第一章人工智能與機(jī)器人(概述)

1、山東大學(xué)創(chuàng)新教育(jioy)通識(shí)核心課程 主講(zhjing)：陳言俊 劉甜甜 王立志 88399323 山東大學(xué)人工智能與機(jī)器人共九十七頁(yè) 第一章 緒 論2共九十七頁(yè) 1.7 機(jī)器人技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)(pngji)內(nèi)容 1.3機(jī)器人分類(lèi)(fn li)1.1機(jī)器人發(fā)展史1.2機(jī)器人的定義第一章 機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí) 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共九十七頁(yè)機(jī)器人的模樣(myng)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)(j xi chu

2、n dn)、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，他是在電子、機(jī)械及信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)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(lèi)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共九十七頁(yè)1.1 機(jī)器人發(fā)展史1.1.1古代(gdi)機(jī)器人 公元前1066-前771，列子湯問(wèn)篇記載，我國(guó)西周時(shí)代，木偶(m u)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，墨子魯問(wèn)篇記載“公輸子（魯班）削竹木以為鵲,他曾制造過(guò)一只木鳥(niǎo),成而飛之,三日不下”。 公元前2世紀(jì)，亞歷

3、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(kāi)門(mén)、借助蒸汽唱歌。5共九十七頁(yè) 公元25-220年，東漢時(shí)期，發(fā)明了“記里鼓車(chē)”，它靠傳動(dòng)(chundng)齒輪和凸輪杠桿等機(jī)械驅(qū)動(dòng)，車(chē)行一里，車(chē)上木人受凸輪的牽動(dòng)，由繩索拉起木人右臂擊鼓，無(wú)需人手工測(cè)量計(jì)程。6共九十七頁(yè) 指南車(chē)，它與指南針利用地磁效應(yīng)不同，它是利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，由車(chē)上木人指示方向，不論車(chē)子轉(zhuǎn)向何方，木人的手始終指向(zh xin)南方。7共九十七頁(yè) 后漢三國(guó)(SnGu)時(shí)期，三國(guó)(SnGu)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)”。

4、 木牛流馬“口內(nèi)舌頭扭轉(zhuǎn)，即不能動(dòng)彈；再扭回來(lái)，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共九十七頁(yè) 1738年，法國(guó)(f u)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。進(jìn)入自動(dòng)機(jī)械(jxi)時(shí)期第一次工業(yè)革命1.1.2 近代機(jī)器人9共九十七頁(yè) 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(gngnng)加以機(jī)械化而進(jìn)行醫(yī)學(xué)上的分析。 10共九十七頁(yè) 1773年,

5、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(shū)寫(xiě)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(f tio)原理而制成的. 現(xiàn)在保留下來(lái)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(lè)，現(xiàn)在還定期演奏供參觀者欣賞，展示了古代人的智慧。 11共九十七頁(yè) 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)。 進(jìn)入20世紀(jì)后，機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)得到(d do)了更多人的關(guān)心與支持，一些適用化的機(jī)器人相繼問(wèn)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)

6、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(wú)線(xiàn)電發(fā)報(bào)機(jī)，可以回答一些問(wèn)題，但該機(jī)器人不能走動(dòng)。 12共九十七頁(yè) 1920年，捷克作家(zuji)卡雷爾卡佩克發(fā)表了科幻劇本羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人?？ㄅ蹇嗽趧”局邪呀菘苏Z(yǔ)“Robota”寫(xiě)成了“Robot”，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(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(zhn ch)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(shuō)77個(gè)字，甚至可以抽煙，不過(guò)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共九十七頁(yè) 1950年，美國(guó)作家埃薩克阿西莫夫在他

7、的科幻小說(shuō)I，Robot中首次(shu c)使用了“Robotics” ，即“機(jī)器人學(xué)”。機(jī)器人三定律(dngl)Three Laws of RoboticsA robot 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(lèi)，或看到人類(lèi)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 F

8、irst 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(lèi)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共九十七頁(yè) 1954年 美國(guó)人（George C. Devol）喬治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(hud)美國(guó)專(zhuān)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，C

9、onder公司購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)利并制造了樣機(jī)。 1.1.3 現(xiàn)代(xindi)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(kāi)發(fā)利用。 自1946年第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，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共九十七頁(yè) 1959年 德沃爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫英格伯格聯(lián)手(lin shu)制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。 1962年，美國(guó)(mi u)萬(wàn)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(chē)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(xiāo)

10、售了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器“Unimate”，即萬(wàn)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(wàn)能自動(dòng)化（Unimation）公司。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(chēng)為“工業(yè)機(jī)器人之父”。16共九十七頁(yè) 1962年，A.M.F.（機(jī)械與鑄造）公司(n s)，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(n s)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共九十七頁(yè)傳感器的應(yīng)用(yngyng)1961

11、年 恩斯特采用(ciyng)的觸覺(jué)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(kāi)始在機(jī)器人中加入視覺(jué)傳感系統(tǒng)1965年 MIT推出了世界上第一個(gè)帶有視覺(jué)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(guò)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(jué)”的機(jī)器人18共九十七頁(yè) 20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始，美國(guó)麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立(chngl)了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。 開(kāi)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

12、覺(jué)傳感器，成為第一個(gè)運(yùn)用邏輯思維自行(zxng)定位物體，并在物體周?chē)苿?dòng)的智能機(jī)器人。不過(guò)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共九十七頁(yè) 1967年， Unimation公司(n s)第一臺(tái)噴涂用機(jī)器人出口到日本川崎重工業(yè)公司(n s)。 1968年，第一臺(tái)智能機(jī)器人Shakey在斯坦福研究所誕生(dnshng)。 1972年，IBM公司開(kāi)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共九十七頁(yè) 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

13、工業(yè)(gngy)機(jī)器人-T3，可以力舉超過(guò)100磅重的物體，并且可追蹤在裝配線(xiàn)上工件，被譽(yù)為“未來(lái)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(wàn)能自動(dòng)化Unimation公司推出通用工業(yè)(gngy)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(xiàn)。21共九十七頁(yè) 1978年，第一臺(tái)PUMA機(jī)器人在Unimation公司(n s)誕生。 1982年，Westinghouse公司(n s)兼并Unimation公司，隨后又賣(mài)給了瑞士的Staubli公司。 1990年，Cincinnati Milacron公司被瑞士ABB公司兼并。22共九十七頁(yè) 隨著計(jì)算

14、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(jué)和觸覺(jué)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(jué)、思考、決策和動(dòng)作能力的系統(tǒng)稱(chēng)為智能(zh nn)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(wèn)世，許多夢(mèng)想成為了現(xiàn)實(shí)。 23共九十七頁(yè)24共九十七頁(yè) 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)器人輪探

15、測(cè)車(chē)，重10公斤，造價(jià)萬(wàn)美元。它具有人工智能，使用太陽(yáng)能動(dòng)力(dngl)。它的行駛速度最快為每分鐘英尺。它專(zhuān)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(yujin)。同年，他還預(yù)言：“我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車(chē)，檢查安全”。25共九十七頁(yè) 1998年世界著名(zhmng)玩具廠商丹麥樂(lè)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(kāi)始走入個(gè)人世界，同時(shí)掀起了機(jī)器人教育的熱潮。26共九十七頁(yè) 1999年 日本索尼公司推出

16、犬型機(jī)器人愛(ài)寶(AIBO)，創(chuàng)造過(guò)20分鐘內(nèi)賣(mài)掉3000只的紀(jì)錄，被搶購(gòu)一空，從此娛樂(lè)機(jī)器人成為(chngwi)目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。AIBO-人工智能(rn n zh nn)機(jī)器人（artificial intelligence robot）的縮寫(xiě)27共九十七頁(yè) 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(kāi)市鈴聲，慶祝本田在美國(guó)上市(shng sh)25周年，搖響了機(jī)器智能時(shí)代的開(kāi)始。Advanced 新紀(jì)元 Step in 進(jìn)入 Innovative 創(chuàng)新 Mobility 移動(dòng)(ydng)工具 28共九十七頁(yè)SONY公司(n s)

17、的QRIOQrio的四個(gè)型號(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(jiàn)解，特長(zhǎng)為猜謎及健談，具有與人自然交流的談話(huà)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(huà)，具有使人開(kāi)心的對(duì)話(huà)技術(shù)；Charlie屬于喜歡電影及音樂(lè)的逗人開(kāi)心型，擅長(zhǎng)(shnchng)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(lè)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(lè)內(nèi)容。 Qrio最吸引人的不是功能上的進(jìn)步，而是它完全模擬人類(lèi)獨(dú)有的“性格”。29共九十七頁(yè) 2002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵

18、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(xiàn)，可以能避開(kāi)障礙，察覺(jué)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(shji)上銷(xiāo)量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。30共九十七頁(yè) 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(zhzo)的PackbotEOD炸彈處理型機(jī)器人在伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)上大顯身手，幫助士兵排除炸彈。“徘徊者”無(wú)人(w rn)戰(zhàn)車(chē)31共九十七頁(yè) 日本、西歐各國(guó)、前蘇聯(lián)也相斷引進(jìn)或自行研制(ynzh)工業(yè)機(jī)器人。6070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)

19、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)(jsh)得到相應(yīng)的發(fā)展，產(chǎn)生第二代機(jī)器人。32共九十七頁(yè) 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(jnyng)、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂(lè)等領(lǐng)域，并開(kāi)始向智能型（第三代）機(jī)器人發(fā)展。 隨著(su zhe)機(jī)器人技術(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、IEEEIROS、ICR&A 等。 國(guó)際雜志： Robtics Research 、 Robotica 、 Robotics and Automation 等。33共九十七頁(yè)1.1.4 機(jī)器人在中國(guó)(zhn u) 70年代末，中國(guó)科學(xué)的

20、春天到來(lái)，對(duì)機(jī)器人的研究(ynji)也開(kāi)始起步。 19811985：中國(guó)第六個(gè)五年計(jì)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(kāi)始購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的機(jī)器人產(chǎn)品,研究開(kāi)發(fā)機(jī)器人技術(shù)正式納入第七個(gè)五年計(jì)劃 .19861990：中國(guó)第七個(gè)五年計(jì)劃階段 政府開(kāi)始在國(guó)家計(jì)劃中支持機(jī)器人技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)各大學(xué)和研究所開(kāi)始研究各種機(jī)器人相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)了一些工業(yè)機(jī)器人原型.34共九十七頁(yè) 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(kāi)始(kish)研制專(zhuān)用機(jī)械手，80年代初，開(kāi)發(fā)小型的教育機(jī)器人。1985年哈工大研制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)弧焊機(jī)器人（華宇號(hào)）。 國(guó)家(guji)“863”計(jì)劃把機(jī)器人

21、技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)來(lái)支持。建立了“機(jī)器人示范工程中心”和機(jī)器人國(guó)家開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室（沈陽(yáng)自動(dòng)化所、哈工大、合肥機(jī)械所、上海交大、南開(kāi)大學(xué)）。 35共九十七頁(yè)7/19/202236沈陽(yáng)自動(dòng)化所機(jī)器人示范(shfn)工程 以高校(goxio)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。 863計(jì)劃支持的研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目：基礎(chǔ)研究，關(guān)鍵技術(shù)，原型開(kāi)發(fā)，工程應(yīng)用，期刊機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 36共九十七頁(yè) 蔣新松，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)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(zhuān)家。

22、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(kāi)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(tzhng)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)勵(lì)。為我國(guó)自動(dòng)控制和機(jī)器人研制事來(lái)業(yè)作出了重要貢獻(xiàn)。37共九十七頁(yè) 他是我國(guó)機(jī)器人事業(yè)的開(kāi)拓者，在多種機(jī)器人的研究、開(kāi)發(fā)、工程應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化方面作出了開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)；創(chuàng)建國(guó)家機(jī)器人技術(shù)研究開(kāi)發(fā)工程中心和中科院機(jī)器人學(xué)開(kāi)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(zhdng)，1978年獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)成果獎(jiǎng)，中

23、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)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(wú)效在沈陽(yáng)逝世（66歲）。 38共九十七頁(yè)7/19/202239 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(kāi)發(fā)的重點(diǎn)(zhngdin)。智能機(jī)器人是自動(dòng)化領(lǐng)域的兩個(gè)

24、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(ln y)。這時(shí)，863計(jì)劃共有八個(gè)領(lǐng)域(ln y)、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(zhuān)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共九十七頁(yè)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

25、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(jué)及非視覺(jué)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(shu xi)無(wú)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)的前沿。 40共九十七頁(yè) 我國(guó)也建立了機(jī)器人學(xué)的學(xué)術(shù)組織(zzh)，定期舉辦學(xué)術(shù)活動(dòng)。中國(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(zhuān)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(kāi)賽”、“CCT

26、V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共九十七頁(yè) 中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開(kāi)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(guò)組織機(jī)器人比賽和技術(shù)研討(ynto)，讓更多的群眾尤其是青少年朋友了解機(jī)器人，喜愛(ài)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(guò)機(jī)器人比賽和技術(shù)研討(ynto)，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，為我國(guó)的快速持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。 中國(guó)(zhn u)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開(kāi)賽42共九十七頁(yè)CCTV

27、全國(guó)(qun u)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(kāi)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(bsi)，“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(guò)了該項(xiàng)目的提案。 43共九十七頁(yè)1.2.1 機(jī)器人名詞(mng c)的產(chǎn)生封建(fngjin)神學(xué)文藝復(fù)興生理學(xué)和醫(yī)學(xué)上帝造人說(shuō)法國(guó) 笛卡爾人是機(jī)器英國(guó)哲學(xué)家霍布斯人不過(guò)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(yǔ)44共九十七頁(yè)1.2.2 Rob

28、ot機(jī)器人英文robot 來(lái)自捷克語(yǔ)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)(b hu)產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)45共九十七頁(yè) 捷克語(yǔ)robota“勞役(loy)、苦工”波蘭語(yǔ)robotnik “工人(gng rn)”捷克斯洛伐克語(yǔ)Robot用來(lái)稱(chēng)呼劇中的機(jī)器人英語(yǔ) robot 德語(yǔ) robot日語(yǔ) 俄語(yǔ) 中國(guó) 機(jī)器人 46共九十七頁(yè)1.2.3 機(jī)器人的定義(dngy) 機(jī)器人問(wèn)世已有幾十年，但沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的意見(jiàn)。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(wèn)題。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們(rn men)充分

29、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(guò)程序動(dòng)作來(lái)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共九十七頁(yè) 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)(ydng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(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(cozu)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

30、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共九十七頁(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義(dngy) “ 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)，這種操作機(jī)具有幾個(gè)軸，能夠借助(jizh)可編程操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專(zhuān)用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)”。49共九十七頁(yè) 盡管各國(guó)定義不同，但基本上指明(zhmng)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(wú)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

31、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(z dn kn zh)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，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。50共九十七頁(yè)共同(gngtng)屬性有類(lèi)人的功能(gngnng)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共九十七頁(yè)（1）深海(shn hi)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(guj)海地資源海洋資源開(kāi)發(fā)國(guó)家未來(lái)可

32、持續(xù)發(fā)展52共九十七頁(yè)圖：5000米載人深潛首試成功(chnggng)，“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(zlio)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共九十七頁(yè)（2）微機(jī)電(jdin)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)(jsh)，開(kāi)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)(jsh)等研究，微器件與系統(tǒng)應(yīng)用推廣。目的意義 在醫(yī)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

33、前景。54共九十七頁(yè)（3）數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)與裝備(zhungbi)目標(biāo)任務(wù) 推動(dòng)中檔車(chē)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(t go)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共九十七頁(yè)（4）大型(dxng)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 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(dzh)長(zhǎng)期依賴(lài)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共九十七頁(yè)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)57共九十七頁(yè)（5）仿人形(rn xn)機(jī)器人目標(biāo)任務(wù) 綜合高技術(shù)演示

34、平臺(tái)無(wú)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)(wixin)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。58共九十七頁(yè)1.3機(jī)器人分類(lèi)(fn li)目前，世界上已經(jīng)有了上萬(wàn)種機(jī)器人。這些形狀各異、功能不同、種類(lèi)眾多的機(jī)器人，根據(jù)分類(lèi)方法的不同，可以分成不同的類(lèi)別(libi)，而且有著不同的認(rèn)識(shí)。 關(guān)于機(jī)器人如何分類(lèi)，國(guó)際上沒(méi)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(lèi)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共九十七頁(yè)1.3.1 一

35、般的分類(lèi)(fn li)方式分類(lèi)名稱(chēng)簡(jiǎn)要解釋操作型機(jī)器人能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。程控型機(jī)器人按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。示教再現(xiàn)型機(jī)器人通過(guò)引導(dǎo)或其它方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過(guò)數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。感覺(jué)控制型機(jī)器人利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。適應(yīng)控制型機(jī)器人機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人機(jī)器人能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。智能機(jī)

36、器人以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。60共九十七頁(yè)1.3.2 按替代(tdi)人的器官類(lèi)型分操作(cozu)機(jī)器人（手 manipulator）移動(dòng)機(jī)器人（腿 locomotive robot）視覺(jué)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 Robot61共九十七頁(yè)1.3.4 按其構(gòu)成(guchng)機(jī)構(gòu)分直角坐標(biāo)機(jī)器人Cartesian coordinate 圓柱坐標(biāo)(zubio)機(jī)器人Cylindrical coordinate極坐標(biāo)機(jī)器人Polar coordinate多關(guān)節(jié)型機(jī)器人Artic

37、ulated 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 robot1.3.5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共九十七頁(yè)1.3.6 按運(yùn)動(dòng)(yndng)方式分點(diǎn)位控制型機(jī)器人 受控運(yùn)動(dòng)方式為自一點(diǎn)位目標(biāo)(mbio)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1

38、0m3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 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共九十七頁(yè)1.3.8 按機(jī)器人用途(yngt)分農(nóng)業(yè)機(jī)器人：采摘(cizhi)、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(lè)機(jī)器人：迎賓小姐、智能寵物、AIBO、電影軍用機(jī)器人：無(wú)人飛機(jī)U-2、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中“先鋒號(hào)”無(wú)人機(jī)， 科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中“捕食者”無(wú)人戰(zhàn)機(jī)極限作業(yè)機(jī)器人：核反應(yīng)堆 、空間機(jī)器

39、人水下機(jī)器人：水下6000米無(wú)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共九十七頁(yè)1.3.9 還可以(ky)按驅(qū)動(dòng)形式、用途、結(jié)構(gòu)和智能水平等觀點(diǎn)劃分 、按驅(qū)動(dòng)形式 氣壓驅(qū)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng) 電驅(qū)動(dòng) 交流伺服驅(qū)動(dòng) 直流伺服驅(qū)動(dòng) 2、按用途(yngt)劃分1）工業(yè)機(jī)器人弧焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人噴涂機(jī)器人拋光機(jī)器人65共九十七頁(yè)66共九十七頁(yè)即：特種(tzhng)機(jī)器人空間機(jī)器人 水下機(jī)器人軍用機(jī)器人教學(xué)機(jī)器人 服務(wù)機(jī)器人 醫(yī)用機(jī)器人 排險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)器人 固定式移動(dòng)式輪式履帶式足式蛇行競(jìng)賽(jngsi)機(jī)器人67共九十七頁(yè)3、按智能(zh nn)水平劃分

40、分 類(lèi) 名 稱(chēng)簡(jiǎn) 要 解 釋人工操作裝置有幾個(gè)自由度，有操作員操縱，能實(shí)現(xiàn)若干預(yù)定的功能。固定順序機(jī)器人按預(yù)定的不變順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。可變順序機(jī)器人按預(yù)定的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。但順序和條件可作適當(dāng)改變。示教再現(xiàn)型機(jī)器人通過(guò)手動(dòng)或其它方式，先引導(dǎo)機(jī)器人動(dòng)作，記錄下工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過(guò)數(shù)值、語(yǔ)言等為機(jī)器人提供運(yùn)動(dòng)程序，能進(jìn)行可變程伺服控制。感知型機(jī)器人利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。機(jī)器人對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)性。智能機(jī)器人機(jī)器人具有感知和理解外部環(huán)境的能力，即使環(huán)境發(fā)生變化，也能夠成功的完成任務(wù)。第一代第二

41、代第三代68共九十七頁(yè)用于機(jī)械(jxi)制造業(yè)中的操作機(jī)和機(jī)械(jxi)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(chē)、摩托車(chē)、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(xiàn)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)(gngy)機(jī)器人 Industrial Manipulator69共九十七頁(yè) 機(jī)器人化機(jī)器是指在傳統(tǒng)機(jī)械(jxi)中引入機(jī)器人技術(shù)，使其具有機(jī)器人的功能。1.4 機(jī)器(j q)人化機(jī)器(j q) 例如無(wú)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(lái)的。當(dāng)然，也可把機(jī)器人化機(jī)器稱(chēng)之為智

42、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共九十七頁(yè) 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(kāi)始(kish)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日運(yùn)抵濟(jì)南高速公路的隧道施工現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始(kish)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(zo chn)的飛沙走石使工人不敢抬頭睜眼，致使噴槍無(wú)法保持與受?chē)娒娲怪保矡o(wú)法使噴槍口與受?chē)娒姹?/p>

43、持最佳距離。從而導(dǎo)致混凝土的回彈率高（3050），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)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共九十七頁(yè) 自帶各種必要的傳感器、控制器,在運(yùn)行(ynxng)過(guò)程中無(wú)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(zzh)機(jī)器人 Autonomous robot智能機(jī)器人 Intelligent robot72共九十七頁(yè) 復(fù)雜的作業(yè)由單一(dny)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

44、協(xié)調(diào)合作問(wèn)題已成為當(dāng)前的機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)新課題 。 多機(jī)器人系統(tǒng)(xtng) Multi-robot system 多智能體系統(tǒng) Multi-Agent System (MAS) 73共九十七頁(yè)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(wèn)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(wú)需考慮生命保障或安全的需要； 無(wú)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(mu xi)人類(lèi)所不具有的能力。1.5.2 缺點(diǎn) 替代了工人(gng rn)，由此帶來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問(wèn)題； 缺乏應(yīng)急能力； 靈活性、自

45、適應(yīng)能力還欠缺； 設(shè)備費(fèi)用開(kāi)銷(xiāo)較大。74共九十七頁(yè)1.6主要技術(shù)(jsh)與相關(guān)科學(xué)1.6.1 主要(zhyo)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，還有計(jì)算機(jī)，單片機(jī)，C語(yǔ)言、 C+、匯編語(yǔ)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共九十七頁(yè)1.6.3 機(jī)器人學(xué)科的知識(shí)(zh shi)構(gòu)成 坐標(biāo)系統(tǒng)與坐標(biāo)變換(binhun)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)機(jī)械工程與機(jī)電一體

46、化控制工程機(jī)器視覺(jué)與圖像工程語(yǔ)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(zhuān)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共九十七頁(yè)1.7 機(jī)器人技術(shù)指標(biāo)與性能(xngnng)評(píng)價(jià) 1.7.1 指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)(pngji)內(nèi)容 l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(wèn)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 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共九十七頁(yè)1.7.2 機(jī)器人對(duì)控制系統(tǒng)的

47、基本(jbn)要求 多軸協(xié)調(diào)位置高精度、無(wú)超調(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(xin jn)有加減速控制（減少?zèng)_擊） 78共九十七頁(yè)1.8. 機(jī)器人技術(shù)(jsh)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)(b hu)像人類(lèi)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(lèi)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?lèi)的技術(shù)開(kāi)發(fā)幾乎都是在為機(jī)器人進(jìn)化服務(wù)。未來(lái)會(huì)是什么樣？79共九十七頁(yè) 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

48、進(jìn)步，使機(jī)器人技術(shù)研究在高水平上進(jìn)行。未來(lái)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(ru xn)操作臂：提高荷重比（3010），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 微型操作臂。80共九十七頁(yè)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(ljng)規(guī)劃。三、感知技術(shù)1、視覺(jué)：圖像識(shí)別與處理；2、手眼(shuyn)協(xié)調(diào)；3、接觸覺(jué)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共九十七頁(yè)1.8.1 當(dāng)代(dngd

49、i)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(huxng)探測(cè)中的勇氣號(hào)與機(jī)遇號(hào)機(jī)器人3. 類(lèi)人形機(jī)器人的研究突飛猛進(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(lè)，子女教育，安全82共九十七頁(yè)1.8.2 關(guān)于機(jī)器人前景(qinjng)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(lèi)天才敗陣的例子屢見(jiàn)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)(zhngdin)21世紀(jì)人如何與機(jī)器人和諧共處？83共九十七頁(yè)人類(lèi)(rnli)機(jī)器人 制 約服 務(wù)人類(lèi)與機(jī)器(j q)的關(guān)系是服

50、務(wù)與制約是辯證的和變化的服 務(wù)制 約84共九十七頁(yè) 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(szh)、靈巧的雙手、雙目視覺(jué)、力覺(jué)及觸覺(jué)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共九十七頁(yè)微型機(jī)器人發(fā)展 （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

51、在醫(yī)療、軍事、環(huán)境、空間等科技領(lǐng)域得到(d do)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(wèn)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(lèi)似的新的機(jī)器人器件和系統(tǒng)86共九十七頁(yè)專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展 （1）到21世紀(jì),機(jī)器人的種類(lèi)將大量增加，機(jī)器人種類(lèi)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(kāi)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(guò)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）

52、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)主要手段。基于(jy)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共九十七頁(yè) （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(lè)等場(chǎng)合時(shí),經(jīng)常處于與人共存的環(huán)境(hunjng)中。現(xiàn)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)

53、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共九十七頁(yè)1.8.4 應(yīng)用前景 在未來(lái)的100年中,科學(xué)與技術(shù)(jsh)的發(fā)展將會(huì)使機(jī)器人技術(shù)(jsh)提高到一個(gè)更高的水平。機(jī)器人將成為人類(lèi)多才多藝和聰明伶俐的“伙伴”,更加廣泛地參與人類(lèi)各方面的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)生活。 1）機(jī)器人將更加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(chē)、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(lèi)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的“主勞力”，人類(lèi)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(lái),從而有更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)、研究和創(chuàng)造。 89共九十七頁(yè) 2 ）機(jī)器人將成為人