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11页关于机器人的论文一、机器人的概念和发展历史概念: 实际上,机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置它既可以接受 人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领 行动它的任务是协助或取代人类T作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工 作它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物目前在 工业、医学、农业、建筑业英至军事等领域中均有重要用途现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致一般说来,人们都可以接受这 种说法,即机器人是靠白身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器联合国标准 化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬 运材料、零件、T具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编稈动作 的专门系统机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴 别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物 理能,指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等因此,可以说机器人 是具有生物功能的三维空问坐标机器发展历史: 1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔•恰佩克在他的科幻小说《罗 萨姆的机器人力能公司》中,根据Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工”)和Robotni k(波兰文,原意为“工人”),创造出“机器人”这个词。
1939年美国纽约世博会上展岀了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro它 由电缆控制,可以行走,会说77个字,英至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得 远但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体1942年 美国科幻巨匠阿西莫夫提岀“机器人三定律”虽然这只是科幻小说里的 创造,但后來成为学术界默认的研发原则1948年 诺伯特•维纳出版《控制论》,阐述了机器中的通信和控制机能与人的 神经、感觉机能的共同规律,率先提出以计算机为核心的自动化工厂1954年美国人乔治•徳沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专 利这种机械手能按照不同的程序从事不同的T•作,因此具有通用性和灵活性1956年 在达特茅斯会议上,马文•明斯基提出了他对智能机器的看法:智能机 器“能够创建周围坏境的抽彖模型,如果遇到问题,能够从抽彖模型中寻找解决方法” 这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向1959年 徳沃尔与美国发明家约瑟夫•英格伯格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——Unimation公司由于英格伯格对工 业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人Z父”1962年 美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是力•能搬运),与Unimation公 司生产的Unimate -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 世界对机器人和机器人研究的热潮。
1962年・1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性人们试着在机器人上 安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1 962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机 器人中加入视觉传感系统,并在1965年,帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传 感器,能识别并定位积木的机器人系统1965年约翰•霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人Beast已经能 通过声纳系统、光电管等装置,根据环境校正自己的位置20ttt纪60年代中期开始, 美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室美国 兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人,并向人工智能进发世界第一台智能机器人Shakey1968年 美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakeyo它带有视觉传感器, 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 以算是世界第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕1969年口木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Z父”。
LI本专家一向以研发 仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出木田公司的ASIM0和 索尼公司的QRlOo1973年 世界上第一次机器人和小型计算机携手合作,就诞生了美国CincinnatiMilacron公司的机器人T31978年 美国Unimation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PUMA至今仍然T作在工厂第一线1984年 英格们格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、 送药、送邮件同年,他还预言:“我要让机器人擦地板,做饭,出去帮我洗车,检 查安全”1998年 丹麦兀高公司推出机髀人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积 木一样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界1999年 日木索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO),当即销售一空,从此娱乐机 器人成为目前机器人边进普通家庭的途径z—2002年 美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba,它能避开障碍,白动 设计行进路线,还能在电量不足时,白动驶向充电座Roomba是目前世界上销量最 大、最商业化的家用机器人iRobot公司北京区授权代理商:北京微网智幺科技有限 公司 o2006年6月,微软公司推出Microsoft Robotics Studio,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。
二、多种机器人的外观小提琴机器人会拉小提琴的机器人人类会拉小提琴不奇怪,可是机器人也会拉小提琴那可就是新闻了! 口木丰出公旦研制 出一款仿生机器人,能够像一位小提琴大师一样拉小提琴,这个1.5米高的机器人能够演奏 埃尔加乐1111保姆机器人保姆机器人可是会洗衣做饭的哦机器人并不只有可爱的宠物类机器人,也还有实用性的机器人木机器人协会研制出 一种能够洗衣、打扫、清洁厨房的机器人在不久的将来,也许我们就不需要保姆了,肓接 用上这种保姆机器人拆弹机器人拆弹机器人不仅能拆弹,还能帮助运送伤员拆弹机器人能够拆除战场上的炸弹这款陆地鲨鱼机器人是…个战场协助平台,它能够 帮助十兵拆除炸弹,并移送受伤人员功夫机器人这款功夫机器人具冇非常好的平衡性功夫机器人名叫AcYut,具有非常好的平衡性,是一•个不折不扌II的“功夫机器人”AcYut 机器人是印度白行研制的第一款仿生机器人,AcYut在梵文中的意思是“不朽”或者“永远不会 跌倒的人”的意思无人飞机鬼怪式无人机1991年爆发了海湾战争,美军首先瓯对的一个问题就是要在茫茫的沙海中找到 伊拉克隐藏的飞毛腿导弹发射器如果用有人侦察机,就必须在大漠上空往返飞行, 长时间暴露于伊拉克军队的高射火力Z下,极其危险。
为此,无人机成了美军空中侦 察的主力在整个海湾战争期间,“先锋”无人机是美军使用最多的无人机种,美军在 海湾地区共部署了 6个先锋无人机连,总共出动了 522架次,飞行时间达1640小时 那时,不论白天还是黑夜,每天总有一架先锋无人机在海湾上空飞行为了摧毁伊军在沿海修筑的坚固的防御工事,2月4 口密苏里号战舰乘夜驶 至近海区,先锋号无人机由它的甲板上起飞,用红外侦察仪拍摄了地面目标的图像并 传送给指挥中心几分钟后,战舰上的406毫米的舰炮开始轰击目标,同时无人机不 断地为舰炮进行校射Z后威斯康星号战舰接替了密苏里号,如此连续炮轰了三天, 使伊军的炮兵阵地、雷达网、指挥通信枢纽遭到彻底破坏在海湾战争期间,仅从两 艘战列舰上起飞的先锋无人机就有151架次,飞行了 530多个小时,完成了目标搜 索、战场警戒、海上拦截及海军炮火支援等任务机器警察所谓地面军用机器人是指在地面上使用的机器人系统,它们不仅在和平时期 可以帮助民警扌非除炸弹、完成要地保安任务,在战时还可以代替士兵执行扫雷、侦察 和攻击等各种任务,今天美、英、徳、法、日等国均已研制出多种型号的地面军用机 器人三、机器人的结构体系,机器人是如何工作的机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。
执行机构即机器人本体,其臂部一般采用空问开链连杆机构,其中的运动副(转 动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的H由度数根据关节配置型 式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为右•角坐标式、圆柱坐标式、极坐标 式和关节坐标式等类型出于拟人化的考虑,常将机器人木体的有关部位分别称为基 座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人) 等检测装置的作用是实时检测机髀人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系 统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的 要求作为检测装置的传感器大致可以分为两类:一类是内部信息传感器,用于检测 机器人各部分的内部状况,如各关节的位置、速度、加速度等,并将所测得的信息作 为反馈信号送至控制器,形成闭环控制另一类是外部信息传感器,用于获取有关机 器人的作业对象及外界环境等方面的信息,以使机器人的动作能适应外界情况的变 化,使Z达到更高层次的自动化,甚至使机器人具有某种“感觉”,向智能化发展,例 如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息,利用这些信息构成 一个大的反馈冋路,从而将大大提高机器人的工作精度。
控制系统有两种方式一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型 计算机完成另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制,如 当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时,,主机常用于负责系统的管理、通讯、 运动学和动力学计算,并向下级微机发送指令信息;作为下级从机,各关节分别对应 一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理,实现给定的运动,并向主机反馈信息根据作业任务要求的不同,机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力(力矩)控制四、探讨机器人和人的关系没有机器人,人将变为机器随着社会的发展,社会分工越來越细,尤其在现代化的大生产中,有的人毎天就只管拧同一个部位的 一个螺母,有的人整天就是接一个线头,就像电影《摩今时代》中演示的那样,人们感到自己在不断异化, 各种职业病丿F始产生于是人们强烈希望用某种机器代替自己丁•作于是人们研制出了机器人•代替人完 成那些枯燥、单调、危险的工作山于机器人的问世,使一部分工人失去了原來的工作,于是有人对机器 人产生了敌意机器人上岗,人将下岗不仅在我国,即使在一些发达国家如美国,也有人持这种观 念其实这种担心是多余的,任何先进的机器设备,都会提高劳动生产率和产品质最,创造出更多的社会 财富,也就必然提供更多的就业机会,这已被人类生产发展史所证明。
任何新事物的出现都有利有弊,只 不过利大于幣,很快就得到了人们的认可比如汽车的出现,它不仅夺了一部分人力车夫、挑夫的生意. 还常常出车祸•给人类生命财产带來威胁虽然人们都看到了汽车的这些弊端•但它还是成了人们日常生 活中必不可少的交通工具英国一位著名的政治家针对关于工业机器人的这一问题说过这样一段话:“日 木机器人的数量居世界首位,而失业人口最少•英国机器人数量在发达国家中最少,而失业人口居高不下J 这也从另一个侧面说明了机器人是不会抢人饭碗的美国是机器人的发源地,机器人的拥有杲远远少于日本,其中部分原因就是因为美国有些工人不欢迎 机器人•从而抑制了机器人的发展II木Z所以能迅速成为机器人大国•原因是。












