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第 1 章 绪 论
1.1 选题背景及意义
“慧鱼创意组合模型”又称“工程积木”,“智慧魔方”,简称“慧鱼”。它是
由德国发明家 Artur Fisher 博士于 1964 年发明的。它具有一般机械所具有的零
部件,如齿轮、电机、电气开关等,通过声、光、电和辅助技术的配合,能够
模拟各种机械运动和机械设备的自动控制,而且有比较真实的功能
[1]
。
慧鱼创意组合模型是对各种工业机器人的模型,通过对模型的仿真来实现
机器人的设计工作。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传
感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。国际标准化组织
(ISO)对机器人的定义:机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的
多功能操作机,这种操作机具有几个轴,能够借助可编程操作来处理各种材料、
零件、工具和专用装置,以执行各种任务
[2]
。
工业机器人是机器人的主要研究类型,它并不是简单意义上代替人工的劳
动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环
境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、
抗恶劣环境的能力。从某种意义上来说,机器人是机器进化过程的产物,是工
业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的
自动化设备。工业机器人由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置
构成,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业
的机电一体化自动设备,适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定和提高
产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着重要的作
用。
从 20 世纪 80 年代以来,机器人技术的不断进步,其在各个领域的应用日
益广泛,引起了各国专家学者的普遍关注。许多发达国家均把机器人技术的开
发和研究列入国家高新技术发展计划。世界各国普遍在高等院校为大学本科生
及研究生开设机器人技术的有关课程。为了培养机器人开发、设计、生产、维
护方面的人才,我国很多高校也为本科生和研究生开设了机器人学课程。因此,
教学型机器人越来越受到科研单位以及高校的重视。教育机器人是一类应用于
教育领域的机器人,它一般具备以下特点:首先是教学适用性,符合教学使用
的相关需求;其次是具有良好的性能价格比,特定的教学用户群决定了其价位
不能过高;再次就是它的开放性和可扩展性,可以根据需要方便地增、减功能
模块,进行自主创新;此外它还应当有友好的人机交互界面
[3]
。目前国内的教
育机器人产品近 20 种,包括上海广茂达公司生产的能力风暴智能机器人、西觅
亚科技生产的乐高机器人、慧鱼公司生产的慧鱼机器人等。