第一章 机器人简介

1、RoboCup机器人大赛基础,一、机器人发展简史人类的梦想和追求,1.1“机器人”术语的产生1）古代的幻想和追求人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作古代的追求（表1.1)2）“机器人”一词的发明1920年捷克作家卡雷尔卡佩克的科幻剧本罗萨姆的万能机人:罗萨姆公司把机器人作为工业产品推向市场,从事繁重的劳动。后来,公司使机器人具有了感情,机器人成了人类生活中必不可少的成员。该剧预告了机器人的发展对社会的影响。剧中把捷克语“Robota”(农奴)写成“Robot”(机器人)。,塔罗斯,最早出现关于“人造人”的神话故事：当推公元前3世纪的古希腊神话“阿鲁哥历险船”。它叙述了古代克

2、里特岛国一位著名发明家戴德洛斯为国王铸造了一个巨型青铜人，取名“塔罗斯”，国王赐封“塔罗斯”为海防保卫官。“塔罗斯”忠心耿耿地为国王守卫海岛，每天巡岛三次，防止别人偷袭这个岛屿。“塔罗斯”具有惊人的力气，能毫不费力地搬起巨石砸沉来犯船只，并能将青铜铸成的躯体变得赤热火烫，烧死任何妄图靠近的敌人，而它自己却是刀枪不入，敌人对它无可奈何,偃师造人,我国关于机器人的最早记载2900多年以前有天，偃师找到周穆王对他说:“我叫偃师，是一个做手艺的匠人。我毕生都在做一件巧妙的东西。现在我已经老了，东西也做成了，我想献给大王。”周穆王问道：“你要献给我的东西呢?”偃师指着身边的年轻小伙子恭敬的回答道：“大王

3、，我要献给您的就是这个机器人呀！它可以逗您开心、供您取乐呢！”周穆王听了很惊奇，他从椅子上站起来，因着年轻小伙子转了一圈。在他面前的这个小伙子长得十分漂亮，穿着鲜艳的衣服。小伙子在偃师的示意下，嘴唇一动，开始唱起动听的歌曲，随着节拍的变化，脑袋还一摇一晃的。几曲唱完，小伙子又眺起舞来，只见它双手合着曲子购旋律不停地舞动着。周穆王看后喜不自禁，立即收下宝物,木牛流马,每头木牛一次驮的粮食，可供十个土兵吃一个月。按每人每月40斤粮食计算。那么，一头木牛一次就可以驮400斤。这么大的工作量，还不用吃东西。流马的构造就更奇特了，流马是供押运粮草的士兵们坐的，但马的肚子是空的一边安装了一个大盒子，每个盒

4、子可装200斤大米。人坐在流马上押运粮食,海隆的自动偶人,据说最初创造出自动偶人的是两千年以前希腊一个名叫海隆的人。创制了各种各样新奇的机器，还让自动偶人演剧。据说这个剧中的一切都是自动机器操作的。那可能是利用重锤、滑车、齿轮等组成的。海隆还想到了各种机器，其中有自动门、圣水自动销售机、自动风琴等，和现在使用的这类东西的结构相同,随着科学技术的发展，人们对“人造人”的幻想和探索从以前的带着迷信和神秘色彩逐渐向科学型幻想迈步。19世纪的科幻小说中出现的“人造人”已一扫古代神话和中世纪传说中的那种似人非人的外形，作者笔下的“人物”是基于当时科学技术水平基础之上加以充分发挥的浪漫想象力而塑造出来的。

5、,1879年法国作家比利哀德利拉丹笔下未来的夏娃中美丽的“阿达里”姑娘是个“人造人”。它外表和真人一模一样，肌肉容有弹性，皮肤柔软，但它的内脏却是用齿轮、电线、电钮等组成的复杂而精密的机械零件。“阿达里”能像人一样活动自如它的生命来源于电能。更令人叫绝的是它还能如人一样地思考，因为在它的头脑里装有类似于现在电脑一样的东西。这种幻想中的“人造人”的结构完美程度反映了当时的自动化装置技术发展的程度，以及人们对未来机器人的大胆设想，因此作家称其笔下的“阿达里”姑娘为“安德洛伊德”此词源于拉丁语，意思是：与人完全相似的东西,会活动的鸭子,法国的机械技师鲍堪松(一七O九一七八二年)在一七三八年造出了具有

6、齿轮装置的鸭子，在当时的百科词典中是这样描述的：“与活着的动物完全一样，会喝水和啄谷粒吃，能嘎嘎地叫，可以游泳，还能消化食物，排泄粪便。”它构造精整，在整个欧洲都很闻名此外，鲍堪松还制造了“吹笛子的男人”和“打鼓的人”等各种自动偶人,德罗兹父子的机器偶人,在钟表王国”的瑞士，有个城市名叫纳萨特尔，市里的艺术和历史博物馆中，珍藏着三个被瑞士人民称之为“国宝”的同真人一般大小的机器人。这是钟表匠人德兹和他的两个儿子花了四年时间制造成的,第一个机器人，是个小男孩，名叫雅凯，是一名“抄写员”。他一本正经地坐在桌子旁，用鹅毛笔蘸了一下桌子上墨水瓶中的墨水，一口气可以写出40个字母，并在该空格的地方，他会

7、空上一格，而他的头和眼睛在发条的驱动下，随着书写的姿态而转动,另一个小男孩取名为“亨利”，是一个“画家”。他会按照顺序画出四幅铅笔画来第一幅是一个小男孩一边追赶蝴蝶，一边拉着车；第二幅是法国国王路易十五的肖像；第三幅是乔治三世和他妻子的肖像。第四幅是题名为“我的小狗”。亨利画完一张画，总会低头把散落在画面上的铅笔灰吹得干干净净,第三个机器人，是一个女孩子，她是一位音乐家。能在一架特制的钢琴上演奏五首曲子。演奏过程中，她的一双明亮的眼睛，随着键盘上手指变化而转动。胸脯还一起一伏地“呼吸”，并且不时的把头朝向观众，以感谢观众这三个机器人，都是用黄铜做成的，内部各项工作由齿轮控制，上一次发条，就可以

8、表演一个半小时,德罗兹父子制造的三个机器人，在人们心目中激起了极大兴趣。机器人被车子运载着到欧洲各国去巡回展出、表演，时间长达十年之久，德罗兹父子因此而成为百万富翁。在长期的表演过程中，机器人也出过几回故障：有一次，机器人为法国国王路易十六和他的王后表演，不知是哪个部位出了故障，当宣布亨利将画出前国王路易十五的肖像时，亨利的笔下竟画的是：“我的小狗。”顿时宫廷中气氛紧张起来，德罗兹父子巴吓得面如土色。好在路易十六倒还开明，没有追究。,随着时间的流逝，人们对德罗兹父子制造的机器人的兴趣淡下来。德氏父子为了筹措资金从事其他事业，将三个机器人卖给了马德里的一家法国公司。在以后100多年里，它们又被几

9、经转手，一直漂泊在异国他乡。1900年，纳沙特尔市博物馆终于在德国找到这些机器人。广大市民知道这一消息后，自动捐资750万瑞士法郎的巨款，将三个机器人买回瑞士。为了感谢全市公民，工程师们为“抄写员”雅凯安装了新的机构，现在它提笔就能自豪地写出：“我们永远不再离开我们的祖国了!,机器人(robot)这个名称的由来,机器人这个名词是在二十世纪初产生的机器人这一名词的创始人是捷克斯洛伐克的作家卡列尔查培克。他在一九二O年写的剧本洛桑万能机器人公司中，第一次使用了机器人这个词,在捷克斯格伐克有“罗伯达”这个词，意思为奴隶，还有“罗伯托尼克”这个词，表示工人的意思。查培克根据这两个词，制造了机器人这个词

10、，意思是“用人的手制造的工人”从那以后，机器人这个词就成了意思为“代替人工作的机器”的名词推广到全世界了,机器人的三原则,正如洛桑万能机器人公司所描写的那样，人所造出来的东西如果加害于人，那是不妥当的。因此，有的人严格地规定了科学幻想小说里出现的机器人的性格。这就是美国科学幻想小说家阿西摩夫,阿西摩夫一九二O年生于俄国的彼得罗维奇镇，曾到美国，进哥伦比亚大学读过书，成了化学家，取得了博土学位。因为他写了很多浅显易懂的解说科学的书，这使他比作一个化学家还著名。到现在为止，他已经写了一百多本书这位阿西摩夫在一九五O年写了一部小说，名为我是机器人,“机器人的三原则”第一条机器人不可伤害人，或眼看人将

11、遇害而袖手旁观。第二条机器人必须服从人的命令。但是，其命令违反第一条规定时可不服从。第三条机器人必须在不违反第一、二条规定的情况下来保护自己。,阿西摩夫所规定的这三项原则清楚地表示出在人类社会中能够和人一起工作的机器人应具有的形象。在阿西摩夫所写的科学幻想小说中出现的机器人，都具有这样的性格。将来，实际出现在我们身边的机器人也必须具有这些性格,“尤尼梅特”,1954年，是机器人技术发展史上的一个重要里程碑。美国工程师乔治迪波儿，正式向美国政府提出申请，要求生产一种用于工业生产中的“重复性作业的机器人”。乔治迪波儿，是从事生产管理的工程师，他觉得让聪明的人类干如此简单的重复性工作，简直是一种浪费

12、。于是他领头成立了世界上第一家机器人生产公司美国联合控制公司。同时发表了他的论文运用重复作业的通用性工业机器人，从而掀开了制造机器人的崭新一页,乔治迪波儿带领他的同行们，经过近7年的反复探索和试验。终于在1961年，推出一台名为“尤尼梅特”的实用机器人，并首次作为商品机器人出售“尤尼梅特”英文的含义是“万能的生产者”。在这个时间，乔治工程师从事的工作，开始受到社会的关注和重视。,3）工业机器人的诞生进人20世纪后，实用化的工业机器人相继问世。各种用途的机器人相继问世，许多梦想成为了现实,机器人电子装配生产线,1.2“机器人”是人类的伟大发明1)人类的伟大发明机器人技术是20世纪人类的一项伟大发

13、明，机器人学的进步和应用是本世纪科学上最有说服力的成就之一,是当代最高意义上的自动化。2）广阔的研究和应用前景科学的进步与技术的创新,为机器人的研究与应用开辟了广阔的思路与空间。,2）发展中的不足目前的机器人，特别是已实用化的工业机器人，完全不具有人的形状和结构，其智能水平与人类相比仅在婴幼儿阶段，还没有摆脱“机器”的“阴影”，走近“人”的世界，它们与人之间的相似性太小。3）更高的追求机器人的智能化、机动性、高度的可靠和安全性、以及与人类环境的完美的融入性和协调性是人类的更高追求。因此，无论在科幻小说还是人们对机器人的第一意识中，都把像人一样的机器人作为机器人研究的最高境界，机器人研究者也一直

14、把实现类人的行为作为梦寐以求的目标。,1.3人类的更高追求1）社会进步的需求社会的现代发展不在满足于仅要求机器人适应自动化的工业生产场所和无人的环境，而是需要“她”具有人的运动方式和更强大的能力，能更好的融入到人类的生活，在与一般人（不仅是专家）的交互和合作的各种活动中，替代人完成一些需要人来完成的工作，而不会给人的生活带来突兀的感觉。,二、机器人概念和分类,2.1概念1）工业机器人的定义和特点定义：工业机器人是一种在自动控制下，能够重复编程完成某些操作或移动作业的多功能、多自由度的机械装置，可以在无人参与下自动的执行搬运、装配、焊接和喷涂等多种操作和移动功能的自动化装置,被国际上普遍接受的工

15、业机器人的定义只有一个。系由机器人工业协会RIA(前称美国机器人学研究会)的一批工业科学家于1979年提出。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”,焊接工业机器人,焊接和喷涂工业机器人,搬运和装配工业机器人,在生产线上工作的喷漆工业机器人,机器人化装配生产线,特点：工业机器人是机电一体化的工业生产用自动化装置。工业机器人是为工业大生产而设计的,为了适应各种不同的生产应用,其形状多种多样,但根本没有一点人模样,它具有如下特点：(1)能高强度地、持久地在各种生产和工作环境中从事单调重复的劳动，使人类从繁重体

16、力劳动中解放出来。(2)对工作环境有很强适应能力，能代替人在有害场所从事危险工作。(3)具有很广泛的通用性，比一般自动化设备有更广的使用，既能满足大批量生产的需要，又能满足产品灵活多变的中、小批量的生产作业。(4)具有独特的柔性，它可以通过软件调整等手段加工多种零件，可以灵活、迅速实现多品种、小批量的生产。(5)动作准确性高，可保证产品质量的稳定性。(6)能显著地提高生产率和大幅度降低产品成本。,2）智能机器人非制造环境下的机器人定义和特点定义：非制造环境下的机器人涵盖了除工业机器人外的所有其它类型的机器人特点：非制造环境下的机器人除具有工业机器人的基本属性和使用特点外，具有比工业机器人适应面

17、更广、自动化和智能化更高、对工作环境的适应能力更强、操作功能更复杂、以及能满足特殊要求等特性。,各种非制造环境下的机器人,非制造环境下的机器人-步行拟人机器人,非制造环境下的各种机器人,非制造环境下的机器人-康复机器人,2.2分类1）工业机器人工业机器人的分类方法很多，还没有一种分类可以满意地将各类机器人均包括在内，目前多数的分类只能按各种特征、性能来考虑。以下是各种分类表：,工业机器人的坐标结构布置形式,工业机器人的示教再现控制方法,多足移动机器人,操作机器人-点焊机器人,轮式移动军用机器人,四足移动机器人,DANTE-1和DANTE-2(CarnegieMellonUniv.)。包括8条缩

18、放式足机构，其中DANTE-1高3m，宽2m，重400kg，曾进行火山考察。,双足移动拟人机器人,履带式移动机器人,服务机器人-外墙清洗移动机器人,服务机器人-玻璃清洗机器人,服务机器人-导盲犬,服务机器人-加油机器人,娱乐服务机器人-机器狗,娱乐服务机器人-足球机器人,军用机器人-无人战场车,军用机器人-飞行机器人,军用机器人-排弹移动机器人,空间机器人-月球车,空间机器人-空间站操作臂,水下机器人,医疗机器人-外科手术机器人,机器人化机器-并联虚拟轴机床,机器人化机器-并联虚拟轴机床,微机器人（微操作型）,拟人机器人,无人飞行机器人,各种仿人手部,MIT研制的仿生机器人恐龙,3.1工业机器

19、人的发展1）发展历史（见后表）2）应用现状1998年国际机器人联合会的调研报告：（1）截止到1997年底,历年来世界上共销售工业机器人95万台,现役工业机器人总数为71.1万台。1997年世界上共装备各种工业机器人85000台,比1996年增长6.5%,销售额为48亿美元。,三、机器人的近代发展和应用,（2）19972002年世界机器人年平均增长9%,2001年销售量比1997年增长41%。在机械行业不景气的情况下,机器人能连续增长,也显示了机器人在工业生产中的重要性。（3）工业机器人是一种对生产条件和生产环境的适应性和灵活性很强的柔性自动化设备。在技术发达国家中,工业机器人已在生产中得到了广

20、泛的应用。工业机器人的应用使产品质量及生产率都得到了很大提高,并且由于机器人是一种能适应产品迅速更新换代的柔性自动化设备,所以,它的应用大大缩短了新产品的换产周期,从而提高了产品在市场上的竞争力。在当代工业技术革命中,工业生产日趋向柔性自动化方向发展,工业机器人技术已成为现代工业技术革命中的一个组成部分。,3.2非制造环境下的机器人发展近年来，非制造环境下的机器人随着机器人智能程度和技术的发展,拓宽了其潜在的应用领域,出现了以下发展热点：仿人机器人（1）工业机器人是为工业生产而设计的,为了适应各种不同的应用现场,其形状多种多样,但根本没有一点人模样,这也使很多机器人爱好者大失所望。为了使机器人

21、更容易让人接受,也为了让机器人像人一样能完成各种工作,各国都在开发不同规格、不同功能的仿人机器人,（2）从仿人机器人的集成情况看,日本本田公司的P2、P3最先进。P2机器人于1996年问世,身高185cm,体重210kg。它能通过重力感应器和脚底的触觉感应器把地面的信息传到大脑(电脑),机器人的电脑再根据情况进行判断,进而平衡身体,稳步前进。它不仅可以走平路,而且可以爬台阶和在倾斜路面上行走;不仅可以推车,而且可以通过遥控拧螺钉。P3机器人是P2机器人的改进型,它比P2更先进。P3身高160cm,体重130kg,与人类更加接近。,（3）为了进一步推动仿人机器人的发展,日本于1998年推出了人型

22、机器人计划。该计划为期5年,共分两个阶段:第一阶段为19981999年;第二阶段为20002002年,总投资200亿日元,这也是它的第三个机器人计划。日本的第一个机器人计划是1983年启动的“极限作业机器人”计划,为期8年,总投资155亿日元;第二个机器人计划是1991年启动的为期10年的“微机械技术”开发计划,总投资250亿日元。,日本本田研制的P3型拟人机器人,法国国家实验室的BIP2000,早稻田大学的WENDY拟人机器人,MIT研制的拟人机器人上肢,英国大学研制的气囊驱动拟人机器人,美国大学研制的电传动拟人机器人,日本研制的拟人机器人,军用机器人（1）随着武器系统的不断发展,士兵在战场

23、上的生存条件越来越差。为了保护士兵的生命,无人作战系统的应用越来越广泛。（2）军用无人作战系统按不同的应用空间分为水下机器人系统、地面机器人系统、无人机(空中机器人)和空间机器人系统。（3）其中无人机发展最快,已得到广泛的应用。在北约对南联盟的空袭过程中就曾大量使用了无人机,其中有多驾被击落。（4）微型无人机是90年代中期出现的一个新生事物,由于微型无人机在战场侦察、生化探测等诸多方面有着巨大的应用潜力,所以发展特别快。现在微型无人机还处于研究阶段,其飞行方式,有像飞机一样采用固定翼的,有像昆虫一样采用扑翼的,也有像直升飞机一样采用旋翼的。微型飞机遇到的主要困难有动力问题、空气动力学问题、通讯

24、与控制问题、侦察传感器问题等。（5）地面军用机器人很多人认为是很遥远的事情,对现在的战争影响不大,其实不然,美国从19992005财年计划投入4.586亿美元,2005年以前将有一大批遥控及半自主地面军用机器人装备美国陆海空三军。,扫雷轮式移动军用机器人,无人移动侦察车,微型无人飞行机器人,小型无人飞行机器人,*水下机器人和空间机器人（1）现在的水下机器人已能下潜到世界上最深的海底,空间机器人索杰纳也已成功地登上了火星。（2）国家高技术研究发展计划(863计划)支持研制的6000m自治水下机器人于1997年圆满完成了太平洋洋底调查任务,获得了大量数据和资料，表明了我国已掌握水下机器人技术，探测

25、应用的实用阶段,海底作业型机器人如探测、取物、救险、埋缆正在研制之中。,水下机器人-水下移动潜水器,Rocky7(美国喷气动力实验室)。采用六轮独立悬挂系统，前后独立转向机构。其简化型号“索杰纳”曾于1997年4月成功登陆火星,MARSOKHOD月球探测车(俄罗斯),LUNOKHOD月球探测车(俄罗斯),*服务机器人（1）目前在非制造领域中已开发出多种实用化的服务机器人,如在农业中的收获机器人、嫁接机器人、除草机器人,在建筑业中的钢构架焊接、涂覆、检查、测量机器人,在电力工业中的检查、清扫、除污、高空高压作业机器人,在石油、煤气行业中的管道和贮罐的检查、修补机器人,等等。（2）服务机器人与人们

26、生活密切相关,服务机器人的应用将不断改善人们的生活质量,这也正是人们所追求的目标。一旦服务机器人和其它机电产品一样被人们接受,走进千家万户,其市场将不可限量。（3）由机器人主刀的外科手术也已成为现实。现在世界各国都在积极研制各种用途的服务机器人:智能轮椅、机器人病房、移动病人等助老助残机器人,火灾侦察、人员营救、灭火等消防机器人,高楼清洗、飞机清洗等保洁机器人,等等。,电缆操作机器人,农用采摘机器人,人脸模拟机器人录象放映,索尼狗录象放映,*微型机器人（1）微型机器人技术是正在兴起的机器人新领域,包括微机械及其基础材料、微电子、微驱动与控制技术、微测量技术、微传感器、微能源、微系统设计等。(2

27、)微小型机器人在民用、军用、科学实验中将大有用武之地。尽管其实用化还在研究之中,但已显现出远大前程。微小型机器人技术将会对机器人引发一场革命,并将对社会各方面产生重大影响。,*机器人化机器（1）基于机器人技术的发展和现实生产与产品的需求,机器人技术不断向新的领域渗透,并形成和有望形成机器人新产品,如在工程机械中的无人驾驶振动压路机、沥青摊铺机、混凝土搅拌机(站);地下工程机械中的喷浆机器人、凿岩机器人、盾构机器人。（2）把传统的机器人技术与不断发展的现代科学技术及千变万化的市场需求相结合,使机器人进入更广阔的天地,无疑对机器人的发展具有十分重要的意义。,*机器人足球（1）机器人足球是一个新生事

28、物。现在的机器人足球无论从外形还是功能,离人们的期望值还很远,有时甚至感觉机器人还很笨。由于机器人技术方面的限制,机器人还没有真正意义上的腿,所谓的踢足球实际上是用身子“推”球。（2）现在的机器人足球比赛主要有两个分支,一个是韩国的微机器人世界杯MiroSot,一个是日本的机器人世界杯RoboCup。我国国内的机器人足球也有了自己的队伍,并于1999年11月举行首届中国机器人足球锦标赛。,中型机器人足球比赛录象放映,3.4中国的机器人研究和应用1）研究成果我国的机器人研究始于70年代，经过“七五”攻关、“863”计划,掌握了第一代示教再现型机器人技术，完成了许多基础研究工作。已研制出各种工业机

29、器人，用于喷漆、焊接、装卸料、装配等作业，已有数百台次投入工业应用。近十年来，在第二代(遥控)机器人和第三代(智能)机器人的研究领域也获得发展,使机器人的应用研究开始扩展到各种非制造领域,如核工业、石油化工、水下工程、地下管道等。清华大学精仪系制造工程研究所、机械系、自动化系和计算机系等单位在装配机器人、步行机器人、机器人化机器、微操作机器人、生物基因组装机器人、医疗康复机器人、焊接机器人、机器人仿生学、机器人智能和控制、机器人视觉等研究上已取得国内领先，甚至国际先进的研究成果，并正在继续深入开展先进机器人技术的研究。,清华制造所研制的国内第一台机器人化机器-虚拟轴机床,清华制造所研制的履带式

30、机器人,清华制造所研制的四足全方位步行机器人,清华制造所研制的双三足步行机器人,清华制造所研制的五足步行机器人,清华制造所研制的排水管道清淤机器人,清华制造所研制的生物芯片基因探针分配机器人系统,清华制造所研制的六自由度高精度微动机器人,清华正在研制的拟人机器人,2）存在的问题和差距工业机器人的产业化研究和开发不力，基础条件薄弱、关键技术与部件不配套、市场应用不足等种种原因,未能形成真正的产品，机器人产业化和应用水平已极大的落后于世界先进国家。“九五”期间我国在先进机器人的基础和技术研究方面的投入削减，各项研究工作速度减慢，与世界水平的差距正在加大。,四、未来展望,4.1技术发展1）21世纪的

31、技术热点和特征机器人已在工业领域得到了广泛的应用,而且正以惊人的速度不断向军事、医疗、服务、娱乐等非工业领域扩展。毋庸质疑,21世纪机器人技术必将得到更大的发展,成为各国必争之知识经济制高点和研究热点未来技术发展特点：许多国家都已将机器人技术列入高技术发展计划。当今机器人技术的发展趋势主要有两个突出的特点:一个是在横向上,机器人的应用领域在不断扩大,机器人的种类日趋增多;另一个是在纵向上,机器人的性能不断提高,并逐步向智能化方向发展。,技术纵向上的发展特征：提高机器人的智能化、机动性、可靠和安全性、以及与人类环境的完美的融入性。追求的主要目标是“融入人类的生活，和人类一起协同工作。从事一些人类

32、无法从事的工作，以更大的灵活性给人类社会带来更多的价值”。,2）机器人技术发展方向智能机器人的发展（1）具有感知功能的机器人和具有自主功能的智能机器人技术将迅速发展，计算机的小型化与智能化、传感器系统的集成化与智能化将促使智能机器人的发展。（2）在21世纪,各种智能机器人将得到广泛应用。具有像人的四肢、灵巧的双手、双目视觉、力觉及触觉感知功能的仿人型智能机器人将被研制成功,并得到应用。,微型机器人发展（1）将登上历史舞台微型机器人的发展还面临着许多技术上的难题,但是MEMS技术、LIGA技术和微细加工技术的进步将使各种微型机器人走向应用。（2）微型机器人将会首先在医疗、军事、环境、空间等科技领

33、域得到应用。新型机器人关键器件技术的发展目前,机器人技术的发展尚存在许多待解决的瓶颈问题，如驱动器、能源和控制器。从仿生学角度看,21世纪将出现与人体执行、感知和大脑类似的新的机器人器件和系统。,专项技术的发展（1）到21世纪,机器人的种类将大量增加，机器人种类的多样性和机器人应用的广泛性,要求机器人系统逐渐走向标准化、模块化、开放化和网络化。（2）网络机器人技术，通信网络技术的发展完全能够将各种机器人连接到计算机网络上,并通过网络对机器人进行有效的控制。这种技术包括网络遥操作控制技术、众多信息组的压缩与扩展方法及传输技术等。（3）虚拟机器人技术，许多特种机器人在使用时,遥控是一个主要手段。基

34、于多传感、多媒体和虚拟现实、增强现实(或临场感)的虚拟遥控操作和人机交互,将成为需要共同发展的一项技术。,（4）多智能体协调控制技术，用于实现决策和操作自治性的、由多智能体组成的群行为控制是一个具有挑战性的关键技术,这里包括任务的解释和表达、学习、实时推理和广义反应能力、监控和异况处理、多智能体协调等。(5)软机器人技术许多特种机器人,特别是用于医疗和护理、休闲和娱乐等场合时,经常处于与人共存的环境中。现在的大多数机器人,由于在设计时未考虑与人共存,用的是金属等硬材料。软机器人技术要求其结构和相应的控制以及所用的传感器,在机器人意外地碰撞人或相互碰撞时是“软”的,增强人对机器人的安全感和亲近感

35、。,4.2应用前景在未来的100年中,科学与技术的发展将会使机器人技术提高到一个更高的水平。机器人将成为人类多才多艺和聪明伶俐的“伙伴”,更加广泛地参与人类各方面的生产活动和社会生活。1）机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业它将从目前已广泛地用的汽车、机械制造、电子工业及塑料制品等生产领域扩展到核能、采矿、冶金、石油、化学、航空、航天、船舶、建筑、纺织、制衣、医药、生化、食品等工业领域，进而应用在非工业领域中,如在农业、林业、畜牧业和养殖业等方面。机器人将成为人类社会生产活动的“主劳力”，人类将从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产劳动中解放出来,从而有更多的时间去学习、研究和创造。,2）机器人将成为人类探索与开发宇宙、海洋和地下未知世界的有力工具将人送入太空进行宇宙探索非常危险和昂贵，机器人将代替人从事空间作业和太空探索。目前，航天飞机已经将舱外作业机器人带入太空进行太空作业，火星探测车已被送到火星表面上,并成功地完成