机器人原理ppt

视觉传感器
通过图像采集和处理获取 环境信息。
听觉传感器
通过声音采集和处理获取 环境信息。
触觉传感器
通过接触力、压力等检测 获取环境信息。
信息融合与处理技术
数据级融合
直接对原始数据进行融合处理。
特征级融合
提取各传感器数据的特征后进行融合。
信息融合与处理技术
决策级融合
在各传感器做出决策后进行融合。
信号处理
机器人结构组成
机器人本体
包括基座、腰部、臂部 、腕部等部分，构成机
器人的主体结构。
驱动系统
驱动机器人各关节进行 运动，通常由电机、减
速器等组成。
控制系统
实现对机器人运动的控 制，包括控制器、传感
器等部分。
感知系统
获取机器人内部和外部 环境的信息，如位置、
姿态、力等。
关节与连杆描述
关节描述
机器人的关节可分为转动关节和移动 关节，分别用旋转角度和平移距离来 描述。
稳定性分析与优化
李雅普诺夫稳定性分析
轨迹优化
通过构造李雅普诺夫函数，判断机器人系 统的稳定性，为控制器设计提供依据。
基于最优控制理论，对机器人运动轨迹进 行优化，提高机器人的运动性能和效率。
鲁棒性优化
控制分配与优化
针对机器人系统中存在的不确定性和干扰 ，设计鲁棒控制器，提高系统的稳定性和 抗干扰能力。
控制策略与方法
PID控制
通过比例、积分和微分环节对机器人 关节误差进行调节，实现关节位置、 速度和加速度的精确控制。
滑模控制
设计滑模面，使系统状态在滑模面上 滑动，从而实现对机器人关节的鲁棒 控制。
自适应控制
根据机器人动态特性的变化，实时调 整控制器参数，以保证系统性能的最 优。

算法与模型
控制算法
机器学习与深度学习模型
用于实现机器人的运动控制，如PID 控制、模糊控制等。
用于提高机器人智能水平，如物体分 类、语义分割等。
感知算法
处理机器人感知数据，如目标检测、 跟踪、辨认等。
05
机器人的未来发展
技术发展趋势
人工智能技术
随着机器学习、深度学习等人工 智能技术的不断发展，机器人将 具备更高级的认知和决策能力， 实现更精准、高效的任务执行。
技术伦理
随着机器人具备更高级的认知能力，技术伦理问题逐渐凸显，需要 关注人权、道德和责任等方面的问题。
06
机器人案例分析
家用服务机器人
家庭清洁机器人
负责家庭地面清洁工作，具备自主导航、避障和 智能控制功能，提高家庭清洁效率。
智能音箱
作为智能家居的控制中心，提供语音助手服务， 实现家电控制、信息查询和娱乐等功能。
交互技术
交互技术
使机器人能够与人或其他智能体进行交流和 互动。
自然语言处理
让机器人能够理解人类自然语言文本指令， 进行文本分析和语义理解。
语音辨认与合成
让机器人能够辨认和理解人类语音指令，并 生成语音反馈。
人机交互
通过触摸屏、手势辨认等技术，实现人机交 互，提高机器人的易用性和用户体验。
03
机器人的硬件结构
机器人ppt课件
汇报人：
xx年xx月xx日
• 机器人概述 • 机器人的关键技术 • 机器人的硬件结构 • 机器人的软件系统 • 机器人的未来发展 • 机器人案例分析
目录
01
机器人概述
机器人的定义与分类
定义
机器人是一种能够自动执行任务 的机器系统，具有感知、思考、 动作三个基本要素。

1949-1953 美国麻省理工学院开始研制数控铣床
随 着 先 进 飞 机 制 造 的 需 要 ， 美 国 麻 省 理 工 学 院 辐 射 实 验 室 （ MIT Radiation Laboratory）开始研制数控铣床。
1953年研制成功能按照模型轨迹做切削动作的多轴数控铣床。
1954年 “可编程”“示教再现”机器人
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。
美国机器人协会（RIA）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。
日本工业机器人协会（JIRA）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。
日本早稻田大学加藤一朗（日本机器人之父） 教授认为：机器人是由能 工作的手，能行动的脚和有意识的头脑组成的个体，同时具有非接触传 感器（相当于耳、目）、接触传感器（相当于皮肤）、固有感及平衡感 等感觉器官的能力。
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智能与控制工程研究所
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也有一些组织和学者针对不同形式的机器人分别给出具体的解释 和定义，而机器人则只作为一种总称。例如，日本工业机器人协 会（JIRA）列举了6种型式的机器人：
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80年代 开始进入智能机器人研究阶段
80年代，不同结构、不同控制方法和不同用途的工业机器人在工业发达国 家真正进入了实用化的普及阶段。
随着传感技术和智能技术的发展，开始进入智能机器人研究阶段。
机器人视觉、触觉、力觉、接近觉等项研究和应用，大大提高了机器人的 适应能力，扩大了机器人的应用范围，促进了机器人的智能化进程。

送给操作人员。 (2) 凿岩机器人。这种机器人可以利用传感器 来确定巷道的上缘，这样就可以自动瞄准巷 道缝，然后把钻头按规定的间隔布置好，钻 孔过程用微机控制，随时根据岩石硬度调整 钻头的转速、力的大小以及钻孔的形状，这 样可以大大提高生产率，人只要在平安的地 方监视整个作业过程就行了。
(3) 井下喷浆机器人。井下喷浆作业是一项繁 重且危害人体健康的作业，目前这种作业主 要由人操作机械装置来完成，缺陷很多。采 用喷浆机器人不仅可以提高喷涂质量，也可 以将人从恶劣和繁重的作业环境中解放出来。 (4) 瓦斯、地压检测机器人。瓦斯和冲击地压 是井下作业中的两个不平安的自然因素，一 旦发生突然事故，那么相当危险，
先兆，采取相应的预防措施。 柔性特征：对作业具有广泛适应性
机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识。 柔性特征：对作业具有广泛适应性 机器人学是一门交叉学科，它得益于机械工程、电气与电子工程、计算机科学、生物学以及其他许多学科。
此外，在食品工业、核工业等行业中也已 其结构简单，无独立控制系统，造价低廉，如附设在加工中心机床上的自动换刀机械手。
动作平稳可靠，运行速度快，称重精度高，缝口位置准确，码垛垛形整齐。 (2) 凿岩机器人。 动作平稳可靠，运行速度快，称重精度高，缝口位置准确，码垛垛形整齐。
围 大 ， 定 位 精 度 高 ， 通 用 性 强 ， 适 用 于 不 断 哈工大博实公司自主开发的“自动包装机器人码垛生产线〞应用于大庆石化公司10万吨/年聚丙烯生产装置，全线实现了自动运行，
南京金城机械在其125-7D车架的生产线上 使用了7台机器人用于焊接和切割，提高了 产品的一致性。
2) 在电子、家电行业中的应用 机器人的应用改变了韵声集团八音琴全靠手工
装配的历史，提高了企业形象，积累了经验， 培养了人才，为企业的下一步开展打下了根 底。 3) 在石化行业中的应用 哈工大博实公司自主开发的“自动包装机器人 码垛生产线〞应用于大庆石化公司10万吨/ 年聚丙烯生产装置，全线实现了自动运行，

明确机器人行为规范和道德 标准，确保其行为符合社会 伦理要求。
提高机器人自主决策技术的 可靠性和安全性，降低伦理 风险。
提高公众对机器人伦理问题 的认识，鼓励公众参与讨论 和制定相关政策。
法律法规现状及完善建议
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当前法律法规概述 法律空白与挑战
制定专门针对机器 加强国际合作与交 建立机器人法律监
机器人在工业生产中的应用将大幅提高生产效率和 质量，降低人力成本，推动制造业转型升级。
智能时代创造更多就业机会
机器人产业的发展将创造更多的就业机会，涉及研 发、生产、销售、服务等多个环节，为社会提供更 多就业岗位。
THANKS
感谢观看
加强政策扶持和资金投入
政府应加大对机器人产业的扶持力度，制定相关政策和措施，引导社 会资本投入机器人产业。
促进产学研用协同创新
加强企业、高校、科研机构之间的合作与交流，推动机器人技术的研 发和应用创新。
培养高素质人才队伍
重视机器人领域人才的培养和引进，建立完善的人才培养和激励机制， 为机器人产业发展提供强有力的人才保障。
人的法…
流
管机制
目前，各国针对机器人的法 律法规尚不完善，主要集中 在机器人安全、隐私保护等 方面。
机器人在许多领域的应用超 明确机器人的法律地位和责 出了现有法律框架的范围， 任，规范其设计、生产、使 如自动驾驶、医疗机器人等， 用和管理等方面的行为。 需要制定相应的法律法规加 以规范。
各国应加强在机器人法律领 域的合作与交流，共同应对 机器人带来的挑战。
设立专门的监管机构，负责 监督和管理机器人的研发、 生产和使用过程，确保其符 合法律法规要求。
社会影响与公众认知调整

执行部分
机械结构
执行部分是机器人的机械结构，包括关节、轮子、爪子等，用于实现机器人的 移动、抓取等动作。
驱动器
驱动器是一种能够将电信号转化为机械动作的装置，它根据控制信号驱动机械 结构运动，实现机器人的各种动作。
人工智能部分
机器学习算法
人工智能部分包括多种机器学习算法，如深度学习、神经网 络等，用于让机器人能够自主地学习和适应环境变化。
数据处理
传感器采集的数据需要通过算法 进行处理，以识别、解析和利用 这些数据，为机器人的行为提供 指导。
控制部分
控制器
控制部分的核心是控制器，它负责接 收从感知部分获取的信息，并根据预 设的程序或算法，对信息进行处理并 输出控制信号。
执行器
控制部分的执行器负责接收控制信号 ，并将其转化为机械动作或电信号， 以驱动机器人的运动。
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工业领域
生产线自动化、质量检测、仓 储管理等。
医疗领域
手术辅助、康复训练、护理等 。
服务领域
智能客服、家庭服务、教育等 。
军事领域
侦查、排爆、战斗等。
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机器人的基本组成
感知部分
传感器
机器人的感知部分包括多种传感 器，如视觉传感器、距离传感器 、速度传感器等，用于感知周围 环境，获取信息。
案例二：Nest公司的智能温控器
总结词
智能家居领域的代表产品，能够学习用户的行为模式并自动调整温度。
详细描述
Nest公司的智能温控器是智能家居领域的代表产品。这个设备能够学习用户的行 为模式，自动调整温度，以实现舒适的室内环境。它还可以通过智能手机应用程 序远程控制温度，并提供能源使用数据，帮助用户节省能源。

机器人可以通过语音、文字、图像等多种方式与人类进行交互， 提供更加自然和多样化的交流体验。
情感识别与表达
结合情感计算技术，机器人能够识别和表达情感，使人机交互更 加富有情感色彩。
个性化交互
根据用户的个性化需求和偏好，机器人可以提供定制化的服务和 交互体验，提高用户满意度。
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未来展望与产业发展趋势
控制与优化技术
控制理论
介绍控制理论在机器人控制中的 应用，如PID控制、鲁棒控制、
自适应控制等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优化算法
阐述优化算法在机器人控制中的 作用，如遗传算法、粒子群算法、
模拟退火算法等。
多机器人协同控制
探讨多机器人系统中的协同控制 方法，如分布式控制、集中式控
制、分层式控制等。
04
典型机器人系统介绍及案例分析
THANKS
感谢观看
国外研究现状
美国、日本和欧洲等发达国家在机器人技术研究方面处于领先地位。这些国家不仅拥有先进的研发技术和丰富的 经验积累，还形成了完整的产业链和生态系统。近年来，随着人工智能技术的快速发展，国外机器人技术开始向 智能化、自主化方向发展。
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机器人基本原理与结构
机器人运动学原理
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03
机器人运动学概述
应用案例
工业机器人在汽车制造、电子制造、塑料制品等领域得到广泛应用。例如，在汽车制造中 ，工业机器人可完成车身焊接、零部件装配等任务，提高生产效率和产品质量。
服务机器人系统及应用案例
服务机器人的定义和分类
服务机器人是一种能够为人类提供服务的自动化设备，根据服务内容和场景可分为家用服务机器人、医疗服务机器人 、教育服务机器人等。
传感器与执行器的集成

Eki
1 2
mi
T
ci
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1 2
i Ti i
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1 2
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(d
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1 2
I
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2
21
总动能为：
Ek
1 2
(m1l12
I yy1
I yy2
m2d22 )12
1 2
m2
d
2 2
(3)系统势能 因为：
g [0 g 0]T
H (q, q) J T (q)U x (q, q) J T (q) 9q)ar (q, q)
G(q) J T (q)Gx (q)
3．关节力矩—操作运动方程 机器人动力学最终是研究其关节输入力矩与其输出的
操作运动之间的关系．由式(4)和(5)，得(6) ：
F M x (q)x U x (q, q) Gx (q) ……4
E p q
g(m1l1 m2d2 )c1
gm2 s1
(5)拉格朗日动力学方程 将偏导数代入拉格朗日方
程，得到平面RP机器人的动 力学方程的封闭形式：
d Ek Ek Ep
dt q q q
拉格朗日方程
1
2
(m1l12
I yy1
I yy2
m2
d
2 2
)1
2m2d21d2
m2d2 m2d212 m2 gs1
q)
1 2
qT
D(q)q
式中，D(q是) nxn阶的机器人惯性矩阵

选择合适材料和工具进行制作
可选材料
列举一些适合幼儿使用的 安全、易操作的材料，如 纸板、塑料瓶、小电机等。
工具介绍
介绍制作过程中可能使用 到的工具，如剪刀、胶水、 螺丝刀等，并强调正确使 用方法。
制作步骤
通过详细的图文说明，指 导孩子们按照步骤制作简 易机器人。
安全注意事项及操作规范
安全第一
强调在制作过程中的安全意识，如不 随意使用剪刀等工具，不乱扔废弃物 等。
机器人可以在危险区域执行排 雷和救援任务，保障人员安全。
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幼儿园教育中机器人技术应用
提升孩子们创新能力和动手实践能力
机器人技术作为创新教育工具，为孩子们提供了实践 和探索的空间，激发他们的创新思维。
通过搭建、编程和操控机器人，孩子们可以锻炼手眼 协调能力、空间想象能力和解决问题的能力。
机器人课程鼓励孩子们尝试不同的方法，培养他们的 发散性思维和创新能力。
THANK YOU
感谢聆听
发展历程
机器人的发展经历了从简单到复杂、从单一到多样的过程。早期的 机器人主要用于工业生产线上，执行重复性的劳动任务。随着技术 的进步，机器人逐渐具备了更多的智能和自主能力，可以应用于更 广泛的领域。
种类与功能特点
种类
根据应用领域和功能特点，机器人可以分为工业机器人、服务机器人、特种机器人等。工业机器人主要用于生产 线上的自动化生产，服务机器人则用于提供各种服务，如家政、医疗、教育等。特种机器人则针对特定环境和任 务进行设计，如水下机器人、空中机器人等。
工作原理简介
感知环境
传感器感知外部环境信 息，如温度、光线、声
音等。
信息处理
控制器接收传感器传递 的信息，进行处理和分

美国火星探测机器人
机器人足球赛
排爆机器人
微型机器人
战斗机器人
水下探测机器人
医疗机器人
AI 机器人总结
机器人形态各异，以拟人形象最常见。机器人外形多 数由金属物质构成，所以外形线条比较硬朗，多以规则、 立体的方形或圆形为主。少数机器人外表也有毛绒表皮 或拟人形态肌肉制作而成，但是，所有的机器人内部是 机械零件。
请同学们为我们美丽的
校园，设计一款造型多样，
创
功能丰富的机器人。如： 我们学校杂草特别多，需
作
要设计一个除草机器人。 保护同学安全需要一ห้องสมุดไป่ตู้护
卫机器人。同学生病需要
医疗机器人等。
Robot
机器人
-.
机器人
能模仿人的某些活动 的一种自动机械。 一般能 实现行走和操作生产工具 等动作，可用在人所不能 适应的环境下代替人工作。
机器人的内部构造
机器人必须要长得像人一样吗？ 还有什么样的机器人？
AI 机器人的形状
造型
多样
AI 机器人的不同特点
机器人不仅外形独特，而且还各有所长！