第1章 绪论
1.1 机器人的基本概念
世界机器人之父恩格尔伯格先生认为,机器人目前尚没有准确的定义,但有一点可以确定,即机器人不一定像人,但能替代人工作。美国不仅将工业机器人和服务机器人看做是机器人,还将无人机、水下潜器、月球车甚至巡航导弹等都看做是机器人。机器人技术是综合了计算器、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术。它一般由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种综合了人和机器特长、能在三维空间完成各种作业的机电一体化装置。它既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、**度高、抗恶劣环境的能力,特别适合于多品种、小批量的柔性生产。
因此,“机器人”是一种在计算机控制下的可编程的自动机器,根据所处的环境和作业需要,它具有至少一项或多项拟人功能,另外还可能程度不同地具有某些环境感知能力(如视觉、力觉、触觉、接近觉等),以及语言功能乃至逻辑思维、判断决策功能等,从而使它能在要求的环境中代替人进行作业。
机器人从应用环境出发可分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人,就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人,通常是指一种能模拟人的手、臂的部分动作,按照预订的程序、轨迹及其他要求,实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。
1.2 工业机器人的形成和发展
早在三千多年前的西周时代,我国就出现了能歌善舞的木偶,称为“倡者”,这可能是世界上*早的“机器人”。
在近代,随着**次、第二次工业革命,各种机械装置的发明与应用,世界各地出现了许多“机器人”玩具和工艺品。这些装置大多由时钟机构驱动,用凸轮和杠杆传递运动。
1920年,捷克作家凯?开比克在一个科幻剧本中**提出了Robot这个名词。现在已被人们作为机器人的专用名���。 工业机器人是20世纪以后发展起来的一种能模仿人的某些动作和控制功能,并按照可变的预定程序、轨迹及其他要求操作工具,实现多种操作的自动化机械系统。工业机器人技术综合了精密机械技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的*新成果,正在越来越多地取代操作工人,出色地完成着极其繁重、复杂、精密或充满危险的各种各样的工作。在工厂自动化和柔性制造系统中,工业机器人也起着关键的作用,并已经广泛应用到工农业生产、航天航空和军事技术等各个领域。
本书着眼于教学实际,系统地介绍了工业机器人的相关知识。全书共分九章,按顺序分别介绍了工业机器人的基本概念、机械结构(包括手部、臂部、腕部)的典型结构和相关的设计计算方法、定位缓冲原理与方法、工业机器人的检测传感技术与典型实例、工业机器人的控制技术与典型实例、工业机器人的总体设计方法以及工业机器人的典型应用等内容。编写过程中,作者在参考和引用有关机器人方面的论著、资料时,力争做到选材新颖、深入浅出、实用性强。书中每章都附有思考题,以便使读者更好地把握和理解相关内容。
本书由刘文波、陈白宁、段智敏编著。第1,2,8章由刘文波编写;第3,4,5,9章由陈白宁编写;第6,7章由段智敏编写。全书由陈白宁统稿。赵明完成了书中多数机械插图的绘制工作。
由于本书涉及面广,不妥之处在所难免,希望读者批评指正。