1. 機器人基礎(chǔ)知識

機器人家上了解到，對于工科領(lǐng)域來說，脫離實踐的學習都是膚淺的，對于控制這種強調(diào)經(jīng)驗的技術(shù)更是如此。

如果去問一個程序員怎么學習一塊技術(shù)，他必然讓你去多編程。機器人領(lǐng)域也是。

如果想把基本功打扎實，那么實踐更是必不可少了。 對于普通學生入門來說 一款合適的機器人平臺 + 入門級的控制算法進行試驗。

同時深入地學習相應(yīng)地理論知識。對于一個有控制基礎(chǔ)，需要現(xiàn)學現(xiàn)用的工作者來說，啃一本諸如《現(xiàn)代控制工程》的書籍，在工作者演練，下面的平臺內(nèi)容直接略過。

關(guān)于平臺的選擇和相應(yīng)的學習教程，我放在最后，防止大圖分散了重點。 先結(jié)合機器人來說一下控制。

對于設(shè)計任何一個控制系統(tǒng)來說，需要了解自己的輸入、輸出、控制元件，和算法。在一個簡易的機器人系統(tǒng)里，分別對應(yīng)的原件是： 輸入 --- 傳感器 （聲吶，紅外，攝像頭，陀螺儀，加速度計，羅盤） 控制元件 --- 電機 控制算法 --- 控制板 （小到單片機，大到微機） 輸出 --- 你的控制目標 （比如機器人的路徑跟蹤） 對這四方面都有了解之后，才能基本對機器人的控制有一個較為感性的認識。

這是入門的基礎(chǔ)。如果你對輸入和輸出做一個測量，比如用電機將某個輪子的轉(zhuǎn)速從10加速到100，把這個測量勾畫出來，那么這一個響應(yīng)曲線。

如何將電機準確快速地從10加速到100，這就需要一個簡易的反饋控制器。 上面所說的各個傳感器元件，都有廉價版可以購買學習，但隨之引入的問題就是他們不精確，比如有噪聲。

消除這個噪聲，你就需要在你的控制系統(tǒng)中引入更多的控制單元來消除這個噪聲，比如加入濾波單元。 上面說這么多，只是想表達，理論和算法都是有應(yīng)用背景的，但同時，學習一些暫時無法應(yīng)用的算法也并不助于入門，甚至可能走偏門，覺得越復(fù)雜越好。

所有的工程應(yīng)用者都會說某某算法非常好，但是經(jīng)典還是PID。倘若不親手設(shè)計一個PID系統(tǒng)，恐怕真的領(lǐng)略不到它的魅力。

我大學本科的控制課程包含了自動控制理論和現(xiàn)代控制理論，但是直到我設(shè)計一個四旋翼無人機的時候，才真正建立了我自己對機器人控制的理解。 推薦的那本《現(xiàn)代控制工程》是一本非常經(jīng)典的專業(yè)書籍，需要理論知識，再進行詳細的學習。

我的建議是先玩，玩到需要時，認真學習這部分理論。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 推薦一些機器人平臺。

核心都涉及到運動控制。 基于arduino的機器人平臺是最大眾的平臺了，這是一個開源社區(qū)，很多關(guān)于機器人的簡易設(shè)計和控制算法實現(xiàn)都能在google得到。

淘寶arduino機器人，包括arduino控制板和各類簡易傳感器，幾百塊之內(nèi)錢都能得到。 Imperial College London的Robotics課程就是以Lego為實驗平臺的，Andrew Davison的課件上所有的理論都可以用Lego實現(xiàn)Andrew Davison: Robotics Course。

如果這些都玩膩了，可以試試玩一個機器人飛行控制，比如四旋翼飛機。飛行器是六自由度控制，因此比小車要更加具有挑戰(zhàn)性，也需要更精確的控制系統(tǒng)。

下面這是我以前的一個四旋翼DIY，基于arduino MultiWii的。依舊淘寶四旋翼飛行器。

MultiWii是一個基于arduino的開源飛控平臺，所有c代碼都可得，不多于一兩萬行。如果把這些都研究透了，相比已經(jīng)是專業(yè)水平了。

2. 機器人的知識

20世紀的偉大發(fā)明隨著2001年新年鐘聲的敲響，人們邁著堅實的步伐跨進了21世紀。

站在世紀之交的門檻，回顧過去，展望未來，我們心潮澎湃、思緒萬千……20世紀，人類取得了輝煌的成就，從量子理論、相對論的創(chuàng)立，原子能的應(yīng)用，脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，到信息技術(shù)的騰飛，人類基因組工作草圖的繪就，世界科技發(fā)生了深刻的變革。信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、先進制造技術(shù)、海洋技術(shù)、航空航天技術(shù)等都取得了重大突破，極大地提高了社會生產(chǎn)力。

機器人技術(shù)作為20世紀人類最偉大的發(fā)明之一，自60年代初問世以來，經(jīng)歷40年的發(fā)展已取得長足的進步。工業(yè)機器人在經(jīng)歷了誕生——成長——成熟期后，已成為制造業(yè)中不可少的核心裝備，世界上有約75萬臺工業(yè)機器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在各條戰(zhàn)線上。

特種機器人作為機器人家族的后起之秀，由于其用途廣泛而大有后來居上之勢，仿人形機器人、農(nóng)業(yè)機器人、服務(wù)機器人、水下機器人、醫(yī)療機器人、軍用機器人、娛樂機器人等各種用途的特種機器人紛紛面世，而且正以飛快的速度向?qū)嵱没~進。人們常常會問為什么要發(fā)展機器人？我們說機器人的出現(xiàn)并高速發(fā)展是社會和經(jīng)濟發(fā)展的必然，是為了提高社會的生產(chǎn)水平和人類的生活質(zhì)量，讓機器人替人們干那些人干不了、干不好的工作。

在現(xiàn)實生活中有些工作會對人體造成傷害，比如噴漆、重物搬運等；有些工作要求質(zhì)量很高，人難以長時間勝任，比如汽車焊接、精密裝配等；有些工作人無法身臨其境，比如火山探險、深海探密、空間探索等；有些工作不適合人去干，比如一些惡劣的環(huán)境、一些枯燥單調(diào)的重復(fù)性勞作等；這些都是機器人大顯身手的地方。服務(wù)機器人還可以為您治病保健、保潔保安；水下機器人可以幫助打撈沉船、鋪設(shè)電纜；工程機器人可以上山入地、開洞筑路；農(nóng)業(yè)機器人可以耕耘播種、施肥除蟲；軍用機器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈……現(xiàn)在社會上對機器人有很多迷惑，有人認為機器人無所不能。

這些朋友是從電影、電視、小說中認識機器人的，他們眼中的機器人是神通廣大的萬能機器，當他們看到現(xiàn)實的機器人時，他們會認為現(xiàn)在的機器人太普通，不能稱之為機器人。有人認為機器人是人，形狀必須像人，不像人怎么能叫機器人，然而現(xiàn)實中絕大多數(shù)的機器人樣子不像人，這使很多機器人愛好者大失所望。

還有人認為機器人上崗，工人就會下崗，無形中把機器人當成了競爭對手，他們沒有想到機器人會為人做許多有益的事情，會推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給人類創(chuàng)造更多的就業(yè)機會。機器人的定義在科技界，科學家會給每一個科技術(shù)語一個明確的定義，但機器人問世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統(tǒng)一的意見。

原因之一是機器人還在發(fā)展，新的機型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因為機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學問題。

就像機器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。

機器人指揮其實并不是人們不想給機器人一個完整的定義，自機器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什么是機器人。但隨著機器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時代的到來，機器人所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富，機器人的定義也不斷充實和創(chuàng)新。

1886年法國作家利爾亞當在他的小說《未來夏娃》中將外表像人的機器起名為“安德羅丁”（android），它由4部分組成：1，生命系統(tǒng)（平衡、步行、發(fā)聲、身體擺動、感覺、表情、調(diào)節(jié)運動等）；2，造型解質(zhì)（關(guān)節(jié)能自由運動的金屬覆蓋體，一種盔甲）；3，人造肌肉（在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態(tài)）；4，人造皮膚（含有膚色、機理、輪廓、頭發(fā)、視覺、牙齒、手爪等）。1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》。

在劇本中，卡佩克把捷克語“Robota”寫成了“Robot”,“Robota”是奴隸的意思。該劇預(yù)告了機器人的發(fā)展對人類社會的悲劇性影響，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當成了機器人一詞的起源。

在該劇中，機器人按照其主人的命令默默地工作，沒有感覺和感情，以呆板的方式從事繁重的勞動。后來，羅薩姆公司取得了成功，使機器人具有了感情，導致機器人的應(yīng)用部門迅速增加。

在工廠和家務(wù)勞動中，機器人成了必不可少的成員。機器人發(fā)覺人類十分自私和不公正，終于造反了，機器人的體能和智能都非常優(yōu)異，因此消滅。

3. 機器人基礎(chǔ)知識

原發(fā)布者：WL課件庫

工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)1模塊二1機器人的基礎(chǔ)知識機器人的基本屬于與圖形符號234機器人的主要技術(shù)參數(shù)機器人的舉例分析機器人的工作原理與應(yīng)用技術(shù)單元提要本模塊主要介紹機器人的基礎(chǔ)知識，包括機器人的基本術(shù)語與各類圖形符號，機器人的主要技術(shù)參數(shù)等，并介紹了幾種實際產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格和機構(gòu)簡圖。學習要求學習完本模塊的內(nèi)容后，學生應(yīng)熟練掌握機器人的基本術(shù)語和各類圖形符號的含義；能夠讀懂并解釋機器人技術(shù)規(guī)格書的內(nèi)容，能夠熟練繪制出機器人機構(gòu)簡圖和各種機械結(jié)構(gòu)的運動簡圖；掌握運動學和動力學的基本問題，理解機器人的位置與變量的關(guān)系，了解運動學、靜力學和動力學的一般表示方法，能用上述所學解釋機器人的位置、姿態(tài)和運動的關(guān)系。學習單元一機器人的基本術(shù)語與圖形符號一、機器人的基本術(shù)語1.關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)（joint）即運動副，是允許機器人手臂各零件之間發(fā)生相對運動的機構(gòu)，是兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運動的活動連接，如圖2-1所示。A、B兩部件可以做互動連接。圖1-13不同坐標結(jié)構(gòu)的機器人一、機器人的基本術(shù)語高副（higherpair）機構(gòu)簡稱高副，指的是運動機構(gòu)的兩構(gòu)件通過點或線的接觸而構(gòu)成的運動副。例如，齒輪副和凸輪副就屬于高副機構(gòu)。平面高副機構(gòu)擁有兩個自由度，即相對接觸面切線方向的移動和相對接觸點的轉(zhuǎn)動。相對而言，通過面的接觸而構(gòu)成的運動副稱為低副機構(gòu)。一、機器人的基本術(shù)語一

4. 機器人入門知識

首先了解機器人應(yīng)當從機器人的定義開始，鑒定那些是機器人：

我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器?！痹谘芯亢烷_發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機器人的過程中，人們逐步認識到機器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對機器人技術(shù)智能化本質(zhì)認識的加深，機器人技術(shù)開始源源不斷地向人類活動的各個領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動和交互能力的特種機器人和各種智能機器，如移動機器人、微機器人、水下機器人、醫(yī)療機器人、軍用機器人、空中空間機器人、娛樂機器人等。對不同任務(wù)和特殊環(huán)境的適應(yīng)性，也是機器人與一般自動化裝備的重要區(qū)別。這些機器人從外觀上已遠遠脫離了最初仿人形機器人和工業(yè)機器人所具有的形狀，更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強，從而為機器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間。

中國工程院院長宋健指出：“機器人學的進步和應(yīng)用是20世紀自動控制最有說服力的成就，是當代最高意義上的自動化?！睓C器人技術(shù)綜合了多學科的發(fā)展成果，代表廠高技術(shù)的發(fā)展前沿，它在人類生產(chǎn)生活等應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大正引起國際上重新認識機器人技術(shù)的作用和影響。

更多機器人到：機器人網(wǎng)址（ ）

5. 關(guān)于機器人的知識

寫字機器人

在當時的自動玩偶中，最杰出的要數(shù)瑞士的鐘表匠杰克·道羅斯和他的兒子利·路易·道羅斯。1773年，他們連續(xù)推出了自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等，他們創(chuàng)造的自動玩偶是利用齒輪和發(fā)條原理而制成的。它們有的拿著畫筆和顏色繪畫，有的拿著鵝毛蘸墨水寫字，結(jié)構(gòu)巧妙，服裝華麗，在歐洲風靡一時。由于當時技術(shù)條件的限制，這些玩偶其實是身高一米的巨型玩具?，F(xiàn)在保留下來的最早的機器人是瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶，它制作于二百年前，兩只手的十個手指可以按動風琴的琴鍵而彈奏音樂，現(xiàn)在還定期演奏供參觀者欣賞，展示了古代人的智慧。

19世紀中葉自動玩偶分為2個流派，即科學幻想派和機械制作派，并各自在文學藝術(shù)和近代技術(shù)中找到了自己的位置。1831年歌德發(fā)表了《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克魯斯”；1870年霍夫曼出版了以自動玩偶為主角的作品《葛蓓莉婭》；1883年科洛迪的《木偶奇遇記》問世；1886年《未來的夏娃》問世。在機械實物制造方面，1893年摩爾制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驅(qū)動雙腿沿圓周走動。

進入20世紀后，機器人的研究與開發(fā)得到了更多人的關(guān)心與支持，一些適用化的機器人相繼問世，1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機器人“電報箱”，并在紐約舉行的世界博覽會上展出。它是一個電動機器人，裝有無線電發(fā)報機，可以回答一些問題，但該機器人不能走動。1959年第一臺工業(yè)機器人（可編程、圓坐標）在美國誕生，開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀元。

現(xiàn)代機器人

現(xiàn)代機器人的研究始于20世紀中期，其技術(shù)背景是計算機和自動化的發(fā)展，以及原子能的開發(fā)利用。

機器人汽車焊接生產(chǎn)線

自1946年第一臺數(shù)字電子計算機問世以來，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。

大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進展，其結(jié)果之一便是1952年數(shù)控機床的誕生。與數(shù)控機床相關(guān)的控制、機械零件的研究又為機器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

另一方面，原子能實驗室的惡劣環(huán)境要求某些操作機械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下，美國原子能委員會的阿爾貢研究所于1947年開發(fā)了遙控機械手，1948年又開發(fā)了機械式的主從機械手。

鉚接機器人

1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人?，F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。

作為機器人產(chǎn)品最早的實用機型（示教再現(xiàn)）是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機器人的控制方式與數(shù)控機床大致相似，但外形特征迥異，主要由類似人的手和臂組成。

1965年，MIT的Roborts演示了第一個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機器人系統(tǒng)。

機器狗

1967年日本成立了人工手研究會（現(xiàn)改名為仿生機構(gòu)研究會），同年召開了日本首屆機器人學術(shù)會。

1970年在美國召開了第一屆國際工業(yè)機器人學術(shù)會議。1970年以后，機器人的研究得到迅速廣泛的普及。

1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺由小型計算機控制的工業(yè)機器人，它是液壓驅(qū)動的，能提升的有效負載達45公斤。

到了1980年，工業(yè)機器人才真正在日本普及，故稱該年為“機器人元年”。

隨后，工業(yè)機器人在日本得到了巨大發(fā)展，日本也因此而贏得了“機器人王國的美稱”。

詳情請見后面的