【導(dǎo)讀】系（院）自動化系。專業(yè)電氣工程與自動

　　

【正文】 的感覺，比方說在機(jī)器人抓一個(gè)物體的時(shí)候，它實(shí)際上力的大小能感覺出來，它能夠通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個(gè)雞蛋，它能通過一個(gè)觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個(gè)理想的所追求的最高級的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運(yùn)動，感知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，那么這個(gè)目前的發(fā)展還是相對 的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機(jī)器人實(shí)際上并沒有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。 下面我簡單介紹一下我國機(jī)器人發(fā)展的基本概況。由于我們國家存在很多其他的各種因素、問題。我們國家在機(jī)器人方面的研究是在 20 世紀(jì) 70 年代后期，當(dāng)時(shí) 8 我們在國家北京舉辦一個(gè)日本的工業(yè)自動化產(chǎn)品展覽會，在這個(gè)會上有兩個(gè)產(chǎn)品，一個(gè)是數(shù)控機(jī)床，一個(gè)是工業(yè)機(jī)器人，這個(gè)時(shí)候，我們國家的許多學(xué)者，看到了這樣一個(gè)方向，開始進(jìn)行了機(jī)器人的研究，但是這時(shí)候研究，基本上還局限于 理論的探討階段，那么真正進(jìn)行機(jī)器人研究的時(shí)候，是在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發(fā)展，發(fā)展最迅速的時(shí)候，是在 1986 年我們國家成立了 863 計(jì)劃是高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，就將機(jī)器人技術(shù)作為一個(gè)重要的發(fā)展的主題，國家投入將近幾個(gè)億的資金開始進(jìn)行了機(jī)器人研究，使得我們國家在機(jī)器人這一領(lǐng)域得到很快地、迅速地發(fā)展。 目前主要單位像中科院沈陽自動化所，原機(jī)械部的北京自動化所，像哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，清華大學(xué)，還包括中科院北京自動化所等等的一些單位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前這幾年來看 ，我們國家在高校里邊，有很多單位從事機(jī)器人研究，很多研究生和博士生都在從事機(jī)器人方面的研究，目前我們國家比較有代表性的研究，有工業(yè)機(jī)器人，水下機(jī)器人，空間機(jī)器人，核工業(yè)的機(jī)器人，都在國際上應(yīng)該處于領(lǐng)先水平，總體上我們國家與發(fā)達(dá)國家相比，還存在很大的差距，主要表現(xiàn)在，我們國家在機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化方面，目前還沒有固定的成熟的產(chǎn)品，但是在上述這些水下、空間、核工業(yè)，一些特殊機(jī)器人方面，我們?nèi)〉昧撕芏嘤刑厣难芯砍删汀? 下邊我簡單介紹一下工業(yè)機(jī)器人的一些情況。到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟，應(yīng)用最廣泛的一類機(jī)器人，世界 總量目前已經(jīng)銷售 110 萬臺，這是 1999 年的統(tǒng)計(jì)，但這 110 萬臺在已經(jīng)進(jìn)行裝備使用的是 75 萬臺，這個(gè)量也是不小的?？傮w情況看，日本在工業(yè)機(jī)器人這一塊，是首位的，成為機(jī)器人的王國，美國發(fā)展也很迅速，目前在新安裝的臺數(shù)方面，已經(jīng)超過了日本，中國剛開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的階段，已經(jīng)研制出多種工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)，已有小批量在生產(chǎn)中使用。 點(diǎn)焊機(jī)器人主要是針對汽車生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質(zhì)量，降低工人的勞動強(qiáng)度的一種機(jī)器人。它的特點(diǎn)是通過機(jī)器人對兩個(gè)鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊的時(shí)候，需要承載一個(gè)很大的焊鉗，一般在幾十公斤以上，那么 它的速度要求在每秒鐘一米五到兩米這樣的高速 運(yùn)動，所以它一般來說有五到六個(gè)自由度，負(fù)載三十到一百二十公斤，工作的空間很大，大概有兩米，這樣一個(gè)球形的工作空間，運(yùn)動速度也很高，那么自由度的概念，就是說，是相對獨(dú)立運(yùn)動的部件的個(gè)數(shù)，就相當(dāng)于我 9 們?nèi)梭w，腰是一個(gè)回轉(zhuǎn)的自由度，我們大臂可以抬起來，小臂可以彎曲，那么這就三個(gè)自由度，同時(shí)腕部還有一個(gè)調(diào)整姿態(tài)來使用的三個(gè)自由度，所以一般的機(jī)器人有六個(gè)自由度，就能把空間的三個(gè)位置，三個(gè)姿態(tài)，機(jī)器人完全實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也有小于六個(gè)自由度的，也有多于六個(gè)自由度的機(jī)器人，只是在不同的需要場合來配置。 第二類是服務(wù)機(jī)器人，隨著工業(yè) 化的發(fā)展，尤其近十年以來，機(jī)器人的發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓寬，目前一個(gè)很重要的特征，大家都知道，機(jī)器人已經(jīng)從制造業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向了非制造業(yè)和服務(wù)行業(yè)，剛才談的汽車制造屬于是制造業(yè)，但服務(wù)行業(yè)包括清潔、加油、救護(hù)、搶險(xiǎn)、救災(zāi)這些等等，都屬于非制造行業(yè)和服務(wù)行業(yè)，那么這里邊跟工業(yè)機(jī)器人相比，它有一個(gè)很重要的不同，它主要是一個(gè)移動平臺，它能夠移動、去運(yùn)動，上面有一些手臂進(jìn)行操作，同時(shí)還裝有一些像力覺傳感器和視覺傳感器、超聲測距傳感器等等。它對周邊的環(huán)境進(jìn)行識別，來判斷它的運(yùn)動，完成某種工作，這是服務(wù)機(jī)器人的基本的一個(gè)特點(diǎn) 。 例如，家務(wù)機(jī)器人主要體現(xiàn)在像一些對地毯和地板定期的它能夠進(jìn)行清掃和吸塵，它這個(gè)機(jī)器人很有意思，它有傳感器，它能夠把家具和人能識別出來，它自動的按照一種規(guī)律，能根據(jù)路徑把地面全部的清掃干凈，這也是家務(wù)中一些機(jī)器人的表現(xiàn)。 那么醫(yī)療機(jī)器人，是近五年來發(fā)展比較迅速的一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。如果人手術(shù)的時(shí)候，醫(yī)生來手術(shù)，一個(gè)是疲勞，另一個(gè)人手操作的精度還是有限的。在德國一些大學(xué)里面，面向人的脊椎，如腰間盤突出這種病，進(jìn)行識別以后，能夠自動地用機(jī)器人來輔助進(jìn)行定位，進(jìn)行操作和手術(shù)。像美國已經(jīng)有一千多例機(jī)器人對人眼球進(jìn)行 手術(shù)，這樣的機(jī)器人，還包括通過遙控操作的辦法，實(shí)現(xiàn)對人的胃腸這種手術(shù)，大家在電視里邊看到，一個(gè)機(jī)械手，大概有手指這樣粗細(xì)的一個(gè)機(jī)械手，通過插入腹臟以后，人在屏幕上操作這個(gè)機(jī)器手，同時(shí)對它用激光的方法對病灶進(jìn)行激光的治療，這樣的話，人就不用很大幅度地破壞人的身體，這實(shí)際對人的一種解放，是非常好一種機(jī)器人，醫(yī)療機(jī)器人它也很復(fù)雜，一方面它完全自動去完成各種工作，是有困難的，一般來說都是人來參與，這是美國開發(fā)的一個(gè)林白手術(shù)這樣一個(gè)例子，人通過在屏幕上，通過一個(gè)遙控操作手來控制另一個(gè)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)通過對人的腹腔進(jìn)行手術(shù) ，前幾年我們國家展覽會上，美國已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了對人的心臟瓣膜的手 10 術(shù)和搭橋手術(shù)，這已經(jīng)在機(jī)器人領(lǐng)域中，引起了很大的轟動，還包括， AESOP 的這種外科手術(shù)機(jī)器人，它實(shí)際上通過一些儀器能夠?qū)θ说囊恍┎∽冞M(jìn)行檢查，通過一個(gè)機(jī)械手就能夠?qū)崿F(xiàn)對人的某些部位進(jìn)行手術(shù)，還包括遙操作機(jī)械手，以及多個(gè)醫(yī)生可以在機(jī)器人共同參與下進(jìn)行手術(shù)，包括機(jī)器人給大夫醫(yī)生拿鉗子、鑷子或刀子來代替護(hù)士的工作，同時(shí)把照明能夠自動的給醫(yī)生的動作聯(lián)系起來，醫(yī)生的手到哪兒，照明就去哪兒，這樣非常好的，一個(gè)醫(yī)生的助手。 我們國家的這個(gè)方面也不甘落后，應(yīng)該 說繼美國、俄國和法國之后，我們國家這個(gè)方面，也是走向了國際的前列，這是中科院沈陽自動化所開發(fā)和研制成功，水下六千米無纜自治水下機(jī)器人，那么這個(gè)機(jī)器人到水下六千米，能夠無纜進(jìn)行作業(yè)，這是剛被獲得 2020 年我們國家十大科技成果之一，這個(gè)標(biāo)志著我們國家在水下機(jī)器人這塊，已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，目前我們在 863 計(jì)劃，在開發(fā)水下七千米的有載人潛器來對海洋進(jìn)一步的開發(fā)和作業(yè)，這也是投了很大的財(cái)力和物力。 我們在空間機(jī)器人研究這塊也有很大的發(fā)展。包括像歐洲十六國在聯(lián)合空間計(jì)劃，面向未來太空的這種太空艙這樣一個(gè)整個(gè)計(jì)劃，其 中有一點(diǎn)就是空間機(jī)器人，它的主要意義在于開發(fā)宇宙，造福人類，創(chuàng)造人類新的家園，它主要的功能是在于科學(xué)考察，像空間生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，衛(wèi)星和航天器的維修和修理，以及空間建筑的裝配，這幾個(gè)應(yīng)用，確實(shí)是必要的，比方說科學(xué)考察，如果對像地面的模擬一些物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不一定非得人在太空艙里邊，因?yàn)槿嗽谔张摾锷嬉惶斓馁M(fèi)用，將近是一百萬美金，而且也很危險(xiǎn)，那么其實(shí)有些動作是很簡單的，人通過在地面上，通過衛(wèi)星進(jìn)行控制機(jī)器人，再定期的完成某種預(yù)定的動作，實(shí)際是很簡單的，還有包括像太空艙進(jìn)行控制一些實(shí)驗(yàn)，一些開關(guān)、按鈕、法蘭簡 單的維修維護(hù)，都可以用機(jī)器人來完成，因?yàn)闄C(jī)器人有太陽能電池的話，那么機(jī)器人就能夠生存，就能工作，通過上次我們剛才介紹機(jī)器人發(fā)展的應(yīng)用，在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，也確實(shí)看到了機(jī)器人在工業(yè)、醫(yī)療、水下、空間、采掘、建筑、服務(wù)、娛樂、軍事方面的應(yīng)用，也的的確確看到，是由于應(yīng)用帶動了關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，沒有需求，機(jī)器人就不能發(fā)展，正是因?yàn)槿藗冊谡J(rèn)識自然改造自然過程中，需要各種各樣的機(jī)器人，所以才促進(jìn)了這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)器人本身問題的發(fā)展，從另一個(gè)方面，由于關(guān)鍵技術(shù)的解決，以及應(yīng)用的需求，就促進(jìn)了機(jī)器人學(xué)本身的一個(gè)主題 的發(fā)展，智能化，由原來的示教再現(xiàn)，發(fā)展成目前局部感知功能的第二代機(jī)器人，最終的目 11 標(biāo)，是不斷地隨著其它學(xué)科和先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，使機(jī)器人內(nèi)涵不斷豐富，最終實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人這樣一個(gè)主流。 機(jī)器人是人類的得力助手，能友好相處的可靠朋友，將來我們會看到人和機(jī)器人會存在一個(gè)空間里邊，成為一個(gè)互相的助手和朋友。機(jī)器人會不會產(chǎn)生飯碗的問題。我們相信不會出現(xiàn) “機(jī)器人上崗，工人下崗 ”的局面，因?yàn)槿藗冸S著社會的發(fā)展，實(shí)際上把人們從繁重的體力和危險(xiǎn)的環(huán)境中解放出來，使人們有更好的崗位去工作，去創(chuàng)造更好的精神財(cái)富和文化財(cái)富。