机器人的探秘

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,機器人的探秘,-,1,年,17,班,1,號 陳淑玲-,目錄選單,第1單元-機器人概論,1-1機器人的定義,1-2機器人的簡述,第2單元-機器人介紹,2-1機器人的組成,2-2機器人機構之分類,2-3機器人致動原理與界面,2-4機器人的應用,第3單元-國際動態,3-1關於機器人的新聞,3-2機器人一覽,第4單元-未來展望,4-1邁向未來,附:,參考資料,第1單元-機器人概論,1-1機器人的定義,在1967年日本召開的第一屆機器人學術會議上，就提出了兩個有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的：“機器人是一種具有移動性、個體性、智慧性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特徵的柔性機器”。從這一定義出發，森政弘又提出了用自動性、智慧性、個體性、半機械半人性、作業性、通用性、資訊性、柔性、有限性、移動性等10個特性來表示機器人的形象。另一個是加藤一郎提出的具有如下3個條件的機器稱為機器人：,1具有腦、手、腳等三要素的個體。,2具有非接觸感測器（用眼、耳接受遠方資訊）和接觸感測器。,3具有平衡覺和固有覺的感測器。,1988年法國的埃斯皮奧將機器人定義為：“機器人學是指設計能根據感測器資訊實現預先規劃好的作業系統，並以此系統的使用方法作為研究對象”。,1987年國際標準化組織對工業機器人進行了定義：“工業機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業的可編程操作機。”,我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智慧能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。,在科技界，科學家會給每一個科技術語一個明確的定義，但機器人問世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統一的意見。原因之一是機器人還在發展，新的機型，新的功能不斷涌現。根本原因主要是因為機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生於科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由於機器人定義的模糊，才給了人們充分的想像和創造空間。,1-2機器人的簡述,一般工業用機器人均具有操作機(Manipulator)及記憶裝置，而記憶裝置可為可變順序控制裝置或是固定順序控制裝置。如此，機器人便可透過記憶裝置送出訊號，以使機器人之操作機執行各種移動、旋轉、或是伸縮等相關之動作。,ISO 8373(1994年)工業用機器人操作詞彙中則說明機器人應包括操作機(Manipulator)、致動器、與控制系統(含軟、硬體)。而一機器人系統則應包括有：,機器人。,末端效應器(End Effector)。,相關機器人所需之裝備與感應器、以及用來操作或監控用之相關通訊界面。,第2單元-機器人介紹,2-1機器人的組成,機器人可視為由下面各種不同層次之次系統所組合而成：,處理(Process)次系統：包括機器人所必須執行之工作、其所處之環境、以及與環境交互作用所需要之界面等。,感應器(Sensor)次系統：提供回饋訊號予控制次系統，以告知機器人組件之位置或其他物理量，以執行機器人之正常工作及危害防範。,規劃(Planning)次系統：透過各式感應器之融合，以執行各種智慧型之規劃工作，包括抓取動作之規劃、末端效應器之軌跡規劃、避免防撞等。,一個典型機器人之組成以下頁之圖示表示:,2-2,機,機器人,機,機構之,分,分類,一個定,位,位完整,之,之機器,人,人需具,有,有六個,自,自由度,，,，包括,空,空間定,位,位之三,自,自由度,與,與空間,姿,姿態之,三,三個自,由,由度。,在六個,自,自由度,中,中，形,成,成姿態,的,的三個,自,自由度,必,必須為,旋,旋轉關,節,節(RotationalJoints)；,但,但形成,位,位置的,三,三個自,由,由度則,可,可為旋,轉,轉關節,或,或是直,動,動關節(Prismatic Joints),。,。,機器人,可,可分為,下,下列四,種,種基本,型,型式：,直角座,標,標型(Cartesian,，,，卡笛,遜,遜座標)。,圓柱座,標,標型(Cylindrical),。,。,極座標,型,型(Polar)。,多關節(Jointed,Articulated)。,一般工,業,業用機,器,器人則,依,依其各,別,別需求,而,而設計,，,，其自,由,由度總,數,數亦可,能,能較六,自,自由度,為,為少。,機器人,的,的分類,有,有的按,負,負載重,量,量分，,有,有的按,控,控制方,式,式分，,有,有的按,自,自由度,分,分，有,的,的按結,構,構分，,有,有的按,應,應用領,域,域分。,一,一般的,分,分類方,式,式如下,表,表：,分類名稱,簡要解釋,操作型機器人,能自動控制，可重復編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用於相關自動化系統中。,程式控制型機器人,按預先要求的順序及條件，依次控制機器人的機械動作。,示教再現型機器人,透過引導或其他方式，先教會機器人動作，輸入工作程式，機器人則自動重復進行作業。,數控型機器人,不必使機器人動作，透過數值、語言等對機器人進行示教，機器人根據示教後的資訊進行作業。,感覺控制型機器人,利用感測器獲取的資訊控制機器人的動作。,適應控制型機器人,機器人能適應環境的變化，控制其自身的行動。,學習控制型機器人,機器人能“體會”工作的經驗，具有一定的學習功能，並將所“學”的經驗用於工作中。,智慧機器人,以人工智慧決定其行動的機器人。,我國的,機,機器人,專,專家從,應,應用環,境,境出發,，,，將機,器,器人分,為,為兩大,類,類，即,工,工業機,器,器人和,特,特種機,器,器人。,所,所謂工,業,業機器,人,人就是,面,面向工,業,業領域,的,的多關,節,節機械,手,手或多,自,自由度,機,機器人,。,。而特,種,種機器,人,人則是,除,除工業,機,機器人,之,之外的,、,、用於,非,非製造,業,業並服,務,務於人,類,類的各,种,种先進,機,機器人,，,，包括,：,：服務,機,機器人,、,、水下,機,機器人,、,、娛樂,機,機器人,、,、軍用,機,機器人,、,、農業,機,機器人,、,、機器,人,人化機,器,器等。,在特種,機,機器人,中,中，有,些,些分支,發,發展很,快,快，有,獨,獨立成,體,體系的,趨,趨勢，,如,如服務,機,機器人,、,、水下,機,機器人,、,、軍用,機,機器人,、,、微操,作,作機器,人,人等。,目,目前，,國,國際上,的,的機器,人,人學者,，,，從應,用,用環境,出,出發將,機,機器人,也,也分為,兩,兩類：,製,製造環,境,境下的,工,工業機,器,器人和,非,非製造,環,環境下,的,的服務,與,與倣人,型,型機器,人,人，這,和,和我國,的,的分類,是,是一致,的,的。,2-3,機,機器人,致,致動原,理,理與界,面,面,機器人,可,可依據,位,位置座,標,標、速,度,度、末,端,端效應,器,器之抓,取,取姿勢,等,等命令,，,，透過,記,記憶裝,置,置，執,行,行固定,或,或非固,定,定之程,序,序控制,。,。,機器人,機,機構中,，,，最基,本,本者為,各,各致動,器,器，透,過,過連桿,與,與齒輪,組,組可執,行,行控制,次,次系統(控制,器,器)所,下,下達之,各,各種命,令,令。,致動器,可,可為油,、,、氣壓,，,，或是,電,電動馬,達,達等。,機器人,之,之致動,原,原理與,界,界面以,下,下頁圖,示,示表示:,目前產,業,業界機,器,器人仍,以,以DC,或,或AC,電,電動馬,達,達為主,要,要之致,動,動器。,電動馬,達,達可為,步,步進或,伺,伺服馬,達,達，操,作,作者可,透,透過教,導,導盒或,是,是主電,腦,腦下達,機,機器,人相對,於,於世界,座,座標(WorldCoordinate)之,控,控制指,令,令，以,完,完成所,需,需之各,種,種基,本控制,，,，或智,慧,慧型規,劃,劃動作,等,等。機,器,器人亦,可,可具觸,覺,覺或視,覺,覺感應,器,器，透,過,過感,應器界,面,面以執,行,行精確,之,之控制,程,程序或,所,所需之,安,安全防,護,護機能,。,。,2-4,機,機器人,的,的應用,工業用,機,機器人,：,：包括,工,工廠所,需,需之焊,接,接、切,削,削、裝,配,配、運,輸,輸，以,及,及各種,加,加工等,重,重覆性,、,、危險,性,性均高,之,之粗重,工,工作，,皆,皆可以,機,機器人,代,代勞。,對,對於重,覆,覆性高,的,的工作,，,，一般,是,是以固,定,定順序,之,之控制,來,來執行,，,，在大,型,型工廠,中,中，更,同,同時以,多,多組機,器,器人共,同,同分配,執,執行有,關,關之工,作,作。,土木建,設,設用機,器,器人：,土,土木建,設,設為高,危,危害度,之,之工作,，,，其中,如,如混凝,土,土噴塗,、,、鋼筋,配,配置、,清,清洗、,鏟,鏟土等,工,工作均,適,適合以,機,機器人,執,執行。,但,但是此,方,方面工,作,作性質,因,因設計,獨,獨特性,高,高，較,缺,缺乏高,度,度之重,覆,覆性，,因,因此較,適,適合非,固,固定順,序,序型之,機,機器人,。,。,農業用,機,機器人,：,：可用,於,於果實,摘,摘採、,農,農藥噴,灑,灑，或,是,是植物,種,種植等,，,，以取,代,代傳統,人,人力。,安全檢,查,查用機,器,器人：,此,此類機,器,器人一,般,般為可,移,移動式,機,機器人(Mobile Robots),，,，且配,置,置影像,感,感應器,以,以提供,機,機器人,之,之視覺,，,，可應,用,用在化,工,工廠、,石,石油廠,、,、核電,廠,廠之安,全,全檢查,功,功能，,未,未來亦,可,可配合,使,使用其,他,他各式,感,感應器,，,，以應,用,用在大,樓,樓之防,盜,盜與防,火,火方面,。,。,環境探,測,測用機,器,器人：,此,此類機,器,器人亦,為,為可移,動,動式機,器,器人，,且,且具有,較,較靈活,之,之載具,或,或肢腳,，,，以執,行,行如太,空,空探險,、,、海底,探,探勘等,工,工作。,第3單,元,元-國,際,際動態,3-1,關,關於機,器,器人的,新,新聞,中國工,程,程院院,長,長宋健,指,指出：,“,“機器,人,人學的,進,進步和,應,應用是20世,紀,紀自動,控,控制最,有,有說服,力,力的成,就,就，是,當,當代最,高,高意義,上,上的自,動,動化”,。,。機器,人,人技術,綜,綜合了,多,多學科,的,的發展,成,成果，,代,代表了,高,高技術,的,的發展,前,前沿，,它,它在人,類,類生活,應,應用領,域,域的不,斷,斷擴大,正,正引起,國,國際上,重,重新認,識,識機器,人,人技術,的,的作用,和,和影響,。,。,現在機,器,器人足,球,球比賽,已,已成為,一,一種時,尚,尚運動,，,，很多,國,國家都,有,有了自,己,己的機,器,器人足,球,球比賽,。,。,在世界,上,上比較,有,有影響,的,的賽事,主,主要有,兩,兩個，,一,一個是,由,由國際,機,機器人,足,足球聯,合,合會（FIRA）組,織,織的微,機,機器人,世,世界盃Mirosot，另,一,一個是,由,由國際,人,人工智,慧,慧協會,組,組織的,機,機器人,世,世界盃RoboCup。,國際機,器,器人足,球,球聯合,會,會成立,於,於1997年,，,，總部,設,設在韓,國,國的大,田,田，每,年,年組織,一,一次機,器,器人足,球,球世界,盃,盃，相,伴,伴而行,的,的還要,舉,舉行這,一,一領域,的,的學術,研,研討。,微型飛行器,微型飛行器,由,由於具有特,殊,殊的用途而,倍,倍受關注。,一,一個重要應,用,用是軍事偵,察,察，可裝備,到,到士兵班，,進,進行敵情偵,察,察及監視。,還,還可用於戰,爭,爭危險估計,、,、目標搜索,、,、通信中繼,，,，監測化學,、,