机器人技术概况和新进展.doc

机器人技术概况和新进展ISAS 机器人技术概况和新进展专业：软件工程 班号：1003完成人：胡永胜中国的机器人技术概况王磊世界的机器人技术概况段哨中国的机器人新进展吴玉翠世界的机器人新进展指导教师：崔柯梅答辩日期：2010年12月10日起源西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。春秋后期，我国著名的木匠鲁班，在机械方面也是一位发明家，据墨经记载，他曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”，体现了我国劳动人民的聪明智慧。1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”，并用其运送军粮，支援前方战争。 中国第一代个人机器人2006年4月28日，对于沈阳新松机器人自动化股份有限公司来说，注定要载入史册。这一天，他们自主研发的我国第一代个人机器人“亮亮”、“月月”带着众人的企盼正式诞生了。概况我国的机器人研究开发工作始于2 0世纪70年代末，在国家“863”、“973”、“九五攻关”等高技术发展计划的重点支持下，取得了重大发展。一方面，以清华大学、上海交通大学，中国科学院等科研院所为代表，重点对机器人基础技术进行研究，诸如机器人机构的运动学、动力学分析与综合，机器人运动的控制算法，多传感器控制系统，遥控操作技术等均取得长足进展；另一方面，大批专业生产机器人以及自动化设备的公司成立，推动了机器人技术的产业化进程。 u 家务型机器人：能帮助人们打理生活，做简单的家务活。u 操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。 u 程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。 u 示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。 u 数控型机器人：不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。 u 感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的动作。 u 适应控制型机器人：能适应环境的变化，控制其自身的行动。 u 学习控制型机器人：能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。 极限作业机器人仿真机器人1.5 应用排爆机器人管家机器人智能机器人智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的“活物”。其实，这个自控“活物”的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了。智能机器人能够理解人类语言，用人类语言同操作者对话，在它自身的“意识”中单独形成了一种使它得以“生存”的外界环境实际情况的详尽模式。它能分析出现的情况，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求，能拟定所希望的动作，并在信息不充分的情况下和环境迅速变化的条件下完成这些动作。当然，要它和我们人类思维一模一样，这是不可能办到的。不过，仍然有人试图建立计算机能够理解的某种“微观世界”。比如维诺格勒在麻省理工学院人工智能实验室里制作的机器人。这个机器试图完全学会玩积木：积木的排列、移动和几何图案结构，达到一个小孩子的程度。这个机器人能独自行走和拿起一定的物品，能“看到”东西并分析看到的东西，能服从指令并用人类语言回答问题。更重要的是它具有“理解”能力。为此，有人曾经在一次人工智能学术会议上说过，不到十年，我们把电子计算机的智力提高了10倍；如维诺格勒所指出的，计算机具有明显的人工智能成分。 如果你走进一个有机器人的卡车工厂，希望能看见像电视里“变形金钢”那样神采奕奕的机器人在装配零件，你一定会大失所望。因为现代工业机器人更像普通的机器而远不像人。那我们为什么叫它“机器人”，而不称之为“自动工作机”呢？因为机器人是一种特殊的自动机器，它不仅能做特定的工作，而且可以重新调整和编程以完成很多不同的工作。这种可编程性和多功能适应性正好说明为什么所有的机器人都可视为自动化机器，而并非所有的自动化机器都是机器人了。 被国际上普遍接受的工业机器人的定义只有一个，是由美国机器人工业协会的一批工业科学家于1979年提出的。他们把工业机器人定义为：“一种可改编程序的多功能操作机构，用以按照预先编制的能完成多种作业的动作程序运送材料、零件、工具或专用设备。”让我们来仔细研究这个定义，并理解其确切含义。 第一个关键词组是“可编程序”。其含意为：机器人是这样一种机器，其程序不仅可以编制一次，且可视需要编制任意次。我们日常所用的很多电子装置都带有可编程的计算机芯片。例如，在电子数字闹钟的芯片内部编一个程序，指令它演奏一曲“友谊地久天长”作为闹铃声，然而这些程序不能随意改变，也不允许主人自己输入新的程序。例如，即使你对“友谊地久天长”已经厌烦，也不能在钟内存储另一首自己喜爱的歌曲，因为其程序是固定在内部的。而机器人的程序是可以置入的，即根据使用者的意愿，对之可以改变、增加或删除。一个机器人可具有按任意顺序做不同事情的多种程序。 定义中的第二个关键词是“多功能”。其含义是：机器人是多用途的，即可完成多种工作，如用于激光切割的机器人，对其终端工具稍加改变，即可用于焊接、喷漆或装置操作等工作。第三个关键词是“操作机构”。其含义为：机器人工作时，需要一个移动工作对象的机构。正如机器人与其他自动化机器的区别在于它的程序可重编性和万能性，机器人与计算机的区别在于它有一个操作机构。 最后，让我们研究“多种预编动作程序”的意义。其含义为：机器人工作处于动态过程中，即以连续生产活动为其主要特征。虽然这个定义看来相当抽象，而且有些模棱两可，但它确实把工业机器人与固定程序自动化机器区别开来，与类似食品处理机那种只需要更换配件便可完成调料至绞馅的多功能机器区别开来。同时，它也使机器人远远脱离了科学幻想类小说的范畴，因为机器人能否具备任何人类特征，归根到底是依赖于人类的创造才能。 中国机器人新进展 一 、 工业机器人：据对家用户的统计分析，国内工业机器人主要应用在汽车、机械制造等行业。中国工业机器人的发展现状工业机器人作为现代制造业主要的自动化装备,已广泛应用于汽车、摩托车、工程机械、电子信息、家电、化工等行业,进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业.目前,全世界机器人的拥有量已达80多万台,对于提高工业自动化水平,提高产品质量和生产效率、增强企业市场竞争力、改善劳动条件等起到重大的作用.据预测,19962000年期间,工业机器人的需求量以每年13%的速度增长。二 、网络机器人 虽然网络机器人进入国内只有短短4年多的时间，但已在广大互联网个人用户与企业用户中迅速普及。网络机器人包括传统意义上的机器人与网络接口两部分（完整意义上的网络机器人应是两 者合二为一）。将网络机器人接入基于Internet等网络的所谓的网络机器人平台，构成 网络机器人应用系统，可使操作者（可以是世界某地的互联网上某一非专业 用户）通过Web接口对网络机器人进行监视，控制其完成各种移动和操作，或提供有关环境 信息、知识、智能，帮助网络机器人自主或半自主地完成指定任务。例如，目前常用的“飞信助手”三、医用机器人： 医用机器人的主要研究内容包括：医疗外科手术的规划与仿真、机器人辅助外科手术、最小损伤外科、临场感外科手术等。 目前市场上医疗用机器人，仍是以操控式机械手臂加上显微影像显示系统所结合操作、共同使用之手术型机器人为主。目前最新的是由美国IS（Intuitive Surgical）公司所制造的机器人内窥镜手术装置“达芬奇系统”。长处在于可大幅降低手术过程中的感染问题，并进入一般医师手部所无法伸入之器官组织；此外，配合视讯传输与影像显示技术的进步，可望能进一步实现远距手术。医疗用机器人的进阶应用之一则朝向让机器人成为人体一部分人机一体的方向迈进。譬如正在发展中的人工心脏、视网膜、能接收神经信号的智能型义肢等，让身体因受伤或生病而出现功能缺陷的人，可以有更多替换或矫正的选择。四、空间机器人探月计划中的“主角”，是以月球车为代表的太空机器人。虽然将来探月计划中，太空机器人及其设计方案是否会采用市场化招标的形式来进行，目前还没有确定，但国内众多航天科研机构、高校已经争相开始了空间机器人的研究。作为国内研究空间机器人的权威机构，清华大学智能技术与系统国家实验室专家在接受电话采访时告诉记者，由于月球上的环境恶劣，在适应系统、密封、热控、润滑、能源、通讯等方面的要求都较高，因此月球机器人的设计是一项复杂的系统工程，其研究涉及到许多学科和领域。据了解，国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心也已经成立，空间机器人研究在许多关键技术方面已取得进展。清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学等高校，近期也纷纷展出了它们的月球车。世界机器人新发展We must try our best to develop this kind of technology,and in turn,it will give us the chance of changing our life! Howard gardner如今的现状随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用，而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间，水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世，许多梦想成为了现实。将机器人的技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称，这也说明了机器人所具有的创新活力。水下机器人无人遥控潜水器，也称水下机器人。一种工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作,又称潜水器。水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。 无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。空间机器人是用于空间探测活动的特种机器人，它是一种低价位的轻型遥控机器人，可在行星的大气环境中导航及飞行。空间机器人是在空间环境中活动的，空间环境和地面环境差别很大，空间机器人工作在微重力，高真空，超低温，强辐射，照明差的环境中，因此，空间机器人与地面机器人的要求也必然不相同，有它自身的特点。空间机器人 人智能程度比较高，功能比较全。空间机器人消耗的能量要尽可能小，工作寿命要尽可能长，而且由于是工作在太空这一特殊的环境之下，对它的可靠性要求也比较高。此外，空间机器人是在一个不断变化的三维环境中运动并自主导航。空间机器人几乎不能够在空间停留，所以必须能实时确定它在空间的位置及状态；要能对它的垂直运动进行控制；要为它的星际飞行预测及规划路径。空间建筑与装配一些大型的安装部件，比如无线电天线，太阳能电池，各个舱段的组装等舱外活动都离不开空间机器人，机器人将承担各种搬运，各构件之间的连接紧固，有毒或危险品的处理等任务。在不久的将来，人造空间站初期建造一半以上的工作都将由机器人完成。卫星和其他航天器的维护与修理随着人类在太空活动的不断发展，人类在太空的“财产”也越来越多，在这些财产中人造卫星占了绝大多数。如果这些卫星一旦发生故障，丢弃它们再发射新的卫星就很不经济，必须设法修理后使它们重新发挥作用。但是如果派宇航员去修理，又牵涉到舱外活动的问题，而且由于航天器在太空中，是处于强烈宇宙辐射的环境之下，人根本无法执行任务，所以只能依靠机器人。空间机器人所进行的维护和修理工作有回收失灵卫星，对故障卫星进行就地修理，为空间飞行器补给物资等。空间生产和科学实验 宇宙空间为人类提供了地面上无法实现的微重力和高真空环境，利用这一环境可以生产出地面上无法或难以生产出的产品。在太空中还可以进行地面上不能做的科学实验。和空间装配，空间修理不同，空间生产和科学实验主要在舱内环境里进行，操作内容多半是重复性动作，在多数情况下，宇航员可以直接检查和控制。这时候的空间机器人如同工作在地面的工厂里的生产线上一样。因此，可以采用的机器人多是通用型多功能机器人。 空间机器人在保证空间活动的安全性，提高生产效率和经济效益，扩大空间站的作用等方面都将发挥巨大的作用空中机器人 空中机器人空中机器人又叫无人机，近年来在军用机器人家族中，无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来，世