1.1 力的先容 2

1.2 重力 2

1.3摩擦力 2

1.4.惯性 3

二、大略机器 3

2.1 杠杆 3

2.2 滑轮 4

2.3 功和功率 4

三、分外的构造 4

3.1 凸轮装置 4

3.1.1 定义 4

3.1.2 组成 5

3.1.3 分类 5

3.1.4 运动规律 9

3.1.5 从动件常见运动 9

3.1.6.特点 10

3.2 曲柄 11

3.3棘轮 11

3.3.1定义 11

3.3.2组成 11

3.3.3 事情事理 11

3.3.4分类 12

3.3.5浸染 14

3.4 滑杆 14

3.5 连杆装置 14

四、机器人通识 14

4.1 机器人的发展 14

4.2 机器人当代发展 15

4.3 机器人基本组成 16

4.4 工业机器人特点 16

4.5 机器人干系电影 16

一、力的认知1.1 力的先容

符号：F

单位：牛顿 N

力的效果：可以改变物体的运动状态或改变物体的形态。

力的三要素：大小、方向以及浸染点

1.2 重力

定义：重力是我们生活中无时无刻都存在的一种力，是由于地球的吸引而受到的力

符号：G

重心：地球吸引物体的每一个部分，但是对付全体物体，重力浸染的表现就彷佛它浸染在物体的一个点上，这个点便是物体的重心。
质地均匀形状规则的物体的中央，很随意马虎确定

大小：G=mg 重力=质量重力加速度 g=9.8N/Kg

1.3摩擦力

定义：两个相互打仗的物体，当它们发生相对运动或者具有相对运动趋势时，在打仗面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做摩擦力。

影响成分：打仗面所受的压力，打仗面的粗糙程度。

方向：阻碍相对运动或者相对运动趋势。
分类：静摩擦，滑动摩擦，滚动摩擦

三种摩擦力的差异

静摩擦力

滑动摩擦力

滚动摩擦力

力产生的条件

1.两物体进行直接打仗、挤压

2.打仗面粗糙

3.两物体相对静止

4.有相对运动趋势

（平行施力，但又没有让物体真正动起来）

1.两物体进行直接打仗、挤压

2.产生相对运动

1.物体在平面上进行滚动 （每个点都与平面打仗，实质是静摩擦，只因物体的几何属性是球体表面

力的方向

摩擦力总是相反于运动趋势，可用平衡法来判断。
可以是阻力，也可以是动力。
（走路是利用静摩擦力）

摩擦力相反于运动趋势

摩擦力相反于运动趋势

力的大小

利用受力平衡打算

重力与表面的粗糙程度

F=μN

F是摩擦力 μ是摩擦成分

N是压力

滑动摩擦力的1/60～1/40

1.4.惯性

定义： 物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性子，称为惯性。
惯性是物体的一种固有属性

二、大略机器2.1 杠杆

定义：能绕某一固定点迁徙改变的杆

杠杆事理公式是由阿基米德总结的。

阿基米德曾经说过，给我一个支点，我能翘起全体地球。
利用的便是杠杆事理。

（结合力的三要素扩展）

三要素：动力点，支点，阻力点。

平衡条件：阻力阻力臂=动力动力臂 F1L1=F2L2（F2为动力）

L1

L2

F1 F2

L1

L2

分类

条件

力矩

活动间隔(红线部分)

生活实例

省力杠杆

L1<L2

F1>F2

费间隔

瓶起子

螺丝刀

费力杠杆

L1>L2

F1<F2

省间隔

鱼竿

筷子

等臂杠杆

L1=L2

F1=F2

不费不省

跷跷板

天平

生活中的杠杆看需求，有时利用费力杠杆，为了省间隔。

2.2 滑轮

定滑轮：轴的位置固定不变的滑轮

动滑轮：轴的位置随着被拉物体一起运动的滑轮。

滑轮分类

力大小

方向

间隔

实质

定滑轮

不变

改变

间隔不变

等臂杠杆

动滑轮

力减小一半

不变

费间隔 二倍

省力杠杆

滑轮组：由多个动滑轮和定滑轮组成的机构。

2.3 功和功率

功的定义：一个力浸染在物体上，物体在这个力的方向移动了一段间隔， 这个力的浸染就显示出成效，力学里就说这个力做了功。

功包含两个必要成分：一个是浸染在物体上的力， 一个是物体在这个力的方向上移动的间隔。

大小：功=力力的方向上移动的间隔 W=Fs

单位： 焦耳

符号：J

1 J=1 Nm三、分外的构造

3.1 凸轮装置3.1.1 定义

凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构

注1：高副机构（简称高副）：在机器工程中，指的是机构的两构件通过点或线的打仗而构成的运动副。
例如齿轮副和凸轮副

注2：低副机构（低副）：通过面的打仗而构成的运动副

3.1.2 组成

凸轮：一个具有曲线轮廓或凹槽的构件 一样平常为主动件。

等速回转运动（匀速圆周运动）

从动件

凸轮

从动件：通报动力和实现预定的运动规律的构件，一样平常作连续或间歇性的往来来往直线运动或摆动。
从动件上升的最大间隔叫做升程。

机架：框架构造。

3.1.3 分类

（1） 按凸轮形状不同： 

盘形凸轮：最基本的形式，构造大略，运用最为广泛。

移动凸轮：凸轮相对机架做直线移动。

圆柱凸轮：属于空间凸轮机构。

（2）按从动件不同：

尖顶从动件：

优点：能与任意繁芜的凸轮轮廓保持打仗，从而使从动件实现任意的运动规律。

缺陷：尖端处极易磨损，

适用：传力不大的低速机构。

滚子从动件：

优点：凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，用于通报较大的动力，运用较广。

适用：中、低速机构。

平底从动件：

优点：从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳，传动效率高。

缺陷: 与之相合营的凸轮轮廓须全部外凸。

适用：高速场合。

b.根据运动形式的不同：

直动从动件：从动件作往来来往移动，其尖真个运动轨迹为一段直线。
直动从动件又分为两种。

对心直动从动件：尖端或滚子中央的轨迹通过凸轮的轴心。

偏置直动从动件：尖端或滚子中央的轨迹不通过凸轮的轴心。

摆动从动件：从动件作往来来往摆动，其尖真个运动轨迹为一段圆弧。

（3）按高副打仗办法不同

a、力锁合：

重力锁合：依赖重力将从动件恢复原来的状态的锁合办法。

弹力锁合: 依赖弹力将从动件恢复原来的状态的锁合办法。

几何锁合

槽凸轮机构：槽两侧面的法向间隔即是滚子直径

 2.主回凸轮机构(共轭凸轮机构)：一个凸轮推动从动件完成正行程运动，另一个凸轮推动从动件完成反行程的运动。


3.等径凸轮机构：两滚子中央间的间隔始终保持不变。

4.等宽凸轮机构：凸轮廓线上任意两条平行切线间的间隔都即是框架内侧的宽度。

3.1.4 运动规律

1.凸轮的转速决定从动件运动的快慢。

2.凸轮的外廓形状决定从动件的运动规律。

（凸轮的外廓形状取决于从动件的运动规律，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。
）

3. 只要做出适当的凸轮轮廓，就能使从动杆得到任意预定的运动规律。

3.1.5 从动件常见运动

(1)等速运动：

特点：行程始末速率有突变，加速度理论上由零变为无穷大，从而使从动件产生巨大的惯性力，机构受到强烈冲击，存在刚性冲击。

适应场合：低速轻载

(2)等加等减速运动

特点：行程始末和中点，加速度突变，存在柔性冲击。

适应场合：用于中速轻载。

(3)余弦加速运动（简谐运动）

特点：有柔性冲击。


适应场合：用于中、低速轻载。
当从动件作无停歇连续运动时，可用于高速。

(4)正弦加速运动（摆线运动）

特点：无刚、柔性冲击

适用场合：用于高速。

3.1.6.特点

（1）优点：构造大略、紧凑、设计方便；

可以实现任意预定的运动规律；

动作准确可靠。

（2）缺陷：高副打仗（点或线）压力较大，点、线打仗易磨损；

维修困难；

凸轮轮廓加工困难，用度较高；

行程较短

3.2 曲柄

曲柄滑块构造

2. 曲柄连杆机构

组成:机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组

浸染：将圆周回转运动变为往来来往摆动，或者未来去摆动变为圆周回转运动。

运用：发动机，自行车，飞剪。

3.3棘轮3.3.1定义

由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构

3.3.2组成

棘轮

摆杆

止回棘爪：静止可靠，防止棘轮反转

驱动棘爪（主动棘爪）：

3.3.3 事情事理

主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用迁徙改变副相联。
当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮随着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。
当主动件逆时针方向迁徙改变时，止回棘爪阻挡棘轮发生逆时针方向迁徙改变，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，以是，这时棘轮静止不动。
因此，当主动件作连续的往来来往摆动时，

3.3.4分类

按构造形式：

齿式棘轮机构 ：

优点：构造大略，制造方便；动与停的韶光比可通过选择得当的驱动机构实现。

缺陷：动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。

摩擦式棘轮机构 ：

优点：用偏幸扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。
特点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。

缺陷：靠摩擦力传动，会涌现打滑征象，虽然可起到安全保护浸染，但是传动精度不高。
适用于低速轻载的场合。

按啮合办法

外啮合棘轮机构

特点：加工、安装和维修方便，运用较广。

内啮合棘轮机构

特点是构造紧凑，形状尺寸小。

按从动件运动形式。

单动式棘轮机构：当主动件按某一个方向摆动时，才能推动棘轮迁徙改变。

双动式棘轮机构：在主动摇杆向两个方向往来来往摆动的过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮迁徙改变。

双动式棘轮机构常用于载荷较大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于棘轮齿距的场合。

以上先容的棘轮机构，都只能按一个方向作单向间歇运动。

双向式棘轮机构：可通过改变棘爪的摆动方向，实现棘轮两个方向的迁徙改变。
图示为两种双向式棘轮机构的形式，双向式棘轮机构必须采取对称齿形。

3.3.5浸染

棘轮机构将连续迁徙改变或往来来往运动转换成单向步进运动。
常运用于千斤顶，腰带，自行车当中

3.4 滑杆

运动办法为回转体作回转运动，滑块从动，滑杆绕固定轴迁徙改变，并始终保持与滑块的共轴关系。

运用：古代花轿，缝纫机，

3.5 连杆装置

定义：由多少有确定相对运动的构件用低副联接组成的机构。
运用：足式机器人等

四、机器人通识4.1 机器人的发展

机器人（Robot）是自动实行事情的机器装置。
它既可以接管人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技能制订的原则纲领行动。
它的任务是帮忙或取代人类事情的事情，例如生产业、建筑业，或是危险的事情。

联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了实行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。
”

1. 1910年 捷克斯洛伐克 卡雷尔·恰佩克 科幻小说 创造出“Robot”这个词。

2. 1911年 美国 西屋电气公司 家用机器人它由电缆掌握，可以行走，会说77个字，乃至可以吸烟，不过离真正干家务活还差得远。
但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加详细。

3.1912年 美国 阿西莫夫 科幻小说 提出“机器人三定律”。
后来成为学术界默认的研发原则。

4.1954年 美国 乔治·德沃尔 天下上第一台可编程的机器人Unimate 尤尼梅特（即天下上第一台真正的机器人）

5.1959年德沃尔和约瑟夫·英格伯格 第一台工业机器人间界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。
由于英格伯格对工业机器人的研发和宣扬，他也被称为“工业机器人之父”。

6.1966年斯坦福大学人工智能研究中央 谢克机器人（ShakeTheRobot） 第一台移动机器人 它被授予了有限的不雅观察和环境建模能力，掌握它的打算机要填满全体房间。

7.1969年日本机器人专家森昌弘 “胆怯谷理论”人形玩具或机器人的仿真度越高，超过95%人们越有好感，但当超过一个临界点时，这种好感度会溘然降落，越像人越反感恐怖，直至谷底，称之为胆怯谷。
大概正由于如此，许多机器人专家在制造机器人时，都只管即便避免“机器人”外表太过人格化，以求避免跌入“胆怯谷陷阱”。

“机器人三原则”：

1.机器人不应侵害人类；

2.机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；

3.机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。

这是给机器人授予的伦理性纲领。
机器人学术界一贯将这三原则作为机器人开拓的准则。

4.2 机器人当代发展

1. 国际上的机器人足球比赛分为两大系列RoboCUP（机器人间界杯）和FIRA（微型机器人间界杯足球比赛）

（1）机器人间界杯（RoboCup）

1992年 加拿大不列颠哥伦比亚大学教授 Alan Mackworth 提出机器人进行足球比赛（提出观点）

1992年10月 日本 草拟了规则和足球机器人和仿照系统的开拓原型。
（原型）

1993年6月 日本 创办机器人比赛命名RoboCup J联赛，随后更名机器人间界杯RoboCup（创办）

1997年8月23-29日 日本名古屋 举行比赛 （首届比赛）

2008年6月 中国苏州第12届机器人间界杯39个国家和地区，321支参赛队，1400多名参赛者

（2）微型机器人间界杯足球比赛（FIRA）

1995年韩国科学技能院 金钟焕(Jong—HwanKim)教授 提出

1996年11月韩国首次举办了微型机器人间界杯足球比赛(即FIRAMiroSot‘96)，往后每年举办一次机器人足球比赛。

2.20世纪火星探测器

1.2001年4月7日，美国发射”2001火星奥德赛号”探测器

2.2003年美国发射两架火星探测车，2014年初成功上岸，分别是勇气号(Spirit, MER-A)机遇号(Opportunity, MER-B)

4.3 机器人基本组成

1. 机器人系统基本构造：机器部分、传感部分、掌握部分

机器人是综合微电子技能，自动化掌握技能，机器学，打算机 等学科综合成果。

传感器是一种检测装置，能感想熏染到被丈量的信息并能将感想熏染到的信息，按一定规律变换成为电旗子暗记或其他所需形式，以知足信息的传输、处理、存储、显示、记录和掌握等哀求。

2. 机器人驱动办法：电力驱动 液压驱动，气压驱动，

3. 电机是发电机和电动机的统称，电机常日分为直流电机和互换电机，互换电机分为异步 电机和电机两类

4.4 工业机器人特点

对事情环境有很强的适应能力，能够代替人类在有害场所从事危险事情

动作准确性高，可担保产品质量的稳定性。

能高强度在环境中从事单调大略的劳动

具有很广泛的通用性

4.5 机器人的分类

·国际分类

1．制造环境下的工业机器人

2．非制造环境下的做事与仿人型机器人

·海内分类

1．工业机器人

2．特种机器人

4.5 机器人干系电影

序号

电影／动画片 名称

机器人主演

电影年份

1

闭幕者（第一部）

T-800

1984年

2

霹雳五号

Number 5

1986年

3

机器战警

亚历克斯·墨菲

1987年

4

剪刀手爱德华

爱德华

1990年

5

机器管家

安德鲁

1999年

6

人工智能

大卫

2001年

7

I,Robot机器公敌

尼桑

2004年

8

机器人历险记

罗德尼

2005年

9

变形金刚（第一部）

汽车人、霸天虎

2007年

10

钢铁侠

托尼·斯塔克

2008年4月

11

机器人总动员

瓦力

2008年6月

12

铁臂阿童木

阿童木

2009年

13

铁甲钢拳

亚当

2011年

14

机器人启迪录

艾克斯

2012（小说改编未拍完）

15

环太平洋

机甲猎人

2013年

16

超能陆战队

大白

2014年（美国上映）

17

超能查派

查派

2015年