機(jī)器人概述課件

機(jī)器人概述機(jī)器人技術(shù)研究的內(nèi)容：1、機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)2、模型的建立：位姿描述3、機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)4、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)5、機(jī)器人的控制6、機(jī)器人視覺與傳感器7、機(jī)器人語言和離線編程

機(jī)器人概述

第1節(jié)機(jī)器人的相關(guān)概念

第2節(jié)機(jī)器人的發(fā)展歷史及分類

第3節(jié)機(jī)器人的分類及廣泛應(yīng)用

第4節(jié)我國(guó)機(jī)器人發(fā)展的情況

主頁一、機(jī)器人的定義國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給“機(jī)器人”下的定義：“一種可以反復(fù)編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或者為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變的和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)”。

機(jī)器人外表不一定像人，或者根本不像人。像人的機(jī)器人是仿生類人機(jī)器人。制造機(jī)器人的目的是為了讓機(jī)器人能具有人的勞動(dòng)機(jī)能，來代替人的工作，減輕人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。第一章機(jī)器人概論

第一節(jié)機(jī)器人概念二、機(jī)器人與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相互關(guān)系

機(jī)器人學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。它與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的各個(gè)方面有著密切的聯(lián)系。 機(jī)械學(xué) 機(jī)構(gòu)學(xué) 力學(xué) 數(shù)學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué) 控制論 人工智能 電子工程 仿生學(xué) 行為學(xué) 認(rèn)知論

這些科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了機(jī)器人學(xué)的發(fā)展；另一方面，機(jī)器人學(xué)的發(fā)展反過來也推動(dòng)了這些相關(guān)科學(xué)的發(fā)展。機(jī)電工程生命科學(xué)社會(huì)科學(xué)第二節(jié)機(jī)器人的發(fā)展歷史▲早在我國(guó)西周時(shí)代（公元前1066年-前771年），就流傳有關(guān)巧匠偃師獻(xiàn)給周穆王歌舞機(jī)器人（藝伎）的故事?！?世紀(jì)，古希臘發(fā)明家戴達(dá)羅斯用青銅為克里特國(guó)王邁諾期塑造了一個(gè)守衛(wèi)塑造了一個(gè)守衛(wèi)寶島的青銅衛(wèi)士塔羅斯。▲我國(guó)東漢時(shí)期（公元25-220年），張衡發(fā)明的指南車是世界上最早的機(jī)器人雛形?！覈?guó)在三國(guó)時(shí)期，諸葛亮發(fā)明了運(yùn)送糧草的“木牛流馬”?！?/p>

1893年，加拿大摩爾設(shè)計(jì)的能行走的機(jī)器人“安德羅丁”。

一、古代機(jī)器人的發(fā)展歷史二、現(xiàn)代機(jī)器人研究的進(jìn)展：

進(jìn)入20世紀(jì)之后，機(jī)器人已躁動(dòng)于人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的母胎之中。英語中的機(jī)器人即Robot，來源于捷克作家卡雷爾·查培克于1920年所寫的劇本《RossumUniversalRobot》主人公的名字，該劇塑造了只會(huì)勞動(dòng)，不會(huì)思維的機(jī)器人形象。

1950年，美國(guó)著名的科學(xué)幻想小說家阿西莫夫在他的小說《我是機(jī)器人》中，提出了有名的“機(jī)器人三守則”：

(1)機(jī)器人必須不危害人類，也不允許它眼看人將受害而袖手旁觀；

(2)機(jī)器人必須絕對(duì)服從于人類，除非這種服從有害于人類；

(3)機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是人類命令它作出犧牲;

這三條守則，給機(jī)器人社會(huì)賦以新的倫理性，并使機(jī)器人概念通俗化，更易于為人類社會(huì)所接受。1、從20世紀(jì)40年代到70年代初期

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20世紀(jì)40年代，美國(guó)橡樹嶺和阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制了遙控式主從機(jī)械手?！?/p>

50年代，美國(guó)人喬治-德沃爾設(shè)計(jì)了第一臺(tái)電子程序可編的工業(yè)機(jī)器人，并于1961年發(fā)表了該項(xiàng)機(jī)器人專利。▲60年代，美國(guó)萬能自動(dòng)（Unimation）公司的第一臺(tái)機(jī)器人Unimate在美國(guó)通用汽車公司（GM）投入使用。60年代末期，工業(yè)機(jī)器人得到了廣泛的的應(yīng)用。

▲70年代，出現(xiàn)了更多的機(jī)器人商品。辛辛那提米拉克龍（CincinnatiMilacron）公司于1973年制成的第一臺(tái)適于投放市場(chǎng)的機(jī)器人T3，79年，Unimation公司推出了PUMA系列機(jī)器人。日本三梨大學(xué)推出了SCARA型機(jī)器人。

3、到80年代中期機(jī)器人制造業(yè)成為發(fā)展最快和最好的經(jīng)濟(jì)部門之一。到20世紀(jì)80年代后期，由于傳統(tǒng)機(jī)器人用戶應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人已趨于飽和，從而造成工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的積壓，不少機(jī)器人廠定倒閉或被兼并，使國(guó)際機(jī)器人學(xué)研究和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)不景氣。到90年代初，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)復(fù)蘇和繼續(xù)發(fā)展跡象跡象。但是，好景不長(zhǎng)，1993-1994年又出現(xiàn)低谷。1995年以來，世界機(jī)器人數(shù)量逐年增加，增長(zhǎng)率也較高。到2000年，服役機(jī)器人約100萬臺(tái)；機(jī)器人學(xué)仍然維持較好的發(fā)展勢(shì)頭，滿懷希望跨入21世紀(jì)。1、按機(jī)器人用途分：

1）工業(yè)機(jī)器人

2）海洋開發(fā)機(jī)器人

3）極限環(huán)境機(jī)器人

4）宇宙開發(fā)機(jī)器人

5）軍事應(yīng)用機(jī)器人

6）農(nóng)牧業(yè)機(jī)器人

7）醫(yī)療福利機(jī)器人

8）類人機(jī)器人

9）娛樂競(jìng)賽機(jī)器人第三節(jié)機(jī)器人的分類及廣泛應(yīng)用

一、機(jī)器人的分類：（二）海洋開發(fā)機(jī)器人

海底的資源十分豐富。將來爭(zhēng)奪的資源主要是在海洋。但水的深度卻讓人生畏，而機(jī)器人為我們解決這個(gè)問題提供了可能。機(jī)器人常用于：

1、海洋測(cè)量 2、多目標(biāo)觀測(cè) 3、海底施工 4、電纜鋪設(shè) 5、管道連續(xù)維修 6、石油和錳結(jié)核等礦產(chǎn)資源的開采圖片（三）極限環(huán)境機(jī)器人

原子能的利用給我們的生活帶來了很大的方便。但他的危害也給我們的生活帶來了巨大的威脅。在核輻射很強(qiáng)的環(huán)境下，人是很難去工作的。這時(shí)，機(jī)器人給我們提供了方便。

機(jī)器人用于：

1、放射性物質(zhì)搬運(yùn) 2、設(shè)備檢查維修 3、污染物處理（四）宇宙開發(fā)機(jī)器人

人類的本領(lǐng)就在于不斷的認(rèn)知世界，而對(duì)人類而言，宇宙的未知東西實(shí)在很多，因此，人類很早就開始研究宇宙和太空。機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用給人類對(duì)太空的研究帶來了很大的方便。由于宇宙環(huán)境的特殊性，對(duì)于機(jī)器人亦有較高的要求。

機(jī)器人用于： 1、星球探索 2、人造衛(wèi)星施放與回收 3、航天器與空間站對(duì)接 4、為航天飛機(jī)和空間站作各種服務(wù)；能源保證、故障排除和維修服務(wù)等圖片（五）軍事應(yīng)用機(jī)器人

現(xiàn)代化的戰(zhàn)爭(zhēng)已不能靠人多而取勝，而應(yīng)靠高科技的武器裝備，但人員傷亡免不了。而機(jī)器人則不同，他不懼怕任何東西，在危險(xiǎn)情況下能完成人賦予的各種不同的任務(wù)。主要用于：

1）偵察 2）搜索 3）布雷 4）掃雷 5）裝填彈藥 6）爆炸物及污染物的處理圖片（六）農(nóng)牧業(yè)機(jī)器人

農(nóng)牧業(yè)也離不開機(jī)器人，因?yàn)樗芴嫒巳ネ瓿筛鞣N體力勞動(dòng)，使人從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來。主要應(yīng)用于：

1）撒農(nóng)藥 2）施肥 3）擠奶 4）剪羊毛 5）喂食（八）類人機(jī)器人

大多數(shù)的機(jī)器人并不像人，有的甚至沒有一點(diǎn)人的模樣，研制出外觀和功能與人一樣的機(jī)器人是我們夢(mèng)寐以求的愿望，也是我們不懈追求的目標(biāo)。然而，研制出性能優(yōu)異的類人機(jī)器人談何容易！不要說讓機(jī)器人去完成什么樣的工作，僅雙足直立行走就是一個(gè)很大的難關(guān)。美、日等國(guó)都在研制類人機(jī)器人方面進(jìn)行了很多有益的探索，并取得了很多研究成果。日本本田公司于1997年10月推出了類人機(jī)器人P3；美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出了類人機(jī)器人科戈（COG）；德國(guó)和澳大利亞共同研制出了裝有52個(gè)汽缸、身高2米、體重150千克的大型機(jī)器人。我國(guó)也在這方面做了很多工作，國(guó)防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制出了兩足行走機(jī)器人、北京航天大學(xué)、北京科技大學(xué)研制出了多指靈巧手等。圖片

娛樂機(jī)器人以供人觀賞、娛樂為目的，具有機(jī)器人的外部特征，可以像人，像某種動(dòng)物，像童話或科幻小說中的人物等。同時(shí)具有機(jī)器人的功能，可以行走或完成動(dòng)作，可以有語言能力，會(huì)唱歌，有一定的感知能力。

競(jìng)賽機(jī)器人是近十年來興起的一種機(jī)器人，對(duì)應(yīng)各種不同的競(jìng)賽其機(jī)器人也各不相同，如機(jī)器人足球賽、亞廣聯(lián)的機(jī)器人電視大賽等。（九）娛樂競(jìng)賽機(jī)器人圖片

直角坐標(biāo)型

圓柱坐標(biāo)型

球坐標(biāo)型

關(guān)節(jié)型3、按技術(shù)等級(jí)分

機(jī)器人從初級(jí)到高級(jí)，大概可以分為三代：

1）第一代機(jī)器人

2）第二代機(jī)器人

3）第三代機(jī)器人第二代機(jī)器人

第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人，它具有對(duì)一些外界信息進(jìn)行反饋的能力，諸如力覺、觸覺、視覺等。其控制方式比第一代機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入普及階段。第三代機(jī)器人

第三代機(jī)器人即智能機(jī)器人。我們對(duì)智能機(jī)器人的理解是“可動(dòng)自治裝置，能理解指示命令，感知環(huán)境，認(rèn)別對(duì)象，計(jì)劃其操作程序以完成任務(wù)”。這也是智能機(jī)器人的特點(diǎn)。4、按移動(dòng)方式分

(1)固定式機(jī)器人

固定在某個(gè)底座上，整臺(tái)機(jī)器人（或機(jī)械手）不能移動(dòng)，只能移動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)。

(2)移動(dòng)機(jī)器人

整個(gè)機(jī)器人可沿某個(gè)方向或任意方向移動(dòng)。這種機(jī)器人又可分為輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人和步行機(jī)器人，以及推進(jìn)器和噴射器式機(jī)器人。步行機(jī)器人又有單足、雙足、四足、六足和八足行走機(jī)器人之分。(1)水下機(jī)器人技術(shù)走進(jìn)世界前列★我們?cè)谕瓿?000米水下無纜自治機(jī)器人的研制后，又與俄羅斯合作成功地研制了6000米水下無纜自治機(jī)器人并實(shí)現(xiàn)了工程化。1995和1997年在夏威夷東南太平洋5800米水深處成功地進(jìn)行了兩次大洋探測(cè)試驗(yàn)，取得了海底錳結(jié)核分布的寶貴資料，使我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)具有深海探測(cè)能力的國(guó)家之一。(2)機(jī)器人化推動(dòng)我國(guó)工程機(jī)械的更新?lián)Q代

★智能機(jī)器人主題經(jīng)過多年的探索，確定了利用機(jī)器人技術(shù)改造現(xiàn)有的機(jī)器，即研制機(jī)器人化機(jī)器，相繼完成了無人駕駛的振動(dòng)式壓路機(jī)、具有自動(dòng)推平功能的推土機(jī)、可編程挖掘機(jī)、自動(dòng)鑿巖機(jī)、大型遂道噴漿機(jī)等機(jī)器人化工程機(jī)械，促進(jìn)了我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品升級(jí)換代。此外，農(nóng)業(yè)、建筑、冶金等行業(yè)的機(jī)械機(jī)器人化工作也在逐步展開，這條技術(shù)輻射之路越來越寬，為我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)器的改造做出的貢獻(xiàn)也越來越大。(3)特種機(jī)器人發(fā)展方興末艾

★智能機(jī)器人主題在完成了防核化偵察車、遙控移動(dòng)機(jī)器人及爬壁機(jī)器人以后，又開發(fā)出防爆機(jī)器人、自動(dòng)引導(dǎo)車、各種罐體爬壁清掃機(jī)器人、玻璃清掃機(jī)器人等，取得了廣泛的應(yīng)用。90年代初，進(jìn)一步將機(jī)器人技術(shù)向微細(xì)操作空間延伸，研制成功多自由度微操作機(jī)器人，并在生物與醫(yī)學(xué)工程取得成功應(yīng)用。此外，在微小空間探測(cè)的小機(jī)器人研究也有了突破，在農(nóng)業(yè)、建筑、服務(wù)、娛樂等領(lǐng)域應(yīng)用的各種機(jī)器人也都取得成果，這些都為特種機(jī)器人的發(fā)展開拓了廣闊前景。（4)工業(yè)機(jī)器人系列產(chǎn)品和應(yīng)用工程成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的龍頭

★在工業(yè)機(jī)器人方面，研制出具有國(guó)際90年代水平的實(shí)用型裝配機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人及自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)等一系列產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)及其應(yīng)用工程，如汽車自動(dòng)焊接線，金城、三水摩托車焊接線及自動(dòng)碼垛、小型電器自動(dòng)裝配線等多項(xiàng)機(jī)器人示范應(yīng)用工程。（5）產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)帶來了的希望

★以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，積極支持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)，我們現(xiàn)已經(jīng)形成了沈陽自動(dòng)化研究所的新松機(jī)器人公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的博實(shí)機(jī)器人公司、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所機(jī)器人開發(fā)中心等9個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國(guó)發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。（6）應(yīng)用技術(shù)研究成為技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)

★十多年來，智能機(jī)器人主題支持了一批機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，使我國(guó)在機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)、靈巧手爪、機(jī)器人傳感器控制、協(xié)調(diào)控制、機(jī)器人三維視覺、力覺及觸覺傳感器以及智能技術(shù)等方面取得了一批具有國(guó)際水平的成果，發(fā)表論文近千篇。這些成果的取得一方面為先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)行了先期研究，同時(shí)也使我國(guó)在國(guó)際機(jī)器人技術(shù)研究行列中占有了一席之地，為進(jìn)一步創(chuàng)新研究打下了良好的基礎(chǔ)。（7）科研基地已成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)源頭

★智能機(jī)器人主題建設(shè)了一批機(jī)器人技術(shù)科研基地，如沈陽自動(dòng)化研究所的智能機(jī)器人工程中心、哈工大的機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)網(wǎng)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、南開大學(xué)的機(jī)器人控制理論與方法實(shí)驗(yàn)室、清華大學(xué)的人工智能在機(jī)器人中應(yīng)用網(wǎng)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)院自動(dòng)化研究所的機(jī)器人視覺實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)院智能機(jī)械研究所的機(jī)器人非視覺傳感器實(shí)驗(yàn)室及上海交大的機(jī)器人裝配實(shí)驗(yàn)室。它們己成為我國(guó)機(jī)器人技術(shù)研究與開發(fā)的人才培養(yǎng)中心，以及國(guó)內(nèi)外進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的窗口。

(8)培養(yǎng)造就了中國(guó)機(jī)器人研究開發(fā)隊(duì)伍和學(xué)術(shù)帶頭人

★863計(jì)劃的實(shí)施也為我國(guó)培養(yǎng)了一大批機(jī)器人技術(shù)的研究人才，支持了一批出國(guó)歸來的留學(xué)人員，使他們成為我國(guó)機(jī)器人事業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)，不僅出現(xiàn)了以蔣新松同志為代表的具有忘我奉獻(xiàn)與實(shí)干精神的老一代機(jī)器人專家，也涌現(xiàn)出一批朝氣蓬勃的年青的機(jī)器人專家，成為我國(guó)發(fā)展機(jī)器人事業(yè)的骨干。(9)積極開展國(guó)際合作促進(jìn)中國(guó)機(jī)器人更快地走向世界

★在國(guó)際合作方面，1991年主題專家組與國(guó)際機(jī)器人專家在北京共同興辦了機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略討論會(huì)，使國(guó)際機(jī)器人界了解了我國(guó)機(jī)器人的發(fā)展，擴(kuò)大了我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的國(guó)際影響。從1992年開始，智能機(jī)器人主題成功地與俄羅斯合作研制6000米水下自治機(jī)器人，并且與日本合作研究爬壁機(jī)器人，使我國(guó)特種機(jī)器人研究邁上了新臺(tái)階。1998年我國(guó)加入了主要由西方發(fā)達(dá)國(guó)家組成的國(guó)際先進(jìn)機(jī)器人發(fā)展計(jì)劃（IARP)組織。2.我國(guó)發(fā)展機(jī)器人的需求分析

目前，我國(guó)裝備制造業(yè)的整體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有較大的差距，尤其是在戰(zhàn)略必爭(zhēng)裝備技術(shù)與競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)、基礎(chǔ)制造裝備與成套關(guān)鍵裝備制造技術(shù)等方面差距更大，這種差距主要體現(xiàn)在先進(jìn)裝備的自主設(shè)計(jì)與獨(dú)立制造能力差，成套與系統(tǒng)集成、優(yōu)化能力差，技術(shù)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新能力差。這些差距已經(jīng)成為制約我國(guó)制造業(yè)乃至其他行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問題之一。

如何適應(yīng)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和快速變化的世界市場(chǎng)需求，不斷以高質(zhì)量、低成本、快速響應(yīng)的手段在新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求得生存和發(fā)展，已是我國(guó)裝備制造業(yè)不容回避的問題。1）國(guó)家發(fā)展迫切需要的戰(zhàn)略必爭(zhēng)裝備與競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)

戰(zhàn)略必爭(zhēng)裝備是指那些涉及國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)命脈以及在國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)影響重大的裝備；競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)是指在未來的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中有可能開拓新的廣闊市場(chǎng)或成為新的戰(zhàn)略必爭(zhēng)技術(shù)?？梢哉f，戰(zhàn)略必爭(zhēng)裝備與競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略安全。機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用：戰(zhàn)略資源勘探——海洋資源開發(fā)的水下作業(yè)和空間資源探索——深海作業(yè)機(jī)器人、太空探測(cè)機(jī)器人；用于高精尖設(shè)備制造的超精密加工裝備，面向IT等產(chǎn)業(yè)的電子專用制造裝備——工業(yè)智能機(jī)器人；微機(jī)電系統(tǒng)以及集當(dāng)代眾多高技術(shù)于一身的仿人形機(jī)器人、仿生機(jī)器人、微操作機(jī)器人等特種機(jī)器人。2）水下作業(yè)裝備

21世紀(jì)是人類向海洋進(jìn)軍的世紀(jì)。為進(jìn)行海上石油開發(fā)、海洋科學(xué)研究、海底礦藏勘探開發(fā)、海底打撈救生以及軍事應(yīng)用，如偵察巡邏、掃雷、預(yù)警等，迫切需要進(jìn)一步開發(fā)水下作業(yè)裝備。

國(guó)際公海組織規(guī)定，對(duì)有能力進(jìn)行深海勘探的國(guó)家將有優(yōu)先開采權(quán)。“九五”期間，我國(guó)海洋局已開發(fā)的6000m水下機(jī)器人，在太平洋上勘探了30萬平方公里，并獲得了其中礦產(chǎn)資源最豐富的7．5萬平方公里的優(yōu)先開采權(quán)。我國(guó)在水下機(jī)器人方面雖然擁有一定的基礎(chǔ)，但與美國(guó)。俄羅斯、日本等國(guó)相比還有很大的差距，遠(yuǎn)不能滿足未來開發(fā)海洋的需求，我國(guó)在深海載人潛水器、深海作業(yè)機(jī)器人、12000m海溝探測(cè)機(jī)器人等方面還有很多沒有開發(fā)而必須開發(fā)的裝備。3）超精密加工裝備

信息、航空、航天，特別是國(guó)防工業(yè)對(duì)精密和超精密加工的需求是非常迫切的。如導(dǎo)彈、航空與航天器上使用的精密陀螺儀（精密陀螺儀轉(zhuǎn)子的偏心增加0.5ｕm，將引起100m的射程誤差和50m的軌道誤差），飛機(jī)和潛艇上使用的高精度葉片，空對(duì)空導(dǎo)彈上使用的紅外接收器非球面反射鏡，航天望遠(yuǎn)鏡上使用的超精密鏡片等，無一不需要特殊的精密與超精密加工技術(shù)。同時(shí)，精密、超精密加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，也是一些高新技術(shù)和某些尖端科學(xué)賴以存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。

目前，國(guó)際上超精密車床主軸回轉(zhuǎn)精度均已達(dá)0．025ｕm。工件表面粗糙度Ｒa=0.01～0.02ｕm，最高達(dá)0．0045ｕm。進(jìn)入本世紀(jì)，超精密加工的精度將達(dá)至0.001ｕm（1nm）。超精密加工尤其是納米加工是當(dāng)前各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家主攻的目標(biāo)。此外，超精加工材料對(duì)象由金屬擴(kuò)大到非金屬，高密度、高能量的粒子束加工工藝和裝備，以三維曲面加工為主的高性能超精密加工工藝和裝備以及配套的三維超精密檢測(cè)技術(shù)和加工環(huán)境的控制技術(shù)等正成為進(jìn)一步的發(fā)展趨勢(shì)。而我國(guó)在超精密加工方面尚處于起步階段。4）電子專用制造裝備

電子制造尤其是集成電路IC制造已成為制造業(yè)最重要的領(lǐng)域之一。IC制造中的核心和關(guān)鍵裝備包括制芯（前道工序）和封裝（后道工序）2大部分。前道工序裝備發(fā)展的趨勢(shì)是研制新型超精細(xì)光刻機(jī)等設(shè)備，以突破0.1ｕm的大關(guān)；后道裝備則是發(fā)展與更密、更小、更輕的新型封裝工藝相適應(yīng)的更快。成本更低的封裝設(shè)備，并且對(duì)整個(gè)后封裝工序的各種設(shè)備以數(shù)字化封裝線方式進(jìn)行工藝和裝備的集成。由于IC制造不僅對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有巨大的影響，而且對(duì)國(guó)家安全極為重要，所以一些高精密的IC制造裝備成了一些發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷電子行業(yè)的核心武器。目前我國(guó)集成電路芯片制造設(shè)備的85％仍依賴進(jìn)口。為了在IC行業(yè)占有一席之地，我國(guó)必須自主開發(fā)IC制造的核心裝備。5）微機(jī)電系統(tǒng)（MEM）

MEMS是國(guó)際公認(rèn)的一項(xiàng)戰(zhàn)略高科技，是未來先進(jìn)制造發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)之一，并在醫(yī)療保健、生物基因、IT消費(fèi)電子、環(huán)保監(jiān)測(cè)、軍事武器等器件及微系統(tǒng)應(yīng)用方面具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，作為信息獲取關(guān)鍵的多種傳感MEMS已成功地應(yīng)用于汽車、電子等行業(yè)和軍事領(lǐng)域；在令人矚目的信息科學(xué)和生命科學(xué)的發(fā)展中，光MEMS被認(rèn)為是開啟全光通信之門的金鑰匙；高密度MEM生物芯片將強(qiáng)有力地推動(dòng)生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展。

近幾年，采用MEMS技術(shù)的微型衛(wèi)星、微型飛行器和進(jìn)人狹窄空間的微型機(jī)器人的研究取得突破，展示了令人鼓舞的應(yīng)用前景。

MEM是以電子制造的方式設(shè)計(jì)與制造的微機(jī)電系統(tǒng)，它是多種學(xué)科的交叉融合，已成為當(dāng)今國(guó)際高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)熱點(diǎn)，MEMS產(chǎn)業(yè)也正在形成之中。6）特種機(jī)器人

特種機(jī)器人通常是在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作，即作業(yè)無法在事先布置好的條件下進(jìn)行，而且在作業(yè)過程中環(huán)境可能發(fā)生變化。與在結(jié)構(gòu)化環(huán)境下作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人相比，在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作的特種機(jī)器人控制更加困難，要求的智能程度更高，如空間與深海作業(yè)、精密操作、在役管道內(nèi)作業(yè)等。

特種機(jī)器人集眾多高新技術(shù)于一體，目前重點(diǎn)研究的特種機(jī)器人有仿人機(jī)器人、微機(jī)器人、微操作機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)林與農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)器人等，它們航空航天、能源、交通、海洋、生物、醫(yī)療、服務(wù)、農(nóng)業(yè)、軍事和娛樂等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

許多國(guó)家都把特種機(jī)器人技術(shù)列入本國(guó)的高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃或國(guó)家的關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)計(jì)劃?！蠲绹?guó)的“國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)”、“商業(yè)部新興技術(shù)”和“國(guó)防部和能源部關(guān)鍵技術(shù)”等計(jì)劃；☆歐共體的“尤里卡計(jì)劃（EU－REKA）”和“信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃（ES－PRIT）”；☆日本的“極限作業(yè)機(jī)器人研究計(jì)劃”、“微機(jī)器研究計(jì)劃（R＆DOFMI－CROMACHINETECHNOLOGY）”、“仿人形機(jī)器人研究計(jì)劃（HUMANOIDROBOICSPROJECT）”；☆我國(guó)的863計(jì)劃智能機(jī)器人主題——工作的重點(diǎn)之一就是發(fā)展我國(guó)的特種機(jī)器人技術(shù)，第五節(jié)機(jī)器人小知識(shí)

1）殺傷性武器最大的機(jī)器人

★1993年，美國(guó)史蒂文-斯皮爾伯格的安布林娛樂公司制造出一臺(tái)長(zhǎng)14米、高5．5米、重4082公斤的機(jī)械恐龍，名叫霸王龍國(guó)王，是為拍攝(保羅紀(jì)公園》而制造的。它是由泡沫橡膠和聚氨g3做成的，大小和真的恐龍相仿，也是為拍電影而制造的最大自動(dòng)機(jī)械。第一章

2）最小的機(jī)器人

★1992年，日本愛普生公司開發(fā)研制出一臺(tái)光敏微型機(jī)器人“先生”，體積不到3立方厘米，重1．5克。它由97種不同的手表零件制成。充上電后，這個(gè)機(jī)器人能以每秒1．13厘米的進(jìn)度移動(dòng)大約5分鐘。第一章第五節(jié)3）使用最廣泛的工業(yè)機(jī)器人

★在流水線上和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里使用最廣泛的機(jī)器人名叫普馬PUMA(可為流水線編程的通用機(jī)器)，它是在20世紀(jì)70年代時(shí)，由威克-席恩曼設(shè)計(jì)，由施托布利-烏尼梅森公司生產(chǎn)的。第一章第五節(jié)4）自動(dòng)化程度最高的廠家

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1997年3月，大量小型機(jī)器人開始裝配上智能雙臂機(jī)械，這使得機(jī)械加工系統(tǒng)自動(dòng)化程度提高，日本的Fanuc裝配廠成了世界上自動(dòng)化程度最高的廠家。第一章第五節(jié)5）最接近人類智能的機(jī)器人

★1997年，日本的本圖公司制造出高1．6米的P3機(jī)器人。該機(jī)器人有三維視覺，頭部能自如轉(zhuǎn)動(dòng)，雙腳能躲開障礙物，能改變方向，在被推倒后可以自我平衡。該機(jī)器人由150位工程師歷時(shí)11年，耗資8000萬美元研制而成，可以照料和代人完成危險(xiǎn)及艱苦工作。第一章第五節(jié)6）最復(fù)雜的用于外科手術(shù)的機(jī)器人

★美國(guó)華盛頓州西雅圖的羅伯特-拉扎拉博士使用計(jì)算機(jī)移動(dòng)公司的“宙斯”機(jī)