上肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

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[2]劉珊.人體上肢與上肢康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究[D].華中科技大學(xué)，2008. [3]乎昊.3DOF可穿戴式上肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真研究[D]．哈爾濱工程大學(xué)，2008. [4]楊恩霞.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006. [5]胡宇川，季林紅.一種偏癱上肢復(fù)合運(yùn)動(dòng)韻康復(fù)動(dòng)訓(xùn)練機(jī)器人[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007. [6]Mathieup．EM Gand Kinematics of normal subject performing trunk flexion/extensions freely in space[J].Journal of Electromyography and Kinesiology, 2008. [7]Hoppenotp, Collee．Localization and control of a rehabilitation mobile robot by close human-machine cooperation[J].IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering,2009. [8] 杜志江，孫立寧.外科機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008． 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 系主任簽字： 年 月 日 外 文 翻 譯 機(jī)器人 The robot 性 質(zhì): □畢業(yè)設(shè)計(jì) □畢業(yè)論文 教 學(xué) 院： 系 別： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 起止日期： 機(jī)器人 1.機(jī)器人的作用 機(jī)器人是高級(jí)整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。 現(xiàn)在，國(guó)際上對(duì)機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說來，人們都可以接受這種說法，即機(jī)器人是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)。 2.能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)器人能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運(yùn)算、比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習(xí)和邏輯推理等；機(jī)能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續(xù)運(yùn)行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此，可以說機(jī)器人是具有生物功能的三維空間坐標(biāo)機(jī)器。 3.機(jī)器人的組成 　 機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)等組成。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式的不同，機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類型。出于擬人化的考慮，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執(zhí)行器）和行走部（對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人）等。 驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。它輸入的是電信號(hào)，輸出的是線、角位移量。機(jī)器人使用的驅(qū)動(dòng)裝置主要是電力驅(qū)動(dòng)裝置，如步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等，此外也有采用液壓、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置。 檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。作為檢測(cè)裝置的傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測(cè)得的信息作為反饋信號(hào)送至控制器，形成閉環(huán)控制。另一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動(dòng)作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動(dòng)化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺”，向智能化發(fā)展，例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對(duì)象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個(gè)大的反饋回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度。 控制系統(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成。另一種是分散（級(jí)）式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)器人的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力（力矩）控制。 4.機(jī)器人發(fā)展史 1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》中，根據(jù)Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞。 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。 1942年 美國(guó)科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。 1948年 諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機(jī)器中的通信和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺機(jī)能的共同規(guī)律，率先提出以計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化工廠。 1954年 美國(guó)人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人，并注冊(cè)了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。 1956年 在達(dá)特茅斯會(huì)議上，馬文·明斯基提出了他對(duì)智能機(jī)器的看法：智能機(jī)器“能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型，如果遇到問題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個(gè)定義影響到以后30年智能機(jī)器人的研究方向。 1959年 德沃爾與美國(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。隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。 1962年 美國(guó)AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬能搬運(yùn)),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。 1962年-1963年傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們?cè)囍跈C(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器，包括1961年恩斯特采用的觸覺傳感器，托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器，而麥卡錫1963年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng)，并在1965年，幫助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。Beast已經(jīng)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。20世紀(jì)60年代中期開始，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。美國(guó)興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。 　　 世界第一臺(tái)智能機(jī)器人Shakey 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，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,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，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。 1969年 日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺(tái)以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長(zhǎng)期致力于研究仿人機(jī)器人，被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂機(jī)器人的技術(shù)見長(zhǎng)，后來更進(jìn)一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。 1973年 世界上第一次機(jī)器人和小型計(jì)算機(jī)攜手合作，就誕生了美國(guó)Cincinnati Milacron公司的機(jī)器人T3。 1978年 美國(guó)Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。 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”。 1998年 丹麥樂高公司推出機(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。 1999年 日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶(AIBO)，當(dāng)即銷售一空，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。 2002年 美國(guó)iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba，它能避開障礙，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。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。iRobot公司北京區(qū)授權(quán)代理商：北京微網(wǎng)智宏科技有限公司http://www.micronet.net.cn。 2006年 6月，微軟公司推出Microsoft Robotics Studio，機(jī)器人模塊化、平臺(tái)統(tǒng)一化的趨勢(shì)越來越明顯，比爾·蓋茨預(yù)言，家用機(jī)器人很快將席卷全球 5.機(jī)器人分類篇 誕生于科幻小說之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。 家務(wù)型機(jī)器人：能幫助人們打理生活，做簡(jiǎn)單的家務(wù)活。 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：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：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)器人：以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。 我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前，國(guó)際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國(guó)的分類是一致的。 空中機(jī)器人又叫無人機(jī)器，近年來在軍用機(jī)器人家族中，無人機(jī)是科研活動(dòng)最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購(gòu)經(jīng)費(fèi)投入最多、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的領(lǐng)域。80多年來，世界無人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國(guó)為主線向前推進(jìn)的，無論從技術(shù)水平還是無人機(jī)的種類和數(shù)量來看，美國(guó)均居世界之首位。 6.機(jī)器人品種篇 　6.1無人飛機(jī) “別動(dòng)隊(duì)”無人機(jī) 縱觀無人機(jī)發(fā)展的歷史，可以說現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是推動(dòng)無人機(jī)發(fā)展的動(dòng)力。而無人機(jī)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的影響也越來越大。一次和二次世界大戰(zhàn)期間，盡管出現(xiàn)并使用了無人機(jī)，但由于技術(shù)水平低下，無人機(jī)并未發(fā)揮重大作用。朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中美國(guó)使用了無人偵察機(jī)和攻擊機(jī)，不過數(shù)量有限。在隨后的越南戰(zhàn)爭(zhēng)、中東戰(zhàn)爭(zhēng)中無人機(jī)已成為必不可少的武器系統(tǒng)。而在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、波黑戰(zhàn)爭(zhēng)及科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中無人機(jī)更成了主要的偵察機(jī)種。 越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間美國(guó)空軍損失慘重，被擊落飛機(jī)2500架，飛行員死亡5000多名，美國(guó)國(guó)內(nèi)輿論嘩然。為此美國(guó)空軍較多地使用了無人機(jī)。如“水牛獵手”無人機(jī)在北越上空?qǐng)?zhí)行任務(wù)2500多次，超低空拍攝照片，損傷率僅4％。AQM-34Q型147火蜂無人機(jī)飛行500多次，進(jìn)行電子竊聽、電臺(tái)干擾、拋撒金屬箔條及為有人飛機(jī)開辟通道等。 高空無人偵察機(jī) 在1982年的貝卡谷地之戰(zhàn)中，以色列軍隊(duì)通過空中偵察發(fā)現(xiàn)。敘利亞在貝卡谷地集中了大量部隊(duì)。6月9日，以軍出動(dòng)美制E-2C“鷹眼”預(yù)警飛機(jī)對(duì)敘軍進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)每天出動(dòng)“偵察兵”及“猛犬”等無人機(jī)70多架次，對(duì)敘軍的防空陣地、機(jī)場(chǎng)進(jìn)行反復(fù)偵察，并將拍攝的圖像傳送給預(yù)警飛機(jī)和地面指揮部。這樣，以軍準(zhǔn)確地查明了敘軍雷達(dá)的位置，接著發(fā)射“狼”式反雷達(dá)導(dǎo)彈，摧毀了敘軍不少的雷達(dá)、導(dǎo)彈及自行高炮，迫使敘軍的雷達(dá)不敢開機(jī)，為以軍有人飛機(jī)攻擊目標(biāo)創(chuàng)造了條件。 鬼怪式無人機(jī) 1991年爆發(fā)了海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，美軍首先面對(duì)的一個(gè)問題就是要在茫茫的沙海中找到伊拉克隱藏的飛毛腿導(dǎo)彈發(fā)射器。如果用有人偵察機(jī)，就必須在大漠上空往返飛行，長(zhǎng)時(shí)間暴露于伊拉克軍隊(duì)的高射火力之下，極其危險(xiǎn)。為此，無人機(jī)成了美軍空中偵察的主力。在整個(gè)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，“先鋒”無人機(jī)是美軍使用最多的無人機(jī)種，美軍在海灣地區(qū)共部署了6個(gè)先鋒無人機(jī)連，總共出動(dòng)了522架次，飛行時(shí)間達(dá)1640小時(shí)。那時(shí)，不論白天還是黑夜，每天總有一架先鋒無人機(jī)在海灣上空飛行。 為了摧毀伊軍在沿海修筑的堅(jiān)固的防御工事，2月4日密蘇里號(hào)戰(zhàn)艦乘夜駛至近海區(qū)，先鋒號(hào)無人機(jī)由它的甲板上起飛，用紅外偵察儀拍攝了地面目標(biāo)的圖像并傳送給指揮中心。幾分鐘后，戰(zhàn)艦上的406毫米的艦炮開始轟擊目標(biāo)，同時(shí)無人機(jī)不斷地為艦炮進(jìn)行校射。之后威斯康星號(hào)戰(zhàn)艦接替了密蘇里號(hào)，如此連續(xù)炮轟了三天，使伊軍的炮兵陣地、雷達(dá)網(wǎng)、指揮通信樞紐遭到徹底破壞。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，僅從兩艘戰(zhàn)列艦上起飛的先鋒無人機(jī)就有151架次，飛行了530多個(gè)小時(shí)，完成了目標(biāo)搜索、戰(zhàn)場(chǎng)警戒、海上攔截及海軍炮火支援等任務(wù)。 Brevel無人機(jī) 在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，先鋒無人機(jī)成了美國(guó)陸軍部隊(duì)的開路先鋒。它為陸軍第7軍進(jìn)行空中偵察，拍攝了大量的伊軍坦克、指揮中心、及導(dǎo)彈發(fā)射陣地的圖像，并傳送給直升機(jī)部隊(duì)，接著美軍就出動(dòng)“阿帕奇”攻擊型直升機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行攻擊，必要時(shí)還可呼喚炮兵部隊(duì)進(jìn)行火力支援。先鋒機(jī)的生存能力很強(qiáng)，在319架次的飛行中，僅有一架被擊中，有4～5架由于電磁干擾而失事。 除美軍外，英、法、加拿大也都出動(dòng)了無人機(jī)。如法國(guó)的“幼鹿”師裝備有一個(gè)“馬爾特”無人機(jī)排。當(dāng)法軍深入伊境內(nèi)作戰(zhàn)時(shí)，首先派無人機(jī)偵察敵情，根據(jù)偵察到的情況，法軍躲過了伊軍的坦克及炮兵陣地。 1995年波黑戰(zhàn)爭(zhēng)中，因部隊(duì)急需，“捕食者”無人機(jī)很快就被運(yùn)往前線。在北約空襲塞族部隊(duì)的補(bǔ)給線、彈藥庫(kù)、指揮中心時(shí)，“捕食者”發(fā)揮了重要的作用。它首先進(jìn)行偵察，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后引導(dǎo)有人飛機(jī)進(jìn)行攻擊，然后再進(jìn)行戰(zhàn)果評(píng)估。它還為聯(lián)合國(guó)維和部隊(duì)提供波黑境內(nèi)主要公路上軍車移動(dòng)的情況，以判斷各方是否遵守了和平協(xié)議。美軍因而把“捕食者”稱作“戰(zhàn)場(chǎng)上的低空衛(wèi)星”。其實(shí)衛(wèi)星只能提供戰(zhàn)場(chǎng)上的瞬間圖像，而無人機(jī)可以在戰(zhàn)場(chǎng)上空長(zhǎng)時(shí)間盤旋逗留，因而能夠提供戰(zhàn)場(chǎng)的連續(xù)實(shí)時(shí)圖像，無人機(jī)還比使用衛(wèi)星便宜得多。 1999年3月24日，以美國(guó)為首的北約打著“維護(hù)人權(quán)”的幌子對(duì)南聯(lián)盟開始了狂轟濫炸，爆發(fā)了震驚世界的“科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)”。在持續(xù)78天的轟炸過程中，北約共出動(dòng)飛機(jī)3.2萬架次，投入艦艇40多艘，扔下炸彈1.3萬噸，造成了二戰(zhàn)以來歐洲空前的浩劫。 南聯(lián)盟多山、多森林的地形以及多陰雨天的氣候條件，大大影響了北約偵察衛(wèi)星及高空偵察機(jī)的偵察效果，塞軍的防空火力又很猛，有人偵察機(jī)不敢低飛，致使北約空軍無法識(shí)別及攻擊云層下面的目標(biāo)。為了減少人員的傷亡，北約大量使用了無人機(jī)?？扑魑謶?zhàn)爭(zhēng)是世界局部戰(zhàn)爭(zhēng)中使用無人機(jī)數(shù)量最多、無人機(jī)發(fā)揮作用最大的戰(zhàn)爭(zhēng)。無人機(jī)盡管飛得較慢，飛行高度較低，但它體積小，雷達(dá)及紅外特征較小，隱蔽性好，不易被擊中，適于進(jìn)行中低空偵察，可以看清衛(wèi)星及有人偵察機(jī)看不清的目標(biāo)。 在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)及英國(guó)總共出動(dòng)了6種不同類型的無人機(jī)約200多架，它們有：美國(guó)空軍的“捕食者”（Predator）、陸軍的“獵人”（Hunter）及海軍的“先鋒”（Pioneer）；德國(guó)的CL-289；法國(guó)的“紅隼”（Crecerelles）、 “獵人”，以及英國(guó)的“不死鳥”（Phoenix）等無人機(jī)。 無人機(jī)在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中主要完成了以下一些任務(wù)：中低空偵察及戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視，電子干擾，戰(zhàn)果評(píng)估，目標(biāo)定位，氣象資料搜集，散發(fā)傳單以及營(yíng)救飛行員等。 科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)不僅大大提高了無人機(jī)在戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位，而且引起了各國(guó)政府對(duì)無人機(jī)的重視。美國(guó)參議院武裝部隊(duì)委員會(huì)要求，10年內(nèi)軍方應(yīng)準(zhǔn)備足夠數(shù)量的無人系統(tǒng)，使低空攻擊機(jī)中有三分之一是無人機(jī)；15年內(nèi)，地面戰(zhàn)車中應(yīng)有三分之一是無人系統(tǒng)。這并不是要用無人系統(tǒng)代替飛行員及有人飛機(jī)，而是用它們補(bǔ)充有人飛機(jī)的能力，以便在高風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)中盡量少用飛行員。無人機(jī)的發(fā)展必將推動(dòng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)理論和無人戰(zhàn)爭(zhēng)體系的發(fā)展。 　6.2特種功能的機(jī)器人 機(jī)器警察 所謂地面軍用機(jī)器人是指在地面上使用的機(jī)器人系統(tǒng)，它們不僅在和平時(shí)期可以幫助民警排除炸彈、完成要地保安任務(wù)，在戰(zhàn)時(shí)還可以代替士兵執(zhí)行掃雷、偵察和攻擊等各種任務(wù)，今天美、英、德、法、日等國(guó)均已研制出多種型號(hào)的地面軍用機(jī)器人。 英國(guó)的“手推車”機(jī)器人 在西方國(guó)家中，恐怖活動(dòng)始終是個(gè)令當(dāng)局頭疼的問題。英國(guó)由于民族矛盾，飽受爆炸物的威脅，因而早在60年代就研制成功排爆機(jī)器人。英國(guó)研制的履帶式“手推車”及“超級(jí)手推車”排爆機(jī)器人，已向50多個(gè)國(guó)家的軍警機(jī)構(gòu)售出了800臺(tái)以上。最近英國(guó)又將手推車機(jī)器人加以優(yōu)化，研制出土撥鼠及野牛兩種遙控電動(dòng)排爆機(jī)器人，英國(guó)皇家工程兵在波黑及科索沃都用它們探測(cè)及處理爆炸物。土撥鼠重35公斤，在桅桿上裝有兩臺(tái)攝像機(jī)。野牛重210公斤，可攜帶100公斤負(fù)載。兩者均采用無線電控制系統(tǒng)，遙控距離約1公里。 “土撥鼠”和“野?！迸疟瑱C(jī)器人 除了恐怖分子安放的炸彈外，在世界上許多戰(zhàn)亂國(guó)家中，到處都散布著未爆炸的各種彈藥。例如，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后的科威特，就像一座隨時(shí)可能爆炸的彈藥庫(kù)。在伊科邊境一萬多平方公里的地區(qū)內(nèi)，有16個(gè)國(guó)家制造的25萬顆地雷，85萬發(fā)炮彈，以及多國(guó)部隊(duì)投下的布雷彈及子母彈的2500萬顆子彈，其中至少有20％沒有爆炸。而且直到現(xiàn)在，在許多國(guó)家中甚至還殘留有一次大戰(zhàn)和二次大戰(zhàn)中未爆炸的炸彈和地雷。因此，爆炸物處理機(jī)器人的需求量是很大的。 排除爆炸物機(jī)器人有輪式的及履帶式的，它們一般體積不大，轉(zhuǎn)向靈活，便于在狹窄的地方工作，操作人員可以在幾百米到幾公里以外通過無線電或光纜控制其活動(dòng)。機(jī)器人車上一般裝有多臺(tái)彩色CCD攝像機(jī)用來對(duì)爆炸物進(jìn)行觀察；一個(gè)多自由度機(jī)械手，用它的手爪或夾鉗可將爆炸物的引信或雷管擰下來，并把爆炸物運(yùn)走；車上還裝有獵槍，利用激光指示器瞄準(zhǔn)后，它可把爆炸物的定時(shí)裝置及引爆裝置擊毀；有的機(jī)器人還裝有高壓水槍，可以切割爆炸物。 德國(guó)的排爆機(jī)器人 在法國(guó)，空軍、陸軍和警察署都購(gòu)買了Cybernetics公司研制的TRS200中型排爆機(jī)器人。DM公司研制的RM35機(jī)器人也被巴黎機(jī)場(chǎng)管理局選中。德國(guó)駐波黑的維和部隊(duì)則裝備了Telerob公司的MV4系列機(jī)器人。我國(guó)沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制的PXJ-2機(jī)器人也加入了公安部隊(duì)的行列。 美國(guó)Remotec公司的Andros系列機(jī)器人受到各國(guó)軍警部門的歡迎，白宮及國(guó)會(huì)大廈的警察局都購(gòu)買了這種機(jī)器人。在南非總統(tǒng)選舉之前，警方購(gòu)買了四臺(tái)AndrosVIA型機(jī)器人，它們?cè)谶x舉過程中總共執(zhí)行了100多次任務(wù)。 Andros機(jī)器人可用于小型隨機(jī)爆炸物的處理，它是美國(guó)空軍客機(jī)及客車上使用的唯一的機(jī)器人。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后，美國(guó)海軍也曾用這種機(jī)器人在沙特阿拉伯和科威特的空軍基地清理地雷及未爆炸的彈藥。美國(guó)空軍還派出5臺(tái)Andros機(jī)器人前往科索沃，用于爆炸物及子炮彈的清理?？哲娒總€(gè)現(xiàn)役排爆小隊(duì)及航空救援中心都裝備有一臺(tái)Andros VI。 我國(guó)研制的排爆機(jī)器人 排爆機(jī)器人不僅可以排除炸彈，利用它的偵察傳感器還可監(jiān)視犯罪分子的活動(dòng)。監(jiān)視人員可以在遠(yuǎn)處對(duì)犯罪分子晝夜進(jìn)行觀察，監(jiān)聽他們的談話，不必暴露自己就可對(duì)情況了如指掌。 1993年初，在美國(guó)發(fā)生了韋科莊園教案，為了弄清教徒們的活動(dòng)，聯(lián)邦調(diào)查局使用了兩種機(jī)器人。一種是Remotec公司的AndrosVA型和Andros MarkVIA型機(jī)器人，另一種是RST公司研制的STV機(jī)器人。STV是一輛6輪遙控車，采用無線電及光纜通信。車上有一個(gè)可升高到4.5米的支架 ，上面裝有彩色立體攝像機(jī)、晝用瞄準(zhǔn)具、微光夜視瞄具、雙耳音頻探測(cè)器、化學(xué)探測(cè)器、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、目標(biāo)跟蹤用的前視紅外傳感器等。該車僅需一名操作人員，遙控距離達(dá)10公里。在這次行動(dòng)中共出動(dòng)了3臺(tái)STV，操作人員遙控機(jī)器人行駛到距莊園548米的地方停下來，升起車上的支架，利用攝像機(jī)和紅外探測(cè)器向窗內(nèi)窺探，聯(lián)邦調(diào)查局的官員們圍著熒光屏觀察傳感器發(fā)回的圖像，可以把屋里的活動(dòng)看得一清二楚。 6.3民用機(jī)器人 機(jī)器人指揮 其實(shí)并不是人們不想給機(jī)器人一個(gè)完整的定義，自機(jī)器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什么是機(jī)器人。但隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時(shí)代的到來，機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富，機(jī)器人的定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。 1886年法國(guó)作家利爾亞當(dāng)在他的小說《未來夏娃》中將外表像人的機(jī)器起名為“安德羅丁”（android），它由4部分組成： 1，生命系統(tǒng)（平衡、步行、發(fā)聲、身體擺動(dòng)、感覺、表情、調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)等）； 2，造型解質(zhì)（關(guān)節(jié)能自由運(yùn)動(dòng)的金屬覆蓋體，一種盔甲）； 3，人造肌肉（在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態(tài)）； 4，人造皮膚（含有膚色、機(jī)理、輪廓、頭發(fā)、視覺、牙齒、手爪等）。 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》。在劇本中，卡佩克把捷克語(yǔ)“Robota”寫成了“Robot”，“Robota”是奴隸的意思。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的悲劇性影響，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。在該劇中，機(jī)器人按照其主人的命令默默地工作，沒有感覺和感情，以呆板的方式從事繁重的勞動(dòng)。后來，羅薩姆公司取得了成功，使機(jī)器人具有了感情，導(dǎo)致機(jī)器人的應(yīng)用部門迅速增加。在工廠和家務(wù)勞動(dòng)中，機(jī)器人成了必不可少的成員。機(jī)器人發(fā)覺人類十分自私和不公正，終于造反了，機(jī)器人的體能和智能都非常優(yōu)異，因此消滅了人類。 但是機(jī)器人不知道如何制造它們自己，認(rèn)為它們自己很快就會(huì)滅絕，所以它們開始尋找人類的幸存者，但沒有結(jié)果。最后，一對(duì)感知能力優(yōu)于其它機(jī)器人的男女機(jī)器人相愛了。這時(shí)機(jī)器人進(jìn)化為人類，世界又起死回生了。 卡佩克提出的是機(jī)器人的安全、感知和自我繁殖問題?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步很可能引發(fā)人類不希望出現(xiàn)的問題。雖然科幻世界只是一種想象，但人類社會(huì)將可能面臨這種現(xiàn)實(shí)。 為了防止機(jī)器人傷害人類，科幻作家阿西莫夫（Isaac.Asimov）于1940年提出了“機(jī)器人三原則”： 1，機(jī)器人不應(yīng)傷害人類； 2，機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外； 3，機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。 這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則。 在1967年日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上，就提出了兩個(gè)有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的：“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器”。從這一定義出發(fā)，森政弘又提出了用自動(dòng)性、智能性、個(gè)體性、半機(jī)械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動(dòng)性等10個(gè)特性來表示機(jī)器人的形象。另一個(gè)是加藤一郎提出的具有如下3個(gè)條件的機(jī)器稱為機(jī)器人： 1，具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體； 2，具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器； 3，具有平衡覺和固有覺的傳感器。 禮儀機(jī)器人 該定義強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人應(yīng)當(dāng)仿人的含義，即它靠手進(jìn)行作業(yè)，靠腳實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，由腦來完成統(tǒng)一指揮的作用。非接觸傳感器和接觸傳感器相當(dāng)于人的五官，使機(jī)器人能夠識(shí)別外界環(huán)境，而平衡覺和固有覺則是機(jī)器人感知本身狀態(tài)所不可缺少的傳感器。這里描述的不是工業(yè)機(jī)器人而是自主機(jī)器人。 機(jī)器人的定義是多種多樣的，其原因是它具有一定的模糊性。動(dòng)物一般具有上述這些要素，所以在把機(jī)器人理解為仿人機(jī)器的同時(shí)，也可以廣義地把機(jī)器人理解為仿動(dòng)物的機(jī)器。 1988年法國(guó)的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為：“機(jī)器人學(xué)是指設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)的使用方法作為研究對(duì)象”。 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)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)?！? 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”。在研究和開發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過程中，人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)開始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的特種機(jī)器人和各種智能機(jī)器，如移動(dòng)機(jī)器人、微機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空中空間機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等。對(duì)不同任務(wù)和特殊環(huán)境的適應(yīng)性，也是機(jī)器人與一般自動(dòng)化裝備的重要區(qū)別。這些機(jī)器人從外觀上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最初仿人型機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人所具有的形狀，更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強(qiáng)，從而為機(jī)器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間。 中國(guó)工程院院長(zhǎng)宋健指出：“機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是20世紀(jì)自動(dòng)控制最有說服力的成就，是當(dāng)代最高意義上的自動(dòng)化”。機(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果，代表了高技術(shù)的發(fā)展前沿，它在人類生活應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大正引起國(guó)際上重新認(rèn)識(shí)機(jī)器人技術(shù)的作用和影響。 我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前，國(guó)際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國(guó)的分類是一致的。 古代機(jī)器人 機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對(duì)機(jī)器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便代替人類完成各種工作。 機(jī)器馬車 西周時(shí)期，我國(guó)的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，這是我國(guó)最早記載的機(jī)器人。 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，據(jù)《墨經(jīng)》記載，他曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”，體現(xiàn)了我國(guó)勞動(dòng)人民的聰明智慧。 公元前2世紀(jì)，亞歷山大時(shí)代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人──自動(dòng)機(jī)。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動(dòng)力的會(huì)動(dòng)的雕像，它可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。 1800年前的漢代，大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動(dòng)儀，而且發(fā)明了計(jì)里鼓車。計(jì)里鼓車每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。 后漢三國(guó)時(shí)期，蜀國(guó)丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”，并用其運(yùn)送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭(zhēng)。 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。 寫字機(jī)器人 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。1773年，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。它們有的拿著畫筆和顏色繪畫，有的拿著鵝毛蘸墨水寫字，結(jié)構(gòu)巧妙，服裝華麗，在歐洲風(fēng)靡一時(shí)。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，這些玩偶其實(shí)是身高一米的巨型玩具?，F(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。 19世紀(jì)中葉自動(dòng)玩偶分為2個(gè)流派，即科學(xué)幻想派和機(jī)械制作派，并各自在文學(xué)藝術(shù)和近代技術(shù)中找到了自己的位置。1831年歌德發(fā)表了《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克魯斯”；1870年霍夫曼出版了以自動(dòng)玩偶為主角的作品《葛蓓莉婭》；1883年科洛迪的《木偶奇遇記》問世；1886年《未來的夏娃》問世。在機(jī)械實(shí)物制造方面，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)。1959年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人（可編程、圓坐標(biāo)）在美國(guó)誕生，開創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。 6.4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。 大批量生產(chǎn)的迫切需求推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展，其結(jié)果之一便是1952年數(shù)控機(jī)床的誕生。與數(shù)控機(jī)床相關(guān)的控制、機(jī)械零件的研究又為機(jī)器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 另一方面，原子能實(shí)驗(yàn)室的惡劣環(huán)境要求某些操作機(jī)械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下，美國(guó)原子能委員會(huì)的阿爾貢研究所于1947年開發(fā)了遙控機(jī)械手，1948年又開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。 鉚接機(jī)器人 1954年美國(guó)戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。 作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）是1962年美國(guó)AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形特征迥異，主要由類似人的手和臂組成。 1965年，MIT的Roborts演示了第一個(gè)具有視覺傳感器的、能識(shí)別與定位簡(jiǎn)單積木的機(jī)器人系統(tǒng)。 　 機(jī)器狗 1967年日本成立了人工手研究會(huì)（現(xiàn)改名為仿生機(jī)構(gòu)研究會(huì)），同年召開了日本首屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)。 1970年在美國(guó)召開了第一屆國(guó)際工業(yè)機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議。1970年以后，機(jī)器人的研究得到迅速?gòu)V泛的普及。 1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺(tái)由小型計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，它是液壓驅(qū)動(dòng)的，能提升的有效負(fù)載達(dá)45公斤。 到了1980年，工業(yè)機(jī)器人才真正在日本普及，故稱該年為“機(jī)器人元年”。 隨后，工業(yè)機(jī)器人在日本得到了巨大發(fā)展，日本也因此而贏得了“機(jī)器人王國(guó)的美稱”。 自治潛水器 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)。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。當(dāng)前與信息技術(shù)的交互和融合又產(chǎn)生了“軟件機(jī)器人”、“網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人”的名稱，這也說明了機(jī)器人所具有的創(chuàng)新活力。 7.人類與機(jī)器人 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的分工越來越明細(xì)，尤其是在現(xiàn)代化的大產(chǎn)業(yè)中，有的人每天就只管擰一批產(chǎn)品的同一個(gè)部位上的一個(gè)螺母，有的人整天就是接一個(gè)線頭，就像電影《摩登時(shí)代》中演示的那樣，人們感到自己在不斷異化，各種職業(yè)病逐漸產(chǎn)生，于是人們強(qiáng)烈希望用某種機(jī)器代替自己工作，因此人們研制出了機(jī)器人，用以代替人們?nèi)ネ瓿赡切﹩握{(diào)、枯燥或是危險(xiǎn)的工作。由于機(jī)器人的問世，使一部分工人失去了原來的工作，于是有人對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生了敵意。“機(jī)器人上崗，人將下崗?！辈粌H在我國(guó)，即使在一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，也有人持這種觀念。其實(shí)這種擔(dān)心是多余的，任何先進(jìn)的機(jī)器設(shè)備，都會(huì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造出更多的社會(huì)財(cái)富，也就必然提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，這已被人類生產(chǎn)發(fā)展史所證明。任何新事物的出現(xiàn)都有利有弊，只不過利大于弊，很快就得到了人們的認(rèn)可。比如汽車的出現(xiàn)，它不僅奪了一部分人力車夫、挑夫的生意，還常常出車禍，給人類生命財(cái)產(chǎn)帶來威脅。雖然人們都看到了汽車的這些弊端，但它還是成了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?。英?guó)一位著名的政治家針對(duì)關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的這一問題說過這樣一段話：“日本機(jī)器人的數(shù)量居世界首位，而失業(yè)人口最少，英國(guó)機(jī)器人數(shù)量在發(fā)達(dá)國(guó)家中最少，而失業(yè)人口居高不下”，這也從另一個(gè)側(cè)面說明了機(jī)器人是不會(huì)搶人飯碗的。 美國(guó)是機(jī)器人的發(fā)源地，機(jī)器人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于日本，其中部分原因就是因?yàn)槊绹?guó)有些工人不歡迎機(jī)器人，從而抑制了機(jī)器人的發(fā)展。日本之所以能迅速成為機(jī)器人大國(guó)，原因是多方面的，但其中很重要的一條就是當(dāng)時(shí)日本勞動(dòng)力短缺，政府和企業(yè)都希望發(fā)展機(jī)器人，國(guó)民也都?xì)g迎使用機(jī)器人。由于使用了機(jī)器人，日本也嘗到了甜頭，它的汽車、電子工業(yè)迅速崛起，很快占領(lǐng)了世界市場(chǎng)。從現(xiàn)在世界工業(yè)發(fā)展的潮流看，發(fā)展機(jī)器人是一條必由之路。沒有機(jī)器人，人將變?yōu)闄C(jī)器；有了機(jī)器人，人仍然是主人。 8.樂高RCX NXT機(jī)器人 RCX是是一塊可編程積木，即課堂機(jī)器人（機(jī)器人指令系統(tǒng)）的大腦。它是整個(gè)用樂高積木、馬達(dá)、傳感器等組建搭建的機(jī)器人系統(tǒng)的中樞，就像大腦一樣控制、指揮機(jī)器人的行為。使用ROBOLAB軟件，人們可以創(chuàng)造、搭建、編程真正的機(jī)器人，讓它運(yùn)動(dòng)、做運(yùn)動(dòng)、甚至自己去“想”。 RCX升級(jí)！NXT機(jī)器人！ 這位全新組裝型機(jī)器人全身布滿了感應(yīng)器，讓它可以根據(jù)感應(yīng)到的聲音和動(dòng)作做出適當(dāng)反應(yīng)，也讓它對(duì)于光線和觸覺的反應(yīng)更加靈敏。NXT 機(jī)器人的心臟系統(tǒng)是一個(gè) 32位的微型處理器，可以經(jīng)由 PC 或 Mac 操作程序。 光學(xué)傳感器 根據(jù)傳感器的助攻，幫助您的機(jī)器人，以“見” 。 它可以讓您的機(jī)器人，以區(qū)分輕，皮膚黝黑，以及確定光照強(qiáng)度在一個(gè)房間內(nèi)，或光照強(qiáng)度不同的顏色。 聲音傳感器 聲音傳感器可讓機(jī)器人聽到！ 聲音傳感器能夠測(cè)量的噪音水平都分貝（分貝）及DBA （頻率約為3-6千赫哪里人耳是最敏感的） ，以及認(rèn)識(shí)到健全的模式和確定基調(diào)的分歧。 觸碰傳感器 觸摸傳感器的反應(yīng)接觸和釋放，機(jī)器人創(chuàng)造“感覺”一樣，以前從未！ 它可以偵測(cè)到單個(gè)或多個(gè)按鈕，壓力機(jī)，和報(bào)告回給nxt 。 超聲波傳感器 超聲波傳感器“看到”物體的地方！超聲波傳感器是能夠偵測(cè)到一個(gè)目標(biāo)和措施，在其鄰近英寸或厘米。 9.北京奧運(yùn)會(huì)曾經(jīng)使用過的機(jī)器人 　9.1福娃機(jī)器人 福娃機(jī)器人能夠感應(yīng)到一米范圍內(nèi)的游客，與人對(duì)話、攝影留念、唱歌舞蹈，還能回答與奧運(yùn)會(huì)相關(guān)的問題。 9.2翻譯機(jī)器人 能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時(shí)間、場(chǎng)所，對(duì)任何人和任何設(shè)備的多語(yǔ)言服務(wù)。 9.3 安保機(jī)器人 其杰出代表為排爆機(jī)器人。 9.4機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（State Key Laboratory of Robotics)依托于中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所，前身是中國(guó)科學(xué)院機(jī)器人學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域最早建立的部門重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，我國(guó)機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域著名科學(xué)家蔣新松院士1989-1997年曾任實(shí)驗(yàn)室主任。近二十年來，實(shí)驗(yàn)室在機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論與方法研究方面與國(guó)際先進(jìn)水平同步發(fā)展，并在機(jī)器人技術(shù)前沿探索和示范應(yīng)用等方面取得一批有重要影響的科研成果，充分顯示出實(shí)驗(yàn)室具有解決國(guó)家重大科技問題的能力。目前，我國(guó)在沈陽(yáng)渾南技術(shù)開發(fā)區(qū)的“新松機(jī)器人”公司即是我國(guó)的該科研領(lǐng)域的基地。該實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人學(xué)研究總體水平在國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域處于核心和帶頭地位，是國(guó)內(nèi)外具有重要影響的機(jī)器人學(xué)研究基地。 機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室定位于為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、國(guó)家安全和重大科學(xué)工程提供所需要的機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)，研究機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論與方法、發(fā)展可行技術(shù)和平臺(tái)樣機(jī)系統(tǒng)，培養(yǎng)和匯聚從事機(jī)器人學(xué)研究的高水平人才，推動(dòng)我國(guó)先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。主要面向發(fā)展具有感知、思維和動(dòng)作能力的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)，研究機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論方法、關(guān)鍵技術(shù)、機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)和機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)。 實(shí)驗(yàn)室堅(jiān)持對(duì)外開放，吸引國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者開展交流與合作研究。通過設(shè)立基金課題，實(shí)驗(yàn)室與國(guó)內(nèi)有關(guān)從事機(jī)器人學(xué)研究的近30所大學(xué)、研究所和企業(yè)建立了聯(lián)系，幾乎涵蓋國(guó)內(nèi)從事機(jī)器人學(xué)研究的所有單位。近幾年來，實(shí)驗(yàn)室結(jié)合自身的發(fā)展方向，有針對(duì)性地與國(guó)內(nèi)外知名科研團(tuán)隊(duì)建立合作關(guān)系。這些合作，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)、了解國(guó)家需求、建立有針對(duì)性的演示驗(yàn)證系統(tǒng)，發(fā)揮了重要作用。 水下機(jī)器人： Rofish 為仿生機(jī)器魚系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品以先進(jìn)的電子、機(jī)械技術(shù)，模擬魚類的游動(dòng)方式，通過新材料對(duì)其外形進(jìn)行精確仿真，使之達(dá)到以假亂真的效果。 Rofish 采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，高穩(wěn)定性的電機(jī)保證其產(chǎn)品的穩(wěn)定性。控制方式有兩種選擇：串口/USB控制和遙控器控制。產(chǎn)品內(nèi)核采用Bootloader無線編程的編程方式，可隨時(shí)更改游動(dòng)程序以適應(yīng)實(shí)際的環(huán)境。 性能參數(shù)： Ø 體長(zhǎng)：20cm--80cm，需要特殊尺寸可定做。 Ø 外形：錦鯉、金魚、海豚、鯊魚等，可定制。 Ø 游速：1BL/S。BL為身體長(zhǎng)度，即游速與體長(zhǎng)有關(guān)，游速為1倍體長(zhǎng)每秒。 Ø 連續(xù)工作時(shí)間：3--4小時(shí)，鋰動(dòng)力電池供電。 Ø 通訊方式：RF通訊或聲納（Sonar）通訊，可選其一。 Ø 控制方式：串口/USB控制或遙控器控制，二者可選其一。 串口/USB控制方式可同時(shí)控制多條機(jī)器魚，通過簡(jiǎn)單的編程控制可實(shí)現(xiàn)多魚之間的相互追逐、嬉戲等。 10.機(jī)器人 １．有一個(gè)身體 ２．有記憶或程序功能 ３．有大腦 1886年法國(guó)作家利爾亞當(dāng)在他的小說《未來夏娃》中將外表像人的機(jī)器起名為“安德羅丁”（android），它由4部分組成： 1，生命系統(tǒng)（平衡、步行、發(fā)聲、身體擺動(dòng)、感覺、表情、調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)等）； 2，造型解質(zhì)（關(guān)節(jié)能自由運(yùn)動(dòng)的金屬覆蓋體，一種盔甲）； 3，人造肌肉（在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態(tài)）； 4，人造皮膚（含有膚色、機(jī)理、輪廓、頭發(fā)、視覺、牙齒、手爪等）。 1984年電影《終結(jié)者》，有了真皮包裹的機(jī)器人的創(chuàng)意； 1991年電影《終結(jié)者2》，有了液態(tài)金屬機(jī)器人概念； 2003年電影《終結(jié)者3》，固液混合態(tài)機(jī)器人出現(xiàn)。 影視作品中逐漸誕生了多種自主智能生化機(jī)器人，則固液混合自主智能生化機(jī)器人也會(huì)誕生。 11.日本最新機(jī)器人 名古屋市商業(yè)設(shè)計(jì)研究所推出了新款機(jī)器人“網(wǎng)絡(luò)兔子”。它的兩只耳朵可以變換許多姿態(tài)，會(huì)根據(jù)人的聲音作出反應(yīng)?！熬W(wǎng)絡(luò)兔子” 通過無線通信與家里的電腦相連，如果有電子郵件它會(huì)朗讀給人聽，也可以播放網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)的節(jié)目。最有趣的是不同的“網(wǎng)絡(luò)兔子”還能夠“結(jié)婚”、“分手”，通過網(wǎng)絡(luò)連接讓其中一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)兔子”的雙耳做出一個(gè)動(dòng)作，它遠(yuǎn)方的“伴侶”也會(huì)接著做出同樣的動(dòng)作。 三菱重工業(yè)公司的保姆機(jī)器人“若丸”連續(xù)幾年都是各種機(jī)器人展上的明星，在本次展會(huì)上它依然吸引著眾人的目光?！叭敉琛蹦茉谠绯縼淼街魅舜策?，報(bào)告當(dāng)天的天氣或新聞?lì)^條。它還能記住主人的生日，或是提醒主人的結(jié)婚紀(jì)念日。 日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所制造的用于陪伴老人和小孩的機(jī)器人“Ｐａｒｏ”、本田公司的“阿西莫”雙足步行機(jī)器人也繼續(xù)受到關(guān)注。 阿西莫：本田公司開發(fā)的雙腳步行機(jī)器人，于2000年11月首次在橫濱國(guó)際和平會(huì)議中心舉行的機(jī)器人展示會(huì)上亮相。2006年12月，本田公司曾改進(jìn)過“阿西莫”的性能，增加了它的關(guān)節(jié)和馬達(dá)，使其可以以每小時(shí)6公里的速度小跑，而且將其身高也由最初的1．2米提高到1．3米。 美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)械狗研制成功 　　 美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)器狗 網(wǎng)上引發(fā)轟動(dòng)近日美國(guó)官方公布了一段關(guān)于軍用機(jī)械狗的錄像，視頻中機(jī)械狗展示了它驚人的活動(dòng)能力和適應(yīng)性，一舉在互聯(lián)網(wǎng)上造成轟動(dòng)。研發(fā)公司稱經(jīng)過測(cè)試，這個(gè)機(jī)械狗能在戰(zhàn)場(chǎng)上為士兵運(yùn)送彈藥、食物和其他物品。 附錄： The robot 1.The role of robots　 ”The role of robots Is a high-level integration of control theory, robotics, machinery and electronics, computers, materials and bionic product. In industry, medicine, agriculture, construction and even the military have important applications in such areas. Now, the international concept of robots has been gradually approaching the same. In general, people can accept the claim that the robot is controlled by its own power and ability to achieve the various functions of a machine. The United Nations Organization for Standardization adopted by the American Federation of Robotics to the robot under the definition: "a programmable and versatile, used to move materials, parts, tools, operating machines; or to perform different tasks have to change and Programmable action specialized systems. 2.Evaluation criteria Capacity of evaluation criteria Robot capability evaluation criteria include: intelligence, refers to feelings and perceptions, including memory, calculation, comparison, identification, judging, decision-making, learning and logical reasoning, etc.; function, refers to flexibility, versatility or space occupied, etc.; physics can be means the power, speed, continuous operation capability, reliability, combined with nature, life and so on. Therefore, it can be said robot is a biological function of three-dimensional coordinates of the machine. 3.Composition of the robot The composition of the robot Robots in general by the executing agency, drives, detection devices and control system, etc.. Implementing agency, the robot body, the buttocks generally use the space for open-chain linkages, the movement of which the Deputy (rotate or move the Deputy Vice-) often referred to as joints, and joints shall be the number of robots are usually a few degrees of freedom. According to joint configuration types and the different forms of movement coordinates, the robot implementing agencies can be divided into rectangular type, cylindrical coordinate type, polar coordinate type and other types of joint coordinate type. For anthropomorphic considerations, often the relevant parts of the robot body are known as the base, waist, arm, wrist, hand (gripper or end effector) and the Ministry of walking (for mobile robot), etc. . Drive device is driven by movement of the body implementing agencies, in accordance with the directives issued by the signal control system, by means of dynamic components, the robot action is needed. It is the input signal, the output is the line, the amount of angular displacement. Drive robot is mainly used in electric drives, such as stepper motors, servo motors, etc. In addition, there is also hydraulic, pneumatic, etc. drives. 　　 Detecting device is the role of real-time detection robot's movement and work of the required feedback to the control system, compared with the configuration information, the right to adjust the implementing agencies to ensure the robot's movements to meet the intended requirements. As a sensor detecting device can be divided into two categories: one is internal information sensors for detecting the internal situation in various parts of robots, such as the joint position, velocity, acceleration, etc., and the measured information as a feedback the signal sent to the controller, to form a closed-loop control. Th