2、自动化与机器人技术基础

自动化与机器人技术基础

1 机器人的发展与应用

1.1 机器人的定义

“机器人”一词由卡雷尔·恰佩克（Karel Capek）在1921年为一部戏剧所创，如今它含义广泛，指能独立完成特定任务的系统。不同组织和领域对机器人有不同定义：
- 1988年，国际标准化组织（ISO）定义工业机器人为“自动、可自由编程、多用途的操纵器，通过多轴伺服控制，用于处理工件、特殊设备或工具，可变编程操作可实现多种任务”。
- 1991年，国际机构学与机器科学促进联合会（IFToMM）定义机器人为“在自动控制下执行处理和移动等动作的机械结构”，操纵器为“用于抓取和有效移动对象的设备”。
- 2001年，电气与电子工程师协会（IEEE）称“机器人是由组合连杆构成的机器，通过可编程控制器和精确执行器使其达到期望位置，以执行各种任务”。

机器人或机器人系统通常有三个关键特征：重新编程能力、智能能力和机械通用性。“自动机”一词也常被使用，它源于希腊语，意为“具有自发运动能力的事物”。现代定义下的“机器人”适用于具备相应特征的系统，而“自动机”可用于不完全符合现代机器人概念但能自主运行的系统。

1.2 机器人的发展历程

人类很早就有借助机器替代人力完成繁重或恶劣工作的想法。古代就开始考虑人力替代品，如奴隶曾是早期有效的“智能机械”，同时也有一些理论上的人造解决方案。

工业革命推动了自动装置的设计与制造。19世纪初，自动装置频繁被设计和使用，19世纪后半叶，自动机器的机械设计达到较高水平。

军事领域在早期也促进了机器人相关技术的发展。文艺复兴早期，许多杰出设计师致力于武器、防御和攻击设备的研发，如