機(jī)器人及其應(yīng)用

第五講機(jī)器人及其應(yīng)用康蔡華15.1機(jī)器人的發(fā)展歷程機(jī)器人的定義

機(jī)器人是人類(lèi)制造出來(lái)的智能化機(jī)器，是為人類(lèi)服務(wù)的工具。

1987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。”

1988年法國(guó)的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為“能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)的系統(tǒng)”。

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，所不同的是這種機(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。”2機(jī)器人的發(fā)展歷史

第一代是示教再現(xiàn)型機(jī)器人。這類(lèi)機(jī)器人不具有對(duì)外界信息的反饋能力，很難適應(yīng)變化的環(huán)境。5.1機(jī)器人的發(fā)展歷程機(jī)器人的發(fā)展歷史

第二代是有感覺(jué)的機(jī)器人。它們對(duì)外界環(huán)境有一定感知能力，并具有昕覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等功能。機(jī)器人工作時(shí)，根據(jù)感覺(jué)器官（傳感器）獲得的信息，靈活調(diào)整自己的工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成基本工作。

第三代是有智能的機(jī)器人。智能機(jī)器人是靠人工智能技術(shù)決策行動(dòng)的機(jī)器人，它能根據(jù)感覺(jué)到的信息，進(jìn)行獨(dú)立思維、識(shí)別、推理，并作出判斷和決策，不用人的參與就可以完成一些復(fù)雜的工作。

機(jī)器人的應(yīng)用，最先出現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域，隨后向軍事領(lǐng)域、家政服務(wù)等領(lǐng)域延伸拓展。機(jī)器人與醫(yī)學(xué)的結(jié)合促成了一場(chǎng)激動(dòng)人心的變革，醫(yī)療機(jī)器人（康復(fù)治療機(jī)器人和外科手術(shù)機(jī)器人的總稱(chēng)）成為醫(yī)學(xué)新紀(jì)元開(kāi)始的標(biāo)志，成為機(jī)器人未來(lái)研究的主導(dǎo)方向。35.1機(jī)器人的發(fā)展歷程機(jī)器人的發(fā)展歷史

機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)具有重要應(yīng)用價(jià)值，歷來(lái)受到工業(yè)化國(guó)家的高度重視。早在1986年，西方七國(guó)首腦會(huì)議就確定了國(guó)際先進(jìn)機(jī)器人研究計(jì)劃（IARP,internationaladvancedroboticsprogram），其主要目的是發(fā)展先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)，使其在危險(xiǎn)、有害或其他特殊需要的環(huán)境中替代人類(lèi)勞動(dòng)。

在我國(guó)，為了加快機(jī)器人的研究進(jìn)程，跟蹤機(jī)器人研究的國(guó)際先進(jìn)水平，“九五”和“十五”期間，在科技部“863”計(jì)劃、國(guó)家支撐計(jì)劃等國(guó)家項(xiàng)目的支持引導(dǎo)下，工業(yè)領(lǐng)域開(kāi)展了大量工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)工作，取得了一批標(biāo)志性研究成果。在醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域，結(jié)合我國(guó)21世紀(jì)老齡人和殘疾人群龐大而康復(fù)醫(yī)療器械嚴(yán)重匱乏的現(xiàn)狀，“十一五”期間適時(shí)啟動(dòng)了“服務(wù)機(jī)器人”等國(guó)家研究計(jì)劃。45.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（1）工業(yè)領(lǐng)域

工業(yè)機(jī)器人通常是一種具有可編程能力，通過(guò)編程可使其完成零件抓放、搬運(yùn)等操作任務(wù)的機(jī)械臂。

機(jī)器人在航空工業(yè)的應(yīng)用起步較晚。航空工業(yè)對(duì)機(jī)器人也提出了許多特殊的要求，如由于飛機(jī)大結(jié)構(gòu)件之間的連接精度要求很高，因而結(jié)構(gòu)件上的孔也必須有很高的絕對(duì)及相對(duì)精度，讓傳統(tǒng)的機(jī)器臂伸入機(jī)翼上的檢查孔不切實(shí)際，要操縱工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入狹小的窗孔，需要借助新的機(jī)器人檢查裝備。5

汽車(chē)工業(yè)是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一。焊接是汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上十分重要的工藝流程和加工手段，采用高性能焊接機(jī)器人成套設(shè)備，既能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少企業(yè)戚本，又能有效改善生產(chǎn)工藝水平，提高焊接質(zhì)量，從而極大提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（1）工業(yè)領(lǐng)域

用于飛機(jī)機(jī)翼自動(dòng)化作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，除了具備準(zhǔn)確放置工具的能力外，還需具備受限空間操作的能力。6

蛇形機(jī)器人可看成是大型工業(yè)機(jī)器人的一種輔助工具，它的臂能在操縱桿控制或視覺(jué)伺服下自動(dòng)地以笛卡兒模（Cartesianmode）運(yùn)動(dòng)。。蛇形機(jī)器人借助操縱桿或預(yù)先設(shè)定的路徑，能在機(jī)翼盒內(nèi)完成路徑跟蹤任務(wù)，確保作業(yè)的準(zhǔn)確與平穩(wěn)。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（1）工業(yè)領(lǐng)域7工業(yè)機(jī)器人腕部安裝蛇形機(jī)器人作為它的前臂，可賦予它進(jìn)行路徑跟蹤所需的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)安裝在Kuka工業(yè)機(jī)器人上的蛇形機(jī)器人5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（1）工業(yè)領(lǐng)域

為了使蛇形機(jī)器人的路徑跟蹤能力最大化，其末端執(zhí)行器的外輪廓直徑不能大于蛇形臂的直徑，其長(zhǎng)度必須最小化（理想情況下應(yīng)等于蛇形臂的直徑或至少小于1.5倍蛇形臂的直徑）。

可互換的末端執(zhí)行器：8一種包含各種功能攝像頭的檢測(cè)工具一種用于旋鍛例釘并引導(dǎo)被去除材料進(jìn)入廢料區(qū)的型鍛工具集成了標(biāo)準(zhǔn)密封劑容器和噴嘴5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（1）工業(yè)領(lǐng)域

如今全世界正在使用的工業(yè)機(jī)器人就超過(guò)

100萬(wàn)臺(tái)9裝配機(jī)器人材料處理機(jī)器人包裝機(jī)器人5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（1）工業(yè)領(lǐng)域

10多足步行機(jī)器人輪式移動(dòng)機(jī)器人太空機(jī)器人5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域

軍事機(jī)器人是一種用于軍事目的的自律或遙控裝置。1）軍用無(wú)人機(jī)1973年，以色列便成功使用無(wú)人機(jī)實(shí)施誘騙并摧毀了埃及地空導(dǎo)彈陣地。1982年的中東戰(zhàn)爭(zhēng)中，以色列使用無(wú)人機(jī)先誘使敘利亞防空雷達(dá)開(kāi)機(jī)并發(fā)射大量地空導(dǎo)彈，同時(shí)利用元人機(jī)收集雷達(dá)位置和信號(hào)頻率，幾分鐘就摧毀了敘利亞設(shè)在貝卡谷地的全部19個(gè)導(dǎo)彈陣，其研究水平僅次于美國(guó)，處于世界領(lǐng)先地位。

115.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域

在軍用無(wú)人機(jī)研究和應(yīng)用領(lǐng)域，美國(guó)依然走在世界的前列。

在朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)和越南戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)就已經(jīng)使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵察活動(dòng)。到了海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、波黑戰(zhàn)爭(zhēng)和科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)期間，軍用無(wú)人機(jī)利用其空中優(yōu)勢(shì)，替代傳統(tǒng)的地面?zhèn)刹煊诙危蔀槊儡妭刹旎顒?dòng)的一支重要力量，在戰(zhàn)爭(zhēng)中大放異彩。1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美、英、法等多國(guó)部隊(duì)廣泛采用無(wú)人機(jī)對(duì)伊拉克的軍事部署進(jìn)行偵察，取得了良好效果。法國(guó)部隊(duì)根據(jù)無(wú)人機(jī)偵察結(jié)果，成功避開(kāi)了與伊軍主力的正面交手。美國(guó)的12

“先鋒”無(wú)人機(jī)通過(guò)不間斷的飛行偵察，將地面目標(biāo)圖像驚源不斷發(fā)回處理中心，使美軍不但掌握了飛毛腿導(dǎo)彈部隊(duì)的活動(dòng)規(guī)律，還對(duì)其布防工事和人員配備準(zhǔn)確定位，為海軍艦隊(duì)摧毀地面目標(biāo)提供了有力保障。

5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域

1999年科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，以美國(guó)為茵的北約部隊(duì)對(duì)南聯(lián)盟的軍事目標(biāo)和重要設(shè)施進(jìn)行了連續(xù)轟炸。南聯(lián)盟主要為山區(qū)地形，許多地方森林茂密，加上陰雨天氣，無(wú)人機(jī)充分發(fā)揮了其造價(jià)低、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、目標(biāo)小、低空飛行的優(yōu)點(diǎn)，在偵察目標(biāo)上空近距離飛行，不斷發(fā)回清晰的實(shí)時(shí)圖像，提供對(duì)方補(bǔ)給線(xiàn)、彈藥庫(kù)和軍事指揮中心等空襲目標(biāo)的位置，在戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了巨大作用。13

實(shí)戰(zhàn)證明，軍用無(wú)人機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中具有十分重要的作用和地位。

5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域

2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，軍用無(wú)人機(jī)不僅能對(duì)目標(biāo)實(shí)施偵察定位，還能對(duì)重要目標(biāo)進(jìn)行精確制導(dǎo)武器攻擊，開(kāi)創(chuàng)了無(wú)人機(jī)對(duì)地面目標(biāo)實(shí)施導(dǎo)彈攻擊的先例。2009年在索馬里附近海域的護(hù)航行動(dòng)中，美國(guó)海軍使用無(wú)人偵察機(jī)在空中對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行跟蹤攝像，搜尋亞丁灣海域的可疑海盜船艇，及時(shí)提醒附近地區(qū)的商船采取防范措施；對(duì)于遇險(xiǎn)船只，能在第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，展開(kāi)營(yíng)救，并有效打擊海盜。14

我國(guó)在20世紀(jì)60年代研制出了“長(zhǎng)空一號(hào)”無(wú)人機(jī)，主要用于導(dǎo)彈打靶和防空部隊(duì)的訓(xùn)練，后經(jīng)過(guò)適當(dāng)改裝，可執(zhí)行大氣污染監(jiān)控、地形與礦區(qū)勘察等任務(wù)。

5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域2）地面軍用機(jī)器人

排爆機(jī)器人能輔助和替代人類(lèi)完成危險(xiǎn)環(huán)境下的可疑物品檢查和處置工作，已成為各國(guó)警方和軍方的重要裝備。

英、美等西方國(guó)家對(duì)恐怖襲擊的防范工作量巨大，如在機(jī)場(chǎng)、碼頭、車(chē)站等重要部門(mén)，既要實(shí)行嚴(yán)格的安檢手段，又要保證檢測(cè)通道快捷通暢，還要對(duì)可能出現(xiàn)恐怖分子安放炸彈的重要目標(biāo)進(jìn)行徹查。世界上歷次戰(zhàn)爭(zhēng)（包括第一次世界大戰(zhàn)和第二次世界大戰(zhàn)），至今還殘留了大量埋藏的地雷和未爆炸的炸彈，威脅著人類(lèi)生命和財(cái)產(chǎn)安全，需要進(jìn)行清理。

英國(guó)在20世紀(jì)60年代就研制成功了履帶式排爆機(jī)器人“手推車(chē)”系列155.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域2）地面軍用機(jī)器人

在法國(guó)，TRS200排爆機(jī)器人已經(jīng)開(kāi)始裝備到部隊(duì)和警察機(jī)構(gòu)，RM35排爆機(jī)器人也已被巴黎機(jī)場(chǎng)管理局選用。在美國(guó)，美軍在阿富汗使用了機(jī)器人PackBot，它因結(jié)構(gòu)小巧而被稱(chēng)為“背包機(jī)器人”。

背包機(jī)器人重量輕、體積小、速度快、行程遠(yuǎn)，還具有涉水能力。此外，它的裝甲能防護(hù)內(nèi)部核心部件受到輕武器的正面攻擊，從而具有很強(qiáng)的戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)性和生存能力。背包機(jī)器人主要用于探測(cè)路邊塔利班隱藏的武器和炸藥，尋找山洞中基地組織人員的藏身地點(diǎn)。165.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域2）地面軍用機(jī)器人

排彈機(jī)器人具有靈活的操作臂，還能顯示探測(cè)目標(biāo)的圖像，評(píng)估目標(biāo)的危險(xiǎn)系數(shù)。這些機(jī)器人有的能探測(cè)野外埋藏的可疑爆炸物，有的能進(jìn)入車(chē)輛內(nèi)部和底盤(pán)靈敏探測(cè)炸彈。

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Andros系列機(jī)器人在處理小型隨機(jī)爆炸物方面功能出色，已用于美國(guó)白宮及國(guó)會(huì)大廈的安全保衛(wèi)，并在南非總統(tǒng)選舉中多次用于安檢防爆工作，它還被美國(guó)軍方用于海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后沙特和科威特的地雷及炸彈清理工作，是排爆和救援部隊(duì)的重要裝備。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域2）地面軍用機(jī)器人

在我國(guó)，如中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制的PXJ-2機(jī)器人已被公安部隊(duì)采用。另外在奧運(yùn)安保工作中，排爆機(jī)器人的能力得到了展現(xiàn)，出色完成了相關(guān)安保工作任務(wù)。18

相比排爆機(jī)器人，武裝機(jī)器人則更具攻擊性。它們不但能偵察敵情，還因配備有火力系統(tǒng)，能對(duì)敵方目標(biāo)發(fā)起攻擊；同時(shí)該類(lèi)機(jī)器人的防護(hù)能力和生存能力普遍較高，對(duì)外界的反應(yīng)更加靈敏，能主動(dòng)適應(yīng)各種復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域2）地面軍用機(jī)器人

19美國(guó)軍方裝備的“魔爪”

越障能力強(qiáng)、移動(dòng)速度快、機(jī)動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)的復(fù)雜野外環(huán)境。它配備有M240、M249型機(jī)槍?zhuān)€可以裝備火箭發(fā)射器等攻擊性武器。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是操作方便，士兵通過(guò)簡(jiǎn)單易用的操作系統(tǒng)，就能遙控指揮機(jī)器人對(duì)一定范圍內(nèi)的敵方目標(biāo)進(jìn)行攻擊。5.1機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域2）地面軍用機(jī)器人

20“劍”型武裝機(jī)器人

“魔爪”的升級(jí)產(chǎn)品，它的功能更加完善，能通過(guò)各種攝像及夜視設(shè)備進(jìn)行偵察和瞄準(zhǔn)，命中精度大大高于普通士兵；火力系統(tǒng)也很強(qiáng)，能夠連續(xù)發(fā)射數(shù)百發(fā)子彈和火箭彈。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（2）軍事領(lǐng)域2）地面軍用機(jī)器人

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以色列最近還研制出一種名為“毒蛇”的便攜式戰(zhàn)斗機(jī)器人,是世界上首個(gè)用于城市作戰(zhàn)和反恐的便攜式機(jī)器人。

美國(guó)硅谷AH型作戰(zhàn)機(jī)器人身高約0.6096m，時(shí)速可達(dá)16093.44m?？赏ㄟ^(guò)加密頻道對(duì)它進(jìn)行遙控，機(jī)器人上的迷你直升機(jī)裝置還可以幫助它起飛，直接降落在交火地點(diǎn)5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（3）家政服務(wù)領(lǐng)域

家政服務(wù)機(jī)器人屬于更為復(fù)雜的智能機(jī)器人，主要職能是為人類(lèi)提供和完成服務(wù)，如清潔、運(yùn)送、監(jiān)視、檢查和探測(cè)等類(lèi)型的工作。智能家政機(jī)器人主要有娛樂(lè)機(jī)器人（如電子寵物機(jī)器人），以及具有家政服務(wù)功能的服務(wù)機(jī)器人。225.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（3）家政服務(wù)領(lǐng)域1）家庭寵物機(jī)器人23AIBO是具有人工智能的機(jī)器狗，它能通過(guò)記憶存儲(chǔ)軟件實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)及成長(zhǎng)。

該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多次更新?lián)Q代，現(xiàn)己不但能做向人擺尾巴、在地上打滾等動(dòng)作，還能識(shí)別多種語(yǔ)言指令，能聽(tīng)懂主人對(duì)它的稱(chēng)呼和責(zé)備，通過(guò)聲光動(dòng)作表達(dá)喜怒哀樂(lè)等情緒，十分有趣。

香港玩具機(jī)器人Robosapien，它預(yù)編有拾東西、投擲、踢皮球、跳舞、練武術(shù)等幾十種動(dòng)作功能，并具備豐富的可編步態(tài)外部擴(kuò)展功能。

5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（3）家政服務(wù)領(lǐng)域2）家務(wù)清掃機(jī)器人24

家用智能吸塵器機(jī)器人Roomba，能根據(jù)房間的形狀，打掃干凈房間的不同角落，還能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間按時(shí)自動(dòng)清掃房間，清掃結(jié)束后還能自動(dòng)返回充電。

日本日立、松下電器，韓國(guó)三星、LG電子，德國(guó)Kareher公司和英國(guó)Dyson公司等也相繼開(kāi)發(fā)了多款各具特色的清潔機(jī)器人產(chǎn)品或樣品。在國(guó)內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校已有相關(guān)樣品面世。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（3）家政服務(wù)領(lǐng)域3）人形機(jī)器人25

類(lèi)人智能雙足步行機(jī)器人ASIMO除了基本的行走功能外，還具有一定的記憶能力，并能通過(guò)傳感器了解外界復(fù)雜環(huán)境，作出相應(yīng)判斷和響應(yīng)。行走時(shí)可以完成轉(zhuǎn)換方向時(shí)的連續(xù)動(dòng)作，能夠像人一樣自如進(jìn)行減速、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作，還能表演歌舞節(jié)目，完成端盤(pán)子、推車(chē)等動(dòng)作，甚至可以在握于時(shí)掌握合適的力道。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（3）家政服務(wù)領(lǐng)域

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QRIO整合了索尼公司電子操控、精密的電子機(jī)械、感應(yīng)式儀器及操控軟件等。通過(guò)安裝傳動(dòng)感知系統(tǒng)和記憶學(xué)習(xí)的行為控制軟件，輔以靈活的機(jī)械裝置，QRIO不但在行走時(shí)可以調(diào)整步行姿勢(shì)以適應(yīng)各種路面，進(jìn)行豐富多樣的舞蹈表演，而且還具有對(duì)人的辨識(shí)能力，通過(guò)學(xué)習(xí)、記錄人的聲音與臉部特征，與人類(lèi)進(jìn)行更為豐富的交流。SDR3X機(jī)器人機(jī)器人QRIO5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（4）康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)輔助外科（CAS）創(chuàng)作為人類(lèi)外科醫(yī)生和機(jī)器之間的全新伙伴，主要研究醫(yī)療機(jī)器人所涉及的于術(shù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)、醫(yī)學(xué)三維圖像建模、虛擬于術(shù)仿真、遙控操作網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)。

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目前，機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)療外科手術(shù)規(guī)劃模擬、微創(chuàng)定位操作、元損傷診療、新型手術(shù)治療方法等方面得到了廣泛的應(yīng)用。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（4）康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域

為了使外科手術(shù)機(jī)器人能在狹小空間內(nèi)靈活地完成各種細(xì)微操作任務(wù)，微型機(jī)器人的手腕被設(shè)計(jì)成有足夠的自由度和盡可能大的操作空間。

285.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（4）康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域29DAVinci機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，世界上首套可以正式在醫(yī)院使用的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于普外科、心外科、泌尿外科、婦科和小兒外科

Zeus機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（4）康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域

采用康復(fù)機(jī)器人對(duì)殘疾人及神經(jīng)損傷患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，被公認(rèn)為是提高他們生活質(zhì)量的重要途徑?？祻?fù)機(jī)器人作為一種智能康復(fù)器械。30

美國(guó)麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)的世界上第一臺(tái)用于肩、肘康復(fù)訓(xùn)練的機(jī)器人MIT-MANUS，它有兩個(gè)自由度，并利用阻抗控制來(lái)實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練的安全性、穩(wěn)定性和平順性。

中風(fēng)病患者輔助治療的機(jī)器人MIME(mirrorimagemotionenabler）是以工業(yè)機(jī)器人PUMA560為載體的它可實(shí)現(xiàn)位置和阻抗控制及基于主被動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)力引導(dǎo)的康復(fù)訓(xùn)練，在臨床實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了較好的康復(fù)效果。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（4）康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域312000年，Reinkensmeyer開(kāi)發(fā)了用于輔助治療和測(cè)量腦損傷患者上肢運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)裝置ARM-Guide，該設(shè)備有一個(gè)直線(xiàn)軌道，其俯仰角和水平面內(nèi)的偏斜角可以調(diào)整。2005年，瑞士蘇黎世大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種上肢康復(fù)機(jī)器人ARMin，用于上肢損傷患者的臨床訓(xùn)練。它是一種六自由度的半外骨架裝置，并裝有位置傳感器及六維力／力矩傳感器，能夠進(jìn)行肘部屈伸和肩膀的空間運(yùn)動(dòng)。5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（4）康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域32

匈牙利布達(dá)佩斯大學(xué)設(shè)計(jì)的REHAROB上肢康復(fù)機(jī)器人由兩個(gè)固定在支架上的機(jī)械臂組成，通過(guò)分別控制忠肢的前臂與后臂實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作。

清華大學(xué)在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，研制了一種上肢康復(fù)機(jī)器人UECM。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)也開(kāi)展了與康復(fù)機(jī)器人相關(guān)的研究，并設(shè)計(jì)了一種五自由度康復(fù)機(jī)械手臂模型5.2機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用（4）康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域33

華中科技大學(xué)機(jī)器人與數(shù)字化醫(yī)療裝備研究中心在肢體康復(fù)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)研制和康復(fù)訓(xùn)練主／被動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制的相關(guān)技術(shù)研究方面，已經(jīng)取得了階段性的成果。其開(kāi)發(fā)的穿戴式、氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)的肢體康復(fù)機(jī)器人樣機(jī)得到了世界衛(wèi)生組織（WHO）康復(fù)培訓(xùn)與研究合作中心、同濟(jì)醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科和美國(guó)亞利桑州立大學(xué)生物設(shè)計(jì)研究所等機(jī)構(gòu)的認(rèn)可

研發(fā)人性化的康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人，對(duì)加強(qiáng)我國(guó)在康復(fù)機(jī)器人研究領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)和技術(shù)水平，促進(jìn)康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人的國(guó)產(chǎn)化及其臨床普及率，提升我國(guó)在康復(fù)機(jī)器人行業(yè)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是提高殘疾人生活質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)殘疾人“人人享有康復(fù)服務(wù)”，建立“以人為本”和諧社會(huì)國(guó)家總體目標(biāo)的重要手段。5.3機(jī)器人的主要類(lèi)型

移動(dòng)和抓取是機(jī)器人機(jī)構(gòu)的兩種主要功能。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)主要包括手臂、手腕、手爪和行走機(jī)構(gòu)等幾大部分。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)通過(guò)手臂和手腕的各種基本運(yùn)動(dòng)組合，實(shí)現(xiàn)規(guī)定的操作任務(wù)。34直角坐標(biāo)型機(jī)器人

直角坐標(biāo)型機(jī)器人（cartesianrobot）是應(yīng)用最廣泛的機(jī)器人。這種機(jī)器人以直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)為主，它的三個(gè)關(guān)節(jié)都是移動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)軸線(xiàn)相互垂直，運(yùn)動(dòng)軸間的夾角為直角，在空間的運(yùn)動(dòng)范圍是一個(gè)長(zhǎng)方體，優(yōu)點(diǎn)是，不同關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立，沒(méi)有櫚合，不會(huì)產(chǎn)生奇異狀態(tài)，并且結(jié)構(gòu)剛度高。缺點(diǎn)是動(dòng)作范圍小，操作靈活性差，封閉性不好，裝卸和安裝時(shí)受限較多。5.3機(jī)器人的主要類(lèi)型35圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人

5.3機(jī)器人的主要類(lèi)型36球（極〉坐標(biāo)型機(jī)器人

5.3機(jī)器人的主要類(lèi)型37SCARA機(jī)器人選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂（SCARA,selectivecomplianceassemblyrobotarm)由三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)組成，是一種特殊類(lèi)型的圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人。通過(guò)相互平行的三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向；再通過(guò)一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，完成末端執(zhí)行器垂直于平面的升降運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快、精度高，適用于平面定位、垂直方向的