毕业论文-TA32镗削动力头设计—打印2

结论

第一章 引言

1.1 机器人技术的发展历史

人类的生产活动是为人服务的，在某种意义上人类的生产活动是人类对自身功能的认识或延伸，例如测试技术是人类感观的某种延伸，信息技术是人类大脑的某种延伸，制造技术是人使用工具的某种延伸，交通技术是人类行走的某种延伸，能源技术是为人类运动提供动力的能量的某种延伸，生物技术是人类对自身的认识和改造。正是由于这样，随着人类对自身功能的延伸并达到一定的能力，人类开始幻想制造一个象人一样的机器代替人的作用，把人类从这些活动中解放出来，这便是机器人的产生的来由。

任何一门学问都可以由史、论、方法三部分组成。史是学问的基础，论是学问的精髓，方法是学问的研究指针。下面首先简要介绍一下机器人技术的历史，至于论和方法在后面的章节进行介绍。

机器人一词是1920年由捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》中首先提出的。在剧中，卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”，“Robota”是奴隶的意思，把机器人描绘成与人类相似但能不知疲倦地工作的机器。剧中，机器人最终违反他们的创造者而消灭7人类。由该剧派生出大量的科幻文学和电影，从而形成了对机器人的认识：像人，富有知识，甚至还有个性。因此，与娱乐界所创造的机器人相比，当今的机器人显得很原始也就个足为奇了。

形成机器人今天这种局面的早期工作，开始于第二次世界大战之后对遥控机械操作于的研究，这种机械操作手由Argonne和Oak Ridge国家实验室开发，用于处理放射性物质。这些早期的机械装量包括主操作手和从操作手，经使用者对主操作手的运动示教，通过从操作手加以运动再现。从操作手通过一系列机械连杆与主操作手相连。在由通用电气公司和通用机器公司制造的远程操作手teleoperators上，这些连杆最终放电动或液力偶合器所代替。1949年，为使从操作手不至于压碎玻璃器皿之类的物体，在远程操作手上又加入了力反馈。

在远程操作手发展的同时，适用于小体积、高质量航空部件精密铣削加工

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的数控(CNC)机床也发展起来。George Devol在1954年用CNC机床控制器的可编程技术取代远程操作手的主操作手，发明了第—台机器人，他称其为“可编程关节式输送装置”。哥伦比亚大学的学生Joseph Engelberger买下了上述专利权，并于1956年在康涅狄格州成立了Unimation公司。该公司于1961年在通用电机制造厂生产出它的第一台机器人。该机器人的主要革新之处在于可编程性，它能以相对低的花费，通过重新编程及更换刀具使它能完成多种多样的任务。Unimation机器人手臂的机械结构与传统设计不同，它采用开式运动链，也就是多自由度的悬臂梁。这就使其具有比自身所占据空间更大的工作空间，但同时也结设计带来不少问题，因为悬臂梁末端的精确控制以及刚度的调节很困难，而且运动链末端会将运动链根部的误差放大。为解决此问题，关节驱动器采用功率大、精度高的液压驱动器。

在六七十年代，一些新型结构的机器人也被研制出来，并且具有一定智能。如1962年Ernst制造出具有力感觉的机器人，它能堆积块料。据了解，该系统最先涉及机器人与非结构化环境的相互作用，它导致麻省理工学院

(MIT)MAC(Man And Computer)工程的创立。Tomovic和Boni开发了一种机器人用压力传感器，借助于压力传感器，机器人能挤压被夹物体。几乎在同一时期，McCarthy和他的同事于1963年开发出二元机器人视觉系统，这种系统能对周围的障碍物作出反应。该时期还产生厂许多其他类型的机器人运动学模型，如Stanford操作手、Boston臂、AMF臂以及Edinburgh臂。1974年，机床制造商Cincinnati Milacron有限公司生产出它的第一台计算机控制的机器人，称为未来工具。1978年，Unimation公司在通用电机研究成果的基础上，开发出用于装配的可编程万能机器——PUMA机器人。1979年，SCARA机器人先后在日本和美国问世。

就开发新型机器人的需求而言，80年代不是一个伟大革新的时代，期间研究的主体工作主要是拿握机器人控制算法、轨迹规划以及传感器的综合运用。所建立的第一代主动控制算法主要是基于比较有效的递推拉格朗日方程和关于机器人动力学方程中重力、哥氏力的算法。

随着信息技术的发展，90年代机器人的发展趋势是使其能适应不同的装配任务，并将有关机器人的概念及其应用从作为科幻电影的素材发展到在工业领

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结论

域广泛应用的计算机控制的机电装置，把具有末端执行器的简单机器人引入到广阔的应用领域。在日常工作中可以见到机器人应用丁如下领域：在汽车组装线上对车身进行焊接和喷漆；将集成电路元件装插在印刷电路板上；在核辐射、水下、地下等环境进行检查和维修；卫星探测，危险的废料处理以及农业生产；甚至用于农业生产中搁桔子、收葡萄。90年代机器人学研究主要是在微小型传感器和作动器方面的一些大型技术的进步，以及计算与控制技术的发展。

进入二十一世纪，随着仿生技术的发展，各种动物机器也出现了，包括拟人机器人。机器人离我们越来越近，正不断走进人类的生活为人类服务。机器入学研究步伐的急切以及对机器人功能的期望，很大程度上取决于对人类自身生物运动控制系统之惊人能力的了解。

1.2 机器人的定义和分类

尽管机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。

在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，就提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人：(1)具有脑、手、脚等三要素的个体；(2)具有非接触传感器(用眼、耳接受远方信息)和接触传感器；(3)具有平衡觉和固有觉的传感器。该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是

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工业机器人而是自主机器人。

机器人的定义是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些要素，所以在把机器人理解为仿人机器的同时，也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。

1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为：“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象”。

1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”

我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。

中国工程院院长宋健指出：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化”。机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。

和机器人的定义一样，关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。一般的分类方式见表：

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