机器人现状与其发展

机器人现状与其发展第一页，共30页。智能机器人人类自己打开了潘多拉之盒？第二页，共30页。KARA—GDC

当机器人拥有人类的感情？第三页，共30页。按照结构形态，负载能力和动作空间划分超大型机器人：负载能力1000kg以上大型机器人：100-1000kg/10平方米以上中型机器人：10-100kg/1–10平方米小型机器人：0.1-10kg/0.1-1平方米超小型机器人：0.1kg以下/0.1平方米以下第四页，共30页。

机器人的应用十分广泛，在许多领域机器人都得到了成功的应用或有着美好的应用前景。工业机器人

工业机器人是应用最为成功和广泛的机器人，它的应用涉及到工业生产的各个方面，如焊接、装配、喷漆等。海洋探测机器人可用于海底矿物资源和水文气象探测、海底地势勘查、打捞、救生、排险等。空间机器人在航天飞机上用来回收和维修人造卫星，在空间站、月球表面和火星上进行工作。军用机器人有扫雷排雷机器人、侦察机器人、防核防化机器人等。第五页，共30页。特种机器人

替代人在繁重、危险、恶劣环境下作业必不可少的工具，如消防（灭火）机器人、防暴机器人、盾构机器人等。微型机器人进入煤气、输油管道等狭窄场所进行工作，甚至进入人体的血管、肠胃。微操作机器人是机器人领域的一个重要研究方向，在国防、空间技术、生物医学工程、智能制造和微机电系统（MEMS）中有广泛的应用前景。娱乐机器人充当导游、做表演、甚至与人进行简单交流，如导游机器人、足球机器人、机器狗、机器猫、机器鱼等。服务机器人已经开始或在不久的将来进入人类家庭生活，如保健机器人，导盲机器人、垃圾清扫和擦玻璃机器人等。第六页，共30页。2.机器人的发展历史

(TheDevelopingHistoryofRobots)

古代“机器人”——现代机器人的雏形人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史（1）.中国古代机器人（2）.国外古代机器人第七页，共30页。

春秋后期，据《墨经》记载，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”。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”，并用其在崎岖山路中运送军粮，支援前方战争。第八页，共30页。1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪的道顿堀演出。1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭，它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。1773年，著名的瑞士钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯制造出自动书写玩偶、自动演奏玩偶等，他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的，它们有的拿着画笔和颜色绘画，有的拿着鹅毛蘸墨水写字，结构巧妙，服装华丽，在欧洲风靡一时。1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出，它是一个电动机器人，装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动（2）.国外古代机器人

公元前2世纪，古希腊人发明机器人是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像，它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。第九页，共30页。1662年,日本的竹田近江发明的自动机器玩偶1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭，它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。第十页，共30页。1773年，著名的瑞士钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯制造出自动书写玩偶、自动演奏玩偶等，他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的，它们有的拿着画笔和颜色绘画，有的拿着鹅毛蘸墨水写字，结构巧妙，服装华丽，在欧洲风靡一时。第十一页，共30页。1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的万能机器人》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。第十二页，共30页。1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，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具体。1942年美国科幻巨匠阿西莫夫在《IRobot》一书中给机器人赋予了伦理性纲领，提出“机器人三原则”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。1948年诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。第十三页，共30页。机器人的分类工业机器人家用机器人智能机器人第十四页，共30页。1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来更进一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。第十五页，共30页。1998年丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装，使机器人开始走入个人世界。第十六页，共30页。1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销售一空，从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。爱宝机器狗第十七页，共30页。2006年6月，微软公司推出MicrosoftRoboticsStudio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。第十八页，共30页。目前机器人最新发展水平第十九页，共30页。AlphaGo人工智能的胜利？人类已被机器打败？第二十页，共30页。棋局评估器（PositionEvaluator）阿尔法围棋（AlphaGo）的第二个大脑相对于落子选择器是回答另一个问题。不是去猜测具体下一步，它预测每一个棋手赢棋的可能，在给定棋子位置情况下。这“局面评估器”就是“价值网络（ValueNetwork）”，通过整体局面判断来辅助落子选择器。这个判断仅仅是大概的，但对于阅读速度提高很有帮助。通过分类潜在的未来局面的“好”与“坏”，AlphaGo能够决定是否通过特殊变种去深入阅读。第一大脑：落子选择器（MovePicker）阿尔法围棋（AlphaGo）的第一个神经网络大脑是“监督学习的策略网络（PolicyNetwork）”，观察棋盘布局企图找到最佳的下一步。事实上，它预测每一个合法下一步的最佳概率，那么最前面猜测的就是那个概率最高的。这可以理解成“落子选择器”。第二十一页，共30页。左右两个大脑阿尔法围棋（AlphaGo）是通过两个不同神经网络“大脑”合作来改进下棋。这些大脑是多层神经网络跟那些Google图片搜索引擎识别图片在结构上是相似的。它们从多层启发式二维过滤器开始，去处理围棋棋盘的定位，就像图片分类器网络处理图片一样。经过过滤，13个完全连接的神经网络层产生对它们看到的局面判断。这些层能够做分类和逻辑推理。这些网络通过反复训练来检查结果，再去校对调整参数，去让下次执行更好。这个处理器有大量的随机性元素，所以人们是不可能精确知道网络是如何“思考”的，但更多的训练后能让它进化到更好。第二十二页，共30页。喷漆机器人

搬运机器人第二十三页，共30页。1959年

德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世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传，他也被称为“工业机器人之父”。第二十四页，共30页。1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。第二十五页，共30页。1990