人工智能與機(jī)器人

1、人工智能與機(jī)器人,2,1.7 機(jī)器人技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)內(nèi)容,1.3機(jī)器人分類,1.1機(jī)器人發(fā)展史,1.2機(jī)器人的定義,1.6 機(jī)器人相關(guān)主要技術(shù)與學(xué)科,1.5 機(jī)器人的優(yōu)缺點(diǎn),1.4 機(jī)器人化機(jī)器,1.8. 機(jī)器人技術(shù)展望,3,機(jī)器人的模樣一定要像人嗎？,有些人認(rèn)為，最高級(jí)的機(jī)器人要做的和人一模一樣，其實(shí)非也。 實(shí)際上，機(jī)器人是利用機(jī)械傳動(dòng)、現(xiàn)代微電子技術(shù)組合而成的一種能模仿人某種技能的機(jī)械電子設(shè)備，他

2、是在電子、機(jī)械及信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。 然而，機(jī)器人的樣子不一定必須像人，只要能自主完成人類所賦予他的任務(wù)與命令，就屬于機(jī)器人大家族的成員。,4,1.1 機(jī)器人發(fā)展史,1.1.1古代機(jī)器人,公元前1066-前771，《列子·湯問篇》記載，我國(guó)西周時(shí)代，木偶工匠偃師，向周武穆王獻(xiàn)上“木制伶人”，能歌善舞，栩栩如生。,春秋后期，我國(guó)著名的木匠魯班，在機(jī)械方面也是一位發(fā)明家，公元前400至350年，《墨子&

3、#183;魯問篇》記載“公輸子（魯班）削竹木以為鵲,他曾制造過一只木鳥,成而飛之,三日不下”。,公元前2世紀(jì)，亞歷山大時(shí)代的古希臘人發(fā)明了自動(dòng)機(jī)----以水、空氣和蒸汽壓力為動(dòng)力的會(huì)動(dòng)的雕像，可以自己開門、借助蒸汽唱歌。,5,公元25-220年，東漢時(shí)期，發(fā)明了“記里鼓車”，它靠傳動(dòng)齒輪和凸輪杠桿等機(jī)械驅(qū)動(dòng)，車行一里，車上木人受凸輪的牽動(dòng)，由繩索拉起木人右臂擊鼓，無需人手工測(cè)量計(jì)程。,6,指南車，它與指南針利用地磁效應(yīng)不同，它是利用齒輪

4、傳動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，由車上木人指示方向，不論車子轉(zhuǎn)向何方，木人的手始終指向南方。,7,后漢三國(guó)時(shí)期，《三國(guó)志·諸葛亮傳》載：“九年，亮復(fù)出祁山，以木牛運(yùn)”，“十二年春，亮悉大眾由斜谷出，以流馬運(yùn)”。 木牛流馬“口內(nèi)舌頭扭轉(zhuǎn)，即不能動(dòng)彈；再扭回來，復(fù)奔跑如飛。” “搬運(yùn)糧米，甚是便利。牛馬皆不水食，可以晝夜搬運(yùn)不絕也”。,8,1738年，法國(guó)天才技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機(jī)器鴨，它

5、會(huì)嘎嘎叫，會(huì)游泳和喝水，還會(huì)進(jìn)食和排泄。,進(jìn)入自動(dòng)機(jī)械時(shí)期,第一次工業(yè)革命,1.1.2 近代機(jī)器人,9,1662年，日本的竹田近江利用鐘表技術(shù)發(fā)明了自動(dòng)機(jī)器玩偶，并在大阪的道頓堀演出。 1738年，法國(guó)天才技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機(jī)器鴨，它會(huì)嘎嘎叫，會(huì)游泳和喝水，還會(huì)進(jìn)食和排泄。瓦克遜的本意是想把生物的功能加以機(jī)械化而進(jìn)行醫(yī)學(xué)上的分析。,10,1773年,在當(dāng)時(shí)的自動(dòng)玩偶中，最杰出的要數(shù)瑞士的鐘表匠

6、杰克·道羅斯和他的兒子利·路易·道羅斯。他們連續(xù)推出了自動(dòng)書寫玩偶、自動(dòng)演奏玩偶等，他們創(chuàng)造的自動(dòng)玩偶是利用齒輪和發(fā)條原理而制成的. 現(xiàn)在保留下來的最早的機(jī)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(gè)手指可以按動(dòng)風(fēng)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。,11,1893年摩爾制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驅(qū)動(dòng)雙腿沿圓周走動(dòng)。

7、 進(jìn)入20世紀(jì)后，機(jī)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(jī)器人相繼問世， 1927年美國(guó)西屋公司工程師溫茲利制造了第一個(gè)機(jī)器人“電報(bào)箱”，并在紐約舉行的世界博覽會(huì)上展出。它是一個(gè)電動(dòng)機(jī)器人，裝有無線電發(fā)報(bào)機(jī)，可以回答一些問題，但該機(jī)器人不能走動(dòng)。,12,1920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(jī)器人》。卡佩克在劇本中把捷克語“Robota”寫成了“Robot”，引起了大家的廣泛關(guān)注，被

8、當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。,1939年 美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會(huì)說77個(gè)字，甚至可以抽煙，不過離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)，但它讓人們對(duì)家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。,13,1950年，美國(guó)作家埃薩克·阿西莫夫在他的科幻小說《I，Robot》中首次使用了“Robotics” ，即“機(jī)器人學(xué)”。,機(jī)器人三定律Three Laws of Robotics,A robot

9、may not injure a human being or, through inaction, allow a human being to come to harm. 機(jī)器人不得傷害人類，或看到人類受到傷害而袖手旁觀。,A robot must obey orders given it by human beings except where such orders would conflict with the First

10、Law. 在不違反第一定律的前提下，機(jī)器人必須絕對(duì)服從人類給與的任何命令。,A robot must protect its own existence as long as such protection does not conflict with the First or Second Law. 在不違反第一定律和第二定律的前提下，機(jī)器人必須盡力保護(hù)自己。,14,1954年 美國(guó)人（George C. Devol）喬治

11、3;德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人，并在1956年獲得美國(guó)專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作，具有通用性和靈活性。 1960年，Conder公司購(gòu)買專利并制造了樣機(jī)。,1.1.3 現(xiàn)代機(jī)器人,現(xiàn)代機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化的發(fā)展，以及原子能的開發(fā)利用。,自1946年第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)問世以來，計(jì)算機(jī)取得了驚人的進(jìn)步，向高速度、大容量、低價(jià)格的方向發(fā)展。,15,1959年 德沃

12、爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。,1962年，美國(guó)萬能自動(dòng)化（Unimation）公司的第一臺(tái)機(jī)器人Unimate在美國(guó)通用汽車公司（GM）投入使用 標(biāo)志著第一代機(jī)器人的誕生。,1961年，Unimation公司（通用機(jī)械公司）成立，生產(chǎn)和銷售了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器“Unimate”，即萬能自動(dòng)之意。,隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——美國(guó)萬能自動(dòng)化（Unimation）公

13、司。由于英格伯格長(zhǎng)期對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。,16,1962年，A.M.F.（機(jī)械與鑄造）公司，研制出一臺(tái)數(shù)控自動(dòng)通用機(jī)，取名“Versatran”，即多用途搬運(yùn)之意，并以“Industrial Robot”為商品廣告投入市場(chǎng)。與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國(guó)，掀起了全世界對(duì)機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。,17,傳感器的應(yīng)用,1961年 恩斯特采用的觸覺

14、傳感器,1962年 托莫維奇和博尼在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器,1963年 麥卡錫則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng),1965年 MIT推出了世界上第一個(gè)帶有視覺傳感器，能識(shí)別并定位積 木的機(jī)器人系統(tǒng),1965年 約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人。能 通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置,“有感覺”的機(jī)器人,18,20世紀(jì)60年代中期

15、開始，美國(guó)麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國(guó)愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。 開始向人工智能進(jìn)發(fā),1968年 美國(guó)斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器，成為第一個(gè)運(yùn)用邏輯思維自行定位物體，并在物體周圍移動(dòng)的智能機(jī)器人。不過控制它的計(jì)算機(jī)有一個(gè)房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺(tái)智能機(jī)器人。,19,1967年， Unimation公司第一臺(tái)噴涂用機(jī)器人出口到日本川崎

16、重工業(yè)公司。,1968年，第一臺(tái)智能機(jī)器人Shakey在斯坦福研究所誕生。 1972年，IBM公司開發(fā)出直角坐標(biāo)機(jī)器人。 1973年，Cincinnati Milacron公司推出T3型機(jī)器人。,20,1973年 美國(guó)辛辛那提.米拉克龍（Cincinnati Milacron）公司推出了第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人---T3，可以力舉超過100磅重的物體，并且可追蹤在裝配線上工件，被譽(yù)為

17、“未來工具” 。 第一次機(jī)器人和小型計(jì)算機(jī)結(jié)合,1978年 美國(guó)萬能自動(dòng)化Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。,21,1978年，第一臺(tái)PUMA機(jī)器人在Unimation公司誕生。,1982年，Westinghouse公司兼并Unimation公司，隨后又賣給了瑞士的Staubli公司。 1990年，Cincinnati Mil

18、acron公司被瑞士ABB公司兼并。,22,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，使機(jī)器人在功能和技術(shù)層次上有了很大的提高，移動(dòng)機(jī)器人和機(jī)器人的視覺和觸覺等技術(shù)就是典型的代表。由于這些技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了機(jī)器人概念的延伸。 80年代，將具有感覺、思考、決策和動(dòng)作能力的系統(tǒng)稱為智能機(jī)器人，這是一個(gè)概括的、含義廣泛的概念。這一概念不但指導(dǎo)了機(jī)器人技術(shù)的研究和應(yīng)用，而且又賦予了機(jī)器人技術(shù)向深廣發(fā)展的巨大空間，水下機(jī)器人、空間機(jī)器

19、人、空中機(jī)器人、地面機(jī)器人、微小型機(jī)器人等各種用途的機(jī)器人相繼問世，許多夢(mèng)想成為了現(xiàn)實(shí)。,23,24,1997年7月4日，攜帶火星探路者的飛船著陸火星。探路者名叫“索杰納”，是一個(gè)小型機(jī)器人６輪探測(cè)車，重10公斤，造價(jià)２５００萬美元。它具有人工智能，使用太陽能動(dòng)力。它的行駛速度最快為每分鐘２英尺。它專找?guī)r石爬，目的是搜集有關(guān)巖石成分的數(shù)據(jù)。,1984年 英格伯格再推機(jī)器人Helpmate，這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同

20、年，他還預(yù)言：“我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全”。,25,1998年世界著名玩具廠商丹麥樂高(LEGO)公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對(duì)簡(jiǎn)單又能任意拼裝，使機(jī)器人開始走入個(gè)人世界，同時(shí)掀起了機(jī)器人教育的熱潮。,26,1999年 日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶(AIBO)，創(chuàng)造過20分鐘內(nèi)賣掉3000只的紀(jì)錄，被搶購(gòu)一空，從此娛樂機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。

21、,AIBO---人工智能機(jī)器人（artificial intelligence robot）的縮寫,27,2002年5月2日,紐約證交所，本田制造的名叫阿西（Asimo）四英尺高的白色機(jī)器人搖響開市鈴聲，慶祝本田在美國(guó)上市25周年，搖響了機(jī)器智能時(shí)代的開始。,Advanced …… 新紀(jì)元 Step in …… 進(jìn)入 Innovative …… 創(chuàng)新 Mobility …… 移動(dòng)工具,28,SONY公司的QRIO,Qrio的四個(gè)型

22、號(hào)擁有各自不同的性格：Ken的性格為對(duì)宇宙及科學(xué)等感興趣的知識(shí)探求型，知識(shí)淵博且有獨(dú)到的見解，特長(zhǎng)為猜謎及健談，具有與人自然交流的談話能力；Audrey屬于喜歡小孩子的穩(wěn)重和藹型，特長(zhǎng)為朗讀連環(huán)畫，具有使人開心的對(duì)話技術(shù)；Charlie屬于喜歡電影及音樂的逗人開心型，擅長(zhǎng)舞蹈與運(yùn)動(dòng)，能夠進(jìn)行全身協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)控制，可以隨音樂起舞；Marco對(duì)時(shí)裝及藝術(shù)感興趣，活潑但“不夠穩(wěn)重”，特長(zhǎng)為唱歌，可以根據(jù)聲音合成展示豐富的音樂內(nèi)容。,Q

23、rio最吸引人的不是功能上的進(jìn)步，而是它完全模擬人類獨(dú)有的“性格”。,29,2002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba，它擁有的數(shù)學(xué)運(yùn)算法自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線，可以能避開障礙，察覺陡坡以免摔下樓梯，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。,30,伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)馬薩諸塞州伯靈頓的iRobot公司制造的PackbotEOD炸彈處理型機(jī)器人在伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)上大顯身手，幫助士兵排

24、除炸彈。,“徘徊者”無人戰(zhàn)車,31,日本、西歐各國(guó)、前蘇聯(lián)也相斷引進(jìn)或自行研制工業(yè)機(jī)器人。60～70年代是機(jī)器技術(shù)獲得巨大發(fā)展的階段。,80年代，機(jī)器人在發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)中大量普及應(yīng)用，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配。并向各個(gè)領(lǐng)域拓展，如航天、水下、排險(xiǎn)、核工業(yè)等，機(jī)器人的感知技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展，產(chǎn)生第二代機(jī)器人。,32,90年代，機(jī)器人技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用更為廣泛，如軍用、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂等領(lǐng)域，并開始向智能型（第三代）機(jī)器人發(fā)展。,隨著機(jī)器人

25、技術(shù)的發(fā)展形成了新學(xué)科 — 機(jī)器人學(xué)。建立了相應(yīng)學(xué)術(shù)組織，定期舉辦學(xué)術(shù)活動(dòng)。 國(guó)際會(huì)議：ISIP、IEEE——IROS、ICR&A 等。 國(guó)際雜志：《 Robtics Research 》、 《 Robotica 》、 《 Robotics and Automation 》 等。,33,1.1.4 機(jī)器人在中國(guó),70年代末，中國(guó)科學(xué)的春天到來，對(duì)機(jī)器人的研究也開始起步。,1981－1985：中國(guó)第六個(gè)五年計(jì)

26、劃階段在各大學(xué)和研究所建立了許多的機(jī)器人研究室,許多大學(xué)和研究所開始購(gòu)買國(guó)外的機(jī)器人產(chǎn)品,研究開發(fā)機(jī)器人技術(shù)正式納入第七個(gè)五年計(jì)劃 .,1986－1990：中國(guó)第七個(gè)五年計(jì)劃階段 政府開始在國(guó)家計(jì)劃中支持機(jī)器人技術(shù)的研究與開發(fā)各大學(xué)和研究所開始研究各種機(jī)器人相關(guān)技術(shù)開發(fā)了一些工業(yè)機(jī)器人原型.,34,我國(guó)機(jī)器人技術(shù)起步較晚，70年代末，一些院校和企業(yè)，開始研制專用機(jī)械手，80年代初，開發(fā)小型的教育機(jī)器人。1985年哈工大研制出國(guó)

27、內(nèi)第一臺(tái)弧焊機(jī)器人（華宇Ⅰ號(hào)）。,國(guó)家“863”計(jì)劃把機(jī)器人技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)來支持。建立了“機(jī)器人示范工程中心”和機(jī)器人國(guó)家開放實(shí)驗(yàn)室（沈陽自動(dòng)化所、哈工大、合肥機(jī)械所、上海交大、南開大學(xué)）。,35,2024/3/17,35,沈陽自動(dòng)化所——機(jī)器人示范工程,以高校和科研院所為主，863大發(fā)展,863高技術(shù)863計(jì)劃簡(jiǎn)介發(fā)展計(jì)劃簡(jiǎn)介,中國(guó)機(jī)器人之父——蔣新松院士,863計(jì)劃總共包括7個(gè)領(lǐng)域。智能機(jī)器人是自動(dòng)化領(lǐng)域的兩個(gè)分支之一。,

28、863計(jì)劃支持的研究開發(fā)項(xiàng)目：基礎(chǔ)研究，關(guān)鍵技術(shù)，原型開發(fā)，工程應(yīng)用，期刊──機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,36,蔣新松，中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化所研究員，學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，中國(guó)工程院院士，自動(dòng)控制、機(jī)器人學(xué)專家。中國(guó)機(jī)器人事業(yè)的主奠基人。長(zhǎng)期為我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化嘔心瀝血。創(chuàng)建了我國(guó)第一個(gè)機(jī)器人工程研究開發(fā)中心。領(lǐng)導(dǎo)研制了水下機(jī)器人系列產(chǎn)品，工業(yè)機(jī)器人、特種機(jī)器人。擔(dān)任國(guó)家“863”計(jì)劃自動(dòng)化領(lǐng)域首席科學(xué)家期間，在領(lǐng)導(dǎo)CIMS方面獲得國(guó)際獎(jiǎng)

29、勵(lì)。為我國(guó)自動(dòng)控制和機(jī)器人研制事來業(yè)作出了重要貢獻(xiàn)。,37,他是我國(guó)機(jī)器人事業(yè)的開拓者，在多種機(jī)器人的研究、開發(fā)、工程應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化方面作出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)；創(chuàng)建國(guó)家機(jī)器人技術(shù)研究開發(fā)工程中心和中科院機(jī)器人學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室，為我國(guó)機(jī)器人學(xué)研究及機(jī)器人技術(shù)工程化建立了基地；參加“863”計(jì)劃的制訂，1978年獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)成果獎(jiǎng)，中國(guó)科學(xué)院重大成果獎(jiǎng)；我國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的示教再現(xiàn)機(jī)器人SXJ-1號(hào)，1981年獲中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；海人一號(hào)

30、水下機(jī)器人樣機(jī)，1987年獲中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；中型水下機(jī)器人RECON-IV（300米水深、有纜），1991年獲中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，1992年獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 由于他對(duì)事業(yè)孜孜以求，疏于自己健康，于1997年3月突發(fā)心臟病，經(jīng)搶救無效在沈陽逝世（66歲）。,38,2024/3/17,38,,選擇生物技術(shù)、航天技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、能源技術(shù)和新材料7個(gè)領(lǐng)域15個(gè)主題作為我國(guó)高技術(shù)研究與開發(fā)的

31、重點(diǎn)。智能機(jī)器人是自動(dòng)化領(lǐng)域的兩個(gè)分支之一。,1996年7月，國(guó)家科技領(lǐng)導(dǎo)小組批準(zhǔn)將海洋高技術(shù)作為863計(jì)劃的第八個(gè)領(lǐng)域。這時(shí)，863計(jì)劃共有八個(gè)領(lǐng)域、20個(gè)主題。,863計(jì)劃,王大珩 中國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)工程院院士，我國(guó)應(yīng)用光學(xué)及光學(xué)工程的主要奠基人之一。,王淦昌 中國(guó)科學(xué)院院士、著名高能物理學(xué)家。,楊嘉墀(chi) 中國(guó)科學(xué)院院士，著名空間自動(dòng)控制專家。,陳芳允 863倡議人之一，中國(guó)科學(xué)院院士，著名電子學(xué)家。,由于科學(xué)家的建議

32、和鄧小平同志的對(duì)建議的批示都是在1986年3月作出的，這個(gè)宏偉計(jì)劃被命名為“863”計(jì)劃。以高校和科研院所為主。,39,智能機(jī)器人主題的內(nèi)容和目標(biāo)：智能機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)；智能機(jī)器人機(jī)構(gòu)；機(jī)器人智能控制；人工智能技術(shù)在機(jī)器人中的應(yīng)用；機(jī)器人視覺及非視覺傳感器；人機(jī)智能交互技術(shù)；機(jī)器人需要的其他技術(shù)。　　研制能感知環(huán)境、自主決策和靈活動(dòng)作的智能機(jī)器人；完成高精度裝配機(jī)器人；水下無纜作業(yè)機(jī)器人；惡劣環(huán)境下作業(yè)機(jī)器人；跟蹤國(guó)際機(jī)器人技術(shù)的前

33、沿。,40,我國(guó)也建立了機(jī)器人學(xué)的學(xué)術(shù)組織，定期舉辦學(xué)術(shù)活動(dòng)?！吨袊?guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)》《中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人競(jìng)賽工作委員會(huì)》《中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)智能自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)》等。 學(xué)術(shù)會(huì)議：每?jī)赡曜笥胰マk一次大型全國(guó)性會(huì)議。 學(xué)術(shù)刊物：《 機(jī)器人 》、《機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 》等。 機(jī)器人競(jìng)賽：“中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽”、“CCTV全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人電視大賽暨亞太地區(qū)機(jī)器人大賽國(guó)內(nèi)選拔賽” 等。,41,中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboC

34、up公開賽是由中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人競(jìng)賽工作委員會(huì)主辦，該會(huì)于2001年6月21日成立。它的成立標(biāo)志著我國(guó)機(jī)器人競(jìng)賽事業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。       宗旨是通過組織機(jī)器人比賽和技術(shù)研討，讓更多的群眾尤其是青少年朋友了解機(jī)器人，喜愛機(jī)器人，向他們普及現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)，為我國(guó)的機(jī)器人事業(yè)培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才。同時(shí)通過機(jī)器人比賽和技術(shù)研討，也為推動(dòng)和促進(jìn)機(jī)器人與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，

35、為我國(guó)的快速持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。,中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽,42,CCTV全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人電視大賽,中國(guó)中央電視臺(tái)為了選拔能夠代表中國(guó)參賽的代表隊(duì)，自2002年開始舉辦中央電視臺(tái)機(jī)器人電視大賽，并且由每年的國(guó)內(nèi)賽冠軍代表中國(guó)參加亞廣聯(lián)亞太地區(qū)機(jī)器人大賽的比賽，“亞廣聯(lián)亞太地區(qū)機(jī)器人大賽”是由亞廣聯(lián)節(jié)目部發(fā)起倡導(dǎo)的，并于1999年在亞廣聯(lián)年會(huì)上正式通過了該項(xiàng)目的提案。,43,1.2.1 機(jī)器人名詞的產(chǎn)生,封建神學(xué),文藝復(fù)興,生理

36、學(xué)和醫(yī)學(xué),上帝造人說,→,法國(guó) 笛卡爾,人是機(jī)器,英國(guó)哲學(xué)家霍布斯,人不過是一架正立行走的機(jī)器：心臟是汲筒，四肢是杠桿，關(guān)節(jié)是齒輪，神經(jīng)是游絲…,人,機(jī)器,→,,,？,1.2相關(guān)定義與術(shù)語,44,1.2.2 Robot,機(jī)器人——,英文robot ——來自捷克語robota而中文翻譯成羅伯特，機(jī)器奴仆，機(jī)器助手，也許更好不強(qiáng)調(diào)它要有人態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)覺,45,捷克語robota“勞役、苦工”,波蘭語robotnik

37、 “工人”,,,捷克斯洛伐克語Robot用來稱呼劇中的機(jī)器人,英語 robot 德語 robot日語 ロボット 俄語 робот中國(guó) 機(jī)器人 ……………,46,1.2.3 機(jī)器人的定義,機(jī)器人問世已有幾十年，但沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，另一原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問題。也許正

38、是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。,美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA)：一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過程序動(dòng)作來執(zhí)行各種任務(wù)，并具有編程能力的多功能操作機(jī)（Manipulator）?！?美國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局：一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下完成某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)或動(dòng)作的機(jī)械裝置。,47,1987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編

39、程操作機(jī)。,日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)局：一種機(jī)械裝置，在自動(dòng)控制下，能夠完成某些操作或者動(dòng)作功能。,英國(guó)：貌似人的自動(dòng)機(jī)，具有智力的和順從于人的但不具有人格的機(jī)器。,中國(guó)：我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，這種機(jī)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(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。,48,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義,“ 機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機(jī)

40、，這種操作機(jī)具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)”。,49,盡管各國(guó)定義不同，但基本上指明了作為“機(jī)器人”所具有的二個(gè)共同點(diǎn)： 是一種自動(dòng)機(jī)械裝置，可以在無人參與下，自動(dòng)完成多種操作或動(dòng)作功能，即具有通用性。 可以再編程，程序流程可變，即具有柔性(適應(yīng)性）。,機(jī)器人集中了機(jī)械工程、材料科學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果，代表了機(jī)電一體化的最高成就，

41、是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。,50,共同屬性,有類人的功能,根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作,人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置,,如果并不刻意追求嚴(yán)格定義，那可以認(rèn)為機(jī)器人是一種具有擬人功能的、可編程的、自動(dòng)化的機(jī)械電子裝置。,51,（1）深海載人潛水器,目標(biāo)任務(wù)7000米（全球98％海域）中國(guó)（5002005年下水工程應(yīng)用目的意義搶占國(guó)際海地資源海洋資源開發(fā)國(guó)家未來可持續(xù)發(fā)展,52,圖：5000米載人深潛首試成功，

42、“蛟龍”首破4000米深度,“蛟龍”號(hào)載人潛水器5000米級(jí)海試共進(jìn)行了5次下潛，下潛深度分別為：4027、5057、5188、5184和5180米。期間獲得了大量的視像資料和近底微地形地貌測(cè)量數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)了潛水器在大深度環(huán)境下的各項(xiàng)功能指標(biāo)與作業(yè)性能。,53,（2）微機(jī)電系統(tǒng)MEMS,目標(biāo)任務(wù) 圍繞產(chǎn)業(yè)化支撐關(guān)鍵技術(shù)，開展設(shè)計(jì)方法與工具、制造工藝、封裝與檢測(cè)、集成技術(shù)等研究，微器件與系統(tǒng)應(yīng)用推廣。目的意義 在醫(yī)

43、療衛(wèi)生、生物基因、環(huán)保監(jiān)測(cè)、IT與家電、軍事武器等方面有廣泛應(yīng)用前景。,54,（3）數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)與裝備,目標(biāo)任務(wù) 推動(dòng)中檔車床和銑床/加工中心裝備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，面向國(guó)防應(yīng)用的高精尖裝備競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)。目的意義 提高制造業(yè)基礎(chǔ)裝備核心競(jìng)爭(zhēng)力打破國(guó)外封鎖掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)。,55,（4）大型工程機(jī)械,目標(biāo)任務(wù) 盾構(gòu)6.3米全斷面盾構(gòu)機(jī)裝備與實(shí)際3km施工應(yīng)用智能化機(jī)群工程機(jī)械的工程示范應(yīng)用。目的意義

44、 增強(qiáng)自主設(shè)計(jì)與制造能力，帶動(dòng)若干典型行業(yè)成套關(guān)鍵裝備發(fā)展，抵制長(zhǎng)期依賴進(jìn)口促進(jìn)國(guó)家城市、道路等方面基礎(chǔ)實(shí)施建設(shè)發(fā)展。,56,盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī),57,（5）仿人形機(jī)器人,目標(biāo)任務(wù) 綜合高技術(shù)演示平臺(tái)無電纜，動(dòng)態(tài)行走，速度1.5km小時(shí)多仿人形機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。目的意義 帶動(dòng)相關(guān)機(jī)構(gòu)、傳感、控制與交互等智能技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)多交叉學(xué)科技術(shù)革新與發(fā)展，在社會(huì)與家庭服務(wù)、危險(xiǎn)環(huán)境、軍事應(yīng)用、科技奧運(yùn)等方面具有廣泛應(yīng)用前景。,

45、58,1.3機(jī)器人分類,目前，世界上已經(jīng)有了上萬種機(jī)器人。這些形狀各異、功能不同、種類眾多的機(jī)器人，根據(jù)分類方法的不同，可以分成不同的類別，而且有著不同的認(rèn)識(shí)。,關(guān)于機(jī)器人如何分類，國(guó)際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的按發(fā)展時(shí)代分，有的按替代人的器官類型分，有的按運(yùn)動(dòng)方式分，有的按其驅(qū)動(dòng)方式分，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分……,59,,1.3.1 一般的分類方式,60,1.3.2 按替代人的器官類型分,操作機(jī)器人（手—— manipulator

46、）移動(dòng)機(jī)器人（腿—— locomotive robot）視覺機(jī)器人（眼—— visual robot）………..,1.3.3 按與環(huán)境相關(guān)程度分,固定臂機(jī)器人 Fixed Arm Robot可移動(dòng)機(jī)器人 Mobile Robot,61,1.3.4 按其構(gòu)成機(jī)構(gòu)分,直角坐標(biāo)機(jī)器人Cartesian coordinate 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人Cylindrical coordinate極坐標(biāo)機(jī)器人Pola

47、r coordinate多關(guān)節(jié)型機(jī)器人Articulated robot并聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人Parallel linked robot串并聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人Hybrid linked robot,1.3.5按其驅(qū)動(dòng)方式分,液壓機(jī)器人Hydraulic robot氣動(dòng)機(jī)器人 Pneumatic robot電動(dòng)機(jī)器人Electrical robot,62,1.3.6 按運(yùn)動(dòng)方式分,點(diǎn)位控制型機(jī)器人

48、 受控運(yùn)動(dòng)方式為自一點(diǎn)位目標(biāo)移向另 一點(diǎn)位目標(biāo)，只在目標(biāo)點(diǎn)上完成操作連續(xù)控制型 機(jī)器人終端按預(yù)期軌跡和速度運(yùn)動(dòng),1.3.7 按搬持重量及動(dòng)作范圍分,超大型機(jī)器人 可搬重量為1t以上的機(jī)器人大型機(jī)器人 可搬重量為100kg--1t,動(dòng)作范圍為10m3以上的機(jī)器人中型機(jī)器人 可搬重量為10--100kg,動(dòng)作范圍為1-10m3的機(jī)器人小型機(jī)器人

49、可搬重量為0.1--10kg,動(dòng)作范圍為0.1--1m3的機(jī)器人超小型機(jī)器人 可搬重量為 小于0.1kg,動(dòng)作范圍為小于0.1m3的機(jī)器人,63,1.3.8 按機(jī)器人用途分,農(nóng)業(yè)機(jī)器人：采摘、嫁接,排險(xiǎn)救災(zāi)：排雷、除匪、爆炸物處理,醫(yī)用機(jī)器人：微型機(jī)器人——腸內(nèi)窺鏡、血管疏通、 腦外科手術(shù)、微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——DNA,娛樂機(jī)器人：迎賓小姐、智能寵物、AIBO、電影,軍用機(jī)器人：無人飛機(jī)U-2、

50、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中“先鋒號(hào)”無人機(jī)， 科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中“捕食者”無人戰(zhàn)機(jī),極限作業(yè)機(jī)器人：核反應(yīng)堆 、空間機(jī)器人,水下機(jī)器人：水下6000米無纜自治機(jī)器人,工業(yè)機(jī)器人：搬運(yùn)、制造、裝配、焊接、噴漆、鑄造、 碼垛、井下、…,64,1.3.9 還可以按驅(qū)動(dòng)形式、用途、結(jié)構(gòu)和智能水平等觀點(diǎn)劃分,2、按用途劃分,1）工業(yè)機(jī)器

51、人,65,66,即：特種機(jī)器人,競(jìng)賽機(jī)器人,67,3、按智能水平劃分,68,用于機(jī)械制造業(yè)中的操作機(jī)和機(jī)械手。它能代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車、摩托車、船舶制造、某些家電產(chǎn)品、化工等行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)的機(jī)器人。,工業(yè)機(jī)器人 Industrial Manipulator,69,機(jī)器人化機(jī)器是指在傳統(tǒng)機(jī)械中引入機(jī)器人技術(shù)，使其具有機(jī)器人的功能。,1.4

52、 機(jī)器人化機(jī)器,例如無人駕駛振動(dòng)壓路機(jī)、噴漿機(jī)器人、鑿巖機(jī)器人、盾構(gòu)機(jī)器人等等。,這一概念最早是由蔣新松院士提出來的。當(dāng)然，也可把機(jī)器人化機(jī)器稱之為智能機(jī)器或智能機(jī)械。,將機(jī)器人的技術(shù)（如傳感技術(shù)、智能技術(shù)、控制技術(shù)等）擴(kuò)散和滲透到各個(gè)領(lǐng)域形成了各式各樣的新機(jī)器——機(jī)器人化機(jī)器。,70,山東科技大學(xué)機(jī)器人研究中心（現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)在我?？刂茖W(xué)院）從1994年開始著手“噴漿機(jī)器人”的研制。2000年初，第一臺(tái)大型噴漿機(jī)器人已完成，5月23

53、日運(yùn)抵濟(jì)南高速公路的隧道施工現(xiàn)場(chǎng)開始使用，機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)正常。目前，第二臺(tái)大型噴漿機(jī)器人已用于西安－合肥的鐵路隧道施工。,噴漿支護(hù)是現(xiàn)代建設(shè)施工中廣泛采用的支護(hù)方法。但是人工進(jìn)行噴漿時(shí)，回彈造成的飛沙走石使工人不敢抬頭睜眼，致使噴槍無法保持與受噴面垂直，也無法使噴槍口與受噴面保持最佳距離。從而導(dǎo)致混凝土的回彈率高（30－50％），浪費(fèi)材料，而且混凝土結(jié)構(gòu)疏密不一，不能保證噴層的質(zhì)量。另外對(duì)大斷面隧道，人工噴漿需要搭腳手架，影響施工進(jìn)度，且費(fèi)

54、工費(fèi)料。國(guó)內(nèi)外都認(rèn)為采用機(jī)器人噴漿是一條出路。,71,自帶各種必要的傳感器、控制器,在運(yùn)行過程中無外界人為信息輸入和控制的條件下,可以獨(dú)立完成一定的任務(wù),自主機(jī)器人 Autonomous robot,智能機(jī)器人 Intelligent robot,72,復(fù)雜的作業(yè)由單一機(jī)器人已難以完成，需要多個(gè)機(jī)器人協(xié)調(diào)與合作共同完成。如何組織由多個(gè)機(jī)器人構(gòu)成的群體，以及在這樣的群體中如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的協(xié)調(diào)合作問題已成為當(dāng)前的機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)新課題

55、。,多機(jī)器人系統(tǒng) Multi-robot system,多智能體系統(tǒng) Multi-Agent System (MAS),73,1.5 機(jī)器人的優(yōu)缺點(diǎn),1.5.1、優(yōu)點(diǎn) 能不知疲倦、不厭其煩的持續(xù)工作，不會(huì)有心理問題； 具有比人更高的精確度、速度，可以同時(shí)相應(yīng)多個(gè)激勵(lì)； 可以在危險(xiǎn)環(huán)境下工作，無需考慮生命保障或安全的需要； 無需舒適的環(huán)境，如照明、空調(diào)、噪音隔離等； 其感知系統(tǒng)及其附屬設(shè)備具有某些人類所不具有的能力。,1

56、.5.2 缺點(diǎn) 替代了工人，由此帶來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問題； 缺乏應(yīng)急能力； 靈活性、自適應(yīng)能力還欠缺； 設(shè)備費(fèi)用開銷較大。,74,1.6主要技術(shù)與相關(guān)科學(xué),1.6.1 主要技術(shù),操作技術(shù)（手）移動(dòng)技術(shù)（減少死區(qū)）傳感技術(shù)控制與決策技術(shù)通訊及信息處理技術(shù)機(jī)身相關(guān)技術(shù)（能源、材料……）,1.6.2 機(jī)器人相關(guān)學(xué)科,數(shù)學(xué)，物理學(xué)，理論力學(xué)，材料力學(xué)，流體力學(xué)（液壓、氣動(dòng)），機(jī)械學(xué)，自動(dòng)控制，電子與通訊，仿生學(xué)，人工生命等，還有

57、計(jì)算機(jī)，單片機(jī)，C語言、 C++、匯編語言等等。其中自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)這兩種技術(shù)是機(jī)器人科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。,75,1.6.3 機(jī)器人學(xué)科的知識(shí)構(gòu)成,坐標(biāo)系統(tǒng)與坐標(biāo)變換運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)機(jī)械工程與機(jī)電一體化控制工程機(jī)器視覺與圖像工程語言與聲音識(shí)別自學(xué)習(xí)與自組織系統(tǒng)仿真人工智能（專家系統(tǒng)，模糊推理，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）人體工程學(xué)多智能體系統(tǒng)等,76,1.7 機(jī)器人技術(shù)指標(biāo)與性能評(píng)價(jià),1.7.1 指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)內(nèi)容,l 

58、;      自由度（DOF） “這個(gè)機(jī)器人有幾個(gè)自由度？”——絕對(duì)內(nèi)行問題l         工作空間與動(dòng)作領(lǐng)域l         定位精度 實(shí)現(xiàn)精度——實(shí)際值與理論值的差值

59、 重復(fù)精度——重復(fù)定位的偏離情況l         負(fù)載能力 （30kg臂僅能提10kg物體）l         最大運(yùn)動(dòng)速度 空程高速 提高效率l         自由度活動(dòng)范

60、圍 拉伸距離 轉(zhuǎn)動(dòng)角度l         存儲(chǔ)器容量l         機(jī)器人自身重量l         智能水平,77,1.7.2 機(jī)器人對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求,多軸協(xié)調(diào)位置高精度、無超

61、調(diào)大調(diào)速范圍（空程高速） 調(diào)速范圍＝工作時(shí)最大速度/工作時(shí)最小速度動(dòng)態(tài)響應(yīng)快系統(tǒng)剛性好各軸速度誤差系數(shù)相近有加減速控制（減少?zèng)_擊）,78,1.8. 機(jī)器人技術(shù)展望,伴隨信息技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人日新月異機(jī)器人的進(jìn)化絕對(duì)不會(huì)像人類進(jìn)化那么漫長(zhǎng)第一、第二、第三代、……還不到半個(gè)世紀(jì)，機(jī)器人讓人刮目相看,人類如果是按等差級(jí)數(shù)進(jìn)化，那機(jī)器人將是按等比級(jí)數(shù)進(jìn)化。,因?yàn)?，全人類的技術(shù)開發(fā)幾乎都是在為機(jī)器人進(jìn)化服務(wù)。,未

62、來會(huì)是什么樣？,79,進(jìn)入90年代后,機(jī)器人數(shù)量增長(zhǎng)速度下降,但由于人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，使機(jī)器人技術(shù)研究在高水平上進(jìn)行。未來機(jī)器人技術(shù)將有待于在以下幾個(gè)方面發(fā)展。一、操作臂技術(shù)1．  高速操作臂：機(jī)構(gòu)，伺服驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)控制方法；2．  柔性操作臂：提高荷重比（＜30∶10），輕質(zhì)材料；3．  冗余自由度臂；4．  高精度、多自由度力控制：精密組裝；5． 

63、 微型操作臂。,80,二、移動(dòng)技術(shù)1、新型移動(dòng)機(jī)構(gòu)：適合非結(jié)構(gòu)環(huán)境的移動(dòng)機(jī)構(gòu)；2、運(yùn)動(dòng)控制：建模、制導(dǎo)、導(dǎo)航、路徑規(guī)劃。,三、感知技術(shù)1、視覺：圖像識(shí)別與處理；2、手眼協(xié)調(diào)；3、接觸覺小型化；4、多信息融合。,四、自主控制技術(shù)1、分布式計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；2、人工智能技術(shù)。,81,1.8.1 當(dāng)代機(jī)器人的最偉大成就,1. 在現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)中的主力軍作用2. 在火星探測(cè)中的勇氣號(hào)與機(jī)遇號(hào)機(jī)器人3. 類人形機(jī)器人的研究突飛猛

64、進(jìn)4. 機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊5. 機(jī)器人部隊(duì)將走向戰(zhàn)場(chǎng)6. 到2010年，平均每個(gè)家庭將有3個(gè)機(jī)器人 家政服務(wù)，娛樂，子女教育，安全……,82,1.8.2 關(guān)于機(jī)器人前景的展望,用藍(lán)領(lǐng)機(jī)器替代藍(lán)領(lǐng)工人白領(lǐng)階層也成為機(jī)器人替代的對(duì)象人類天才敗陣的例子屢見不鮮人與機(jī)器（人）的關(guān)系已經(jīng)成為社會(huì)學(xué)家關(guān)注的重點(diǎn)21世紀(jì)人如何與機(jī)器人和諧共處？,83,人類,機(jī)器人,,,,,制 約,服 務(wù),人類與機(jī)器的關(guān)系是服務(wù)與制

65、約是辯證的和變化的,服 務(wù),制 約,84,1.8.3 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展方向 智能機(jī)器人的發(fā)展 （1）具有感知功能的機(jī)器人和具有自主功能的智能機(jī)器人技術(shù)將迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的小型化與智能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化將促使智能機(jī)器人的發(fā)展。 （2）在21世紀(jì),各種智能機(jī)器人將得到廣泛應(yīng)用。具有像人的四肢、靈巧的雙手、雙目視覺、力覺及觸覺感知功能的仿人型智能機(jī)器人將被研制成功,并得到應(yīng)用。,85,微型機(jī)器人發(fā)展

66、 （1）將登上歷史舞臺(tái)微型機(jī)器人的發(fā)展還面臨著許多技術(shù)上的難題,但是MEMS技術(shù)、LIGA技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步將使各種微型機(jī)器人走向應(yīng)用。 （2）微型機(jī)器人將會(huì)首先在醫(yī)療、軍事、環(huán)境、空間等科技領(lǐng)域得到應(yīng)用。新型機(jī)器人關(guān)鍵器件技術(shù)的發(fā)展 目前,機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展尚存在許多待解決的瓶頸問題，如驅(qū)動(dòng)器、能源和控制器。從仿生學(xué)角度看,21世紀(jì)將出現(xiàn)與人體執(zhí)行、感知和大腦類似的新的機(jī)器人器件和系統(tǒng)

67、,86,專項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展 （1）到21世紀(jì),機(jī)器人的種類將大量增加，機(jī)器人種類的多樣性和機(jī)器人應(yīng)用的廣泛性,要求機(jī)器人系統(tǒng)逐漸走向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、開放化和網(wǎng)絡(luò)化。 （2）網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人技術(shù)，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展完全能夠?qū)⒏鞣N機(jī)器人連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上,并通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行有效的控制。這種技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)遙操作控制技術(shù)、眾多信息組的壓縮與擴(kuò)展方法及傳輸技術(shù)等。 （3）虛擬機(jī)器人技術(shù)，許多特種機(jī)器人在使用時(shí),遙控是一個(gè)主要手

68、段。基于多傳感、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(或臨場(chǎng)感)的虛擬遙控操作和人機(jī)交互,將成為需要共同發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)。,87,（4）多智能體協(xié)調(diào)控制技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)決策和操作自治性的、由多智能體組成的群行為控制是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵技術(shù),這里包括任務(wù)的解釋和表達(dá)、學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)推理和廣義反應(yīng)能力、監(jiān)控和異況處理、多智能體協(xié)調(diào)等。 (5) 軟機(jī)器人技術(shù)　許多特種機(jī)器人,特別是用于醫(yī)療和護(hù)理、休閑和娛樂等場(chǎng)合時(shí),經(jīng)常處于與人共存的環(huán)境中?，F(xiàn)

69、在的大多數(shù)機(jī)器人,由于在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮與人共存,用的是金屬等硬材料。軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的控制以及所用的傳感器,在機(jī)器人意外地碰撞人或相互碰撞時(shí)是“軟”的,增強(qiáng)人對(duì)機(jī)器人的安全感和親近感。,88,1.8.4 應(yīng)用前景 在未來的100年中,科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展將會(huì)使機(jī)器人技術(shù)提高到一個(gè)更高的水平。機(jī)器人將成為人類多才多藝和聰明伶俐的“伙伴”,更加廣泛地參與人類各方面的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)生活。 1）機(jī)器人將更加

70、廣泛地代替人從事各種生產(chǎn)作業(yè) 它將從目前已廣泛地用的汽車、機(jī)械制造、電子工業(yè)及塑料制品等生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)展到核能、采礦、冶金、石油、化學(xué)、航空、航天、船舶、建筑、紡織、制衣、醫(yī)藥、生化、食品等工業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)而應(yīng)用在非工業(yè)領(lǐng)域中,如在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)等方面。 機(jī)器人將成為人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的“主勞力”，人類將從繁重的、重復(fù)單調(diào)的、有害健康和危險(xiǎn)的生產(chǎn)勞動(dòng)中解放出來,從而有更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)、研究和創(chuàng)造。,89,2

71、）機(jī)器人將成為人類探索與開發(fā)宇宙、海洋和地下未知世界的有力工具 將人送入太空進(jìn)行宇宙探索非常危險(xiǎn)和昂貴，機(jī)器人將代替人從事空間作業(yè)和太空探索。目前，航天飛機(jī)已經(jīng)將艙外作業(yè)機(jī)器人帶入太空進(jìn)行太空作業(yè)，火星探測(cè)車已被送到火星表面上,并成功地完成了預(yù)定的探測(cè)任務(wù)。 水下和地底作業(yè)對(duì)于人來說是一項(xiàng)危險(xiǎn)作業(yè),也是人類未解決的難題，水下和地下機(jī)器人將解決這個(gè)問題，被用于海底和地底的探索與開發(fā)、海洋和地下資源的利用、水下作