现代机械加工新技术

现代机械加工新技术第四章制造自动化技术第二节机器人技术大家可以回顾和机器人相关的电影？机器人瓦力、机械公敌（我，机器人）、变形金刚、钢铁侠。。。。。。目前机器人研究热点及发展趋势工业机器人概述二一三四机器人结构机器人技术概述人形机器人：武术短片迪斯尼短片跳舞短片跑步短片模拟登月机器人：短片一、机器人概述(一)机器人的出现和定义机器人一词的出现：1920年、捷克作家、KarelCapek、《Rossum’sUniversalRobots》，“Robota”（奴隶）写成了“Robot”故事情节：带感情的机器人消灭了人类，一对男女机器人相爱，世界又起死回生。小说在1924年和1927年的时候被纷纷传到了日本、法国和欧洲国家，机器人这个名词就向全世界铺展开来。上世纪60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其发展而变化。因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。国际上，关于机器人的定义主要有以下几种：（1）美国机器人协会(RIA)的定义：机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipulator)”。（2）日本工业机器人协会(JIRA)的定义：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器(endeffector)的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。（3）美国国家标准局(NBS)的定义：机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。（4）国际标准化组织(ISO)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机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。（5）我国对机器人的定义。蒋新松院士曾建议把机器人定义为“一种拟人功能的机械电子装置”(amechantronicdevicetoimitatesomehumanfunctions)。参考各国的定义，对机器人给出以下定义：机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。(二）机器人的发展及应用1.古代机器人西周时期，出现了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”。公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人──自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。机器马车汉代大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”。用其运送军粮，支援前方战争。1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭。它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄1773年，自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。现在保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，还定期弹奏音乐供参观者欣赏。19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派。1886年《未来的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。可以回答一些问题。2.现代机器人1948年，美国原子能委员会的阿尔贡研究所开发了机械式的主从机械手。1952年，第一台数控机床的诞生，为机器人的开发奠定了基础。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。1962年美国AMF公司推出的“VERSATRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”是机器人产品最早的实用机型VERSATRANUNIMATE3.我国工业机器人的发展：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。1972年开始研制自己的工业机器人“七五”期间，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，上世纪90年代初期起，形成了一批机器人产业化基地日本和美国在20世纪60年代就已经开始进行机器人的研究，与他们相比较，我国还存在较大的差距，因此需要更多的人加入到发展机器人的事业中来。（三）缤纷多彩的机器人世界1、机器人按用途分为服务机器人水下机器人农林业机器人机器人化机器仿人形机器人微型机器人和微操作系统军用机器人娱乐机器人生物机器人1）服务机器人脑外科机器人，口腔修复机器人，进入血管的机器人，遥控操作手术，智能轮椅,爬缆索机器人，高楼擦窗和壁面清洗机器人，球罐焊接、检测机器人，清洗巨人，消防机器人，雕刻机器人，智能汽车，汽车加油机器人，导游机器人短片1短片2口腔修复机器人脑外科机器人辅助系统导游机器人导盲机器人吸尘机器人短片导盲机器人爬缆索机器人高楼擦窗清洗巨人清洗机器人爬壁机器人短片爬楼梯机器人短片军用攀爬机器人消防机器人救援机器人救援机器人短片雕刻机器人智能汽车汽车加油机器人MDARS-E型室外保安机器人2）水下机器人海洋的诱惑水下7000米无缆自治机器人海上打捞水下7000米无缆自治机器人“海沟号”无人潜水器在大海中3）农林业机器人嫁接机器人林木球果采集机器人伐根机器人林木球果采集机器人伐根机器人摘西红柿机器人嫁接机器人在温室中4）机器人化机器机器人化机器盾构机器人5）仿人形机器人日本的仿人形机器人“科戈”机器人我国的仿人形机器人研究索尼的机器人本田浙大乒乓球机器人短片6）微型机器人和微操作系统细小工业管道机器人移动探测系统无损伤医用微型机器人SMA微小型机器人微型飞行器面向生物工程的机器人微操作系统全光学生物微操作系统SMA六足微笑型机器人7)军用机器人地面军用机器人军用昆虫机器人MPR-800多用途机器人可用于扫雷、灭火、核生化污染清除等多项危险工作美国军用运输机器人英国的“手推车”机器人“土拨鼠”（右）和“野牛”（左）排爆机器人军用武装机器人短片德国的排爆机器人我国研制的排爆机器人遥控扫雷车Minebreacker2000扫雷车“徘徊者”侦察机器人空中军用机器人暗星无人机鬼怪式无人机微星无人机空间机器人水下军用机器人水下军用机器人“双鹰”水下机器人约翰逊太空站设计出的智能机器人的头和躯干在美国休斯顿的约翰逊太空站(JSC)，航天工作人员将与机器人一起共同协作完成任务。在智能机器人的帮助下，提高宇航员以及其它太空设备在国际空间站以外地点工作的效率，或者是将来在其他星球上工作的效率运用这类机器人，宇航员可以就在太空舱里面来远距离遥控机器人，来共同完成任务国产月球车高1.5米、翼展长达2米、重120公斤距离地面指挥中心超过38万公里，每一次通讯要传输2.6秒钟；在月球上，它要承受127℃至零下183℃的巨大温差；强烈的电磁辐射可能破坏电子遥控系统。内置CCD相机能辨清前方3米以内的地形地貌，通过计算机建立三维立体地图后，自动判断、规划和改变前进路线。如果遇到超过30度的斜坡、大于25厘米的石块或直径大于2米的撞击坑时，它能安全避让。8)娱乐机器人精彩有趣的机器人足球赛风靡日本的机器人相扑赛活灵活现的机器人动物园以假乱真的“帕瓦罗蒂”好看好玩的机器小狗维妙维肖的机器人“演奏家”寓教于乐的“能力风暴”机器人足球赛一名日本东北大学学生与一个会跳舞的智能机器人跳华尔兹舞智能机器人能够根据舞伴作用在它的手臂和背上的力量大小判断舞伴的下一个动作用计算机产生具有一定规律的电信号编码，通过植入大白鼠脑内的数根微电极将这些电信号施加到具有特定功能的神经核团，从而使大白鼠在神经核团的控制下实现左转、右转、前进等特定动作。插着微电极的大白鼠在研究人员发出计算机指令后，正确地完成了连续“左转”、“右转”和“前进”的任务9)生物机器人10）工业机器人直角坐标型PPP关节型RRR圆柱坐标型RPP球坐标型RRP平面关节型RRP搬运机器人：短片1短片2工业机器人的应用点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等一汽大众激光焊接机器人码垛机器人：短片1短片2广州本田焊接车间广州本田涂装车间喷涂机器人焊接机器人11）特种机器人水下机器人：美国的AUSS、俄罗斯的MT-88、法国的EPAVLARD等水下机器人已用于海洋石油开采，海底勘查、救捞作业、管道敷设和检查、电缆敷设和维护、以及大坝检查等空间机器人：空间机器人一直是先进机器人的重要研究领域。目前美、俄、加拿大等国已研制出各种空间机器人。如美国NASA的空间机器人Sojanor等象鼻机器人短片地下机器人：地下机器人主要包括采掘机器人和地下管道检修机器人两在类。主要研究内容为：机械结构、行走系统、传感器及定位系统、控制系统、通信及遥控技术。目前日、美、德等发达国家已研制出了地下管道和石油、天然气等大型管道检修用的机器人医用机器人：医用机器人的主要研究内容包括：医疗外科手术的规划与仿真、机器人辅助外科手术、最小损伤外科、临场感外科手术等。美国已开展临场感外科（telepresencesurgery）的研究，用于战场模拟、手术培训、解剖教学等建筑机器人：日本已研制出20多种建筑机器人。如高层建筑抹灰机器人、预制件安装机器人、室内装修机器人、地面抛光机器人、擦玻璃机器人等军用机器人：近年来，美、英、法、德等国已研制出第二代军用智能机器人。其特点是采用自主控制方式，能完成侦察、作战和后勤支援等任务，在战场上具有看、嗅和角摸能力，能够自动跟踪地形和选择道路，并且具有自动搜索、识别和消灭敌方目标的功能。日本一公司设计的抢险救生机器人“T-52Enryu”。这台巨型机器人(可通过摇控操作，也可以近距离操作)能够扒开各中堆积物并使用自己的“双手”推倒坚固的墙壁2.按机器人的智能程度分（1）一般机器人：只具有一般编程能力和操作功能（2）智能机器人：具有不同程度的智能传感型机器人交互型机器人自主型机器人3.为什么要发展机器人?理由之一：提高生产效率降低人的劳动强度。比如焊机器人提高生产效率，提高汽车焊接的质量，降低工人的劳动强度理由之二：机器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高温的或危险的环境，汽车生产线上的焊接工作理由之三：机器人做人做不了的事情。比如人们对太空的认识，对原子分子进行搬迁的机器人机器人汽车焊接生产线汽车装配机器人二、机器人的结构1.相关术语及性能指标关节（Joint）：即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。连杆（Link）：机器人手臂上被相邻两关节分开的部分。定位精度（Positioningaccuracy）：指机器人末端参考点实际到达的位置与所需要到达的理想位置之间的差距。重复性（Repeatability）或重复精度：在相同的位置指令下，机器人连续重复若干次其位置的分散情况。它是衡量一列误差值的密集程度，即重复度。oo工作空间（Workingspace）：机器人手腕参考点或末端操作器安装点（不包括末端操作器）所能到达的所有空间区域，一般不包括末端操作器本身所能到达的区域。2.工业机器人的结构（1）机构运动简图（a）表示手指（末端执行器）；（b）表示垂直、升降运动；（c）表示水平伸缩运动；（d）表示回转运动；（e）表示俯仰运动。注意：不同的书上，运动简图的符号表示可能不一样。机器人空间多姿态变换运动视频直角坐标式圆柱坐标式球坐标式关节坐标式（a）直接驱动型（b）平行连杆型（c）偏置型（d）平面型123456123456机器人视觉定位抓取运动视频（2）工业机器人手部(手爪)结构1）滑槽杠杆式手部2）齿轮齿条式手部3）滑块杠杆式手部4）斜楔杠杆式5）移动型连杆式手部6）齿轮齿条式手部7）内涨斜块式手部8）连杆杠杆式手部手指类型：电磁式吸盘气吸式吸盘常见的另两种手部:滚动轴承座圈钢板齿轮多孔钢板双吸头吸盘多吸头吸盘吸取瓦楞板双吸头吸盘双吸头架式吸盘多吸头板式吸盘(3)工业机器人腕部结构腕部