机器人学第一章绪论1.1机器人发展史1.1.1早期的自动机早在1770年，美国科学家就发明了一种报时鸟，一到整点，这只鸟的翅膀、头便开始运动，同时发出叫声。图1-1为报时鸟的机械结构图，它的主弹簧驱动齿轮转动，使活塞压缩空气而发出叫声，同时齿轮转动时带动凸轮转动，从而驱动翅膀、头运动。报时鸟简图图1-1在的捷克斯洛伐克剧作家首先使用。一词由一位名叫KaralCapak机器人(Robot)写了一出戏剧，名叫年Capak1921捷克语中，Robot这个词是指一个赋役的奴隶。在在这出剧中，机器人是洛桑和(Rossnm'sUniversalRobots).《洛桑万能机器人公司》的科学一名叫IsaacAsimov他儿子研制的类人的生物，用来作为人类的奴仆。随后，他还提出(Robotics)这个词来描述与机器人有关的科学。幻想小说家使用了机器人学的三个原则，值得今天的机器人设计者和使用者的注意。这三个原则的”了“机器人原语如下：(1)Arobotmustnotharmahumanbeingorthroughinaction,allowonetocomeharm(2)Arobotmustalwaysobeyhumanbeingsunlessthatisconflictwiththefirstla(3)Arobotmustprotectitselffromharmunlessthatisconflictwiththefirstorsecondlaws.2近似与机器人相关的装置1.1.(Manipulators)操作机1.它的各个关节由机械直接控制。由机械控制的操作机。它是目前仍然大量使用的、它具有和人类手臂相似的功能，可在空间抓放物体或进行其他操作。(Teleoperators)2.远程操作手Edwin年，远程操作手又称主从操作手，它是在操作机之后发展起来的。1966最先使用了这种装置，远程操作手的本质是非直接相连的伺服控制的操作Johnson机，通过控制杆、轮子、控制键盘或其他装置进行遥控。它们通常被用于危险的工作环境，例如海底、有辐射物质的场合或宇宙空间，由无线电天线、光学天线甚至1卫星通讯提供控制信号。远程操作手上一般配备有录象机以提供视觉。1.1.3机器人的创始1958年，被誉为“工业机器人之父”的JosephF.EngelBerger创建了世界上第一个机器人公司-Unimation公司，并参与设计了第一台Unimate机器人。这是一台用于压铸的五轴液压驱动机器人，手臂的控制由一台专用计算机完成。它采用分离式固体数控元件,并装有存储信息的磁鼓,能够记忆完成180个工作步骤。与此同时，另一家美国公司-AMF公司也开始研制工业机器人，即Versatran机器人。他主要用于机器之间的物料运输，采用液压驱动。该机器人的手臂可以绕底座回转，沿垂直方向升降，也可以沿半径方向伸缩。一般认为Unimate和Versatran机器人是世界最早的工业机器人，其示意图见图1-3和图1-41-3Unimate机器人图1-手抓的运动方向；图1-4Versartran机器人各关节运动方向2,3,4,5,6-1.1.2机器人的定义国际上，关于机器人的定义主要有如下几种：2（1）英国简明牛津字典的定义。机器人是“貌似人的自动机，具有智力的和顺从于人的但不具人格的机器”。这一定义并不完全正确，因为还不存在与人类相似的机器人在运行。这是一种理想的机器人。（2）美国机器人协会的定义。机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手。尽管这一定义较实用些，但并不全面。这里指的是工业机器人。（3）日本工业机器人协会的定义。工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。（4）美国国家标准局(NBS)的定义。机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。这也是一种比较广义的工业机器人定义。（5）国际标准化组织的定义。“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。显然，这一定义与美国机器人协会的定义相似。（6）关于我国机器人的定义。随着机器人技术的发展，我国也面临讨论和制订关于机器人技术的各项标准问题，其中包括对机器人的定义。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”。我国可以参考各国的定义，结合我国情况，对机器人作统一的定义...