20世纪机器人里程碑:从工业到特种的非凡飞跃

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"《机器人的诞生与发展》一文讲述了机器人技术作为20世纪伟大发明之一的历史进程。自60年代初工业机器人开始崭露头角以来,经过四十年的发展,它已经成为制造业的核心装备,全球约有75万台工业机器人活跃在生产线中,如汽车焊接、装配等高精度任务的执行,显著提升了生产效率和安全性。 特种机器人作为机器人领域的新星,种类繁多且应用广泛,包括仿人形机器人、农业机器人、服务机器人(如医疗、保洁、保安等)、水下机器人(用于潜水作业和救援)以及军用机器人(执行军事任务)。它们在危险环境、深度探索和重复性劳动等领域发挥着重要作用,超越了人类的能力限制。 人们对机器人的认知存在误区。一方面,电影和文学作品塑造了全能的机器人形象,使得部分人期待现实中机器人能拥有超乎想象的能力。然而,现实中的机器人更侧重于特定任务的高效执行,并非万能。另一方面,有人担心机器人会取代人类工作岗位,但实际上,机器人更多的是与人类协同工作,而非替代。它们各自承担不同的职责,共同推动社会进步。 此外,关于机器人的外形设计,虽然很多人期望它们具有人类特征,但事实上,大部分机器人设计是为了适应特定功能需求,而非追求与人类完全一致的外观。这并不妨碍它们在各自领域展现价值。 总结来说,机器人技术的发展是科技进步和社会需求的产物,旨在提高生活质量、弥补人力局限,而非取代人类。随着技术的不断演进,未来的机器人将更加智能化和多样化,更好地服务于人类生活和工作。"
2023-03-03 上传
工业机器人的发展史 讲解思路概述 目的:使更多的学生了解、明白什么是工业机器人并且喜爱上它 怎么了解?使用工业机器人的发展史来贯穿以下几点 什么是工业机器人?为什么会出现工业机器人?工业机器人能干什么?机器人的 发展史。未来机器人的走向。我国目前机器人的情况。 什么是工业机器人?主要介绍原理和分类。 为什么会出现机器人?首台工业机器人出现的 原因 和其工业机器人功能 。 说到功能涉及出机器人能干什么 原因涉及出机器人的发展史(机器人的历程,未来机器人的走向,我国目前机器 人的情况) 工业机器人的原理及分类 国际机器人联合会将机器人定义如下 : 机器人是一种半 自主或全自主工作的 机器,它能完成有益于人类的 工作,应用于生产过程称为工业机器人 , 应用于特 殊环境称为专用机器人 (特种机器人 ), 应用于家庭 或直接服务人称为 (家政) 服务 机器人。这种内涵广 义的理解是机器人自动化机器 , 而不应该理解为如翻译的像 人一样机器。 20 世纪中期 , 随着计算机技术 、自动化技术和 原子能技术的发展 ,工业机器 人开始在美国得到研 究和发展 , 使其在工业生产中得以广泛使用 。工业 机器人的 最初出现是传统的机构学与近代电子技 术相结合的产物 , 如今工业机器人是综合 了多学科 而形成的高新技术产物 , 是当代十分活跃的研究开 发领域 。为了跟上社 会进步 、经济发展的步伐 ,工 业机器人以不同的种类正逐步应用在到各行各业 对国民经济发展有着举足轻重的作用 。 1.1 工业机器人的工作原理 现代工业自动化领域中应用的各种操作机器人是 目前工业机器人技术中最 成熟的一类 , 这种工业机器 人实质上是一类能根据预先将程序编制在存储装置 中,然后操作程序自动重复执行 , 进行完全代替人工作 业的自动化机器 。其系统构 成如图 1 所示 。 图 1 工业机器人系统基本构成 由图 1 可知,工业机器人构成是个闭环系统 , 通过运动控制器 、伺服驱动器 、 机器人本体 、 传感器等部件可以完成人们需要的功能 。 工厂中高性能通用型工业机器人一般采用关 节型的机械结构 , 每个关节由独 立的驱动电机控制 ,通过计算机对驱动单元的功率放大电路进行控制 , 实现机器 人的运动控制操作 。 其控制系统原理流程图如图 2 所示 。 图2 工业机器人控制系统原理图 由图 2 可知,关节型工业机器人的组成由人机 界面( 示教器) 、伺服驱动器 、 运动控制器 ( 下位机 ) 、 机器人本体等组成 , 通过机器人末端带不同的夹具 来实 现不同的功能 。示教器是对机器人状态的监 控及发出运动指令部分 , 是人跟机器 人信息交互的 唯一窗口 ; 伺服驱动器是对伺服电机的控制 , 是机 械手臂运动的 动力源; 运动控制器是各个关节的位 姿运算单元 , 正解和逆解程序的执行 、运行 都在其中计算 ; 机器人本体是执行机构 , 是实现要求功能 的最直接部件 。 1.2 工业机器人的分类 随着科学技术的不断进步 ,我国工业机器人已 经走上了自主研发阶段 , 这样 标志着我国工业自动 化走向了新的里程碑 。按照工业机器人的关 键技术发展过 程其可分为三代 : 第一代是示教再现机器人 , 主要由机器人本 体 、运 动 控 制 器 和 示 教 盒 组 成 ,操 作 过 程 比 较 简 单 。 第一代机器人使用示教盒在线示教编程 并保存示 教信息。当机器人自动运行时 , 由运动控制器解析 并执行存储的示教程 序, 使机器人实现预定动作 。 这类机器人通常采用点到点运动 ,连续轨迹再现的 控制方法 , 可以完成直线和圆弧的连续轨迹运动 , 然而复杂曲线的运动则由多段 圆弧和直线组合而 成。由于操作的容易性 、可视性强 , 所以在当前工 业中应用最 多。 第二代是离线编程机器人 , 该机器人编程系统 是采用离线式计算机实体模型 仿真技术 ,首先建立 起机器人及其工作环境的实体模型 , 再采用实际的 正逆解算 法,通过对实体模型的控制和操作 , 在离 线的情况下进行路径规划 ,然后通过编程 对实体模 型进行三维动画仿真 , 以检验编程的正确性 ,最后 将正确的代码传递给 机器人控制柜 , 以控制机器人 运动,完成了离线编程 。 第三代是智能机器人 , 它除了具有第一代和第 二代的特点以外可带有各种传 感器, 这类机器人对 外界环境不但具有感觉能力 ,而且具有独立判断 、记 忆 、推 理 和 决 策 的 能 力 ,能 适 应 外 部 对 象 、环 境 协 调地工作 ,能完成更 加复杂的动作 。在工作时通过 传感器获得外部的信息 , 并进行信息反馈 , 然后灵 活调整工作状态 , 保证在适应环境的情况下完成工 作。此机器人用在弧焊和搬运 工作中较多 。 在我国 ,由于机器人技术以及研