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清华大学精仪系制造所/《机器技术的发展和应用》专题报告 清华大学精仪系制造工程研究所/《机器技术的发展和应用》专题报告 清华大学精仪系制造工程研究所/《机器技术的发展和应用》专题报告 机器人技术的发展及其应用 内 容 一、人类的梦想和追求 二、概念和分类 三、机器人的近代发展和应用 四、未来展望 一、人类的梦想和追求 1.1“机器人”术语的产生 1）古代的幻想和追求 人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作 古代的追求 （下表) 2）“机器人”一词的发明 1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克的科幻剧本《罗萨姆的万能机人》,罗萨姆公司把机器人作为工业产品推向市场,从事繁重的劳动。后来, 公司使机器人具有了感情, 机器人成了人类生活中必不可少的成员。该剧预告了机器人的发展对社会的影响。剧中把捷克语“Robota”(农奴)写成“Robot”(机器人)。 1.3人类的更高追求 1）社会进步的需求 社会的现代发展不在满足于仅要求机器人适应自动化的工业生产场所和无人的环境，而是需要“她”具有人的运动方式和更强大的能力，能更好的融入到人类的生活，在与一般人（不仅是专家）的交互和合作的各种活动中，替代人完成一些需要人来完成的工作，而不会给人的生活带来突兀的感觉。 2）发展中的不足 目前的机器人，特别是已实用化的工业机器人，完全不具有人的形状和结构，其智能水平与人类相比仅在婴幼儿阶段，还没有摆脱“机器”的“阴影”，走近“人”的世界，它们与人之间的相似性太小。 3）更高的追求 机器人的智能化、机动性、高度的可靠和安全性、以及与人类环境的完美的融入性和协调性是人类的更高追求。因此，无论在科幻小说还是人们对机器人的第一意识中，都把像人一样的机器人作为机器人研究的最高境界，机器人研究者也一直把实现类人的行为作为梦寐以求的目标。 二、概念和分类 2.1概念 1）工业机器人的定义和特点 定义：工业机器人是一种在自动控制下，能够重复编程完成某些操作或移动作业的多功能、多自由度的机械装置，可以在无人参与下自动的执行搬运 、装配、焊接和喷涂等多种操作和移动功能的自动化装置 特点：工业机器人是机电一体化的工业生产用自动化装置。工业机器人是为工业大生产而设计的,为了适应各种不同的生产应用,其形状多种多样,但根本没有一点人模样,它具有如下特点： (1)能高强度地、持久地在各种生产和工作环境中从事单调重复的劳动，使人类从繁重体力劳动中解放出来。 (2)对工作环境有很强适应能力，能代替人在有害场所从事危险工作。 (3)具有很广泛的通用性，比一般自动化设备有更广的使用，既能满足大批量生产的需要，又能满足产品灵活多变的中、小批量的生产作业。 (4)具有独特的柔性，它可以通过软件调整等手段加工多种零件，可以灵活 、迅速实现多品种、小批量的生产。 (5)动作准确性高，可保证产品质量的稳定性。 (6)能显著地提高生产率和大幅度降低产品成本。 三、机器人的近代发展和应用 3.2 非制造环境下的机器人发展 近年来，非制造环境下的机器人随着机器人智能程度和技术的发展,,拓宽了其潜在的应用领域, 出现了以下发展热点： 仿人机器人　 （1）工业机器人是为工业生产而设计的,为了适应各种不同的应用现场,其形状多种多样,但根本没有一点人模样,这也使很多机器人爱好者大失所望。为了使机器人更容易让人接受,也为了让机器人像人一样能完成各种工作,各国都在开发不同规格、不同功能的仿人机器人 （2）从仿人机器人的集成情况看,日本本田公司的P2、P3最先进。P2机器人于1996年问世,身高185cm,体重210kg。它能通过重力感应器和脚底的触觉感应器把地面的信息传到大脑(电脑),机器人的电脑再根据情况进行判断,进而平衡身体,稳步前进。它不仅可以走平路,而且可以爬台阶和在倾斜路面上行走;不仅可以推车,而且可以通过遥控拧螺钉。P3机器人是P2机器人的改进型,它比P2更先进。P3身高160cm,体重130kg,与人类更加接近。 （3）为了进一步推动仿人机器人的发展,日本于1998年推出了人型机器人计划。该计划为期5年,共分两个阶段:第一阶段为1998～1999年;第二阶段为2000～2002年,总投资200亿日元,这也是它的第三个机器人计划。日本的第一个机器人计划是1983年启动的“极限作业机器人”计划,为期8年,总投资155亿日元;第二个机器人计划是1991年启动的为期10年的“微机械技术”开发计划,总投资250亿日元,目前仍在执行中。 DANTE-1和DANTE-2 (Carnegie Mellon Univ.)。包括8条缩放式足机构， 其中DANTE-1高3m，宽2m，重400kg，曾进行火山考察。 双足移动拟人机器人 履带式移动机