竞赛机器人制作技术基础预备知识第二讲.pptVIP

《竞赛机器人制作技术基础》　机械结构基础 主讲人：杨学军 2011年9月18日 本讲目录 2.1揭开机器人神秘面纱 2.2机器人的构造 2.3机器人制作过程 2.4机器人的构架系统 2.5机器人的执行系统 2.6机器人的感知系统 2.7机器人的能源系统 2.1揭开机器人神秘面纱 　机器人问世已有几十年，但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。而其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。随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容会越来越丰富，机器人的定义也会不断充实和创新。 2.1揭开机器人神秘面纱 2.1.1机器人与普通机器的区别 　我们可能有这样的感觉，在电视上或图片上看到的机器人外形与我们在日常生活中见到的汽车、小动物等玩具机器没有什么区别。的确，它们的外形十分相似，但我们所看到的这些机器都是靠人来操控，本身并不具备智能能力。　 2.1揭开机器人神秘面纱 　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”。　 2.1揭开机器人神秘面纱 　所以，机器人与普通机器的最主要区别是机器人具有人或生物的某些智能能力，如看到墙壁可以躲开，可以寻找设定目标，与外界交流等。中国科学家之所以把ROBOT意译为“机器人”而不是“智能机器”可能是其中的原因之一吧。 2.1揭开机器人神秘面纱 2.1.2机器人的外形 　事实上，大多数的机器人并不像人，有的甚至没有一点人的模样，这一点使很多机器人爱好者大失所望，很多人问为什么科学家不研制像人一样的机器人呢？　 2.1揭开机器人神秘面纱 　其实，科学家和爱好者的心情是一样的，一直致力于研制出有人类外观特征、可模拟人类行走与其基本操作功能的机器人。只是由于类人机器人的制作有许多难点，如直立行走的稳定性，手指的灵活性，图像和声音的识别等， 2.1揭开机器人神秘面纱 2.1揭开机器人神秘面纱 2.1.3机器人是如何工作的 　许多人都觉得机器人很神秘，觉得这是高科技的东西。的确，机器人有其高科技的一面，但它并不是普通人不能碰的。只要我们具备了一定的知识就可以来制作机器人了。在走进机器人之前，我们先来了解一下机器人是如何工作的。 2.1揭开机器人神秘面纱 　只要我们仔细分析一下我们人类自己就能大概知道机器人的工作方式。可能由于我们的熟视无睹，觉得自己平常每做一件事都很平常，没有什么，其实我们每做一件事，哪怕是一件很简单的事，我们的身体也进行了很复杂的工作。下面以“在一间屋子寻找皮球并拣起来”来说明人是如何完成一件任务的：在我们没有发现皮球之前，人脑会指挥人腿在屋子里走动，指挥人脑袋旋转寻找皮球，并用眼睛反馈障碍物信息并通知大脑指挥腿走时不要让我们碰到墙等障碍物，一旦人眼发现皮球，就会立刻通知大脑，然后大脑再通知腰和胳膊去弯腰、伸胳膊、张开手、抓球、收胳膊……我们的每一步细小动作都需要眼睛通知大脑自身的参数，大脑经过快速处理判断后给多根神经发指令并指挥相应的肌肉完成，并且要保持身体平衡、手眼协调，这其中的运算量恐怕是我们目前的最先进电脑都难以未完成的，然而如此复杂的过程都在我们不知不觉中完成了。 2.1揭开机器人神秘面纱 　实际上机器人的工作过程与人相似，也需要从外界接受信息，经过机器人的大脑运算分析判断后，告诉机器人的相应部位做出相应的动作，但机器人的每一个动作都需要我们人去设计，包括每一个细微的动作，可以想象一下，如果制造一个象人一样功能的机器人这项工程有多么巨大。 2.2机器人的构造 2.2.1从物理组成上分 　从物理组成上分，机器人主要包括硬件部分和软件部分。 　硬件部分包括：机器人的外壳、框架，各种传感器，行走机构，操作机构，电路，芯片，电池等。软件部分主要是指控制机器人的程序。 　硬件是软件的载体，软件是硬件的灵魂。没有硬件的机器人是不存在的，没有软件的机器人是一堆没有思想的废铁。 2.2机器人的构造 2.2.2从功能方面来分 　从功能方面来分：机器人主要由构架系统、感知系统、执行系统、决策系统、能源系统等几大部分组成。 　构架系统：相当于人体的躯干和骨骼，它承载着机器人的所有部件，是机器人的根本和基础。 　感知系统：相当于人的眼睛、耳朵、鼻子、皮肤等，可以感知外界的各种信息，如：距离、声音、气味、温度、湿度、形状、颜色等。 　执行系统：相当于人的肌肉和四肢，可以使机器人具有行走、移动等功能，并完成特定的任务，如取物、灭火、营救、排爆、踢球等人们设计的各种动作。 2.2机器人的构造 　决策系统：相当于人的大脑，它将机器人从感知系统感知的各