機器人 課程總結(jié)

機器人課程總結(jié)一、機器人產(chǎn)生的背景機器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，也同時，為社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中，各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中，實現(xiàn)人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。二、機器人的應(yīng)用領(lǐng)域研制機器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復(fù)勞動，以及替代人到有輻射等危險環(huán)境中進行作業(yè)，因此機器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運、裝配、鑄造等場合，己經(jīng)開始大量使用機器人。另外在軍事、海洋探測、航天、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚到服務(wù)娛樂行業(yè)，也都開始使用機器人。從機器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機器人和民用機器人。軍用機器人主要用于軍事上代替或輔助軍隊進行作戰(zhàn)、偵察、探險等工作。根據(jù)不同的作戰(zhàn)空間可分為地面軍用機器人、空中軍用機器人(即無人飛行機)、水下軍用機器人和空間軍用機器人等。軍用機器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遙控式等多種方式。

在民用機器人中，各種生產(chǎn)制造領(lǐng)域中的工業(yè)機器人在數(shù)量上占絕對多數(shù)，成為機器人家族中的主力軍；其它各種種類的機器人也開始在不同的領(lǐng)域得到研究開發(fā)和應(yīng)用?？傮w看來，若按用途分，民用機器人可以分為以下幾個主要類別：工業(yè)機器人制造工業(yè)部門應(yīng)用機器人的主要目的在于削減人員編制和提高產(chǎn)品質(zhì)量。機器人無論是否與其它機器一起運用，與傳統(tǒng)的機器相比，它具有兩個主要優(yōu)點：1．生產(chǎn)過程的幾乎完全自動化。

2．生產(chǎn)設(shè)備的高度適應(yīng)能力。

現(xiàn)在工業(yè)機器人主要用于汽車工業(yè)、機電工業(yè)（包括電訊工業(yè)）、通用機械工業(yè)、建筑業(yè)、金屬加工、鑄造以及其它重型工業(yè)和輕工業(yè)部門。

機器人的工業(yè)應(yīng)用分為四個方面，即材料加工、零件制造、產(chǎn)品檢驗和裝配。其中，材料加工往往是最簡單的。零件制造包括鍛造、點焊、搗碎和鑄造等。檢驗包括顯式檢驗（在加工過程中或加工后檢驗產(chǎn)品表面圖像和幾何形狀、零件和尺寸的完整性）和隱式檢驗（在加工中檢驗零件質(zhì)量上或表面上的完整性）兩種。裝配是最復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域，因為它可能包含材料加工、在線檢驗、零件供給、配套、劑壓和緊固等工序。在農(nóng)業(yè)方面，已把機器人用于水果和蔬菜嫁接、收獲、檢驗與分類，剪羊毛和擠牛奶等。這是一個潛在的產(chǎn)業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域。服務(wù)機器人在一些科幻影片、電視片或影碟中，多少具有外形的機器人常被用來協(xié)助或代替人去執(zhí)行人不樂意做或危險和困難的任務(wù)。今天在現(xiàn)實生活中能夠看到的最接近于人類的機器人可能要算家用機器人了。家用機器人能夠清掃地板而不碰到家具。不過它的價格目前還較高，影響到它的推廣應(yīng)用。隨著家用機器人造價的大幅度降低，它將獲得日益廣泛的應(yīng)用。

服務(wù)機器人尚處于開發(fā)及普及的早期階段，目前國際上對它還沒有普遍承認的嚴(yán)格定義，它的定義是由操作型工業(yè)機器人引伸而來的。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）采用的初步定義，所謂服務(wù)機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它完成的是有益于人類健康的服務(wù)工作，但不包括那些從事生產(chǎn)的設(shè)備。另一種定義把服務(wù)機器人看做一種可自由編程的移動裝置，它至少有三個運動軸，可以部分地或全自動地完成服務(wù)工作。這些服務(wù)工作為個人或單位完成的，不指工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

根據(jù)這個定義，操作型工業(yè)機器人也可以看作是服務(wù)機器人，如果它們裝備在非制造業(yè)的話。服務(wù)機器人往往是可以移動的（并非總是移動的）。在某些情況下，服務(wù)機器人是由一個移動平臺構(gòu)成，在它上面裝有一只或幾只手臂，其控制方式與工業(yè)機器人手臂的控制方式相同。

研制用來為病人看病、護理病人和協(xié)助病殘人員康復(fù)的機器人能夠極大地改善傷殘疾病人員的狀態(tài)，以及改善癱瘓者（包括下肢及四肢癱瘓者）和被截肢者的生活條件。醫(yī)用機器人已應(yīng)用于下列幾方面：

（1）診斷機器人，即配備有醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)的機器人

（2）護理機器人，是一些具有豐富護理經(jīng)驗的機器人護士或護師。

（3）傷殘癱瘓康復(fù)機器人，包括假肢、矯形以及遙控等技術(shù)。

（4）家用機器人，機器人已開始進入家庭和辦公室，用于代替人從事清掃、洗刷、守衛(wèi)、煮飯、照料小孩、接待、接電話、打印文件等。酒店售貨和餐廳服務(wù)機器人、炊事機器人和機器人保姆已不再是一種幻想。

（5）娛樂機器人，包括文娛歌舞和體育機器人。

（6）醫(yī)療手術(shù)機器人近年來有所突破。

服務(wù)機器人還有送信機器人、導(dǎo)游機器人、加油機器人、建筑機器人、農(nóng)業(yè)及林業(yè)機器人等。其中，爬壁機器人既可用于清潔，又可用于建筑。中國作為亞洲第三大的工業(yè)機器人需求國，市場發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉(zhuǎn)移，我國的機器人市場會進一步加大，市場擴展的速度也會進一步提高。近年來，我們在研究文化創(chuàng)造性產(chǎn)業(yè)時，發(fā)現(xiàn)國外正在興起一個與文化產(chǎn)業(yè)、科學(xué)技術(shù)有緊密關(guān)系的未來產(chǎn)業(yè)——機器人的研究、開發(fā)及制造，參與者除了傳統(tǒng)從事學(xué)術(shù)研究的科技工作者、大學(xué)研究梯隊、企業(yè)產(chǎn)品的專門研究人員之外，更有一大批的青少年積極加入此一新興的科學(xué)技術(shù)新潮流之中。中國工業(yè)機器人經(jīng)過“七五”攻關(guān)計劃、“九五”攻關(guān)計劃和863計劃的支持已經(jīng)取得了較大三、機器人的發(fā)展前景從近幾年世界機器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實用化；工作環(huán)境設(shè)計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。機器人是先進制造技術(shù)和自動化裝備的典型代表，是人造機器的“終極”形式。它涉及到機械、電子、自動控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)今工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢主要有：1工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。2機械結(jié)構(gòu)向模塊化可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；有關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人。3工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化，網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。4機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。5機器人化機械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域?？傮w趨勢是，從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)殪`活應(yīng)用機器人技術(shù)的、具有實際動作功能的智能化系統(tǒng)。機器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。在我國，工業(yè)機器人市場份額大部分被國外工業(yè)機器人企業(yè)占據(jù)著。在國際強手面前，國內(nèi)的工業(yè)機器人企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競爭壓力。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強國”邁進，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會加大對機器人的資金投入和政策支持，將會給工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。隨著新技術(shù)不斷被提出以及現(xiàn)有技術(shù)的高度發(fā)展，機器人在運動方面的難題將會得到妥善的解決。那個時候的機器人將能夠很好的行走和跳躍，很好的模擬生物的運動，從而大大解決因機器人運動不便所帶來的種種問題。同時經(jīng)過不懈的探索，人類必將在新材料的領(lǐng)域取得巨大突破，因此，未來的機器人會擁有和人一樣的身材及重量，在最大程度上模仿人的外形及運動。這種機器人更加接近電影中的機器人，這個時候的機器人可以說已經(jīng)發(fā)展到一個很成熟的地步，機器人可以在更大的程度上代替人的工作，這時候，人類社會可以很好的從機器人身上得到想要的回報，會緩解很多社會問題。機器人可以走進家庭，走進工廠，走進醫(yī)院。而由于運動學(xué)，仿生學(xué)和新材料的發(fā)展，我們將研制出更加完美的身體器官替代品。因此未來人的生命質(zhì)量將大大提高，現(xiàn)在很多無法解決的醫(yī)學(xué)問題也會得到很好的解決，這對于人類社會來講無疑是很有意義的一件事。機器人發(fā)展的另一個重要方面——傳感器也將得到極大的飛躍式發(fā)展。因此未來機器人是可以模仿人類的感覺的。這一點對于醫(yī)學(xué)方面極為重要。首先，通過機器人來模仿人在生病時的感覺變化以及在手術(shù)等醫(yī)療過程中的感覺變化對于我們以后更好的的改進醫(yī)療手段具有十分重要的意義。同時，在身體器官的替代品中裝入合適的傳感器可以幫助患者更好的適應(yīng)與使用，使得殘疾人在身體感官上恢復(fù)到和正常人差不多的水平，將會大大方便患者的生活。第三，一些手術(shù)通過機器人來輔助或替代人的工作，會大大提高手術(shù)的準(zhǔn)確性和成功率。同時，由于機器人的自身的材料優(yōu)勢，他們可以抵擋嚴(yán)寒酷暑，不用呼吸，不怕輻射，因此在人類的空間探索方面將會給人類帶來極大的幫助。因此，好好利用這些機器人對人類來講是一比巨大的財富。機器人領(lǐng)域更加成熟的發(fā)展，這時候的人工智能也已經(jīng)發(fā)展到一個新的高度。人類可以很好的模擬自身大腦的特點，將機器人的高運算能力與人的思考決策能力完美的結(jié)合到一起，機器人將具有“智慧”。由于計算機業(yè)的巨大發(fā)展，電腦的智商將會大大超過人類。當(dāng)然，人類也可以通過植入輔助芯片等方式對自身大腦進行深入開發(fā)，使我們的智力水平始終處于機器人之上。但是這是一個如何把握的問題，如果把握不好，將會給人類帶來滅頂之災(zāi)。于是，這個時候的社會已經(jīng)不只有人類一種智慧“生命”。面對這樣的一種情況，機器人是否甘愿作為人類的“奴仆”將會成為我們最擔(dān)心的問題。當(dāng)然，我們的科學(xué)家已經(jīng)提出了一種規(guī)則。但是這種規(guī)則在未來能否得到廣泛的應(yīng)用，還有就是這種規(guī)則是否適應(yīng)未來的發(fā)展，對于“智慧”機器人是否矛盾等等，這一系列的問題將會困擾人類。而這種“智慧”機器人的技術(shù)一旦被不懷好意的人所利用的話，那么對于人類社會將是毀滅性的打擊。就如好多電影中所描繪的，一旦機器人與人類開戰(zhàn)，不論誰勝誰敗，對于人類生命以及社會發(fā)展都是一場浩劫。我們?nèi)祟悺叭崛酢钡纳碥|無法與機器人的鋼鐵之軀相抗衡，而智力水平又不相上下，因此在這場能夠戰(zhàn)爭中，人類注定會處于下風(fēng)。于是在思考中，人類開始改造自己的身體，使用材料性能等于或優(yōu)于機器人的材料來替代身體上的器官。而現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)研究證明，人類的意識是可以復(fù)制的，只要人類意識不滅，人的“生命”就可以延續(xù)。因此，生活在水深火熱生活中的人類，開始將自己的意識存儲到容量極大的芯片上，然后植入一具機器人的身體中，這樣，相當(dāng)于復(fù)制了一個“自己”。隨著人類改造自身技術(shù)的日趨完善，人類的“壽命”將大大提高。起初，人類只是在一部分戰(zhàn)士身上進行改造，同時還有那些由于肉身老化或者因為疾病肉身已經(jīng)無法繼續(xù)使用的人身上。但是隨著時間的推移，由于地球環(huán)境惡化以及資源緊缺，人類開始放棄自己的肉身，那個時候，我們將不再是傳統(tǒng)意義上的“人”，而應(yīng)該叫做“機器”人。于是，人類又開始了新一輪的迷茫。在這種情況下，由于機器身體所無法突破的局限性，我們將無法享受到很多普通人類的快樂以及痛苦。而在此情況下人類的性別也失去了意義，人類可以任意變換自己的外形。而