第一章 绪论（2019-09）.pdf

### 机器人技术概览 #### 一、课程概述与教学团队 本课程为哈尔滨工业大学开设的一门研究生层次的专业课程——机器人技术。授课时间为2019年秋季学期，旨在为学生提供全面而深入的机器人技术知识。课程由三位资深教授共同授课： - **杜志江教授**（duzj01@hit.edu.cn）负责讲解机器人技术的基础部分，包括现状、基础部件及基本结构等内容，共6学时。 - **董为教授**（dongwei@hit.edu.cn）重点介绍机器人学的基本理论和技术，如数学基础、运动学、静力学、动力学、轨迹规划等，共计20学时。 - **丁亮教授**（liangding@hit.edu.cn）则关注于机器人的传感与反馈机制、控制系统以及智能技术等方面的基本原理与应用，共6学时。 #### 二、课程目标与内容 本课程总共包含32个学时，旨在帮助学生系统性地掌握机器人技术的核心概念和发展趋势，培养学生的理论素养和实践能力，具体课程内容包括但不限于： 1. **机器人技术的发展历程**：从最早的构思到现代复杂系统的演变过程。 2. **基础知识**：涵盖数学基础、运动学、静力学、动力学等关键领域的理论知识。 3. **核心部件和技术**：探讨机器人硬件构成及其功能，如传感器、执行器、控制系统等。 4. **高级技术**：深入研究轨迹规划、智能控制、机器人学习等前沿技术。 5. **实际应用案例**：结合当前行业内的实际案例，探讨机器人技术的应用前景和发展方向。 #### 三、参考书目 为了更好地辅助学生学习，课程推荐了以下几本书籍作为参考材料： 1. **蔡自兴著，《机器人学（第2版）》**：全面介绍了机器人学的基础理论和技术。 2. **克莱格著，《机器人学导论（第3版）》**：详细讲解了机器人学的基本原理和技术。 3. **熊有伦著，《机器人技术基础》**：侧重于机器人技术的基础知识。 4. **龚振邦等，《机器人机械设计》**：专注于机器人的机械设计方面。 5. **张福学，《机器人学—智能机器人传感技术》**：着重于智能机器人传感技术的研究。 6. **Bruno Siciliano等，《Robotics: Modeling, Planning and Control》**：提供了机器人建模、规划与控制方面的深入理解。 #### 四、“机器人”概念的起源与发展 - **起源**：“机器人”一词源于1920年捷克作家Carel Capek创作的科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》，他将捷克语“Robota”写作“Robot”，这一词汇后来成为了机器人一词的源头。 - **“机器人学”概念**：1950年，美国科幻作家Isaac Asimov在其著作《I, Robot》中首次使用了“Robotics”这个词，用来描述机器人技术的研究领域。Asimov还提出了著名的“机器人三原则”，为后续的机器人研究设定了伦理框架。 - 机器人不应伤害人类，且在人类受到伤害时不可袖手旁观； - 机器人应遵守人类的命令，除非这些命令与第一条相矛盾； - 机器人应能保护自己，除非这样做与第一条相抵触。 #### 五、机器人的发展历史 - **古代中国**：西周时期的偃师创造了能歌善舞的伶人，春秋时期的鲁班制造了能在空中飞行三天的木鸟，三国时期的诸葛亮发明了木牛流马。 - **古代西方**：公元前2世纪，古希腊人发明了以水、空气和蒸汽为动力的会动雕像。 - **近现代发展**：1495年，达芬奇设计了第一台机器人；1954年，George C. Devol提出了第一个工业机器人方案；1961年，Unimation公司生产和销售了第一台工业机器人“Unimate”。 #### 六、发展机器人的重要性 随着科学技术的进步和社会需求的增长，机器人技术已经成为推动科技进步和产业发展的重要力量。其重要性体现在以下几个方面： - **提高工作效率**：通过自动化生产线，大幅度提高了生产效率。 - **改善产品质量**：精密的操作减少了人为误差，提高了产品的精度和一致性。 - **减轻人力负担**：机器人能够承担危险和繁重的工作，保障了人员的安全。 - **拓展人类活动范围**：机器人可以进入人类难以到达或危险的环境进行探索和作业。 #### 结语 机器人技术的发展不仅推动了科技的进步，也深刻地影响着现代社会的各个方面。通过本课程的学习，学生将能够系统地掌握机器人技术的基本原理和应用方法，为进一步研究和实践奠定坚实的基础。