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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。
图1-1 报时鸟简图机器人(Robot)一词由一位名叫Karal Capak的捷克斯洛伐克剧作家首先使用。
在捷克语中，Robot这个词是指一个赋役的奴隶。
在1921年Capak写了一出戏剧，名叫《洛桑万能机器人公司》(Rossnm’s Universal Robots).在这出剧中，机器人是洛桑和他儿子研制的类人的生物，用来作为人类的奴仆。
随后，一名叫Isaac Asimov的科学幻想小说家使用了机器人学(Robotics)这个词来描述与机器人有关的科学。
他还提出了“机器人”的三个原则，值得今天的机器人设计者和使用者的注意。
这三个原则的原语如下：(1)A robot must not harm a human being or through inaction ,allow one tocome harm(2) A robot must always obey human beings unless that is conflict with thefirst law.(3)A robot must protect itself from harm unless that is conflict with the firstor second laws.1.1.2近似与机器人相关的装置1.操作机(Manipulators)它是目前仍然大量使用的、由机械控制的操作机。
它的各个关节由机械直接控制。
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。
2.远程操作手(Teleoperators)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。
机器人学导论第4版课后答案第五章在机械传动的系统中，摩擦是必不可少的。
利用这种摩擦进行制动器运动和驱动传动，可使机械传动系统中的齿轮保持不变。
此外，通过磨擦还可产生机械震动和压力。
如果使驱动元件和传动件在轴上接触而摩擦时产生了热量，则会引起零部件上的油质过氧化，同时因摩擦带来的热量也会被传递到空气中去，这就是所谓的油氧化反应。
油氧化反应发生时产生各种化学作用和物理效应，如：油脂氧化、氧自由基分解以及其他一些化学反应。
为了降低能源消耗，人们就利用电磁铁等辅助设备进行电机和直流电弧的电磁场传播及热能的传递。
同时使用电动机带动机械装置实现制动与转动（用滚动轴承代替齿轮驱动机械装置）、滑动变速等过程。
(1)润滑在机械传动系统中的作用润滑是机械传动系统得以正常运行和保证精度的重要保证，也是重要的节能措施。
在机械传动系统中，一般可分为两种类型：①摩擦式：利用轴承上的油脂润滑滚动轴承运转的方法；②滑动式：利用滑动轴承外圈与滚珠之间的摩擦力来驱动运转。
摩擦式与滑动轴承摩擦力大，但传动精度高。
滑动式以滑动轴承为轴心轴向进行传动，由于摩擦产生的热量可传递到空气中去。
滑动式利用液体润滑元件代替了滚动轴承；滑动式同时也由润滑元件代替了滑动轴承和滚珠轴承。
(2)根据润滑与传热的关系，将滑动变速法分为()。
A.摩擦-传热：利用润滑系统中摩擦材料不产生热量，仅在零件表面形成均匀温润的油膜以增加润滑强度。
B.电弧摩擦：利用电弧来能量传递。
C.电磁力摩擦：利用电磁力来改变电动机的转速使其不停转动（转）。
D.机械滑动变速法：利用机械滑动来改变电动机和负载之间的转速。
【答案】 B 【解析】根据润滑与传热关系，将滑动变速法分为摩擦-传热-滚动-制动-滑动变速法）。
故本题选 B.。
本题中轴承润滑与传热均起到传热传质等作用，因此不属于滑动变速法。
(3)下面我们来具体介绍一下摩擦原理中的摩擦现象是怎样发展来的：早在18世纪，英国天文学家便发现了太阳系的中心——日心在东偏南方向上移动得很快的现象，这被认为是太阳系诞生时一个重要的物理现象。
（人工智能）人工智能机器人学导论人工智能机器人学导论1简介:1作者简介2机器人控制器和程序设计3简介:3机器人制作入门篇6简介:6作者简介6机器人智能控制工程8简介:8人工智能机器人学导论作者：Ricky文章来源：本站原创更新时间：2006年05月03日打印此文浏览数：2370 SlidesforSecondEdition(Beta)Chapter1:WhatareRobots?.pptslidesandthepdfversion(goodaquicklook) Chapter2:Telesystems.thepdfversionChapter3:BiologicalFoundationsoftheReactiveParadigm.pptslidesandpdfversion Chapter5:TheReactiveParadigmChapter6:SelectingandCombiningBehaviorsChapter7:CommonSensorsandSensingTechniquesChapter8:DesigningaBehavior-BasedImplementationChapter9:Multi-AgentsChapter10:NavigationandtheHybridParadigmChapter11:TopologicalPathPlanningChapter12:MetricPathPlanningChapter13:LocalizationandMappingChapter14:AffectiveRobotsChapter15:Human-RobotInteractionChapter16:WhatCanRobotDoandWhatWillTheyBeAbletoDo?简介:本书系统地介绍了人工智能机器人于感知、导航、路径规划、不确定导航等领域的主要内容。
全书共分俩大部分。
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机器人学导论：分析、控制及应用（第二版）
《机器人学导论：分析、控制及应用（第二版）》是由日本机器人学大师Tomizuka Masayoshi编写的一本机器人学教材，旨在介绍机器人的基本原理、运动学、动力学、控
制技术等方面的知识。
本书内容详实、全面，适合机器人学、控制工程、机械工程、自动
化等专业的学生和从业人员学习使用。
本书主要分为四个部分，分别介绍机器人的基本概念、机器人的运动学和动力学、机
器人的控制技术以及机器人的应用。
其中基本概念包括机器人的概述、机器人的结构、运
动规划、感知与反馈等方面；运动学和动力学包括机器人的运动学、力学、运动控制等方面；控制技术包括机器人的控制模型、控制策略、控制算法、力控制、触觉反馈等方面；
应用包括机器人的应用领域、工业机器人、服务机器人、医疗机器人、一体化机器人等方面。
本书作者根据自己多年的教学和研究经验，整理出了系统而严谨的机器人学知识体系，涉及了机器人运动规划、运动控制、力控制、感知与反馈等方面。
同时，本书也涉及了一
些最新的机器人应用领域，比如服务机器人、医疗机器人以及一体化机器人等。
通过本书
的学习，读者不仅能够掌握机器人学的基本理论和知识，还能够了解最新的机器人应用趋势，提高自身的机器人应用技能。
总之，《机器人学导论：分析、控制及应用（第二版）》是一本很好的机器人学教材，不仅对于学生的学习有很大的帮助，对于从业人员的工作也有很大的指导作用。
好的学习
文献能够帮助我们更好地了解机器人学的基本概念、原理和应用，从而在未来的机器人领
域中更好地创造和创新。
机器人学导论第四版简介本文是对机器人学导论第四版的概述和评价。
机器人学作为一门跨学科的学科，涵盖了机械工程、电子工程、计算机科学、控制论等多个领域。
本书是机器人学领域的经典教材之一，第四版在前三版的基础上进行了大幅更新和扩展，对机器人学的理论与应用都进行了全面的介绍。
内容概述本书共分为十二章，内容包括机器人学的基本概念、机器人的机械结构和运动学、传感器和感知、机器人的控制理论与方法、跨越、机器人的应用等。
第一章介绍了机器人学的基本概念和发展历程，并对机器人学的重要性进行了阐述。
通过引入一些经典的机器人案例，帮助读者更好地理解机器人学的基本概念。
第二章到第四章分别介绍了机器人的机械结构和运动学的基本概念和方法。
其中，第二章介绍了机器人的基本结构、关节和链状机构的运动学表示方法；第三章介绍了机器人的正运动学和逆运动学，并详细讲解了机器人末端执行器的运动学分析；第四章介绍了机器人的速度和加速度分析。
第五章到第八章介绍了机器人的传感器和感知技术。
第五章介绍了机器人的传感器分类和基本原理；第六章介绍了机器人的机器视觉技术，包括图像获取、图像处理和目标识别等；第七章介绍了机器人的力觉传感技术，包括力传感器和力控制等；第八章介绍了机器人的运动感知技术，包括惯性传感器和光纤陀螺仪等。
第九章到第十一章介绍了机器人的控制理论与方法。
第九章介绍了机器人的控制系统和基本控制方法；第十章介绍了机器人的轨迹规划和路径规划；第十一章介绍了机器人的力控制和力学轨迹规划。
最后一章对机器人的应用进行了广泛而深入的讨论。
从工业机器人的应用到医疗机器人、军事机器人和家庭机器人的应用，全面展示了机器人在各个领域的应用和未来的发展趋势。
本书的每一章都有大量的实例和习题，可以帮助读者加深对机器人学理论的理解，并提供了实践的机会。
此外，本书还提供了各章节末尾的参考文献，供读者深入学习和研究。
评价机器人学导论第四版是一本非常全面和权威的机器人学教材。
S OLUTIONS M ANUALI NTRODUCTION TOR OBOTICSM ECHANICS AND C ONTROLT HIRD E DITIONJ OHN J.C RAIGUpper Saddle River, New Jersey 07458Associate Editor: Alice DworkinExecutive Managing Editor: Vince O'BrienManaging Editor: David A. GeorgeProduction Editor: Craig LittleSupplement Cover Manager: Daniel SandinManufacturing Buyer: Ilene Kahn©2005 by Pearson Education, Inc.Pearson Prentice HallPearson Education, Inc.Upper Saddle River, NJ 07458All rights reserved. No part of this book may be reproduced in any form or by any means, without permission in writing from the publisher.The author and publisher of this book have used their best efforts in preparing this book. These efforts include the development, research, and testing of the theories and programs to determine their effectiveness. The author and publisher make no warranty of any kind, expressed or implied, with regard to these programs or the documentation contained in this book. The author and pub-lisher shall not be liable in any event for incidental or consequential damages in connection with, or arising out of, the furnishing, performance, or use of these programs.Pearson Prentice Hall®is a trademark of Pearson Education, Inc.This work is protected by United States copyright laws and is provided solely for the use of instructors in teaching their courses and assessing student learning. Dissemination or sale of any part of this work (including on the World Wide Web) will destroy the integrity of the work and is not permitted. The work and materials from it should never be made available to students except by instructors using the accompanying text in their classes. All recipients of this work are expected to abide by these restrictions and to honor the intended pedagogical purposes and the needs of other instructors who rely on these materials.Printed in the United States of America10 9 8 7 6 5 4 3 2 1ISBN 0201-54362-1Pearson Education Ltd., LondonPearson Education Australia Pty. Ltd., SydneyPearson Education Singapore, Pte. Ltd.Pearson Education North Asia Ltd., Hong KongPearson Education Canada, Inc., TorontoPearson Educación de Mexico, S.A. de C.V.Pearson Education—Japan,TokyoPearson Education Malaysia, Pte. Ltd.Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, New Jersey。
机器人学导论学院：工程机械学院专业：机械工程*名：**学号：**********任课教师：***成绩：目录一、问题重述 (4)1.1、问题重述 (4)1.2 目标任务 (4)二、问题分析 (5)三、模型的假设 (6)四、符号说明 (6)五、模型建立与求解 (7)5.1运动学模型建立与求解 (7)5.1.1机器人运动方程的建立 (7)5.1.2 利用逆运动学方法求解 (10)5.2、问题1—1的模型 (11)5.2.1搜索算法流程图 (12)5.2.2、模型求解 (15)5.3、问题1—2、3的模型 (18)5.3.1、问题1的②、③ (18)5.3.2、问题2的② (20)5.3.3、问题2的③ (22)5.4、问题3 (25)七、模型的评价 (25)7.1．模型的优点 (25)7.2．模型的缺点 (25)参考文献 (26)摘要本文探讨了六自由度机械臂从一点到另一点沿任意轨迹移动路径、一点到另一点沿着给定轨迹移动路径、以及无碰撞路径规划问题，并讨论了设计参数对机械臂灵活性和使用范围的影响，同时给出了建议。
问题一：（1）首先确定初始坐标均为零时机械臂姿态，建立多级坐标系，利用空间解析几何的变换基本原理及相对坐标系的齐次坐标变换的矩阵解析方法，来建立机器人的运动系统的多级变换方程。
通过逆运动学解法和构建规划，来求优化指令（2）假定机械臂初始姿态为Φ0，曲线离散化，每个离散点作为末端位置，通过得到的相邻两点的姿态，利用（1）中算法计算所有相邻两点间的增量指令，将满足精度要求的指令序列记录下来。
（3）通过将障碍物理想化为球体，将躲避问题就转化成保证机械手臂上的点与障碍球球心距离始终大于r的问题。
进而通过迭代法和指令检验法，剔除不符合要求的指令，从而实现避障的目的问题二：将问题二中的实例应用到问题一中的相对应的算法中。
问题三：灵活性与适用范围相互制约，只能根据权重求得较优连杆长度。
关键词：多级坐标变换逆运动学解法遗传搜索算法优化一、问题重述1.1、问题重述某型号机器人（图示和简化图略）一共有6个自由度，分别由六个旋转轴（关节）实现，使机器人的末端可以灵活地在三维空间中运动。
