智能機器人設(shè)計與制作

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1、智能機器人的設(shè)計與制作引言近幾年機器人已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有代表性的戰(zhàn)略目標(biāo)。機器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生根本性變化，而且將對人類社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著社會生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，機器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展。從自動化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機器人可謂是無處不在。目前機器已經(jīng)走進(jìn)人們的生活與工作，機器人已經(jīng)在很多的領(lǐng)域代替著人類的勞動，發(fā)揮著越來越重要的作用，人們已經(jīng)越來越離不開機器人幫助。機器人工程是一門復(fù)雜的學(xué)科，它集工程力學(xué)、機械制造、電子技術(shù)、技術(shù)科學(xué)、自動控制等為一體。目前對機器人的研究已經(jīng)呈現(xiàn)出專業(yè)

2、化和系統(tǒng)化，一些信息學(xué)、電子學(xué)方面的先進(jìn)技術(shù)正越來越多地應(yīng)用于機器人領(lǐng)域。目前機器人行業(yè)的發(fā)展與30年前的電腦行業(yè)極為相似。今天在汽車裝配線上忙碌的一線機器人，正是當(dāng)年大型計算機的翻版。而機器人行業(yè)的利基產(chǎn)品也同樣種類繁多，比如協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行外科手術(shù)的機械臂、在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場上負(fù)責(zé)排除路邊炸彈的偵察機器人、以及負(fù)責(zé)清掃地板的家用機器人，還有不少參照人、狗、恐龍的樣子制造機器人玩具。舞蹈機器人具有人類外觀特征、可愛的外貌、又兼有技術(shù)含量，極受青少年的喜愛。我從前年開始機器人方面的研究，在這過程中嘗試過很多次的失敗，也感受到了無比的樂趣。圖1.1、機

3、器人1緒論機器人技術(shù)作為20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自20世紀(jì)60年代初問世以來，經(jīng)歷40余年的發(fā)展已取得長足的進(jìn)步。未來的機器人是一種能夠代替人類在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險、復(fù)雜勞動的自動化機器，是集機械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計算機、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識于一身的高新技術(shù)綜合體。走向成熟的工業(yè)機器人，各種用途的特種機器人的多用化，昭示著機器人技術(shù)燦爛的明天。1.1國內(nèi)外機器人技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀為了使機器人能更好的應(yīng)用于工業(yè)，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的大學(xué)、研究機構(gòu)和大工業(yè)企業(yè)對機器人系統(tǒng)開發(fā)投入了大量的人力財力。在美國和加拿大，各主要大學(xué)都

4、設(shè)有機器人研究室，麻省理工學(xué)院側(cè)重于制造過程機器人系統(tǒng)的研究，卡耐基—梅隆機器人研究所側(cè)重于挖掘機器人系統(tǒng)的研究，而斯坦福大學(xué)則著重于系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。德國正研究開發(fā)“MOVEANDPLAY”機器人系統(tǒng)，使機器人操作就像人們操作錄像機、開汽車一樣。從六十年代開始日本政府實施一系列扶植政策，使日本機器人產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來，經(jīng)過短短的十幾年。到80年代中期，已一躍而為“機器人王國”。其機器人的產(chǎn)量和安裝的臺數(shù)在國際上躍居首位。按照日本產(chǎn)業(yè)機器人工業(yè)會常務(wù)理事米本完二的說法：“日本機器人的發(fā)展經(jīng)過了60年代的搖籃期。70年代的實用期。到80年代進(jìn)人普及提

5、高期。”并正式把1980年定為產(chǎn)業(yè)機器人的普及元年”。開始在各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣使用機器人。中國機器人的發(fā)展起步較晚，1972年我國開始研制自己的工業(yè)機器人。"七五"期間，國家投入資金，對工業(yè)機器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機器人。1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術(shù)的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。20世紀(jì)90年代，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點焊、裝配、噴漆、切割、搬

6、運等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應(yīng)用工程，形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。1.2機器人技術(shù)的市場應(yīng)用機器人融入我們?nèi)粘Ｉ畹牟椒ビ卸嗫?？?jù)國際機器人聯(lián)盟調(diào)查，2004年，全球個人機器人約有200萬臺，到2008年，還將有700萬臺機器人投入運行。按照韓國信息通信部的計劃，到2013年，韓國每個家庭都能擁有一臺機器人；而日本機器人協(xié)會預(yù)測，到2025年，全球機器人產(chǎn)業(yè)的“蛋糕”將達(dá)到每年500億美元的規(guī)模(現(xiàn)在僅有50億美元)。與20世紀(jì)70年代PC行業(yè)的情況相仿，我們不可能準(zhǔn)確預(yù)測出究竟哪些用途將推動這個新

7、興行業(yè)進(jìn)入臨界狀態(tài)。不過看起來，機器人很可能在護(hù)理和陪伴老年人的工作上大展宏圖，或許還可以幫助殘疾人四處走走，并增強士兵、建筑工人和醫(yī)護(hù)人員的體力與耐力。目前，我國從事機器人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位200多家，擁有量為3500臺左右，其中國產(chǎn)占20％，其余都是從日本、美國、瑞典等40多個國家引進(jìn)的。2000年已生產(chǎn)各種類型工業(yè)機器人和系統(tǒng)300臺套，機器人銷售額6.74億元，機器人產(chǎn)業(yè)對國民經(jīng)濟的年收益額為47億元，我國對工業(yè)機器人的需求量和品種將逐年大幅度增加。1.3機器人技術(shù)的前景展望機器人是人類的得力助手，能友好相處的可靠朋友，將來我們會看到人和

8、機器人會存在一個空間里邊，成為一個互相的助手和朋友。機器人會不會產(chǎn)生飯碗的問題。我們相信不會出現(xiàn)“機器人上崗，工人下崗”的