目录

  • 1 绪论
    • 1.1 机器人概述
    • 1.2 机器人的分类
    • 1.3 工业机器人的组成与技术参数
    • 1.4 我国机器人的发展基本概况
  • 2 位姿描述与齐次坐标变换
    • 2.1 概述
    • 2.2 物体在空间的位姿描述(已更新)
    • 2.3 齐次坐标变换
    • 2.4 变换方程的建立
    • 2.5 研讨互动(翻转)
  • 3 机器人连杆D-H参数及其坐标变换
    • 3.1 引例
    • 3.2 固定坐标系与动坐标系
    • 3.3 连杆D-H坐标系建立及连杆参数确定
    • 3.4 连杆D-H坐标系与D-H参数的关系
    • 3.5 研讨互动
      • 3.5.1 连杆D-H坐标系及参数的应用优势(研讨)
    • 3.6 基于D-H坐标系的坐标变换
  • 4 工业机器人的运动学方程
    • 4.1 运动学方程建立的基础
    • 4.2 运动学方程建立的案例1(研讨互动)
    • 4.3 运动学方程建立的案例2(翻转)-更新
  • 5 速度雅可比矩阵与速度分析
    • 5.1 速度雅可比矩阵
    • 5.2 速度雅可比矩阵的导出实例
    • 5.3 速度雅可比矩阵的的思考题(翻转)
    • 5.4 基于速度雅可比矩阵的速度分析
  • 6 力雅可比矩阵与静力计算
    • 6.1 静力分析与虚功原理
    • 6.2 力雅可比矩阵与静力分析
    • 6.3 力雅可比矩阵与静力计算例子
  • 7 工业机器人动力学分析
    • 7.1 机器人动力学分析简介
    • 7.2 拉格朗日经典关系的推导(选学)
    • 7.3 拉格朗日(Lagrange)方程
    • 7.4 机器人动力学方程的建立步骤
    • 7.5 机器人动力学方程的建立(研讨)
    • 7.6 机器人动力学方程的建立与求解(实例)
    • 7.7 延伸讨论
    • 7.8 关节空间和操作空间动力学
  • 8 工业机器人总体设计
    • 8.1 系统分析
    • 8.2 技术设计
  • 9 工业机器人部件设计
    • 9.1 驱动机构
    • 9.2 机身和臂部设计
    • 9.3 腕部设计
    • 9.4 手部设计
    • 9.5 行走机构
  • 10 工业机器人控制
    • 10.1 概述
    • 10.2 机器人控制系统与控制方式
  • 11 工业机器人感觉系统
    • 11.1 传感器的功能、定义、分类与性能指标
    • 11.2 传感器的选择要求
    • 11.3 内部测量用传感器
    • 11.4 外部测量用传感器
    • 11.5 运动机器人传感器&集成控制(选学)
  • 12 工业机器人的轨迹规划及编程
    • 12.1 工业机器人的轨迹规划
    • 12.2 工业机器人的编程
机器人概述


    先修课程: 线性代数、高等数学、大学物理、工程制图基础、工程力学 和大学英语。

    其中,涉及的线性代数和高等数学内容部分难度不大,但仍希望同学们复习先修课程中的部分相关内容。



             

 



1.现代机器人的产生背景

n第二次世界大战结束后,各国加强经济发展,为机器人的产生提供了社会条件。

n机器人产生是生产力发展的客观需要,是人类自身发展的必然结果。通过机器人实现人类智能和体力的扩展,机器人成为人类的“奴隶”,代替人类从事危险和繁重的体力劳动,实现人类对不可达世界的认识和改造。

n电子技术、计算机技术以及制造技术的发展为机器人的产生提供了技术保证。


2.为什么要发展机器人?

n国家科技水平和国民经济现代化、信息化的重要标志;

n深入到各个领域:工农业、军事、航天、教育娱乐、社会服务、排险救灾……  ;

n提高工作效率、提高产品质量、减轻人的体力劳动;

l机器人干人不愿干的活

   将人从有毒、有害、高温、危险的作业中解放出来。

l机器人干人干不好的活

    机器人可以不知疲倦地重复工作

l机器人干人干不了的活

    机器人可以下深海、上高空、入人体…


3.什么是机器人?

n具有一些类似人功能的(机械电子装置)自动化机器。

1.有类人功能,如动作能力、感知能力…...

2.根据人的编程自动工作;

3.它是人造的机器或机械电子装置。

n 目前,还没有统一的有关机器人的定义。一般认为:机器人是计算机控制的、可以编程的、能够完成某种工作或可以移动的自动化机械。

n 针对工业机器人的定义: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。


古代机器人

n 早在3000年前偃师就用木头制成了一个能歌善舞的“伶人”,(《列子·汤问》记载)这是最早记载的机器人,可以称得上是世界机器人的鼻祖。

n 春秋后期,鲁班发明了一只木鸟,能在空中飞行“三日不下”。

n 木牛流马



现代机器人的起源

n 1920年,捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。剧本中把捷克语  “Robota”写成了“Robot”,被当成了机器人一词的起源。体现了人类长期以来的一种愿望:创造出一种机器代替人进行各种工作。


n1942年,美国作家埃萨克·阿西莫夫在科幻小说《I,Robot》首次使用了“Robotics”,即“机器人学”。阿西莫夫提出了“机器人三原则”

① 机器人不应伤害人类,且在人类受到伤害时不可袖手旁观;

② 机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外;

③ 机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外。


n机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则,阿西莫夫因此被称为“机器人学之父”。

n1947年在美国橡树岭国家实验室研制成功第一台主从遥控机器人,用于核原料的处理。

n1954年:美国人戴沃尔制造出世界上第一台可编程机械手,并注册了专利。

n1959年:戴沃尔与美国发明家英格伯格(Ingerborg)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。英格伯格被称为“工业机器人之父”。

n1962年:美国AMF公司生产出万能搬运(Verstran)机器人,与Unimation公司生产的万能伙伴(Unimate)机器人一样成为真正商业化的工业机器人,掀起了全世界对机器人研究的热潮。同时,美国研制成功PUMA(Programmable Universal Manipulator for Assembly)通用示教编程机器人。标志着机器人走向成熟。

n 相继英国人也研制成功…




n60年代末期,日本购买了美国机器人专利,研究和开发机器人。

n70年代,日本等国将机器人用于汽车工业,机器人走向应用。

n70年代后期80年代初,工业机器人变成商品,得到普遍应用,并开始研究具有感知的第二代机器人。出现瑞典ABB机器人公司、德国KUKA机器人公司、日本MOTOMAN机器人公司和FUNAC机器人公司。

n不断扩展机器人的应用领域······