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引言
機(jī)器人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立及發(fā)展，是20世紀(jì)自動(dòng)控制領(lǐng)域最具說(shuō)服力的成就，是20世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重大成果。現(xiàn)在全世界已經(jīng)有100萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人，銷售額每年增加20%及以上。機(jī)器人技術(shù)和工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)交叉和綜合的體現(xiàn)，先進(jìn)機(jī)器人的發(fā)展代表著國(guó)家綜合科技實(shí)力和水平，因此目前許多國(guó)家都已經(jīng)把機(jī)器人技術(shù)列入本國(guó)21世紀(jì)高科技發(fā)展計(jì)劃隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人已從傳統(tǒng)的制造業(yè)進(jìn)入人類的工作和生活領(lǐng)域，另外，隨著需求范圍的擴(kuò)大，機(jī)器人結(jié)構(gòu)和形態(tài)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化。高端系統(tǒng)具有明顯的仿生和智能特征，其性能不斷提高，功能不斷擴(kuò)展和完善；各種機(jī)器人系統(tǒng)便逐步向具有更高智能和更密切與人類社會(huì)融洽的方向發(fā)展。
一、早期機(jī)器人的發(fā)展
機(jī)器人的起源要追溯到3000多年前?！皺C(jī)器人”是存在于多種語(yǔ)言和文字的新造詞，它體現(xiàn)了人類長(zhǎng)期以來(lái)的一種愿望，即創(chuàng)造出一種像人一樣的機(jī)器或人造人，以便能夠代替人去進(jìn)行各種工作。
直到四十多年前，“機(jī)器人”才作為專業(yè)術(shù)語(yǔ)加以引用，然而機(jī)器人的概念在人類的想象中卻已存在三千多年了。早在我國(guó)西周時(shí)代（公元前1066年~前771年），就流傳著有關(guān)巧匠偃師獻(xiàn)給周穆王一個(gè)藝妓（歌舞機(jī)器人）的故事。
春秋時(shí)代（公元前770~前467）后期，被稱為木匠祖師爺?shù)聂敯?，利用竹子和木料制造出一個(gè)木鳥(niǎo)，它能在空中飛行，“三日不下”，這件事在古書《墨經(jīng)》中有所記載，這可稱得上世界第一個(gè)空中機(jī)器人。
東漢時(shí)期（公元25~220），我國(guó)大科學(xué)家張衡，不僅發(fā)明了震驚世界的“候風(fēng)地動(dòng)儀”，還發(fā)明了測(cè)量路程用的“計(jì)里鼓車”，車上裝有木人、鼓和鐘，每走1里，擊鼓1次，每走10里擊鐘一次，奇妙無(wú)比。
三國(guó)時(shí)期的蜀漢（公元221~263），丞相諸葛亮既是一位軍事家，又是一位發(fā)明家。他成功地創(chuàng)造出“木牛流馬”，可以運(yùn)送軍用物資，可成為最早的陸地軍用機(jī)器人。
在國(guó)外，也有一些國(guó)家較早進(jìn)行機(jī)器人的研制。公元前3世紀(jì)，古希臘發(fā)明家戴達(dá)羅斯用青銅為克里特島國(guó)王邁諾斯塑造了一個(gè)守衛(wèi)寶島的青銅衛(wèi)士塔羅斯。
在公元前2世紀(jì)出現(xiàn)的書籍中，描寫過(guò)一個(gè)具有類似機(jī)器人角色的機(jī)械化劇院，這些角色能夠在宮廷儀式上進(jìn)行舞蹈和列隊(duì)表演。
公元前2世紀(jì)，古希臘人發(fā)明了一個(gè)機(jī)器人，它是用水、空氣和蒸汽壓力作為動(dòng)力，能夠動(dòng)作，會(huì)自己開(kāi)門，可以借助蒸汽唱歌。
1662年，日本人竹田近江，利用中標(biāo)技術(shù)發(fā)明了能進(jìn)行表演的自動(dòng)機(jī)器玩偶；到了18世紀(jì)，日本人若井源大衛(wèi)門和源信，對(duì)該玩偶進(jìn)行了改進(jìn)，制造出了端茶玩偶，該玩偶雙手端著茶盤，當(dāng)講茶杯放到茶盤上后，它就會(huì)走向客人將茶送上，客人取茶杯時(shí)，它會(huì)自動(dòng)停止走動(dòng)，帶客人喝完茶姜茶被放回茶盤之后，他就會(huì)轉(zhuǎn)回原來(lái)的地方，煞是可愛(ài)。
法國(guó)的天才冀師杰克·戴·瓦克遜，于1738年發(fā)明了一直機(jī)器鴨，他會(huì)游泳。喝水、吃東西和排泄，還會(huì)嘎嘎叫。
瑞士鐘表名匠德羅斯父子三人于公元1768~1774年間，設(shè)計(jì)制造出三個(gè)像真人一樣大小的機(jī)器人——寫字偶人、繪圖偶人和彈風(fēng)琴偶人。它們是由凸輪控制和彈簧驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)機(jī)器，至今還作為國(guó)寶保存在瑞士納切特爾市藝術(shù)和歷史博物館內(nèi)。同時(shí)，還有德國(guó)梅林制造的巨型泥塑偶人“巨龍哥雷姆”，日本物理學(xué)家細(xì)川半藏設(shè)計(jì)的各種自動(dòng)機(jī)械圖形，法國(guó)杰夸特設(shè)計(jì)的機(jī)械式可編程織造機(jī)等。
1770年，美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種報(bào)時(shí)鳥(niǎo)，一到整點(diǎn)，這種鳥(niǎo)的翅膀、頭和喙便開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)出叫聲，他的主彈簧驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，是活塞壓縮空氣而發(fā)出叫聲，同時(shí)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)翅膀、頭運(yùn)動(dòng)。
1893年，加拿大摩爾設(shè)計(jì)的能行走的機(jī)器人“安德羅丁”，是以蒸汽為動(dòng)力的。這些機(jī)器人工藝珍品，標(biāo)志著人類在機(jī)器人從夢(mèng)想到現(xiàn)實(shí)這一漫長(zhǎng)道路上，前進(jìn)了一大步。
二、近代機(jī)器人的發(fā)展
1920年，原捷克斯洛伐克劇作家卡雷爾·凱培克在他的科幻情節(jié)劇《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》中，第一次提出了“機(jī)器人”
（Robot）這個(gè)名詞，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。在捷克語(yǔ)中，Robot這個(gè)詞是指一個(gè)賦役的努力。
20世紀(jì)初期，機(jī)器人已躁動(dòng)于人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的母胎之中，人們含有幾分不安地期待著它的誕生。他們不知道即將問(wèn)世的機(jī)器人將是個(gè)寵兒，還是個(gè)怪物。針對(duì)人類社會(huì)對(duì)即將問(wèn)世的機(jī)器人的不安，美國(guó)著名科學(xué)幻想小說(shuō)家阿西莫夫于1950年在他的小說(shuō)《我是機(jī)器人》中，首先使用了機(jī)器人學(xué)（Robotics）這個(gè)詞來(lái)描述與機(jī)器人有關(guān)的科學(xué)，并提出了有名的“機(jī)器人三守則”：
（1） 機(jī)器人必須不危害人類，也不允許他眼看人將受害而袖手旁觀；
（2） 機(jī)器人必須絕對(duì)服從于人類，除非這種服從有害于人類；
（3） 機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是人類命令它做出犧牲。
這三條守則，給機(jī)器人社會(huì)賦以新的倫理性，并使機(jī)器人概念通俗化更易于為人類社會(huì)所接受。至今，它仍為機(jī)器人研究人員、設(shè)計(jì)制造廠家和用戶，提供了十分有意義的指導(dǎo)方針。
圖一 第一代機(jī)器人
通?？蓪C(jī)器人分為三代。第一代是可編程機(jī)器人（如圖一）。這類機(jī)器人一般可以根據(jù)操作員所編的程序，完成一些簡(jiǎn)單的重復(fù)性操作。這一帶機(jī)器人從20世紀(jì)60年代后半期開(kāi)始投入使用，目前他在工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用。第二代是感知機(jī)器人（如圖二），即自適應(yīng)機(jī)器人，它是在第一代機(jī)器人的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，具有不同程度的“感知”能力。這類機(jī)器人在工業(yè)界已有應(yīng)用。第三代機(jī)器人將具有識(shí)別、推理、規(guī)劃和學(xué)習(xí)等智能機(jī)制，它可以把感知和行動(dòng)智能化結(jié)合起來(lái)，因此能在非特定的環(huán)境下作業(yè)，故稱之為智能機(jī)器人（如圖三）。目前，這類機(jī)器人處于試驗(yàn)階段，將向?qū)嵱没较虬l(fā)展。
圖二第二代機(jī)器人
今日工業(yè)機(jī)器人的最早研究可追溯到第二次大戰(zhàn)后不久。在40年代后期，橡樹(shù)嶺和阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室就已開(kāi)始實(shí)施計(jì)劃，研制遙控式機(jī)械手，用于搬運(yùn)放射性材料。這些系統(tǒng)是“主從”型的，用語(yǔ)準(zhǔn)確地“模仿”操作員手和臂的動(dòng)作。主機(jī)械手由使用者進(jìn)行導(dǎo)引做一連串動(dòng)作，而從機(jī)械手盡可能準(zhǔn)確地模仿主機(jī)械手的動(dòng)作，后來(lái)用機(jī)械耦合主從機(jī)械手的動(dòng)作加入力的反饋，使操作員能夠感覺(jué)到從機(jī)械手及其環(huán)境之間產(chǎn)生的力。50年代中期，機(jī)械手中的機(jī)械耦合被液壓裝置所取代，如通用電氣公司的“巧手人”機(jī)器人和通用制造廠的“怪物”I型機(jī)器人。1954年G.C.Devol提出了“通用重復(fù)操作機(jī)器人”的方案，并在1961年獲得了專利。同一時(shí)期誕生了利用肌肉生物電流控制的上臂假肢。
圖三 第三代機(jī)器人
1958年，被譽(yù)為“工業(yè)機(jī)器人之父”的Joseph F.Engel
Berger創(chuàng)建了世界上第一個(gè)機(jī)器人公司——Unimation（Univeral
Automation）公司，并參與設(shè)計(jì)了第一臺(tái)Unimate機(jī)器人（如圖四）。這是一臺(tái)用于壓鑄的五軸液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，手臂的控制由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成。它采用了分離式固體數(shù)控元件，并裝有存儲(chǔ)信息的磁鼓，能夠記憶完成180個(gè)工作步驟。與此同時(shí)，另一家美國(guó)公司——AMF公司也開(kāi)始研制工業(yè)機(jī)器人，即Versatran（Versatile
Transfer）機(jī)器人。它主要用于機(jī)器之間的物料運(yùn)輸、采用液壓驅(qū)動(dòng)。該機(jī)器人的手臂可以繞底座回轉(zhuǎn)，沿垂直方向升降，也可以沿半徑方向伸縮。一般認(rèn)為Unimate和Versatran機(jī)器人是世界上最早的工業(yè)機(jī)器人。
圖四 Unimate機(jī)器人
1959年，美國(guó)Consolidated
Controls公司研制出第一代工業(yè)機(jī)器人原型。1960年美國(guó)機(jī)床鑄造公司（AMF）生產(chǎn)出圓柱坐標(biāo)的VERSATRAN型機(jī)器人，可做點(diǎn)位和軌跡控制，同年第一批電焊機(jī)器人用于工業(yè)生產(chǎn)。隨后，美國(guó)Unimation公司研制出球坐標(biāo)的UNIMATE型機(jī)器人，它采用電液伺候驅(qū)動(dòng)，磁鼓存儲(chǔ)，可完成近200種示教在線動(dòng)作。
可以說(shuō)，60年代和70年代是機(jī)器人發(fā)展最快、最好的時(shí)期，這期間的各項(xiàng)研究發(fā)明有效地推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和推廣。主要成就如表一。
表一 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展編年表
雖然，編程機(jī)器人是一種新穎而有效的制造工具，但到了60年代，利用傳感器反饋大大增強(qiáng)機(jī)器人柔性的趨勢(shì)就已經(jīng)很明顯了。60年代早期，H.A.厄恩斯特于1962年介紹了帶有觸覺(jué)傳感器的計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手的研制情況。這種稱為MH-1的裝置能“感覺(jué)”到塊狀材料，用此信息控制機(jī)械手，把塊狀材料堆起來(lái)，無(wú)需操作員幫助。這種工作是機(jī)器人在合理的非結(jié)構(gòu)性環(huán)境中具有自適應(yīng)特性的一例。機(jī)械手系統(tǒng)是六自由度ANL
Model-8型操作機(jī)，由一臺(tái)TX-O計(jì)算機(jī)通過(guò)接口裝置進(jìn)行控制。此研究項(xiàng)目后來(lái)成為MAC計(jì)劃的一部分，在機(jī)械手上又增加了電視攝像機(jī)，開(kāi)始進(jìn)行機(jī)器感覺(jué)研究。與此同時(shí)，湯姆威克和博奈也于1962年研制出一種裝有壓力傳感器的手爪樣機(jī)，可檢測(cè)物體，并向電機(jī)輸入反饋信號(hào)，啟動(dòng)一種或兩種抓取方式。一旦手爪接觸到物體，與物體大小和質(zhì)量成比例的信息就通過(guò)這些壓力敏感元件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)1963年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司推出了VERSATRAN機(jī)器人商品，同年初，還研制了多種操作機(jī)手臂，如Roehampton型和Edinburgh型手臂。
在60年代后期，麥卡錫于1968年和他在斯坦福工人智能實(shí)驗(yàn)室的同事報(bào)告了有手、眼和耳（即機(jī)械手、電視攝象機(jī)和拾音器）的計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)情況。他們表演了一套能識(shí)別語(yǔ)音命令、“看見(jiàn)”散放在桌面上的方塊和按指令進(jìn)行操作的系統(tǒng)。皮珀也在1968年研究了計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題。在1971年卡恩和羅恩分析了機(jī)械限位手臂開(kāi)關(guān)式（最短時(shí)間）控制的動(dòng)力學(xué)和控制問(wèn)題。
這時(shí)，其他國(guó)家（特別是日本）也開(kāi)始認(rèn)識(shí)到工業(yè)機(jī)器人的潛力。早在1968年，日本川崎重工業(yè)公司與Unimation公司談判，購(gòu)買了其機(jī)器人專利。1969年，機(jī)器人出現(xiàn)了不尋常的新發(fā)展，通用電氣公司為誒過(guò)陸軍研制了一種試驗(yàn)性步行車。同年，研制出了“波士頓”機(jī)械手，次年又研制出了“斯坦福”機(jī)械手。后者裝有攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)控制器。把這些機(jī)械手用作機(jī)器人的操作機(jī)，是一些重大的機(jī)器人研究工作開(kāi)始了。對(duì)“斯坦?！睓C(jī)械手所做的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是根據(jù)各種策略自動(dòng)地堆放狀材料。在當(dāng)時(shí)對(duì)于自動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。1974年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，定名為“The Tomorrow
Tool”。它能舉起重達(dá)45.36kg的物體，并能跟蹤裝配線上的各種移動(dòng)物體。
在此期間，智能機(jī)器人的研究也有進(jìn)展，1961年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出有觸覺(jué)的MH-1型機(jī)器人，在計(jì)算機(jī)控制下用來(lái)處理放射性材料。1968年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出名為SHAKEY的智能移動(dòng)機(jī)器人。從60年代后期起，噴漆、弧焊機(jī)器人相繼在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性加工單元標(biāo)志著單件小批生產(chǎn)方式的一個(gè)新的高度。幾個(gè)工業(yè)化國(guó)家競(jìng)相開(kāi)展了具有視覺(jué)、觸覺(jué)、多手、多足，能超越障礙、鉆洞、爬墻、水下移動(dòng)的各種智能機(jī)器人的研究工作，并開(kāi)始在海洋開(kāi)發(fā)、空間探索和核工業(yè)中試用。整個(gè)60年代，機(jī)器人技術(shù)雖然取得了如上列舉的許多進(jìn)展，建立了產(chǎn)業(yè)并生產(chǎn)了多種機(jī)器人商品，但是在這一階段多數(shù)工業(yè)部門對(duì)應(yīng)用機(jī)器人還持觀望態(tài)度，機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用方面的進(jìn)展并不快。
在70年代，大量的研究工作把重點(diǎn)放在使用外部傳感器來(lái)改善機(jī)械手的操作。1973年博爾斯和保羅在斯坦福使用視覺(jué)和力反饋，表演了與PDP-10計(jì)算機(jī)相連由計(jì)算機(jī)控制的“斯坦?！睓C(jī)械手，用于裝配自動(dòng)水泵。幾乎同時(shí)，IBM公司的威爾和格羅斯曼在1975年研制了一個(gè)帶有觸覺(jué)和力覺(jué)傳感器的計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械手，用于完成20個(gè)零件的打字機(jī)機(jī)械裝配工作。1974年，麻省理工學(xué)院人工智能實(shí)驗(yàn)室的井上對(duì)力反饋的人工智能作了研究。在精密裝配作業(yè)中，用一種著陸導(dǎo)航搜索技術(shù)進(jìn)行初始定位。內(nèi)文斯等人于1974年在德雷珀實(shí)驗(yàn)室研究了基于依從性的傳感技術(shù)。這項(xiàng)研究發(fā)展為一種被動(dòng)柔順（稱為間接中心柔順，RCC）裝置，它與機(jī)械手最后一個(gè)關(guān)節(jié)的安裝板相連，用于緊配合裝配。同年，貝杰茨在噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室為空間開(kāi)發(fā)計(jì)劃用的擴(kuò)展性“斯坦?！睓C(jī)械手提供了一種基于計(jì)算機(jī)的力矩控制技術(shù)。從那以后相繼提出了多種不同的用于機(jī)械手伺候的控制方法。
1979年Unimation公司推出了PUMA系列工業(yè)機(jī)器人，他是全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)、多CPU二級(jí)微機(jī)控制、采用VAL專用語(yǔ)言，可配置視覺(jué)、觸覺(jué)的力覺(jué)感受器的，技術(shù)較為先進(jìn)的機(jī)器人。同年日本山梨大學(xué)的牧野洋研制成具有平面關(guān)節(jié)的SCARA型機(jī)器人。整個(gè)70年代，出現(xiàn)了更多的機(jī)器人商品，并在工業(yè)生產(chǎn)中逐步推廣應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、控制技術(shù)和人工智能的發(fā)展，機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)，無(wú)論就水平和規(guī)模而言都得到迅速發(fā)展。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，到1980年全世界約有2萬(wàn)余臺(tái)機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用。
進(jìn)入80年代后，機(jī)器人生產(chǎn)繼續(xù)保持70年代后期的發(fā)展勢(shì)頭。到80年代中期機(jī)器人制造業(yè)成為發(fā)展最快和最好的經(jīng)濟(jì)部門之一。機(jī)器人在工業(yè)中開(kāi)始普及應(yīng)用，工業(yè)化國(guó)家的機(jī)器人產(chǎn)值近幾年以年均20%~40%的增長(zhǎng)率上升。1984年全世界機(jī)器人使用總臺(tái)數(shù)是1980年的四倍，到1985年底，這一數(shù)字已達(dá)到14萬(wàn)臺(tái)，
1990年達(dá)到30萬(wàn)臺(tái)左右，其中高性能的機(jī)器人所占比例將不斷增加，特別是各種裝配機(jī)器人的產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，和機(jī)器人配套使用的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和裝置正在迅速發(fā)展。1985年前后，F(xiàn)ANUC和GMF公司又先后推出交流伺候驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品。
到80年代后期，由于傳統(tǒng)機(jī)器人用戶應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)飽和，從而造成工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的積壓，不少機(jī)器人廠家倒閉或被兼并，是國(guó)際機(jī)器人學(xué)研究和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)不景氣。到90年代初，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)復(fù)蘇和繼續(xù)發(fā)展跡象。但是，好景不長(zhǎng)，1993~1994年又跌入低谷。1995年后，世界機(jī)器人數(shù)量逐年增加，增長(zhǎng)率也較高，1998年丹麥樂(lè)高公司推出了機(jī)器人套件，讓機(jī)器人的制造變得像搭積木一樣相對(duì)簡(jiǎn)單又能任意拼裝，從而使機(jī)器人開(kāi)始走入個(gè)人世界。機(jī)器人學(xué)以較好的發(fā)展勢(shì)頭進(jìn)入21世紀(jì)。2002年丹麥iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba（如圖五），他能避開(kāi)障礙，自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座，這是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。近年來(lái)，全球機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅速，2007年全球機(jī)器人行業(yè)總銷售量比2006年增長(zhǎng)10%。人性化、重型化、智能化已經(jīng)成為未來(lái)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)在全世界服役的工業(yè)機(jī)器人總數(shù)在100萬(wàn)臺(tái)以上。此外，還有數(shù)百萬(wàn)服務(wù)機(jī)器人在運(yùn)行。
圖五Roomba
阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)軍方領(lǐng)導(dǎo)人決定向阿富汗派遣一種名為“大狗”的新型機(jī)器人，作為增兵計(jì)劃的一部分。與以往各種機(jī)器人不同的是，“大狗”并不依靠輪子行進(jìn)，而是通過(guò)其身下的四條“鐵腿”。美媒體報(bào)道稱，美軍正在將阿富汗作為測(cè)試這種具有高機(jī)動(dòng)能力的機(jī)器人的試驗(yàn)場(chǎng)。
在過(guò)去30~40年間，機(jī)器人學(xué)和機(jī)器人技術(shù)獲得引人注目的發(fā)展，具體體現(xiàn)在：①機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在全世界迅速發(fā)展；②機(jī)器人的應(yīng)用范圍遍及工業(yè)、科技和國(guó)防的各個(gè)領(lǐng)域；③形成了新的學(xué)科——機(jī)器人學(xué)；④機(jī)器人向智能化方向發(fā)展；⑤服務(wù)機(jī)器人成為機(jī)器人的新秀而迅猛發(fā)展。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始涉足機(jī)器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的。1986年，我國(guó)開(kāi)展了“七五”機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃，1987年，我國(guó)的“863”高技術(shù)計(jì)劃將機(jī)器人方面的研究開(kāi)發(fā)列入其中。目前我國(guó)從事機(jī)器人研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的主要是高校及有關(guān)科研院所等。最初我國(guó)在機(jī)器人技術(shù)方面研究的主要目的是跟蹤國(guó)際先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)。隨后，我國(guó)在機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用方面取得了很大的成就，主要研究成果有：哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的兩足步行機(jī)器人，北京自動(dòng)化研究所1993年研制的噴涂機(jī)器人，1995年完成的高壓水切割機(jī)器人，沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制完成的有纜深潛300m機(jī)器人、無(wú)纜深潛機(jī)器人、遙控移動(dòng)作業(yè)機(jī)器人。
我國(guó)在仿人形機(jī)器人方面，也取得很大的進(jìn)展。例如，中國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)經(jīng)過(guò)10年的努力，于2000年成功地研制出我國(guó)第一個(gè)仿人形機(jī)器人——“先行者”，其身高140厘米，重20公斤。它有與人類似的軀體、頭部、眼睛、雙臂和雙足，可以步行，也有一定的語(yǔ)言功能。它每秒走一步到兩步，但步行質(zhì)量較高：既可在平地上穩(wěn)步向前，還可自如地轉(zhuǎn)彎、上坡；既可以在已知的環(huán)境中步行，還可以在小偏差、不確定的環(huán)境中行走。
三、未來(lái)機(jī)器人的展望
展望未來(lái)，對(duì)機(jī)器人的需求是多面的。在制造工業(yè)由于多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品的商品壽命逐漸縮短，品種需求加多，這就促使產(chǎn)品的生產(chǎn)就要從傳統(tǒng)的單一品種成批大量生產(chǎn)逐步向多品種小批量柔性生產(chǎn)過(guò)渡。有各種加工裝備、機(jī)器人、物料傳送裝置和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)組成的柔性制造系統(tǒng)，以及由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一調(diào)度的更大規(guī)模的集成制造系統(tǒng)將逐步成為制造工業(yè)的主要生產(chǎn)手段之一。
現(xiàn)在工業(yè)上運(yùn)行的90%以上的機(jī)器人，都不具有智能。隨著工業(yè)機(jī)器人數(shù)量的快速增長(zhǎng)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)機(jī)器人的工作能力也提出了更高的要求，特別是需要各種具有不同程度智能的機(jī)器人和特種機(jī)器人。這些智能機(jī)器人，有的能夠模擬人類用兩條腿走路，可在凹凸不平的地面上行走移動(dòng)；有的具有視覺(jué)和觸覺(jué)功能，能夠進(jìn)行獨(dú)立操作、自動(dòng)裝配和產(chǎn)品檢驗(yàn)；有的具有自主控制和決策能力。這些智能機(jī)器人，不僅應(yīng)用各種反饋傳感器，而且還運(yùn)用人工智能中各種學(xué)習(xí)、推理和決策技術(shù)。智能機(jī)器人還應(yīng)用許多最新的智能技術(shù)，如臨場(chǎng)感技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多真體技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遺傳算法和遺傳編程、放聲技術(shù)、多傳感器集成和融合技術(shù)以及納米技術(shù)等?？梢哉f(shuō)，智能機(jī)器人將是未來(lái)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的方向。
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