任务时，具有较好的通用性。比如，通过更换末端操作器，机器人便可执行不同的任务。1.1.2机器人的发展历史机器人技术一词虽出现得较晚，但这一概念在人类的想象中却早已出现。制造机器人是机器人技术研究者的梦想，它体现了人类重塑自身、了解自身的一种强烈愿望。自古以来，有不少科学家和杰出工匠都曾制造出具有人类特点或具有模拟动物特征的机器人雏形。在我国，西周时期的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早的涉及机器人概念的记录文字；春秋后期，著名的木匠鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日而不下”，体现了我国劳动人民的聪明才智。机器人(root)一词是1920年由捷克作家卡雷尔·恰佩克(KarelCaek)在他的讽刺剧《罗莎姆的万能机器人》中首先提出的。剧中描述了一个与人类相似，但能不知疲倦工作的机器奴仆Root。从那时起，root一词就被沿用下来，中文泽成机器人。1942年，美国科幻作家埃萨克·阿西莫夫(IaacAimov)在他的科幻小说《我，机器人》中提出了“机器人三定律”，这三条定律后来成为学术界默认的研发原则。现代机器人出现于20世纪中期，当时数字计算机已经出现，电子技术也有了长足的发展，在产业领域出现了受计算机控制的可编程的数控机床，与机器人技术相关的控制技术和零部件加工也已有了扎实的基础。同时，人类需要开发自动机械，替代人去从事一些在恶劣环境下的作业。正是在这一背景下，机器人技术的研究与应用得到了快速发展。以下列举了现代机器人工业史上的几个标志性事件。1954年：美国人戴沃尔(G.C.Devol)制造出世界上第一台可编程的机械手，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。1959年：戴沃尔与美国发明家英格伯格(Igerorg)联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂一Uimatio公司。由于英格伯格对工业机器人富有成效的研发和宣传，他被称为“工业机器人之父”。l962年：美国AMF公司生产出万能搬运(Vertra)机器人，与Uimatio公司生产的万能伙伴(Uimate)机器人一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人研究的热潮。1967年：日本川崎重工公司和丰田公司分别从美国购买了工业机器人Uimate和Vertra的生产许可证，日本从此开始了机器人研究和制造。20世纪60年代后期，喷漆弧焊机器人问世并逐步开始应用于工业生产。1968年：美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey,由此拉开了第三代。3。工业机器人GONGYEJIQIREN机器人研发的序幕。Shakey带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木，不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以称为世界上第一台智能机器人。1969年：日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人见长，后来更进一步，出现了本田公司的ASIMO机器人和索尼公司的QRIO机器人。l973年：世界上机器人和小型计算机第一次“携手合作”，诞生了美国CiciatiMilacro公司的机器人T3(见图1-1)。l979年：美国Uimatio公司推出通用工业机器人PUMA(rogrammaleuiveralmachieforaemly,见图1-2)，这标志着工业机器人技术已经成熟。PUMA至今仍然工作在生产第一线，许多机器人技术的研究都以该机器人为模型和对象。图1-1机器人T3图1-2机器人PUMA1979年：日本山梨大学牧野洋发明了平面关节型机器人SCARA(electivecomli-aceaemlyrootarm),该型机器人此后在装配作业中得到了广泛应用。1980年：工业机器人在日本开始普及。随后，工业机器人在日本得到了巨大发展，日本也因此而赢得了“机器人王国”的美称。1984年：英格伯格再次推出机器人Helmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，英格伯格还放言：我要让机器人擦地板、做饭、出去帮我洗车、检查安全。1996年：本田公司推出仿人型机器人P2,使双足行走机器人的研究达到了一个新的水平。随后，许多国际著名企业争相研制代表自己公司形象的仿人型机器人，以展示公司的科研实力。1998年：丹麦乐高公司推出机器人Mid-torm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。1999年：日本索尼公司推出机器人狗爱宝(Aio),当即销售一空，从此娱乐机器人迈。4GONGYEJIQIREN第1章绪论进普通家庭。2002年：美国iRoot公司推出了吸尘器机器人Rooma,它是目前世界上销量最大、商业化最成功的家用机器人。2006年：微软公司推出MicrooftRooticStudio机器人，从此机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显。比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。2009年：丹麦优傲机器人(UiveralRoot)公司推出第一台轻量型的UR5系列工业机器人（见图1-3），它是一款六轴串联的革命性机器人产品，质量为18kg,负载高达5kg,工作半径为85cm,适合中小企业选用。UR5优傲机器人拥有轻便灵活、易于编程、高效节能、低成本和投资回报快等优点。UR5机器人的另一显著优势是不需安全围栏即可直接与人协同工作。一旦人与机器人接触并产生150N的力，机器人就自动停止工作。2012年：多家机器人著名厂商开发出双臂协作机器人。如ABB公司开发的YuM双手臂工业机器人（见图1-4），能够满足电子消费品行业对柔性和灵活制造的需求，未来也将逐渐应用于更多市场领域。又如RethikRootic公司推出Baxter双手臂工业机器人，其示教过程简易，能安全和谐地与人协同工作。在未来的工业生产中双臂机器人将会发挥越来越重要的作用图1-3UR5优傲机器人图1-4双臂机器人YuMi我国对机器人的研究起步较晚，从20世纪80年代初才开始。我国在“七五”计划中把机器人列入国家重点科研规划内容，在“863计划”的支持下，机器人基础理论与基础元、器件研究全面展开。我国第一个机器人研究示范工程1986年在沈阳建立。目前，我国已基本掌握了机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元、器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运机器人等。截至2007年底，已有130多台/套喷漆机器人在20余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用。弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。20世纪90年代中期，我国6000m以下深水作业机器人试验成功。以后的近10年中，在步行机器人、精密·5.工业机器人GONGYEJIQIREN装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域，我国逐步缩小了与世界发达国家的差距。但现阶段，我国的工业机器人产业的整体水平与世界先进水平还有相当大的差距，缺乏关键核心技术，高性能交流伺服电动机、精密减速器、控制器等关键核心部件长期依赖进口。国际工业机器人领域的“四大家族”的德国KUKA、瑞士ABB、日本Fauc和Yakawa占据着我国市场的60%~70%份额。最近几年，我国工业机器人迎来了战略发展期，在工业和信息化部制定的《高端装备制造业“十二五”发展规划》中，关于工业机器人有专门的阐述：攻克工业机器人本体、精密减速器、伺服驱动器和电动机、控制器等核心部件的共性技术，自主研发工业机器人工程化产品，实现工业机器人及其核心部件的技术突破和产业化。2013年12月工信部又出台了《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》，发展目标的制定意味着未来工业机器人将进入产业化生产阶段，工业机器人产业将步入新的征程。在中央领导人的关怀及一系列政策的支持下，民族品牌机器人的发展已上升至国家战略层面。中共中央总书记习近平在2014年的中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会上，曾多次强调民族品牌机器人在“第三次工业革命”和抢占市场高点中所起的关键作用。中国机器人产业在中央领导人关怀下，借助政策红利和“中国制造”向“中国智造”的转型升级，迎来爆发式增长期。目前，沈阳、芜湖、上海、哈尔滨、广州、天津、重庆、青岛等地已建立了工业机器人产业园，出现了一批国产工业机器人企业。广州数控设备有限公司、广东拓斯达科技股份有限公司、上海新时达电气股份有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、安徽埃夫特智能装备有限公司等36家优秀工业机器人生产企业被评为2014年中国首批优质国产工业机器人品牌企业。党的十九大报告明确指出，要加快建设制造强国，加快发展先进制造业。我国的机器人产业当前正处于前所未有的快速发展阶段，在技术研发、本体制造、零部件生产、系统集成、应用推广、市场培育、人才建设、产融合作等方面取得了丰硕成果，为我国制造业提质增效、换挡升级提供了全新动能。1.2机器人的分类关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准。从不同的角度看机器人，就会有不同的分类方法。下面介绍几种具有代表性的分类方法。1.2.1机器人的分类1.按机器人发展的程度分类按从低级到高级的发展程度，机器人可分为以下几类。。6····试读结束···...

2022-10-24 李培根 根叔

图书名称：《工业机器人现场编程》【作者】解淑英，王德兰，张德龙主编【页数】303【出版社】北京：北京理工大学出版社,2021.06【ISBN号】978-7-5763-0032-1【分类】工业机器人-程序设计-高等职业教育-教材【参考文献】解淑英，王德兰，张德龙主编.工业机器人现场编程.北京：北京理工大学出版社,2021.06.图书封面：图书目录：《工业机器人现场编程》内容提要：《工业机器人现场编程》内容试读项目一走进工业机器人世界项目导入近年，随着劳动力成本不断上涨，工业领域“机器换人”现象普遍，工业机器人市场与产业也因此逐渐发展起来，如图1-1所示。那么，世界上第一台机器人是谁呢？它诞生于哪一年？机器人经历多少年的发展才到现在的程度呢？工业机器人又是如何定义的呢？我接你的班年中(a)图1-1“机器换人”现象项目目标★知识目标了解工业机器人的由来、定义、应用及发展趋势。掌握工业机器人安全操作规程。熟悉现场安全防范措施和安全标识。★能力目标能识别判断工业机器人周边电源、物理等环境安全（工业机器人职业技能等级证书考核要点)能根据工业机器人潜在危险采取避免措施（工业机器人职业技能等级证书考核要点)。能识读工业机器人安全标识（工业机器人职业技能等级证书考核要点）。1工业机器人现场编程★素质目标通过本项目的训练，培养学生的辩证逻辑思维能力，提高学生安全生产意识和安全操作的能力，使他们自觉形成敬畏规章、执行标准的职业素养。项目分解任务1.1工业机器人概述任务1.2工业机器人的操作安全■任务1.1工业机器人概述锌目税1.1.1机器人的由来提到“机器人”，大家并不陌生。在今天，科幻电影中、动画片、机器人的由来军事农业、生产服务中都可以见到机器人的身影。机器人并不是现代科技的产物，人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史。《列子·汤问》中记载，西周时期，能工巧匠偃师成功研制出了可以唱歌跳舞的“机器人”，这是我国最早记载的机器人，如图1-2(a)所示。《墨子·鲁问篇》中记载，春秋后期，鲁班用竹子造出一只木鸟，名为“木鹊”，能在空中飞行“三日不下”，如图1-2()所示。而古代机器人界最有名的当属三国时期诸葛亮发明的木牛流马了。据说每只木牛或者流马可以载重200kg,每天能行走数十里，堪称一件神器，如图1-2(c)所示。()(c图1-2中国古代机器人(a)偃师献技；()鲁班飞鸟；(c)木牛流马机器人的概念虽然已有几千年，但是“机器人”这一名词却是在20世纪初才产生的。它的创始人是捷克作家卡雷尔·恰佩克(KarelCaek)。1920年，恰佩克发表新剧作《罗素姆的万能机器人》，他在剧本中塑造了一个具有人的外表、特征和功能，用来为人类服务的机器奴仆“Roota”,如图1-3所示。“Roota'”捷克语的意思是“苦力”“奴隶”。这个词后来演化成了Root,.成为人造人、机器人的代名词。12项目一走进工业机器人世界1950年，美国著名科幻科普作家艾萨克·阿西莫夫（图1-4）出版科幻小说短篇集《我，机器人》(I,Root),在其中他系统地阐释了“机器人三定律”。第一，不伤害定律：机器人不得伤害人类，也不得见人受到伤害而袖手旁观；第二，服从定律：机器人必须服从人的命令，但不得违反第一定律；第三，自保定律：机器人必须保护自己，但不得违反第一、二定律。图1-3卡雷尔·恰佩克和他的Roota图1-4艾萨克·阿西莫夫1.1.2工业机器人▣1.机器人的定义“机器人”一词问世已近百年，但对机器人的定义仍然仁者见仁、智者见智。原因之一是机器人还在发展，新的机型、新的功能不断涌现。▣而根本原因则是因为机器人涉及了“人”的概念，成为一个难以回答的机器人的定义哲学问题。目前，国际上比较遵循的是国际标准化组织(S0)对机器人的定义，其定义涵盖如下内容：(1)机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体的某些器官（肢体、感受等）的功能；(2)机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变：(3)机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等；(4)机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。2.工业机器人的定义工业机器人是机器人家族中的重要一员，也是目前在技术上发展最成熟、应用最多的一类机器人。世界各国对工业机器人的定义不尽相同。国际标准化组织(S0)提出的定义：“工业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”。目前国际上大多遵循IS0所下的定义。美国机器人协会(RIA)提出的定义为：“工业机器人是一种用于移动各种材料、零31工业机器人现场编程件、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”。日本工业机器人协会提出的定义：“工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器，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”。不管工业机器人是如何定义，它们都有最显著的几个特点：(1)可编程。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程。(2)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。(3)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕手爪等部分，在控制上有控制器(4)良好的环境交互性。智能工业机器人在无人为干预的条件下，对工作环境有自适应控制能力和自我规划能力。1.1.3工业机器人的发展史1.国外工业机器人的发展史工业机器人的出现，不仅将人类从繁重、危险、烦琐的工作中解放出来，而且提高了生产率和生产质量。工业机器人的真正的现代机器人诞生于1948年在美国橡树岭国家实验室开始的发展搬运核原料的遥控机械操作手的研究。它被用于代替人生产放射性材料，提高了核工业生产的安全性，如图1-5所示。(a()图1-5机械手用于处理放射性物质(a)工作中：()机械手1952年，美国麻省理工学院受美国空军委托，成功研制出一台实验型数控铣床，这是公认的世界上第一台数控机床，如图1-6所示。1954年，乔治·德沃尔申请了第一个机器人的专利(“可编辑关节式转移物料装置”，1961年授予)。1959年，他与约瑟夫·恩格尔伯格研制出世界上第一台工业机器人Uimate（尤尼梅特，意思是“万能自动”)，并在1961年将其应用到通用汽车公司的生产线上，如图1-7所示。14项目一走进工业机器人世界年中图1-6世界上第一台数控机床UNMATE腕部大臀前臂机座手部(a)(图1-7世界上第一台工业机器人Uimate1962年，美国机械与铸造公司(AmericaMachieadFoudry,AMF)制造出了世界上第一台圆柱坐标型工业机器人，命名为Vertra(沃尔萨特兰，意思是“万能搬动”)，如图1-8所示。同年，AMF制造的6台Vertra机器人应用于美国坎顿的福特汽车生产厂。中中中有市节中卡中1967年，一台Uimate机器人安装运行于瑞典，这是在欧洲安装运行的第一台工业机器人，如图1-9所示。图1-8世界上第一台圆柱坐标型工业机器人图1-9欧洲安装运行的第一台工业机器人Vertra5工业机器人现场编程1969年，通用汽车公司在其洛兹敦装配厂安装了首台点焊机器人Uimatio,如图1-10所示。Uimatio机器人大大提高了生产率，大部分的车身焊接作业由机器人来完成，只有20%~40%的传统焊接工作由人工完成。1969年，Uimatio公司的工业机器人进入日本市场。川崎重工公司成功开发了Kawaaki--Uimate2000机器人，这是日本生产的第一台工业机器人，如图1-11所示。图1-10首台点焊机器人Uimatio图1-11日本生产的第一台工业机器人1973年，德国库卡公司（KUKA)将其使用的Uimate机器人研发改造成机电驱动的6轴机器人，命名为Famulu,这是世界上第一台机电驱动的6轴机器人，如图1-12所示。1974年，美国辛辛那提米拉克龙(CiciatiMilacro)公司开发出第一台由小型计算机控制的工业机器人，命名为T3(TheTomorrowTool),这是世界上第一次机器人和小型计算机的结合，T3采用液压驱动，有效负载达45kg,如图1-13所示。图1-12世界上第一台机电驱动的图1-13工业机器人T36轴机器人1974年，瑞典的ABB公司研发了世界上第一台全电控式工业机器人RB6,主要应用于工件的取放和物料搬运，如图1-14所示。1978年美国Uimatio公司推出通用工业机器人PUMA,这标志着工业机器人技术已经完全成熟，如图1-15所示。PUMA至今仍然工作在工厂第一线1978年，日本山梨大学(UiverityofYamaahi)的牧野洋发明了选择顺应性装配机器手臂SCARA(SelectiveComliaceAemlyRootArm),如图I-l6所示。SCARA机器人具有四个运动自由度，主要适用于物料装配和搬动。时至今日，SCARA仍然是工业生产线上常用的机器人。16···试读结束···...

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图书名称：《计算机和机器人》【作者】（德）皮特·克劳森著；（德）约阿基姆·克纳珀绘；高建中译【丛书名】什么是什么【页数】48【出版社】武汉：湖北教育出版社,2019.10【ISBN号】978-7-5564-2912-7【价格】22.80【分类】机器人-青少年读物-电子计算机-青少年读物【参考文献】（德）皮特·克劳森著；（德）约阿基姆·克纳珀绘；高建中译.计算机和机器人.武汉：湖北教育出版社,2019.10.图书封面：图书目录：《计算机和机器人》内容提要：截至2015年，德国共有70余人获得诺贝尔奖，其中60余人获得自然科学领域的奖项。分析其中的原因，肯定有很多种，比如科研实力雄厚、科学家人数众多、科研条件优越等。其中有一条是不能忽视的，那就是科学知识的普及。让每一个孩子阅读好的科普读物是德国社会的共识。德国的科普图书种类繁多、学科齐全、知识严谨、印制精良。在德国科普图书中，权威、销量特别好的是泰斯洛芙（Teloff）出版社的一套少年儿童百科知识全书《什么是什么》（WASISTWAS）。在每一个书店里，这套百科全书都摆在非常显眼的位置。从出版社提供的销售数字来看，该套百科全书出版60年以来长盛不衰，在德国本土的销量累计超过6000万册。在世界范围类，该套百科全书已被翻译为39种语言，遍及45个国家和地区，销量超过8000万册，是受世界各地青少年欢迎的科普图书之一。2019年，海豚传媒震撼推出全新改版的《什么是什么·学生版》，60个科学主题、丰富的知识内容、贴近青少年的语言表达、细致的手绘插图、权威机构的一手照片、活泼的排版设计……带孩子感受科学魅力，学习人类历史，了解前沿科技，满足好奇心，激发想象力，开拓视野。文中细节之处，配有图解式的说明，深入浅出，让孩子轻松地理解深奥知识。每册图书都会让孩子欢笑、惊奇，实现孩子探索世界的梦想。（1）源自德国，经典60年。《什么是什么》系列是德国知名的少儿科普品牌，该系列百科全书出版60年以来长盛不衰，在德国本土的销量累计超过6000万册。在世界范围内，该套百科全书已被翻译为39种语言，遍及75个国家和地区，销量超过1亿册，是受世界各地青少年喜爱的科普图书之一。（2）主题丰富，一网打尽。作为一套少儿百科全书，《什么是什么·学生版》涵盖了动物、植物、地理、科技等多个自然科学领域……后续分册还将涉及社会、历史、文化等人文知识领域。主题丰富多元，具有极强的系统性。（3）知识的严谨性：权威科普专家撰写、审订。每本书的作者都是该领域的专家，他们都有为孩子写出最好科普读物的愿望，往往将自己一生的研究浓缩进一本薄薄的科普书里。（4）出众的新颖性：超级震撼的一手照片，内容紧跟科学发展步伐。书中照片全部为泰斯洛芙出版社出资购买的一手高清图片，来自世界各大权威研究机构，所有照片都非常精美、清晰，书后均附有详细的图片来源说明。这种情况在国内外其他少儿百科全书中很难看到，这种做事严谨负责的态度，只怕只有德国人才有。此外，本书很好地解决了百科知识的更新问题，整个系列分主题、分阶段出版。如果在某些领域的研究取得了突破性进展，在下一次印刷时就会及时更新。而且泰斯洛芙出版社每年都会邀请德国国内著名的科学家和科普作家，就是否出版新的分册征求意见。（5）更强的可读性：详实有趣的案例+深入浅出的语言+条分缕析的知识分解。书中引入大量实例，用启发式的趣味语言解释深奥的科学知识，目录章节层次分明；采用小图解、透视图等形式解释说明，细致入微、生动直观。采用形式多样的知识专栏，答疑解惑。（6）炫酷的科技感：大气、时尚的排版设计。突破传统设计风格，大量使用时间轴设计、采用跨页图和竖式图，大气炫目的色彩搭配、充满科技感的时尚排版风格，紧跟时代潮流，令人眼前一亮！《计算机和机器人》内容试读WASWA生版什么是什么德国少年儿童百科知识全书计算机和机器人[德]皮特·克劳森/著[德]约阿基姆·克纳珀/绘高建中/译机器人“Cog”妾江虫饮侍妹阁湖北教育出版社前言现在，我们所处的时代被称为计算机时代。计近年来，几乎没有一门学科能与微电子学和信算机早就以惊人的速度成为了社会进步的助推器。息学的发展速度相提并论：在各行各业，计算机取它们被安装在装有空调、防护系统的公司和研究所代了不计其数的工作岗位。虽然计算机技术也不断的计算中心；几乎被摆在每一间办公室的每一张写提供着新的职业选择，但是这种新的工作岗位的数字台上，并且通过因特网向人们传输大量信息，发量非常少，而且只有少数人能接受相应的教育或有送、接收电子邮件；在游戏中呈现出令人兴奋的冒能力符合这种高要求。因此更重要的是，我们必须险之旅：在几乎所有的日常设备中展现着它的能力，及时接受这种不可逆转的发展趋势，并了解有关计从微波炉到音乐播放器，再到电话，最后到自动售算机和机器人的知识。在本书中，作者将为你介绍票机都是如此。而机器人，可以说是具有四肢和感有关这些激动人心的技术和事件的早期概貌。官的计算机，它们可以组装汽车，探索遥远的行星。在所有人类已知的工具中，计算机是功能最强另外，它们作为实用的助手，还将会被应用在像私大、最齐全的。我们面前的问题是，如何更好地使人家务或工作间这样的服务领域。用这个工具：是让其为人类服务还是与人类对抗。WASISTWAS学生版图片来源明细照片：ActioPre(汉堡)：30左，30右；苹果电脑公司：14上，15上，15下；艺术和历史档案馆（柏林：6,7；天文摄影（莱希灵根)：38上：琥珀中心（哥廷根）：43下；Bildererg图库（汉堡）：33下（布里克勒），46右下（埃勒凌曼），35(奥博特莱斯)：德国航天中心（科隆）：38下，48上；F0CUS图片社（汉堡）：37上，38（机器蜂），40左上，42右下，44上，47,48左下，48右下（弗拉金德力西），3（奥格登），33上（金-霍姆斯），33中，21（帕尔克尔），31左（皮货尤斯），28下（玫瑰园印象有限公司），16（绶菲乐德），20（斯克里巴），12（苏瑞德），13（汤姆普克逊），28上（瓦尔特尔）：弗朗和菲PA自动化与工业技术研究所（斯图加特）：46左上；BM(德国)公司：11下，14下；莱布尼茨-计算中心（加尔辛）：17：Picturealliace(法兰克福)：36,37下，39,40右上，41上，42上，43上，44下，45；西门子集团（慕尼黑）：10右，10左斯坦福竞赛小组：41下：THQ演出股份有限公司（克雷菲乐德）：31右：VRT股份有限公司：32：www.fujitu-ieme.de:25www.telof.com:34ZEFA(杜塞尔多夫)：29左（马尔什），29右（佛依格特）：封面图片：视觉中国插图绘制：约阿基姆·克纳珀（汉堡）未经Teloff出版社允许，不得使用或传播本书内的照片和插图。目录从自动装置到计算机4无处不在的计算机26机器人这个词计算机都藏在从何而来？哪里？26机器人是现代的计算机如何改变发明吗？ccco■c工作环境？28第一个用机器进行制片人用计算机计算的人是谁？6做什么？30谁是“计算机之父”计算机游戏如何形成？31飞行员在哪里学习飞行？33通向计算机时代的道路8人们如何在因特网上“冲浪”？34第一台可用的计算“人工智能”是什么意思？35机是如何诞生的？8约翰·冯·诺伊曼机器人的应用36做出了哪些贡献？10勘测机器人有哪些功能？36“计算机时代”意味着什么？12勘测机器人在未来还能做什么？37什么是计算机芯片？机器人能探索宇宙吗？3813探测机器人在地球上可以从事哪些个人计算机是什么时候出现的？13研究工作？39什么是软件？15为什么机器人需要安装人工感官？40什么是操作系统？16无人驾驶的汽车会成为现实吗？41如何理解超级计算机？16机器人如何行走？42什么让“抓”这样复杂？44微小的芯片世界18服务机器人可以做什么？45如何制造计算机器人如何帮助医生？46机芯片？18什么是智能假肢？48微处理器是如何工作的？20计算机如何处理文本？23数据是以什么方式存储的？24什么是存储设备？24从自动装置到计算机1921年，捷机器人这个词克作家卡雷尔·恰算盘佩克出版了一部(约3000年的历史》从何而来？幻想小说。它描述了一个未来世界，在这个世界里，人造的奴隶承形彩港彩器要要器器器担了人类的所有工作，它们在工厂和生活中给人类以支持、帮助。这由帕斯卡制造的最早位作家用捷克语中表示劳役的单词的计算器(1641年)“roota”来称呼这种实用廉价的类佛康森的人造鸭子18世纪中叶)人机器人。可是有一天，工厂主决定制造超级机器人。它们不仅能工可以自动移动的物体。通常，它们作，甚至还有情感和愿望，能感受是通过一个隐藏在其中的机械装置爱和快乐、恨和痛苦。从此，人类来驱动的。的命运发生了改变：这些机器人背早在1900年前，希腊人海伦叛了人类，最终将人类全部杀死。就写了一本关于这种技术的教科当恰佩克写这本书时，这些机器人书。据说，他甚至造出了一只能“歌虚拟计算机博物馆还只是未来的梦想。而现代的计算唱”和“饮水”的人造鸟。以前，当你在某一个搜索引擎机，也还没有出现。在有些寺庙中，雕像的表情看起来（参见第35页）中输入关键现在，有数以百万计的机器人很生动，这是由于祭司通过细绳的词“计算机博物馆”之后，就可以在因特网上找到虚拟在工厂中工作，甚至在幼儿园中也帮助秘密地移动、牵引着它们的面计算机博物馆。网上有很多出现了计算机。但是我们仍然不能部；这些雕像甚至可以做出占卜和这样的信息，以图文并茂的预知的是，使用这些机器会把我们劝诚等行为，这可能是通过细管把方式描述了计算机设备（或者一些商的产品】的历史。引向何处？它们会让我们的生活变祭司的声音传到这些雕像的嘴里实人们也经常可以找到有关“真得更加舒适、更加幸福吗？它们会现的。正”计算机博物馆的信息，让数百万人失去工作吗？未来机器当然，这不是真正的自动装置，以及收藏家们聚在一起的交易地点。人会控制地球、毁灭人类吗？但从原理上来说，它们是机器人的蓝本。它们也可能是在古代就已经人类想制造出现的人造人和动物的无数传说的机器人是现代一个类人机械装基础，是科幻小说的前身。很早以的发明吗？置的愿望由来已前，这个主题就在最早的一部文献久。早在古希腊中出现一它就是2700年前记述和罗马时期，人特洛伊战争的《伊利亚特》。诗人们就知道了“自动装置”，也就是荷马在其中描述了一个可以自动行1S588888E8880888-888m10888888-68888888686888888860868008888环uTTFwrEveeeeeeeveeeoeveoeeeee美国餐饮业机E器人(1997年)打7C010880668J018E0088801VVWN8E605080861888-HNEErUT打查尔斯·巴贝奇的加减法计算机(1834年)从算盘到现代的高性能计算机和机器人，这是一条漫长包括控制单元的楚泽的道路，但离终点，人类还有计算机Z3(1943年)很长的路要走走，有感觉器官和语言能力的机器，它是由工匠之神赫菲斯托斯制造的。在中国古代文献《列子·汤纳撒内尔爱上了奥林匹亚一一位问》中，也有类似的记载：周穆王教授的女儿的故事。她用清脆的声时期，有位叫偃师的能工巧匠制作音歌唱，以独特的动作和迅速的了一个“能歌善舞”的木质机关人。移动跳舞。在他们接吻时，她的在19世纪初叶，这种人造“人”嘴唇是冰冷的。最后，他才惊恐地的故事达到了高潮。例如，当时出知道了真相，并因此而变得神经错现的恐怖小说《科学怪人》（又译乱：她是一个由教授经过多年的研为《弗兰肯斯坦》)诗人霍夫曼制而造出来的机器人。当时，机械(1766一1822)的小说《睡魔》，等学已经很先进了，人们实际上可以等。《睡魔》讲述了年轻的大学生制造出仿真的玩偶。例如法国人雅5···试读结束···...

2022-10-21

图书名称：《微装配机器人》【作者】黄心汉著【丛书名】智能机器人技术丛书【页数】289【出版社】北京：国防工业出版社,2019.07【ISBN号】978-7-118-11859-9【分类】装配机器人【参考文献】黄心汉著.微装配机器人.北京：国防工业出版社,2019.07.图书封面：图书目录：《微装配机器人》内容提要：本书全面系统介绍微装配机器人的基本原理、设计方法和控制技术，主要内容包括微装配机器人的工作原理、系统结构、显微视觉与视觉伺服、微夹持器原理与设计、深度运动显微视觉伺服、运动控制、运动轨迹与视觉跟踪、显微图像雅可比矩阵的自适应辨识、模糊自适应卡尔曼滤波算法、无标定视觉伺服、以及实验和应用实例等。《微装配机器人》内容试读第1章绪论1.1引言机器人是20世纪人类最伟大的发明之一。从20世纪60年代初由美国Uimatio公司生产的世界第一台真正意义上的通用型工业机器人Uimate至今，机器人技术经历了50多年的发展，取得了长足的进步口。从早期的可编程与示教再现机器人到目前能感知环境信息并做出决策的智能机器人，从单纯从事工业生产的工业机器人到仿生机器人、类人机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人以及多种用途的特种机器人，机器人的性能不断增强，类型日趋繁多，应用领域不断扩大。机器人在许多人类不能承受的极限环境下代替人进行未知世界的探索。从遥远的火星探测到神秘的海底打捞，从恶劣的地震灾害搜救到隐蔽的军事战场侦察，这些都留下了机器人的足迹。正如比尔·盖茨预言①：机器人即将重复个人计算机崛起的道路，极有可能深人人类社会生活的方方面面，影响之深远丝毫不逊于过去30年间个人计算机给我们带来的改变，机器人将成为我们日常生活的一部分，必将与个人计算机样，彻底改变这个时代的生活方式。比尔·盖茨的预言正在不断成为现实。未来家家都有机器人，机器人将无所不能、无处不在、无人不用。1959年l2月，RichardP.Feyma首次提出了微型制造技术②，标志着微操作概念的诞生。20世纪中后期以来，微操作系统的研究一直作为机器人技术的一个热门研究分支，具有广阔的应用前景和深远的研究价值，许多国家的高等院校和科研机构都投入了大量的资源和人力，对微操作的相关领域进行积极研究，并取得了丰硕的科研成果。近几十年来，物理学、材料学以及光学等现代科学技术取得的进展，使得机器人帮助人类探究微观世界的奥秘成为可能。作为机器人技术和微纳米技术结合的产物，微型机器人(MicroRoot)和微操作机器人(MicromaiulatioRoot)①比尔·盖茨在《环球科学》2007年第2期的封面文章《家家都有机器人》，详见文献[2]。②1959年12月26日，RichardP.Feyma在美国召开的物理学年会首次提出微型制造技术，详见文献[3]。1微装配机器人是近年来国内外机器人研究的两个崭新亮点。20世纪80年代末期，微机械电子学的突破性进展使得科学家和工程技术人员可以利用微加工和微封装技术将微驱动器、微传感器、微执行器以及信号处理、控制、通信、电源等集成于一体，成为一个完备的机电一体化的微机电系统(MicroElectroMechaicalSytem,MEMS),整个系统的物理尺寸也缩小到毫米级甚至微米级。借助MEMS技术，机械从一个最初的宏观概念进入微观范畴，这也使得机器人微型化和微操作成为可能微型机器人指的是微小机构尺寸的机器人系统，如能进入人体脏器管道检查与治疗的微型医疗机器人、用于细小工业管道检测的微型机器人以及可以进行战场侦察的微型飞行器、微型潜艇和机器昆虫等。经过近20年的发展，世界各国有为数不少的微型机器人研制成功。图1.1()为日本精工爱普生公司研制的微型飞行机器人，图1.1()为美国国家航天航空局(NASA)研制的六腿机器蜘蛛。(a)()图1.1微型机器人(a)微型飞行机器人；()六腿机器蜘蛛微操作机器人与微型机器人相比，它拥有较大的机构尺寸，但能在一个较小的工作空间（如厘米尺度）实现系统精度达微米、亚微米甚至纳米级的精密操作和装配作业。在微机电工程、光学与光电子工程、精密工程、核工程实验以及生物医学工程等领域，微操作机器人与微装配机器人有着广泛的应用前景。在现代生物医学工程中，直径为10~150m的显微细胞操作是一项关键技术，如图1.2所示。典型的显微细胞作业形式包括细胞的捕获、切割、分离、融合，细胞内器官（核、染色体、基因）的转移、重组、拉伸、固定，转基因注射，细胞壁穿刺，细胞群体操纵等，其操作尺度均在微米级甚至纳米级。以往这些操作都是由实验人员在显微镜下借助特殊的微操作器完成，其作业难度大，人员需要经2第1章绪论过专门培训才能熟练掌握，而且操作成功与否易受人为因素影响，效率低，操作精度无法得到保证。利用微操作机器人代替人工操作是显微细胞作业的发展趋势，它将机器人控制、微驱动技术、计算机视觉与生物医学工程中的微操作需求相结合，是光、机、电、计算机一体化的综合系统。微操作机器人的发展大大提高了显微细胞作业的自动化水平，保证了操作精度和稳定性，并使得显微操作简单化从而在生物医学研究中得到广泛应用。(a)()图L.2显微细胞操作(a)细胞注射：()细胞捕获。微机电系统(MEMS)具有传统机电系统无法比拟的优点，如体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、功能强大、易于批量生产等，因此被世界各国广泛认定为影响未来科技发展的战略高新技术。已经商用的MEMS产品包括大家熟知的三维打印、喷墨打印头和汽车安全气囊加速度计等。随着MEMS研究的持续深入，利用单片集成工艺加工的MEMS器件难以满足功能多样化的需求，即便能够实现也是结构复杂，成本昂贵。通过微装配技术可以将不同材料、不同工艺加工的MEMS器件组合成能够完成特定功能的微型系统（如微小型药物泵、微传感器、光传输器件等)，因此微装配技术已成为当今MEMS研究的核心基础技术，而微装配机器人正是代替人工实施精密微器件装配的有效工具。图1.3()所示为美国明尼苏达州立大学高级机器人实验室研制的微装配机器人，在深度反应离子刻蚀(DeeReactiveIoEtchig,DRIE)硅片上进行的金属薄片插孔作业[4，图1.3()为美国Sadia国家实验室研制的微夹持器进行光刻电铸塑成型技术(Lithograhie,GalvaoformugadAformug,LIGA)进行微齿轮(100um)装配)。微装配机器人技术使得在微纳米尺度上进行批量化的MEMS器件自动装配成为可能，大大促进了微纳米科学的发展与应用。微装配机器人还被广泛应用于诸如宝石分拣、光纤对接以及生物医学工程中的转基因操作等领域。3微装配机器人(a)()图1.3微器件装配(a)硅片插孔作业；()LIGA微齿轮装配。1.2微装配机器人的基本原理与关键技术微装配并非宏观装配在操作尺度上的简单缩小，由于微器件在装配过程中所表现出来的尺度效应、表面效应、隧道效应等已超出了宏观装配中所涉及的物理规律范畴，一些宏观世界的机器人控制策略不再适用，因此有必要根据微操作的自身特点与规律，研究合适的微装配机器人系统结构和控制方法，来保证微装配作业的可靠性与有效性、提高微装配的自动化水平。1.2.1尺度效应对于传统的机器人宏观装配，在操作手抓取-移动-释放操作对象的过程中，物体的重力起主导作用。但当物体尺寸小于1mm或物体质量小于106kg时，随着物体半径的减小和重量的减轻，与物体表面积相关的黏附力（如范德华力、静电力和表面张力)的影响会大于重力、惯性力等体积力，此时微器件的表面效应将取代体积效应占支配地位（图1.4），这就是所谓的微操作的“尺度效应”(ScaleEffect,SE)。尺度效应使得在装配过程中微器件抓取相对容易而释放却比较困难，同时还给微器件操作增加了众多不确定性因素。目前我们对微观世界的内部物理机制还不完全了解，而诸如温度、湿度等环境因素对于微器件装配的客观影响也无法给出定量化的描述。此外，微物体的结构刚度、截面积和质量分别按其特征尺寸的一次、二次和三次方递减，随着几何尺寸的减小，微物体将变得轻、脆且富有弹性，微操作力的控制不当将可能导致器件变形或毁损。因此针对尺度效应所表现出的未知性和不确定性，如何设计可靠的微操作工具（末端执行器)、合理的系统结构和有效的控制策略是微装配机器人研究面临的主要问题。4第1章绪论010310o重力范德华力静电力表面张力10-10°10110°10物体半径μm图1.4微操作尺度效应1.2.2多尺度交叉随着微装配技术的发展，其操作对象不断增加，作业内容也日趋复杂。其中一个突出特点表现为微装配任务的多尺度交叉[6，即装配任务会同时涉及宏尺度(Macrocale)、中间尺度(Meocale)和微尺度(Microcale)。通常，我们把1100um称为微尺度，100um~1mm称为中间尺度，而大于1mm称为宏尺度。微装配的尺度特征包含器件外形尺寸和操作目标（操作精度）两个要素[)。如果装配对象具有微尺度或中间尺度的外形尺寸，则意味着操作目标尺度只可能会更小，我们把这类操作称为微-微装配：如果装配对象具有宏尺度外形尺寸，但是要求微尺度或中间尺度的操作精度，我们把这类操作称为宏-微装配。目前大多数微装配致力于微-微装配，如前面介绍的LIGA工艺微齿轮装配、微轴与微孔的装配、光纤对接、混合MEMS传感器等。但是随着微纳米科学技术的发展，针对宏-微操作对象的微装配技术研究愈发显示出它的必要性。如惯性约束聚变(IertiaCotraitFuio,ICF)实验中的微靶装配就是一类典型的宏-微装配问题（图1.5），ICF微靶装配同时涉及三种外形尺度的靶零件，而装配精度却要求达到微米级，这给微装配机器人的结构设计与系统控制提出了很大的挑战。图1.5ICF微靶装配5微装配机器人1.2.3微夹持器技术微装配的核心技术之一在于针对微尺度效应研究合适的微驱动和微夹取技术来克服黏着力等各种微观因素，实现对微器件的精密定位和有效夹取与释放。微夹持器是微装配机器人系统重要组成部分，作为微装配机器人的末端执行器，其主要功能是实现对微小对象（零件）进行拾取、运送和释放操作，并可完成一定的装配动作。由于操作对象的材质、形状和几何尺寸的不同，需要研制不同类型的微夹持器来满足对不同类型操作对象的可靠操作。微夹持器技术是微操作机械手实现微零件夹取和姿态调整的重要保证和关键技术。微夹持器应具有重量轻和体积小等特点，同时还需有合适的夹持力和夹取范围。根据采用的驱动方式不同微夹持器可以分为真空吸附式微夹持器、静电式微夹持器、压电式微夹持器、电磁式微夹持器、形状记忆合金微夹持器等。有关微夹持器技术和微夹持器设计将在第8章详细介绍。1.2.4显微视觉与显微视觉伺服宏-微操作不仅要克服微尺度效应，更重要的是要解决好宏-微尺度之间的矛盾。宏-微装配机器人系统不仅需要小范围、高分辩力的精确定位，同时需要大行程、中等精度的粗定位：机械手末端执行器不仅要兼容宏观尺寸的微器件，还要考虑微尺度因素对操作精度的影响。此外，微装配姿态的调整，即如何实现宏尺寸器件的大范围旋转同时又保证尽可能小的偏转位移，这是一个典型的宏-微矛盾问题。这些客观存在的宏-微矛盾，是我们在设计微装配机器人控制策略时所要必须考虑的因素。基于微信息的闭环反馈是微装配控制的必然选择。由于目前我们对微观操作机理和微信息感知方法的了解十分有限，一些宏观世界的机器人传感方法如力觉、触觉、接近觉等很难直接应用于微装配机器人系统，而由光学（电子）显微镜、高分辨力电荷耦合器件(ChargeCouledDevice,CCD)摄像头和专业图像采集卡构成的显微视觉是迄今为止在微装配系统中应用最为有效的感知方法，显微视觉伺服则被广泛用于实现机器人化的微装配作业控制$)。显微光学成像不同于宏观光学，它具有浅景深、小视野、高放大倍数等特点，因此宏观视觉伺服方法难以满足显微视觉控制要求。在显微视觉环境下，如何兼顾大范围的信息获取和高分辨力的精度提取要求，针对微装配过程中微观因素所表现出的未知性和不确定性，如何建立自适应机制对其进行估计和补偿，面对微装配的宏一微矛盾，是否要采用多分辨力多尺度的控制策略等。这些都是显微视觉伺服研究中所要考虑和解决的重要问题。6···试读结束···...

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图书名称：《机器人工程技术丛书智能机器人开发与实践》【作者】段峰作【丛书名】机器人工程技术丛书【页数】229【出版社】北京：机械工业出版社,2021.05【ISBN号】978-7-111-67997-4【分类】智能机器人【参考文献】段峰作.机器人工程技术丛书智能机器人开发与实践.北京：机械工业出版社,2021.05.图书封面：图书目录：《机器人工程技术丛书智能机器人开发与实践》内容提要：本书循序渐进地介绍了机器人的发展、核心功能，并通过一个服务机器人的例子介绍了机器人的完整开发过程。通过本书，读者可以在了解机器人工作原理的基础上，快速开发与实现一个有完整的功能的机器人。本书适合作为高校机器人、人工智能及相关专业作为教材，也可供对机器人开发感兴趣的读者阅读。《机器人工程技术丛书智能机器人开发与实践》内容试读第一部分基础知识本书的第一部分将介绍机器人的基础知识，包括以下四章：口第1章机器人概述。对机器人的基本概念进行介绍，包括机器人的定义、分类、发展历程、组成部分、关键技术、发展趋势等。通过本章的学习，读者可以对当前的机器人（尤其是服务机器人）有比较清晰的认识与了解。口第2章ROS入门。首先对为什么使用ROS、机器人操作系统与计算机操作系统的区别、ROS的主要特，点进行介绍；接下来介绍ROS的安装，包括ROS的版本以及ROSIdigo与Melodic两个版本的安装及卸载。本书涉及的工程主要是在ROSIdigo上运行，一部分程序也在ROS的最新版本Melodic上进行了测试。最后给出ROS学习相关的网络资源。口第3章ROS框架和使用基础。ROS框架部分包括文件系统级别、计算图级别和社区级别；ROS使用基础部分包括catki简介、工作空间及其创建、创建编译工程包、创建编译运行ROS节点、rolauch的使用、创建ROS消息和服务、如何使用C+或Pytho编写测试消息发布器和订阅器、如何使用C++或Pytho编写测试Server和Cliet等。口第4章ROS的调试。ROS提供了大量的命令和工具帮助开发人员调试代码，以便解决各种软硬件问题。本章主要介绍ROS调试常用的命令、工具，并总结ROS的基本命令。掌握这些命令与工具对于开发人员解决机器人调试过程中遇见的问题大有帮助。CHAPTERI第1章机器人概述本章对机器人的基本概念进行介绍，包括机器人的定义、分类、发展历程、组成部分、关键技术、发展趋势等。通过本章的学习，读者可以对机器人（尤其是服务机器人)有清晰的认识与了解。1.1机器人的定义和分类1.1.1机器人的定义现代机器人的研究是从20世纪中期开始的，计算机和自动化的发展以及原子能的开发利用为现代机器人的研究提供了技术基础。20世纪80年代中期以来，机器人已经从工厂进入人们的日常生活，支持人们日常生活的服务机器人成为机器人发展的重要方向。近年来，随着互联网技术、信息技术、人工智能技术的快速发展，服务机器人的使用体验进一步增强。通过自动定位导航、语音交互、人脸识别等智能技术与机器人技术深度融合，人们开发出各种新型智能服务机器人，使机器人行业迎来了快速发展的新机遇。根据预期的应用场景，可以将机器人分为工业机器人和服务机器人两类。目前，国际上没有普遍认同的机器人、服务机器人等的定义。维基百科采用了《牛津英语词典(2016版)》对机器人的定义：机器人（root)是一种可进行计算机编程且能够自动执行一系列复杂动作的机器。机器人可由外部控制设备或者嵌入其内的控制器来控制。机器人可以构造成人形，但大多数机器人都是用来完成任务而不考虑其外形的机器。对于服务机器人，维基百科采用了国际机器人联合会(IteratioalFederatioofRootic,IFR)提出的定义：服务机器人(erviceroot)是一种可以半自动或完全自主地执行对人类和设备有益的服务的机器人，但不包括工业制造操作。关于机器人、服务机器人，国际标准化组织(IteratioalOrgaizatioforStadardizatio,IS0)也给出了定义。ISO-8373-2012对机器人、服务机器人的定第1章机器人概述3义如下：机器人是一种对两个或两个以上的轴可编程的具有一定程度的自治的驱动装置，能够在其环境中移动以执行预定任务。在这里，“自治”表示无须人工干预，基于当前状态和传感执行预定任务的能力。“一定程度的自治”包含从局部自治（包括人机交互)到完全自治（无人机操作千预）。服务机器人是执行对人类或设备有用的任务的机器人，不包括工业自动化应用。1.1.2服务机器人的分类国际机器人联盟(FR)按照应用领域对服务机器人进行分类，认为服务机器人应分为个人/家庭服务机器人(Peroal/DometicServiceRoot)和专业服务机器人(ProfeioalServiceRoot)两类。ISO-8373-2012对这两类机器人分别给出了说明：个人服务机器人是一种用于非商业性任务的服务机器人，通常适用于非专业人士。专业服务机器人是用于商业任务的服务机器人，通常由受过正规训练的操作员操作。在这里，操作员是选定的可以启动、监视和停止机器人或机器人系统预定操作的人。个人/家庭服务机器人可分为家政服务机器人、助老助残机器人、教育娱乐机器人、私人自动导航车、家庭安全监视机器人等；专业服务机器人可分为场地机器人、专业清洁机器人、医疗机器人、检查维护机器人、建筑机器人、物流机器人、救援和安防机器人、国防机器人、水下作业机器人、动力人体外骨骼、常用无人机、常用移动平台等。1.2现代机器人的发展历程现代机器人的研究是从20世纪中期开始的，半个多世纪以来，机器人技术一直是一个快速发展的领域。本节将按照时间顺序介绍不同时期机器人发展的成果。1.2.1现代机器人研究初期早期的机器人主要是可编程机器人，这类机器人可以根据操作员所编写的程序，完成一些简单的重复性动作。1948~1949年，英格兰博登神经学学院（BurdeNeurologicalItitute)的WilliamGreyWalter设计出第一台可以执行复杂动作的电子自动机器人MachiaSeculatrix。.这款机器人因其缓慢的移动速度而被昵称为“乌龟”。它是三个轮子分别由独立直流供电的移动机器人，有一个光传感器、触觉传感器、推进电机、转第一部分基础知识向马达和两个真空管模拟计算机。这款机器人具有趋光性，能够找到充电桩充电。沃尔特将最初的两个机器人命名为Elmer和Elie,图l-1所示为没有外壳的Elie。1954年，美国的GeorgeDevol制造出第一台数字操作可编程的机器人并将其命名为Uimate,从而奠定了现代机器人产业的基础。1960年，德沃尔将第一台Uimate出售给通用汽车公司，用于从压俦机上举起热的金属件并将这些金属件堆叠起来。1962~1963年，传感器技术的发展提高了机器人的可操作性。人们开始尝试在机器人上安装各种类型的传感器。比图1-1没有外壳的Elie如，1961年，恩斯特在机器人上采用触觉传感器；1962年，托莫维奇和博尼在世界上最早的“灵巧手”上安装了压力传感器；1963年，麦卡锡在机器人中加入视觉传感系统，并在1964年帮助麻省理工学院(MT)推出了世界上第一个带有视觉传感器、能识别和定位积木的机器人系统Sytem/3601968年，MarviMiky制造了由计算机控制的靠水力驱动的l2关节的触手臂(TetacleArm)l969年，机械工程专业的学生VictorScheima发明了斯坦福机械手臂，这被公认为第一台电子计算机控制的机器人手臂（机械臂的控制指令存储在磁鼓上)。从1966年到1972年，美国斯坦福研究所（现在的RSI国际）的人工智能中心对被称为Shakey的移动机器人系统进行了研究。1969年，RSI公布了Shakey的“机器人学习和规划实验”视频。该系统具有有限的感知和环境建模能力，有多个传感器输入，包括摄像头、激光测距仪、碰撞传感器。Shakey带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木，可以执行规划、寻路和简单对象重排等任务。不过，控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey算是世界上第一台智能机器人，拉开了智能机器人研究的序幕。1.2.220世纪70年代20世纪70年代，机器人逐渐走向工业应用，并且机器人的感知、自适应能力逐渐增强。1970年，日本早稻田大学理工学部发起了WAB0T项目。1973年完成的WABOT1(如图1-2所示)是世界上第一个仿人型智能机器人，包括手足系统、视觉系统、声音系统。它可以通过人工的口腔与人类进行简单的日语交流，通过作为远程接收器的人工眼睛和耳朵测量物体的距离和方向，通过两只脚实现步行移动，第1章机器人概述5通过具有触觉传感器的双手抓取移动物体。1973年，德国KUKA公司研制出第一台通过电机驱动的6轴工业机器人FAMULUS。同年，美国CiciatiMilacro公司推出了T3机器人，这是第一个由小型计算机控制的商业可用工业机器人。1975年，美国的VictorScheima开发出可编程通用操作臂(PUMA)。1977年，Scheima将他的设计出售给Uimatio公司。Uimatio对PUMA进行进一步开发，后来PUMA被广泛应用于工业生产中。1979年，斯坦福车（如图1-3所示)成功地穿过了一个满是椅子的房间。它主要依靠立体视觉来导航和确定距离。图1-2WAB0T-1图1-3斯坦福车1.2.320世纪80年代20世纪80年代，工业机器人得到广泛的应用，支持人们日常生活的服务机器人开始走向公众视野。l981年，日本的TakeoKaade开发出第一个“直接驱动(Direct--Drive,DD)臂”，其手臂的驱动包含在机器人中，消除了长距离传动。这个直接驱动臂是当今工业中使用的DD臂的原型。安装在关节内的电动机去除了对早期机器人使用的链条或腱的需要，因为减少了摩擦力和反冲，DD臂的操作快速而准确。1982年，美国Heathkit公司发布了教育机器人HERO(HeathkitEducatioalROot).。HERO-1(如图1-4所示)是由摩托罗拉6808CPU和4KBRAM的车载计算机控制的独立的移动机器人。该机器人具有光、声音和运动探测器以及声呐测6第一部分基础知识距传感器，可以通过声呐导航实现在走廊移动、玩游戏、唱歌，甚至充当闹钟，可以通过声音来寻找人类并保持跟随状态。1982年，美国RB机器人公司的创始人JoehBoworth发布了RB5X(如图1-5所示)。RB5X机器人是第一个大规模生产的用于家庭、实验和教育的可编程机器人。RB5X包含红外传感、超声波声呐、远程音频/视频传输、8个传感器/缓冲器、语音合成器和5轴电枢等部件。RB5X可以玩多达8人的互动游戏。其程序可以从计算机上编写和下载。图1-4HERO-1图1-5JoehBoworth和RB5X1984年，WABOT-2（如图1-6所示)发布，WABB-2不是WABB-1那样的通用型机器人，而是在人类的日常工作中追求巧妙的艺术活动的机器人。WAPBOT-2可以用日语与人进行自然的对话、用眼睛识别乐谱、用双手双脚演奏电子琴，甚至可以演奏中级难度的曲子。它还能够识别人的歌声，进行自动采谱，从而配合人类的歌声来伴奏。这意味着机器人拥有了适应人类的能力，向个人机器人方向迈进了一大步。1988年，美国的GayEgelerger推出了第一台为医院和疗养院设计的助力服务机器人HelMate。它包括HelMID和HelMead两个产品。HelMID是一种自主机器人，它利用视觉、超声波和红外来感知环境，可以沿着走廊导航和避障。HelMead可图1-6WABOT-2以在医院中导航，跟踪存储在其内存中的地图，携带医疗用品、晚餐盘、记录和实验室样本，并将它们送到护理病房或其他部门。1989年，日本交通部机器人实验室开发了一种水下步行机器人Aquaroot(如图1-7所示)。该机器人是六足铰接式“昆虫型”步行全自动智能机器人，工作深度可达50m。Aquaroot有一个超声波转换系统，这是一个长基线型导航设备。在·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图书名称：《水中异型机器人研究》【作者】张忠林作【页数】199【出版社】哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2021.03【ISBN号】978-7-5661-3014-3【分类】异型-水下作业机器人-研究【参考文献】张忠林作.水中异型机器人研究.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2021.03.图书封面：图书目录：《水中异型机器人研究》内容提要：本书系统介绍了水中异型机器人的研究技术，在内容安排上，既包含了相关支撑基础技术的介绍，又体现了国内外相关设计方法体系的新发展、新成果。全书共分6章，主要内容包括水中异型机器人概论、水中异型机器人技术基础、船舶送缆机器人、微型水下观光机器人、仿潜水员机器人、海底作业型机器人。本书选例具体、科学合理，可以作为机器人工程专业高校教师、科研和工程技术人员的参考用书。《水中异型机器人研究》内容试读第1章水中异型机器人概论本章简要叙述了水中机器人的发展历程，水中机器人的种类和应用，从而引出水中异型机器人的范畴，较为细致地阐述水中异型机器人的定义、内涵与特征、主体构成和功能配置，给出了水中异型机器人技术的发展趋势。1.1水中机器人的发展历程人类生存的地球表面2/3是水，这里的水指的是海洋、江河、湖泊等水面。应用于海洋、江河、湖泊中的机器人，顾名思义都可以称之为水中机器人。现代机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。随着我国智慧海洋工程建设、“十三五”期间海洋资源开发和基础工程建设蓬勃发展，相继出现和开发了多种水中机器人产品。无论是水面机器人还是水下机器人，纵观水中机器人的发展历程，通常可以概括为三代。第一代包括水面无人船、拖曳潜水器等，这些水中机器人都是手动控制的。第二代水中机器人具有自适应能力，控制系统采用分层递阶设计，控制器具有计算和初级记忆功能，并能够学会基本的技能，但仍是靠人指挥操作。随着人工智能技术的出现和发展，具有人工智能系统的水下机器人成为第三代水中机器人。它具有分析和判断能力，可根据外部环境的变化而更换作业操作，并具有丰富的记忆能力和强大的计算能力。目前各个国家都在研究和开发第三代水中机器人产品，因为从近几十年水中机器人发展进程中的经验看，善于抓住发展机遇的国家才能够成为海洋科技强国。人类的海洋探索、科学考察，以及国家海洋战略需要，促进了水中机器人的出现和发展。首先在水下机器人方面，1927年苏联科列诺夫教授乘坐钟形潜水装置，进行水下45m深度的观测和采样作业。1957年美国人采用深水潜水球完成了对海洋地质的考察。到了20世纪70年代，潜水装置发展成为遥控潜水器，美国开始使用CURV(科沃号)、RUM(腊姆号)水下潜水器，完成对海洋的科学考察。1972年苏联采用蟹号潜水器完成对海洋的地质考察。到了20世纪80年代，“无人的+有缆的”潜水器研制发展迅速，主要服务于海洋石油开采。海洋石油开发及海洋救捞等方面的发展需要推动了包括载人潜水器、无人遥控潜水器、有缆遥控潜水器、水底作业潜水器、救捞潜水器等设备的研制和开发。中国是在20世纪80年代后，开始进行水下机器人研发的，相继研制出海人一号水下机器人、逆戟鲸号无人水中异型机器人研究无缆潜水器等水下机器人。1990年，美国和加拿大通过合作，研制出穿过北极冰层的无人无缆潜水器。中国2009年首次在北冰洋海域冰下调查，使用海龙2号水下机器人，利用机械手准确抓取硫化物样品。2012年10月，中国首款“功能模块”理念智能水下机器人在哈尔滨工程大学问世。2015年3月19日，国内首次利用水下机器人将五星红旗植入3000m南海海底。其次在水面机器人方面，水面无人艇具有代表性。1944年二战时期，美国海军利用水面无人艇进行扫雷作业和收集原子弹爆炸样品等。之后，苏联开发了自杀攻击型水面无人艇，用来炸毁和攻击敌方水面舰船等。到了20世纪80年代，主要应用水面无人艇作为靶标，进行海上训练和演习。20世纪末至今，无人艇主要应用于反水雷、情报侦察、反潜等重要军事领域。另外在水中仿生机器人方面，诸如仿生鱼、仿生虾、仿生蟹、仿生乌龟、仿生水母、仿生带鱼等水中机器人都相继被研发出来，大大拓展了水中机器人的种类和应用。1.2水中机器人的种类和配置从前面的叙述中可以看出，水中机器人总体可以分成水下机器人、水面机器人和仿生机器人等多种类型。水下机器人按照功能可分为两类：观察型和作业型。按照动力来源又可分为有缆机器人和无缆机器人。常用的有：有缆遥控式水下机器人ROV(remotelyoeratedvehicle)、无缆式智能水下机器人AUV(autoomouuderwatervehicle)或UUV(umaeduderwatervehicle),目前，又出现了AUVMS(AUV+maiulatorytem)机器人o国内外具有代表性的R0V产品（图1-1）有美国伍兹霍尔研究的Jao号、日本的海沟号、加拿大的ROPOS号、法国的H300-Ⅱ型机器人和英国的Seaeye号等，以及上海交通大学的海龙号、浙江大学的海马号、沈阳自动化研究所的海星号、中船重工七一○研究所的猎手号等。智能水下机器人技术在20世纪80年代得到了迅速发展，国内外代表性的AUV如图1-2所示。在该领域美国的技术最为先进，美国REMUS系列AUV用于军事和海洋开发中，其中REMUS-60O0高度模块化系统，代表了AUV的最高水平。美国Bluefi系列AUV用于水雷的探测、海底地形地貌的勘探、环境情报搜集等，2014年4月Bluefi-21(蓝鳍金枪鱼-21)被用于马航MH370搜救任务。英国AUV有Autou6000,用于海洋科考，在北极和南极冰层下进行作业。俄罗斯AUV有MT88,用于目标探测与识别、海底地形扫描与测绘等。挪威Hugi系列AUV用于管道检测、环境监控及目标探测等。德国AUV有DeeC,它被设计成了滑翔器外观，配备智能监控系统和高精度长航时水下导航系统，具有自主避障能力，主要用于情报收集和武器投放等军事任务。第1章水中异型机器人概论(a)Jao()海沟(c)ROPOS(d)H300-1(e)Seaeye(D海龙(g)海马h)海星()猎手图1-1国内外代表性的R0V中科院沈阳自动化研究所联合俄罗斯开发的AUV有CRO1和CRO2,又联合中科院声学所和哈尔滨工程大学研制潜深达6000m的潜龙一号，潜龙一号具有自主避障、连续运动控制及遥控航行功能，用于海底测试等任务。同时，国内各高校也开展了AUV的研究，用于海底资源探测、海底地形扫描与测绘、海底油气管道探测、温盐深水文数据采集等工作，如哈尔滨工程大学、上海交通大学、中国海洋大学、西北工业大学、浙江大学等。近年来提出采用AUV+机械手系统(AUVMS)配置来完成水下作业，该系统无须复杂作业母船，没有脐带缆风险，大大降低了水下作业成本。英国赫瑞瓦特大学AUVMS,用两个液压手爪抓住作业目标，然后用7功能机械手自主完成水下阀门开关作业。夏威夷大学AUVMS搭载惯性导航系统、DGPS、声呐、相机和末端多维力或力矩传感器，可实现水下挂钩等位置跟踪与环境接触作业。MarioPrat等在欧盟和西班牙等国家项目支持下，对AUVMS自主作业开展研究，实现了水池的跟踪和抓取操作。我国的沈阳自动化研究所、浙江大学、哈尔滨工程大学等也开展了AUVMS研究，并开发了实物样机。3水中异型机器人研究0过(a)REMUS-6000()Bluefi-21(c)Autou6000(d)MT88(e)Hugi1000(f)DeeC(g)CR02(h)潜龙一号()海灵G)上海交大研制的AUV(k)海洋大学研制的AUV图1-2国内外有代表性的AUV水下滑翔机(uderwaterglider,UG)是一种新式水中机器人，其特性是滑翔时使用浮力驱动方式，其水下航迹的控制和自身定位精度较低，航速比较低。国外关于水下滑翔机在20世纪90年代初就展开了研究，美国成果较为突出，已经研制出4款水下滑翔机，分别是：美国斯克里普斯海洋研究所研制的SrayGlider(图1-3(a))、华盛顿大学研制的SeaGlider、WeReearchCor研制的SlocumElectricGlider和SlocumThermalGlider.。我国水下滑翔机研究起步较晚，有中国科学院沈阳自动化研究所、天津大学、华中科技大学、上海交通大学、浙江大学和中国海洋大学等单位开展研究。沈阳自动化研究所研发的海翼号如图1-3()所示。(a)SrayGlider()沈自所海翼号图1-3国内外有代表性的水下滑翔机海上机器人搭载体都是船体，实现无人化的智能海上作业离不开无人艇（图1-4）。美4第1章水中异型机器人概论国LiquidRootic公司打造的无人驾驶船波浪滑翔机由漂浮平台组成，其表面覆盖为波浪滑翔机提供动力的太阳能电池、波浪的动力驱动水下鳍状物和GPS装置。此无人船航行约59500km,不断发送含盐量、水温、波浪、天气状况、溶解氧等海洋数据，该船的长途旅行开创了无人艇在民用领域的新纪元。SPARTAN无人艇是美国海军新世纪计划发展的一种新武器系统，是既可遥控也可自动运行的高速艇，可在海域内工作8h,速度比有人驾驶的船要高得多，可在夜间行动。美国的CAT-urveyo先进无人水面艇可用于在河道、近海域全天候监测侦察，并搭载先进的自主导航系统，可在无人干预的情况下在指定区域完成预定任务。海上猎手号无人水面艇，主要用于侦查潜艇，最多可持续巡航70d,航程10000mile,最高时速50km,可在7级恶劣海况下航行。在国内，中国航天科工沈阳新光集团2008年研制出了天象1号无人水面艇，是国内第一艘工程应用的无人水面艇，奥运会期间为青岛帆船比赛提供气象保障服务，电子系统包括海上无人探测平台及地面控制系统，电子信息系统集成了早期的智能驾驶、雷达搜索、卫星应用、图像处理与传输等设备。哈尔滨工程大学在2014年研制了天行1号高速无人艇，采用复合推进方式，可在4级海况下航行，具备自主航行、危险感知与规避功能，以及全自主海洋环境监测、侦察、地形探测等多任务能力。2016年4月，美国斯坦福大学的OuamaKhati研究团队，在法国南部进行科学考察，探测位于水下100多米的沉船，由于大部分潜水员难以到达这一深度，故采用类人型潜艇机器人OceaOe来完成。OceaOe是类人机器人手与水下遥控潜水器的结合，采用8个螺旋桨推进方式，通过远程操作执行水下任务。OceaOe提供了在狭窄空间内进行作业的水下机器人设计案例。(a)波浪滑翔机()SPARTAN(c)CAT-urveyo(d海上猎手(e)天象1号(0天行1号图1-4国内外代表性的水面无人艇近年来，在仿生机器虾、仿生带鱼机器人、仿生机器鱼、仿生机器蟹、仿生机器乌龟、仿生机器水母、仿生青蛙机器人等方面也取得了相关成果，比如美国东北工业大学研制的仿5水中异型机器人研究生机器虾可执行清除水雷等作业；美国纽约工程公司PliatEergySytem研制的Velox机器人，在水中游动时仿佛一条大带鱼；还有北京航空航天大学研制的机器鱼，哈尔滨工程大学研制的仿生机器蟹、仿生机器乌龟，德国Fto公司研制的仿生水母机器人、哈尔滨工业大学研制的仿生青蛙机器人等（图1-5）。水中机器人种类繁多，按照其工作要求不同，其功能配置也会有所不同。这里以常规的ROV、AUV和ASV(autoomouurfacevehicle)为例，列出了它们的主要参考配置（表1-1），可为水中机器人的设计提供参照。(a)OceaOe()龙虾原型与仿生机器虾(c)带鱼原型与Velox(d水母原型与仿生水母(©)鱼原型与仿生机器鱼()蟹原型与仿生机器蟹(g)龟原型与仿生机器龟)青蛙原型与仿生青蛙机器人图1-5国内外代表性的水中仿生机器人表1-1典型水中机器人配置表配置/机器人ROVAUVASV水面监控系统+自主控制陆上监控系统+自主控制系统水面监控主控制系统系统控制系统释放回收装置绞缆车自主式特定收放系统自主式特定收放系统电源外部供电内部供电内部供电导航系统外部惯性导航系统惯性导航系统6···试读结束···...

2022-10-21 异型淋巴细胞 异型性名词解释

图书名称：《空间机器人英文》【作者】王耀兵著【页数】363【出版社】北京：北京理工大学出版社,2020.11【ISBN号】978-7-5682-9147-7【价格】132.00【分类】空间机器人-英文【参考文献】王耀兵著.空间机器人英文.北京：北京理工大学出版社,2020.11.图书封面：图书目录：《空间机器人英文》内容提要：《空间机器人英文》内容试读Chater1Itroductio1.1Defiitio,Characteritic,adClaificatioofSaceRoot1.1.1DefiitioofSaceRootNowaday,theterm"SaceRootic"iveryfamiliartothoeworkigithefieldofrootic[1],utthereitillouiverallyacceteddefiitioofa"aceroot".LiYimigetal.defiedacerootitheirwork"TheCurretStatuadAalyiofSaceRoot"a"aclaofecialrootthaterformtakiaceuchatheuortforthecotructioadoeratioofacetatio,theatelliteaemlyadervice,adthelaetaryurfaceexloratioadtetig[2]".ItheChieeItituteofElectroic(CIE)tadard"GeeralTechicalRequire-metforSaceRootic"(T/CIE045-2017),aacerootidefieda"therootthatialiedtotheaceeyodtheEarth'atmohere(icludigtheaceiideadoutideacecraft,adceletialodie)".Bycomiigtheaovedefiitio,wethikthatthemaidiffereceetweeacerootadotherroottemfromthearticularityoftheiroeratigeviromet.Therefore,ithiook,theacerootwilledefiedaakidofecialrootuediaceeyodtheEarth'atmohere.1.1.2CharacteriticofSaceRootSacerootareecialrootuediace.Duetothearticularityoftheirali-catioeviromet,aceroothavethefollowigcharacteriticcomaredtoterretrialroot:(1)Secialworkigeviromet.Sacerootworkiextraterretrialace.Fortheacerootuuallyworkigoorit,uchcoditioaultra-vacuum,highBeijigItituteofTechologyPreadSrigerNatureSigaorePteLtd.2021Y.Wag,SaceRootic,SaceScieceadTechologie21Itroductioadlowtemerature,trogradiatio,microgravity,adcomlexillumiatioeedtoecoidered.Fortheacerootthaterformlaetaryexloratiotak,ecialtoograhy,temerature,ecialatmohere,gravel,dut,gravity,adotherfactorhouldecoideredadditioally.Iadditio,alltaticforce,viratio,oie,hock,adotherloadwithithemiiorofilealoeedtoecoideredforaceroot.(2)Multi-facetdeigcotrait.Iadditiotomeetigtherequiremetofgroudlauchadaceworkigeviromet,aceroothouldedeigeduderthecoideratioofthereourcecotraitocofiguratio,ma,owercoumtio,itallatioace,commuicatio,adfieldofview,awellathecotraitorelatediterface,fuctio,aderformace.(3)High-reliailityrequiremet.Sacerooteedtoworkiaceforalogtime,aicallywithoutaymaiteacedurigwork.Thirequirethemtohavehighreliailityudertheooardlimitedreource.(4)Diverifiedtak.Sacerootuuallyudertakeavarietyoftak,uchatheidetificatio,meauremet,cature,hadlig,itallatio,aemly,adrelacemetofacetarget,adamlecollectioadroceig.Themai-ulatedojecticludeflightroduct,cai,module,equimet,itrumet,ecialtool,adacederi.Therefore,ithedeigofaceroot,itiecearytotakeitoaccouttheecialrequiremetofdifferetmiioaddifferetoject.(5)Comlexytemcomoitio.Aacerootiacomlexaceytemivolvigmultiledicilie,uchamaterial,mechaic,machiery,elec-troic,thermalcotrol,otic,adcotroltheory.Itermofcomoitio,aacerooticludeotolyamechaicalytemcoitigofmultilejoitadedeffector,utaloaercetualytemcoitigofcameraadeor,acotrolytemcoitigofaarmcotrolleradeveraljoitcotroller,adahuma-rootiteractioytemcomoedofaitructiogeeratigmoduleadatelemetryfeedackmodule.(6Difficultgroudverificatio.Aacerootiakidofecialrootdeigedfortheaceeviromet.Itidifficulttocarryouthyicaltetverificatioofalloeratigcoditioofacerootdirectlyudergroudgravitycodi-tio.Adthecouligeffectofvacuum,microgravityorlowgravity,highadlowtemerature,adotherevirometalcoditiodurigo-oritoera-tioidifficulttoimulateothegroud,whichriggreatrolemtothecomreheiveeadufficiecyoface-rooticgroudverificatio.Baedotheaovecharacteriticofaceroot,ecialattetiohouldeaidtothefollowigrolemtheirdeigadverificatio:(1)Multidiciliarydeigadotimizatioofacerootytem(2)Deigofaceevirometadataility,icludigthedeigadelectioofrawmaterialadcomoet,thedeigofati-coldweldigadluricatioofmovigart,thethermalmatchigdeigofart,adthedeigoftheadatailityofartadytemtoforce,heat,magetim,adirradiatio(3)Reliailityadafetydeigforlog-termerviceiharheviromet1.1Defiitio,Characteritic,adClaificatioofSaceRoot3(4)Sacerootteleoeratiouderlargedelaycoditioaditautoomoulaigadcotrolalgorithmdeig(5)Modificatioadverificatioofimulatiomodel(6)Adequacyadcoverageofgroudtetverificatio.1.1.3ClaificatioofSaceRootAccordigtodifferetricile,acerootcaeclaifiedimayway.Accordigtothecharacteriticofmiioadevirometalfactor,acerootcaedivideditoo-oritoeratiorootadlaetaryurfaceexloratioroot.Theformericludethoerooterformigo-oritmoitorig,aemly,mai-teace,adugradetakfortheacecraft,adaitigatroauticomletigo-oritoeratio.Thelattericludethoerooterformiglaetaryurfaceexloratio,amlecollectioadcietificexerimettak,adaitigatro-auticomletiglaetaryexloratiomiio.Allacerootthathaveeeverifiedyflightcaeicludeditheetwotye.Withreferecetothiclai-ficatio,thiookdivideacerootitoo-oritoeratiorootadlaetaryexloratioroot.1.1.3.1O-OritOeratioRootTheo-oritoeratiorootmailyrefertotheacerootthaterformvariouoeratiotakithemicrogravityoriteviromet.Theyiclude,utareotlimitedto,free-flyigroot,itra-adextra-vehicularoeratigrootimaedacetatio/acelaoratory,adoeratigrootiumaedaceervicetatio.Theerootareuedtorovideavarietyofo-oritoeratioervice,uchatargetcature,targettraferadreleae,o-oritaemly,o-oritervice(fuelrefuelig,modulerelacemet,etc.),o-oritmaufacturig,adaitigatroautiextra-vehicularactivitie(EVA).Thecharacteriticoftheirworkigevirometicludevacuum,trogradiatio,microgravity,adalteratigtemerature.1.1.3.2PlaetaryExloratioRootPlaetaryexloratiorootmailyrefertotheacerootthaterformtakothemoo,laet,adateroidadotherceletialodie.Theyiclude,utareotlimitedto,umaed/maedexloratioroot,laetaryurfacecotructioroot.Theerootuuallyhaveawheeledorleggedmoileytem,adaretyi-callyequiedwithmaiulator.Thetaktheyerformmailyivolvemovigadoeratig,icludiglaetaryurfaceroamig,exloratioiextremearea,amlecollectio,cietificexerimet,adaecotructioolaeturface,1Itroductioawellajoitexloratiowithatroaut.Thecharacteriticoftheirworkigevi-rometmailyicludevacuumorecialatmohere,trogradiatio,addut,ecialgeologicalcoditio,gravity,adecialtemeratureeviromet.1.2BaicComoitioadMaiReearchAreaofSaceRoot1.2.1BaicComoitioofSaceRootCoiderigthecomletelooofacerootmiio,thegroudcotrolytemiuuallyicludeditheacerootytem.Ithicae,acerootytemcaedivideditotheaceortioadthegroudortioigeeral.Theaceortiorefertotheartthaterformtakooritorotheceletialodie.Itithemaiartoftheaceroot,whichcoverthemaifuctioaluitoftheaceroot(uchaercetualuit,cotroluit,adexecutiouit)adtheaceteleoeratiouit(uchatheitra-vehicularteleoeratioytem).Thegroudortiorefertothefuctioaluitdeloyedothegroudtoerformtheace-orietedtakuchaoeratioalcommadiut,feedackiformatiorecetio,adoeratioaltatumoitorig.Itialocalledthegroudteleoeratioytemofaceroot.Accordigtoitfuctio,aacerootytemcaedivideditodifferetuit.Thetyicaldiviioiafollow:(1)Mechaicalytem:Itiaytemthatuortaaceroottoerformaecifiedactio,coitigofthemechaicalcomoetdeigediecificformaccordigtotherequiremetofthemiio.Ituuallyicludehold-dowadreleaemechaim,joitthatrovidemotiofuctiofortheroot,adedeffectorthaterformecificoeratio,awellathewheeladtheirteerigaddriveuitthatuortthemovemetoftheaceroot.(2)Percetualytem:Itiaytemthatuortaaceroottoeetheworkigeviromet,theoeratioaloject,aditowtate.Iticomoedofvarioutyeofeor,tyicallyicludigimagigdevicethatacquireviualiformatio,force/tactileeorthatacquireforce/tactileiformatio,adiformatioroceiguit.(3)Cotrolytem:Itiaytemthatuorttheaceroottocomleteaal-yi,deciio-makig,laig,admotiocotrol.Itiuuallycomoedofcotroller(coitigofaroceigchiaderiheralcircuit),roceigmodule(exchager),etc.(4)Powerytem:Itiaytemthatuorttheaceroottootaiexteralowerourceaderformowerditriutioaccordigtotheowerrequire-metofeachcomoet.Ituuallyicludeowerulymodule,owerditriutiomodule,adwireharee.(5)Thermalcotrolytem:Itiaytemthatuorttheaceroottomaitaithetemeratureofeachcomoetaddevicewithitheallowaletemerature1.2BaicComoitioadMaiReearchAreaofSaceRoot5rage.Ittyicallyicludeaaivethermalcotroluytemcomoedofmultilayeriulatioadthermalcotrolcoatigadaactivethermalcotroluytemcoitigoftemeratureeor,heater,etc.(6)Huma-rootiteractioytem:Itiaytemthatuortoeratortoerformvarioumodecotroloaceroot.Ituuallyicludeahuma-rootiteractioiterfacedeviceadaaceroottatefeedackdilaymodule.Thecommolyuedhuma-rootiteractiomodeiateleoera-tiomode.Thehuma-rootiteractioytemithimodeiuuallycalledateleoeratioytem,whichtyicallyicludeafeedackmodule,acalculatiomodule,aiutmodule,adaimulatiomodule.(7)Commuicatioytem:Itiaytemthatuortaceroottoiteractwithgroudteleoeratioytemoracecraftytemadotheraceroot.Iticludethecommuicatiolikrequiredforiformatioiteractioetweeaceadgroud.Ithemiiorofileofaaceroot,ifthereiaeriodoftimewhetheacerootoerateaaideedetacecraft,forexamle,aafree-flyigrootoralaetaryurfacerovertoerformideedetmiio,theacerootgeerallyhaalloftheaove7ytem.Iftheacerootolyerformacetakaaayloadoftheacecraft,theiactualroductdeig,itiotecearilydeigedwithalltheytemdecriedaove.Forexamle,aacerootytemaigedtoaacetatiouuallycommuicatewithotheracecraftymeaofacommuicatioytemoftheacetatio,oitdoeothaveitowcommuicatioytem.Theacerootytemwithhighautoomycaideedetlyerformaceoeratiotakwithoutuigateleoeratioytem,oitdoe'teedateleoeratioytem.Iadditio,foracerootytemthatmayerformrelativelyimletakorfuctio,omeytemcaemerged.Forexamle,thethermalcotrolytemiicororateditothemechaicalytem,adtheowerytemitothecotrolytem.Thiookhighlightthemaiytemofaceroot,i.e.,mechaicalytem,ercetualytem,cotrolytem,adhuma-rootiteractioytem(mailyuedforteleoeratio).1.2.2MaiReearchAreaofSaceRootic[3]Themaireearchareaofacerooticarerelatedtothecomoitioadali-catioofaceroot.Thetheorie,method,adegieerigimlemetatiotech-ologieivolvedareallthoethatthetechiciahouldlearadtudy,ecificallyicludig(1)Sacerootkiematicaddyamic(2)Saceroottaklaigadmotiolaig,icludigtakdecomoitio,athlaig,adtrajectorylaig(3)Sacerootcotrol,icludigrootmotiocotroladforcecotrol61Itroductio(4)Sacerootytemdeig(5)Sacerootkeyuytemdeig,uchathedeigofmechaical,cotrol,ercetual,aditeractiouytem(6Sacerootoftware(7)Saceevirometadatailityofaceroot(8)Simulatioadtetverificatioofaceroot(9)Huma-rootcollaoratioadmulti-rootcollaoratio(10)Sacerootautoomyaditelligece.Referece1.B.Siciliao,O.Khati,HadookofRootic(Sriger,NewYork,2007)2.Y.Li,D.Li,Y.Wagetal.,Currettatuadaalyiofaceroot.SacecraftEg.24(5).1-7(2015)3.Y.Xiog,Rootic(MechaicalIdutryPre,Beijig,1993)···试读结束···...

2022-10-21

图书名称：《工业机器人基础》【作者】兰虎，王冬云主编【丛书名】现代机械工程系列精品教材【页数】290【出版社】北京：机械工业出版社,2020.07【ISBN号】978-7-111-65835-1【价格】40.00【分类】工业机器人-叩妊-教材【参考文献】兰虎，王冬云主编.工业机器人基础.北京：机械工业出版社,2020.07.图书封面：图书目录：《工业机器人基础》内容提要：本书是根据教育部高等学院自动化专业教学指导委员新颁布的教学标准（参照国家和机械行业颁布的工业机器人系列标准），结合培养应用型工程技术人才的实践教学特点和编者近年来对于机器人工程应用的实践总结及教学经验编写的。本书分为基础搬运篇和加工检测篇，以介绍工业机器人为主，以读者了解和选用国内外先进工业机器人所需的实用知识为切入点，编入了工业机器人的共性基础知识（主要包括工业机器人的专用术语、机械结构、示教编程、外围设备、系统集成和生产布局等内容）和综合应用案例（涵盖客户需求分析、系统设计论证和方案实施效果）。同时，各单元也编入了目前国内外与工业机器人相关的著名生产或集成厂家信息及最新技术动态，以方便读者查询和应用。为方便“教”和“学”，本书配备有电子教案、多媒体课件、习题答案和微视频动画（采用二维码技术呈现，扫描二维码可直接观看视频内容）资源包，凡选用本书作为教材的师生均可登录机械工业出版社教育服务器（htt:www.cmedu.com）注册免费下载。本书内容丰富、结构清晰、文笔简洁、术语规范，既可作为普通高等工科院校自动化类和近自动化类（如机械类和电气类等）本科生的（工业机器人技术及应用课程）平台课或选修课教材，也可作为独立学院、高职高专和成人教育等同类专业教材，还可供行业、企业及机器人联盟和培训机构的相关技术人员参考。《工业机器人基础》内容试读第7章hater初识工业机器人的庐山真面目工业机器人(IdutrialRoot)指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，在工业生产加工过程中通过自动控制来代替人类执行某些单调、繁重和重复的长时间作业。它被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，是衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志，已成为全球新一轮科技和产业革命的重要切人点。▣轮1920年，捷克作家K.Cek在其科幻剧本《罗素姆万能机器人》中将捷克斯洛伐克语中的“Roota”(意为被奴役的劳工)稍作改动，创造了“Root'”一词，它成了“机器人”的起源，此后一直沿用至今。1954年，美国人G.C.Devol申请了“通用机器人”专利，J.F.Egelerger基于该专利于1956年创立了世界上首家机器人制造公司Uimatio,并制造出世界上首台数字化可编程么工业机器人基础的极坐标工业机器人“Uimate”,它被称为现代机器人的开端。1962年，美国AMF公司试制出世界首台可编程圆柱坐标工业机器人“Veratra”1979年，美国Uimatio公司又推出了PUMA机器人，它是一种多关节、全电动驱动、多CPU二级控制的工业机器人，后来的工业机器人结构大体是以此为基础的。1993年，一台名为“Date”的八脚机器人试图探索南极洲的埃里伯斯火山，这一具有里程碑意义的行动由研究人员在美国远程操控，开辟了机器人探索危险环境的新纪元。1999年，日本Soy公司推出的机器狗“AIB0”让科技产品爱好者一见倾心，这款机器狗能够自由地在房间里走动，并且能够对有限的一组命令做出反应。2000年，由日本HodaMotor公司出品的人形机器人“ASIM0”走上了舞台，它身高1.3m,能够以接近人类的姿态走路和奔跑。2004年，美国国家航空航天局(NASA)的“SiritRover”探测器登陆火星，这台探测器在原先预定的90天任务结束后继续运行了6年时间，总旅程超过7.7km。2012年，美国内华达州机动车辆管理局(NDM)颁发了世界第一张无人驾驶汽车牌照，该牌照被授予一辆丰田普锐斯(ToyotaPriu),这辆车使用Google公司开发的技术进行了改造。到目前为止，Google的无人驾驶汽车已经累计行驶30多万km,且未造成任何事故。机器人术语机器人(Root)具有两个或两个以上可编程的轴，以及一定程度的自主能力，可在一定的环境内运动以执行预期任务的执行机构。按照预期的用途，机器人可划分为工业机器人和服务机器人。工业机器人(IdutrialRoot)自动控制的、可重复编程的、多用途的自动操作装置，可对其三个或三个以上的轴进行编程控制，它可以是固定式或移动式，在工业自动化过程（包括但不限于制造、检验、包装和装配等）中使用。工业机器人一般包括操作机、控制器和某些集成的附加轴。控制系统(CotrolSytem)一套具有逻辑控制和动力功能的系统，能控制和监测机器人机械结构并与环境（设备和使用者）进行通信。示教盒(TeachPedat)与控制系统相连，用来对机器人进行编程或使机器人运动的手持式单元。操作机(Maiulator)用来抓取和（或）移动物体，由一些相互铰接或相对滑动的构件组成的多自由度机器。末端执行器(EdEffector)为使机器人完成其任务而专门设计并安装在机械接口处的装置。机器人手臂(RooticArm)也称主关节轴，操作机上一组相互连接的杆件和主动关节，用以定位手腕。机器人手腕(RooticWrit)也称副关节轴，操作机上在手臂和末端执行器之间的一组相互连接的杆件和主动关节，用以支承末端执行器并确定其位置和姿态。服务机器人(ServiceRoot)除工业自动化应用外，能为人类或设备完成有用任务的初识工业机器人的庐山真面目机器人。个人服务机器人(PeroalServiceRoot)用于非营利性任务的、一般由非专业人士使用的服务机器人，如家政服务机器人、个人移动助理机器人和小型健身机器人等。专业服务机器人(ProfeioalServiceRoot)用于营利性任务的、一般由培训合格的操作员操作的服务机器人，如消防机器人、康复机器人和外科手术机器人等。直角坐标机器人(RectagularRoot)也称笛卡儿坐标机器人，手臂具有三个棱柱关节，其轴按直角坐标配置的机器人。圆柱坐标机器人(CylidricalRoot)手臂至少有一个回转关节和一个棱柱关节，其轴按圆柱坐标配置的机器人。极坐标机器人(PolarRoot)也称球坐标机器人，手臂有两个回转关节和一个棱柱关节，其轴按极坐标配置的机器人。关节机器人(ArticulatedRoot)手臂具有三个或更多个回转关节的机器人。SCARA机器人(SelectivelyComliatArmforRooticAemlyRoot)具有两个平行的回转轴（关节），以便在所选择的平面内提供柔性的机器人。并联式机器人(ParallelRoot)手臂含有组成闭环结构的杆件的机器人。【导入案例】工业机器人引爆全球制造业智能化革命浪潮“机器人革命”不是一场独立的革命，而是以数字化、智能化、网络化为特征的第三次工业革命的有机组成部分。如果说第二次工业革命是通过装备的自动化和标准化实现机器对人的体力劳动的替代，“机器人革命”则将推动机器对人的脑力劳动的替代，见图1-1。其影响不仅限于工业生产效率的提升，更在于从根本上克服传统工业生产方式下产品成本和产品多样性之间的冲突，从而推动从线性产品开发流程向并行产品开发流程的转变，使工业产品性能不断提升、产品功能不断丰富和产品开发周期不断缩减。美国的“再工业化”。2009年初，美国开始调整经济发展战略，同年12月公布《重振美国制造业框架》。2011年6月和2012年2月，相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》，以智能化为主要方向，明确提出通过发展工业机器人提振美国先进制造业，并通过积极的工业政策，鼓励制造企业重返美国德国的“工业4.0”。“工业4.0”是德国政府2010年正式推出的《高技术战略2020》中的十大未来项目之一。2013年底，德国电气电子和信息技术协会发布德国首个“工业4.0”标准化路线图，目标是建立高度灵活的个性化和数字化产品与服务生产模式，推动制造业向智能化转型，以加强德国作为技术经济强国的核心竞争力。我国的“中国制造2025”。2015年5月，由工信部等四部委联合起草的中国工业强国战略规划“中国制造2025”更加注重中国制造业战略的顶层设计和整体设计，提出实施五大工程和十个重点领域，最核心的是实施智能制造工程，力争到2025年使我国从“制造大国”转型为“智造强国”。么工业机器人基础图1-1工业机器人“点亮”智能制造一资料来源：中国机床商务网，htt://www.jc35.com/【案例点评】随着我国劳动力成本快速上涨，人口红利逐渐消失，生产方式向柔性、智能、精细转变，构建以智能制造为根本特征的新型制造体系迫在眉睫，对工业机器人的需求将大幅增长，这使得越来越多具有革命性改变意义的新型工业机器人相继问世。当前，工业机器人正通过单元或生产线集成的方式快速融入企业生产过程，为面向新时代的智能制造奠定坚实基础。【知识讲解】第1节工业机器人常见分类自20世纪60年代问世以来，机器人就在不断的更新换代，应用领域持续拓展，新的机型、新的功能不断涌现，所涵盖的内容也越来越多，其完整定义和分类国际上尚无统一标准。按照国际机器人联合会(F)的定义，机器人可分为工业机器人和服务机器人两大类。工业机器人是在工业生产中使用的机器人的总称，若被应用于非制造业，则被认为是服务机器人。工业机器人分类有很多标准，限于篇幅，本单元的介绍仅侧重于对工业机器人选型及应用影响较大的三个方面：技术等级、结构形式和安装方式。1.1按技术等级分类工业机器人是一种集信息技术、传感技术、精密传动、数字控制、智能技术于一体的综合性高新技术产品。按照技术发展水平，工业机器人可以分为三代。第，代是“示教：再现型”工业机器人（图1-2a,起源于20世纪60年代），由操作员第①章初识工业机器人的庐山真面目事先将完成某项作业所需的运动轨迹、作业条件和作业顺序等信息通过直接或间接的方式对5机器人进行“示教”，在此过程中，由机器人的记忆单元对上述示教过程进行记录。机器人工作时，会在一定的精度范围内再现被示教的作业内容。目前在工业中得到大量应用的工业机器人多属此类。第二代为低级“智能型”工业机器人（图1-2,诞生于20世纪80年代），装备有一定的传感装置（视觉、触觉、力觉等），能够获取工作环境和操作对象的简单信息，然后经由计算机处理、分析并做出简单的推理，实现对机器人动作的反馈控制。例如，采用视觉传感器实现无定位物件的导引抓取机器人，或者是采用接触传感器、激光视觉传感器实现焊缝初始寻位与自动跟踪的焊接机器人，亦或是采用力觉传感器实现工件打磨、抛光修正补偿的磨削机器人等。第三代为高级、“智能型”工业机器人（从20世纪90年代至今），除具有完善的感知能力外，还具有体现高度适应性的规划决策能力。作为发展目标，此类机器人通常装备多种传感器，不仅可以感知自身的状态，而且能够感知外部环境的状态。更为重要的是，它们能够利用计算机处理传感结果并对作业任务进行规划，或根据作业过程中的多信息传感进行逻辑推理、判断决策，在变化的内部状态与变化的外部环境中，自主决定自身的行为。2015年4月，瑞士ABB机器人公司推出的人机协作双臂工业机器人YuMi(图1-2c)是第三代工业机器人的典型代表。第三代工业机器人与第五代计算机密切关联，功能仍处于研究开发阶段，尚未大规模应用。a)第一代工业机器人)第二代工业机器人c)第三代工业机器人图1-2工业机器人发展的技术等级1.2按结构形式分类工业机器人是在二维空间具有类似人体下肢机能或在三维空间具有类似人体上肢机能的工业机器人县础多功能机器，其机械结构形式多种多样，比如模仿人体上肢动作的串联式单臂（双臂）机6器人和模仿人体下肢动作的自动导引车(AGV)等。从机器人基本动作机构的角度出发，一般采用结构形式（坐标特性）来描述。对于能够与人体上肢（主要是手和臂）执行类似动作的工业机器人而言，可将其分为直角坐标型工业机器人、圆柱坐标型工业机器人、球坐标型工业机器人和关节型工业机器人，见表1-1。其中，直角坐标型工业机器人和关节型工业机器人是目前世界上使用数量较多的两种。表1-1工业机器人的机械结构类型机器人类型结构特点适用场合结构图示该型机器人的运动部分是由空间上相互垂直的三个直线移动轴组成，主要通过三个方向独立的移动来完成机器人手部（末端执直角坐标型行器)的空间位置调整，无法实现空间姿态机床的变换，所形成的工作空间为长方体。机器上下料人本体结构简单，定位精度高，空间轨迹易于求解，但机体所占空间大，动作范围小，灵活性差，难与其他工业机器人协调工作该型机器人的运动部分主要是由一个旋转轴和两个直线移动轴组成，与直角坐标型工业机器人一样具有三个独立自由度，所形圆柱坐标型成的工作空间为圆柱体的一部分。但其机搬运体所占空间较小，动作范围较大，机器人末端执行器的空间位置精度仅次于直角坐标型机器人该型机器人又称极坐标型工业机器人，其手臂的运动部分主要是由两个旋转轴和一个直线移动轴组成，可实现回转、俯仰和前球坐标型后伸缩三种动作，所形成的工作空间是球面搬运的一部分。机器人本体结构较为紧凑，所占空间小于前面两类工业机器人，机器人末端执行器的空间位置精度与臂长成正比该型机器人的本体与人手臂类似，一般由四个以上的旋转轴组合而成，通过臂部和腕部的旋转、摆动等动作可以自由地实现三维关垂直空间的各种姿态，所形成的工作空间近似一搬运、装配节焊接、切割、关节型个球体。与前述几类工业机器人相比，垂直多关节型工业机器人的结构紧凑，灵活性磨削、涂装、型大，占地面积小，还能与其他工业机器人协检测调工作，但机器人结构刚度较低，末端执行器的位置精度较低···试读结束···...

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图书名称：《仿壁虎机器人技术》【作者】俞志伟著【页数】223【出版社】北京：北京理工大学出版社,2021.04【ISBN号】978-7-5682-9719-6【分类】仿生机器人-设计-研究【参考文献】俞志伟著.仿壁虎机器人技术.北京：北京理工大学出版社,2021.04.图书封面：图书目录：《仿壁虎机器人技术》内容提要：本书介绍了国内外爬壁机器人研究现状，分析了仿壁虎机器人特点；以壁虎为仿生对象，仿生设计基于干黏附技术仿壁虎机器人，建立了仿壁虎机器人单腿的运动学模型，分析仿壁虎机器人正逆解运动学方程；分析大壁虎的爬行步态，基于MATLAB开发设计一种针对脚掌姿态和落点位置参数可调的仿生步态规划方法；仿生设计了多种新型脚趾结构，并对脚趾结构进行受力分析，开展了不同脚趾结构和运动模式下最大法向黏附力测试；设计了空间仿壁虎机器人的尾巴，使机器人在模拟微重力下可以通过尾巴来调节自身姿态；设计三维力传感器，分析了仿壁虎机器人在接触面上碰撞时的作用力对其运动稳定性的影响因素，进行了空间仿壁虎机器人碰撞着陆实验；开展了仿壁虎机器人90°墙面和180°负表面的稳定运动控制，最终实现了全空间表面粘附运动控制，验证了仿壁虎机器人运动控制对不同倾斜度表面的适应能力。本书是第一本关于干黏附仿壁虎机器人的专著，分别从结构设计、步态规划、运动仿真、运动控制和实验测试方面进行了系统性研究的工作总结。本书适合从事仿生机器人的科学研究者阅读，对相关足式爬壁机器人研究具有一定的指导和借鉴价值。《仿壁虎机器人技术》内容试读架仿壁虎机器人技术1.1仿壁虎机器人简介机器人是自动控制机器(Root)的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想及模拟其他生物的机械。当代工业中，机器人也指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。伴随着传感技术、控制论、机构学和计算机等学科的发展，机器人已不只是代替劳动力的工具。人类在探索太空、开发海洋、军事与反恐等方面需求的增加，使得对机器人的性能提出了更高的要求山。我国从1987年实施国家“863”高技术研究发展计划以来，把智能机器人确立为自动化领域研发的主体之一，在特种机器人、机器人应用工程、机器人基础学科等方面取得很大成绩。其中非结构环境下的机器人是当今世界最重要的高技术之一，它集计算机、微电子、传感、自动控制等技术于一身，已成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一。为研究适应非结构环境的机器人，科学家的目光转向自然界，希望能从中得到灵感和启发，经过万亿年进化，大部分陆上动物为适应复杂多变的环境，选择足式结构作为其运动机构。足式运动机构具有越障能力强、地面适应性好、鲁棒性好以及运动方式多等优势，因此足式运动机构成为非结构环境机器人的优选结构，其中具有全方位三维空间无障碍的爬壁足式机器人在空间探索、反恐、航空航天器表面检测等方面具有广泛和迫切的需求2]。与其他运动机构系统（例如轮式运动系统）相比，足式机器人在结构设计、控制等方面002第1章绪论更为复杂，而自然界中动物对环境具有很强的适应性，我们可在仿生结构、机构运动和运动控制等方面进行仿生研究。仿生学(Bioic)是20世纪60年代出现的一门综合性边缘科学，它由生命科学与工程技术学科相互渗透、相互结合而成，通过学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机制，来改进现有的或创造新的机械、仪器、建筑和工艺过程。仿生学将有关生物学原理应用到对工程系统的研究与设计中，尤其对当今日益发展的机器人科学起到巨大的推动作用。在35亿年的进化过程中，生物发达灵巧的运动机构和机敏的运动模式，成为机器人技术创新发展的源泉之一。仿生机器人就是模仿自然界中生物的精巧结构、运动原理和行为方式等而制造的机器人系统。科学家们向生物学习，创造出了众多高性能的仿生机器人，如机器鱼、机器蛇、机器蝇等。爬壁机器人是移动机器人的一个重要分支，又叫作壁面移动机器人，可在垂直墙壁攀爬并完成工作3]。根据结构的不同，主要将爬壁机器人分为以下几种：轮式爬壁机器人、履带式爬壁机器人、轨道式爬壁机器人以及足式爬壁机器人。轮式爬壁机器人运动速度快、稳定性好，但运动环境有限；履带式爬壁机器人结构简单、易操控、负载能力较强，但不易转弯，且能耗高、壁面适应性差；轨道式机器人稳定可靠易控制，但不够灵活；足式爬壁机器人的足端结构以生物足部为原型，足端吸附材料可根据需求选用磁铁、吸盘或者干黏附材料等，该类机器人运动依靠多足轮流吸附与脱落，越障能力较强且环境适应性较好，但其结构相对复杂、速度慢、控制难。足式机器人环境适应性好、越障能力强、运动方式多变，成为特种机器人的首选运动机构。而仿生足式爬壁机器人因其具有全方位三维空间无障碍运动能力，在反恐反劫机、空间探索、航天器表面检测等领域具有更为广泛而又迫切的需求[46)。对于足式爬壁机器人而言，非连续约束时脚掌黏/脱附往复交替形成的足式机器人变约束状态，以及各关节的冗余驱动导致的受力不平衡，增加了机器人关节驱动的额外能耗，影响了爬壁机器人运动的稳定性。与墙面运动相比较，负表面运动的稳定性要求更高，对冗余驱动下运动和力协调控制要求更高，因此爬壁足式机器人实现负表面运动具有更高的难度和挑战性，也是真正实现空间三维表面无障碍运动的关键技术突破点。爬壁足式机器人的进一步发展面临着很多科学和技术问题，涉及爬壁足式机器人的仿生机构设计、多关节冗余驱动下的运动稳定性、运动协调控制等问题，需要进一步深入系统研究。壁虎等生物可以轻松在竖直表面甚至倒置表面上任意爬行，因此研究工作者常常将这些生物作为仿生对象，以期研制出可实现三维空间无障碍运动的仿生机器人。国内外相关研究人员已经对大壁虎的黏附机理等方面做了大量的研究？。003仿壁虎机器人技术研制出的各种爬壁机器人在民用、军事、航天上具有广泛的用途，因而越来越受到人们的重视。但传统爬壁机器人的吸附原理和移动机理与真实壁虎还有一定差距，限制了其应用环境和工作范围，而壁虎的吸附原理和移动方式为突破传统爬壁机器人的限制提供新的思路，因而仿壁虎爬壁机器人成为一个新的研究方向。壁虎脚掌具有范德华力的干黏附方式，具有各向异性特点，在与接触表面黏附时表现为单向黏附力较大而反方向黏附力较小，同时黏附力的方向性也使仿壁虎机器人在空间表面的运动更复杂。与常规的磁、负压或者正压吸附方式不同，具有范德华力的干性黏附方式可以不受黏附对象和环境介质的影响，能解决好空间表面黏附运动稳定性和运动协调问题。研制出具有各向异性的干黏附性能的仿壁虎机器人，对实现航空器、航天器外部表面检测等功能具有特殊的应用前景。具有各向异性的干黏附性能的仿壁虎机器人，是爬壁机器人的重要分支，能够在垂直墙壁上黏附爬行运动，它可以作为特种环境下作业的一种自动机械装置，因此它能被应用于很多场合。例如在反恐行动中能够替代人完成监控恐怖分子的行动。仿壁虎机器人能够完成危险环境下的清洗作业，例如高楼的清洗和墙面的喷涂、核反应堆的清洗。仿壁虎机器人有着很强的运动灵活性，具有广阔的发展前景。本书介绍研制具有各向异性的干黏附性能的仿壁虎机器人，围绕仿生结构设计、运动学和动力学分析、运动步态规划和稳定运动控制等关键技术点进行深入研究。研制出基于干黏附技术的仿壁虎机器人，不仅能够实现仿壁虎机器人三维空间表面的运动、拓展其运动范围，更能减小空间失重环境下惯性力扰动，在航空航天领域具有特殊的应用前景。通过实验验证不同情况下自主黏/脱附脚掌的黏附性能，实现仿壁虎机器人在光滑负表面的稳定爬行，可以更好地揭示大壁虎负表面稳定协调运动机理，促进仿壁虎机器人的负表面稳定协调运动的实现，将在机器人技术领域产生重要的理论意义和应用价值。|1.2仿壁虎机器人研究现状1.2.1国内外爬壁机器人研究现状仿壁虎机器人的研究主要在两个方面，一方面是黏附机理，另一方面是驱004第1章绪论动方式。因为仿生对象壁虎出色的爬壁能力，所以该项研究主要针对爬壁机器人开展。爬壁机器人因具备能够在垂直表面上实现稳定运动的出色能力，受到各行各业的关注与重视。目前为止，爬壁机器人广泛应用于造船业、建筑业、核工业、石化企业以及消防部门等领域0-。爬壁机器人一般具备这两个基本功能，即吸附功能和移动功能。爬壁机器人有以下几类：(1)按吸附方式分类，爬壁机器人主要有电磁、负压吸附、推力吸附、干黏附和湿黏附等类型。各种吸附类型的特点如表1.1所述。表1.1爬壁机器人不同吸附类型的比较吸附类型优点缺点电磁控制方便，稳定性高，无噪声需要壁面导磁，耗电负压吸附受壁面材料影响小，技术成熟需壁面光滑，需真空泵且有噪声推力吸附各种壁面均可技术不成熟，能耗和噪声大干黏附对壁面要求小，无噪声黏附材料加工难度大且易损耗湿黏附受壁面材料影响小，无噪声技术不成熟，对壁面要求高(2)按结构分类，爬壁机器人主要有吸盘式、车轮式、履带式和仿生足式等。它们的优缺点如表1.2所述。表1.2爬壁机器人不同结构的比较结构类型优点缺点吸盘式能跨越小障碍移动速度慢，能源供给需求大车轮式移动速度快，控制灵活维持一定的吸附力较困难履带式结构和控制简单，壁面适应性强只能在平坦表面运行仿生足式较强越障能力，适应各种地形控制复杂(3)按驱动方式分类，爬壁机器人主要有气缸驱动和电动机驱动两种。比较常见的磁吸附式机器人由电动机驱动而真空式机器人由气缸驱动。气缸和电动机驱动都有质量大的缺点，难以减小机器人自重，另外它们的效率较低且能耗大。为解决这些问题，机器人可以采用舵机或超声电动机等驱动，具有输出力矩大、体积小、控制方便和精度高等优点。目前国内已经出现多种不同的爬壁机器人[20)，这些爬壁机器人主要基005仿壁虎机器人技术于真空吸附和螺旋桨推力方式2]。中国科学院沈阳自动化研究所、上海交通大学、上海大学、哈尔滨工业大学和北京航空航天大学等单位对爬壁机器人做了大量研究。哈尔滨工业大学在爬壁机器人方面的研究开始比较早，其主要成果有壁面爬行遥控检查机器人、CLR-I型和CLR-Ⅱ型壁面清洗机器人、除渣及测厚爬壁机器人、水冷壁清扫机器人和微声爬壁机器人等，其中用于高楼壁面清洗的真空吸附式爬壁机器人如图1.1()所示31，图1.1()为微声爬壁机器人，它采用负压吸附式：微型风扇将机器人体内的空气吹出，在壁面上实现吸附，前进移动由四轮实现，另外还可以在外部装机械手臂，该机械手臂可抓持无线麦克风、摄像头等设备，应用前景广泛。(a】()图1.1哈尔滨工业大学研制的爬壁机器人[3](a)真空吸附式爬壁机器人；()微声爬壁机器人中国科学院沈阳自动化研究所研制出一种蠕虫式两足爬壁机器人Strider,.如图1.2所示，它采用微小型真空吸附方式4，1。Strider由并排布置的两腿、左右两足、腰部以及4个转动关节组成，由两个电动机驱动（每条腿上各有一个驱动电动机)，运动方式为跨步行走，可以实现类似于人腿的交错运动。右脚电磁铁电池组左脚电磁铁右脚电动机左脚电动机右脚摩擦拉板左脚摩擦拉板带小带轮拾脚锥齿轮旋转锥齿轮J3右脚吸泵左脚吸泵J4左脚压力传感器摄像头右脚压力传感器大带轮图1.2Strider机器人的结构【4,1)006···试读结束···...

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图书名称：《智能机器人》【作者】崔天时主编【丛书名】中国教育发展战略学会人工智能与机器人教育专业委员会规划丛书【页数】82【出版社】北京：北京邮电大学出版社,2020.08【ISBN号】978-7-5635-6134-6【分类】智能机器人【参考文献】崔天时主编.智能机器人.北京：北京邮电大学出版社,2020.08.图书封面：图书目录：《智能机器人》内容提要：本书是智能机器人（下），在上册的基础上，重点论述智能机器人系统的构成和各构成模块所涉及的知识。学习人工智能需要有一定的高等数学和计算机科学知识，机器人技术也同样需要足够的数学、控制、机电等领域知识。以培养学生智能化时代的思维方式、科技视野、创新意识和科技人文素养。本系列教材的定位为：以培养学生智能化时代的思维方式、科技视野、创新意识和科技人文素养为宗旨的科技素质教育读本。本系列教材的教学目标与特色如下1.使学生理解人工智能是用人工的方法使人造系统呈现某种智能，从而使人类制造的工具用起来更省力、省时和省心。智能化是信息化发展的必然趋势！2.使学生理解人工智能的基本概念和解决问题的基本思路。本系列教材注意用通俗易懂的语言、中学相关课程的知识和日常生活经验来解释人工智能中涉及的相关道理，而不是试图用数学、控制、机电等领域的知识讲解相关算法或技术原理。3.培养学生对人工智能的正确认知，帮助学生了解AI技术的应用场景，体验AI技术给人带来的获得感，使学生消除对AI技术的陌生感和畏惧感，做人工智能时代的主人。《智能机器人》内容试读第三单元机器人的五官感知乐统第三单元机器人的五官一感知系统第十一课○-0000000机器人的外部传感器（一）：机器秋觉人类借助感官来获取外界信息，这些信息又通过神经系统传递给大脑，大脑对这些分散的信息进行加工并综合后，发出行为指令，以此来调动机体执行某些动作。机器人要想在一定的空间内完成相关任务，就必须掌握行走路径中有无障碍物、所要搬运物体的距离等相关信息，这些信息都是由机器人的感知系统获得的。机器人的感知系统和人类的感官类似，它由传感器和计算机组成。机器人的传感器又分为内部传感器和外部传感器。内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量；外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度和接触情况等。传感器将这些变量的信息反馈给机器人的大脑（计算机），再由计算机发出指令调节机器人的姿态，机器人执行相关动作来适应周围环境并完成相应的任务。要使机器人拥有智能、对环境变化做出及时反应，首先，必须使机器人具有感知环境的能力，用传感器采集环境信息是机器人智能化的第一步；其次，采用传感器信息融合技术将多个传感器获取的信息加以综合处理，控制机器人进行智能作业，这是机器人智能化的重要体现。传感器及其信息处理系统相辅相成，构成了机器人的智能，为机器人智能作业提供了基础。机器人常用传感器分布如图11-1所示。003智能机器人触摸传感器视觉传感器（高清摄像头）麦克风红外传感器触觉传感器扬声器具有抓握力的手超声波传感器惯性传感器压力传感器碰撞器图11-1机器人常用传感器分布外部传感器用来获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，是机器人与周围环境交互的信息通道，可以实现视觉、听觉、嗅觉、触觉和力觉等功能。人类通过感官从自然界获取各种信息，其中以人的视觉获取的信息量最多，约占信息总量的80%。随着信息技术的成熟和发展，机器视觉应用的领域越来越广泛。图11-2所示是机器人的仿生眼。图11-2机器人的仿生眼1.机器视觉机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。美国机器人工业协会(RooticIdutrieAociatio,RIA)对机器视觉的定义是：机器视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置。004第三单元机器人的五官感知系统2.机器视觉系统机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即视觉传感器)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像处理系统根据像素分布和亮度、颜色等信息，将其转换成数字化信号；图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据抽取的结果来控制现场的设备动作。如图11-3所示，机器视觉系统是由视觉传感器、光源、图像采集卡、计算机和相应的图像处理软件以及控制单元组成的。视觉传感器是成像器件，输出标准的图片或视频信号；光源是辅助成像器件；图像采集卡把视觉传感器输出的图像输送给计算机，它将模拟或数字信号转换成一定格式的图像数据流，同时它可以控制视觉传感器的一些参数，比如触发信号、曝光/积分时间、快门速度等；计算机和相应的图像处理软件配合使用以完成图像数据的处理和绝大部分控制逻辑：控制单元则利用图像处理分析的结果与外部单元进行通信，最终完成对生产过程的控制。工业相机图像显示光源·触摸屏视觉可编程逻辑传感器控制器(PLC)调试其他外围控制(包括图像采集卡)。。。。计算机图11-3机器视觉系统结构3.视觉传感器视觉传感器是指通过对成像仪得到的图像进行处理，来计算对象物体的特征量（面积、重心、长度、位置等)，并输出数据和判断结果的传感器。常见的视觉传感器有数字相机、二维数字摄像机、三维视觉传感器（如双目视觉传005智能机器人感器)入、卫星遥感设备以及红外成像仪等。一个摄像头（或数字相机)就是一个二维视觉传感器，如图11-4所示，它可以完成物体运动的检测以及定位等功能。二维视觉传感器已经出现了很长时间，许多智能相机可以配合协调工业机器人的行动路线，根据接收到的信息对机器人的行为进行调整。三维视觉传感器必须具备两个摄像机，以不同角图11-4二维视觉传感器度同时进行拍摄，这样物体的三维模型才可以被检测识别出来。相比于二维视觉传感器，三维视觉传感器更像人的眼睛。三维视觉传感器如图11-5和图11-6所示。图11-5双目视觉传感器图11-6三维激光雷达系统图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数量来表示。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素的能力。因此，无论距离目标数厘米远还是数米远，传感器都能看到十分清晰细腻的目标图像。4.机器视觉的应用机器视觉可以在对物体进行识别、特征判断和检测方面大展拳脚，将任务完成得又快又好。在农业、工业、医学等领域，机器视觉技术因其非接触、速度快、精度高、现场抗干扰能力强等突出优点，得到了很广泛的应用。006···试读结束···...

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