两足行走机器人—身体及头部结构部分毕业设计.pdfVIP

1 绪论 1.1 引言 什么是机器人呢?在国际上，关于机器人的定义很多，出发点各不相同，有的强 调工业机器人特征，有的侧重于智能机器人。美国机器人协会认为 “机器人是一种用 于移动各种材料、零件的工具或专用装置；是通过程序动作来执行各种任务，并具有 编程能力的多功能操作机” ，显然该定义指的是工业机器人，国际标准化组织(ISO)也 有类似的定义。日本工业机器人协会(JIRA)定义机器人是一种装备有记忆装置和末端 执行装置的且能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。有些定义直接把机器人 分为工业机器人和智能机器人两种情况来解释，认为工业机器人是 “一种能够执行与 人的上肢(手和臂)类似动作的多功能机器” ，智能机器人是“一种具有感觉和识别能 力，并能够控制 自身行为的机器” 。我国的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”。尽管定义各不相同，但有共同之处，即认为机器人应具 有下列特征: （1）像人或人的上肢，并能模仿人的动作； （2）具有智力或感觉与识别能力； （3）是人造的机械或机械电子装置。 当然，随着机器人的进化和其智能的发展，这些定义很难涵盖其本质，有必要修 [1] 改 。 1.2 机器人的发展及技术 1.2.1 机器人的发展 20 世纪 40 年代，伴随着遥控操纵器和数控制造技术的出现，关于机器人技术的 研究开始出现。60 年代美国的 Consolidatedcontry 公司研制出第一台机器人样机， 并成立了 Unimation 公司，定型生产了 Unimate 机器人。20 世纪 70 年代以来，工业 机器人产业蓬勃兴起，机器人技术逐渐发展为专门学科。1970 年，第一次国际机器人 会议在美国举行。经过几十年的发展，数百种不同结构、不同控制系统、不同用途的 机器人已进入了实用化阶段。目前，尽管关于机器人的定义还未统一，但一般认为机 器人的发展按照从低级到高级经历了三代。第一代机器人，主要指只能以 “示教一再 现”方式工作的机器人，其只能依靠人们给定的程序，重复进行各种操作。目前的各 类工业机器人大都属于第一代机器人。第二代机器人是具有一定传感器反馈功能的机 器人，其能获取作业环境、操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，机器人按 照己编好的程序做出一定推理，对动作进行反馈控制，表现出低级的智能。当前，对 第二代机器人的研究着重于实际应用与普及推广上。第三代机器人是指具有环境感知 能力，并能做出自主决策的自治机器人。它具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思 维，判断决策，在作业环境中可独立行动。第三代机器人又称为智能机器人，并己成 为机器人学科的研究重点，但目前还处于实验室探索阶段。机器人技术己成为当前科 技研究和应用的焦点与重心，并逐渐在工农业生产和国防建设等方面发挥巨大作用。 可以预见到，机器人将在 21 世纪人类社会生产和生活中扮演更加重要的角色。 1.2.2 机器人技术 机器人学是一门发展迅速的且具有高度综合性的前沿学科，该学科涉及领域广 泛，集中了机械工程、电气与电子工程、计算机工程、自动控制工程、生物科学以及 人工智能等多种学科的必威体育精装版科研成果，代表了机电一体化的必威体育精装版成就。机器人充分体 现了人和机器的各自特长，它比传统机器具有更大的灵活性和更广泛的应用范围。机 器人的出现和应用是人类生产和社会进步的需要，是科学技术发展和生产工具进化的 必然。 目前， 机器人及其自动化成套装备己成为国内外备受重视的高新技术应用领域， 与此同时它正以惊人的速度向海洋、航空、航天、军事、农业、服务、娱乐等各个领 域渗透。目前，虽然机器人的能力还是非常有限的，但是它正在迅速发展。随着各学 科的发展和社会需要的发展，机器人技术出现了许多新的发展方向和趋势，如网络机 器人技术、虚拟机器人技术、协作机器人技术、微型机器人技术和双足步行机器人技 术等。人们普遍认为，机器人技术将成为紧随计算机技术及网络技术之后的又一次重 [2] 大的技术革命，它很可能将世界推向科学技术的新时代 。 1.3 双足机器人的优点及国内外研究概况 1.3.1 双足步行机器人的优点 机器人是现代科学技术发展的必然产物，因为人们总是设法让机器来代替人的繁 重工作，从而发明了各种各样的机器。机器的发展和其它事物一样，遵循着由低级到 高级的