【正文】 中國機(jī)器人的發(fā)展應(yīng)以市場(chǎng)為導(dǎo)向 ,以技術(shù)為驅(qū)動(dòng) ,沿著知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、機(jī)制創(chuàng)新的路子 ,向著提高對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率和增強(qiáng)綜合國力的目標(biāo) ,努力開拓前進(jìn)。 開展先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)研究 , 開發(fā)更高級(jí)、更具有自主性的智能工業(yè)機(jī)器人，把機(jī)器人技術(shù)推廣到更多的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域和其他更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 人民生活水平的提高和國防力量的強(qiáng)大，對(duì)非制造環(huán)境下的機(jī)器人技術(shù)和裝備開發(fā)提出了迫切需求。 改革開放的深入及與國際市場(chǎng)的接軌 ,新產(chǎn)品、新工藝的要求需要有新的裝備來武裝制造業(yè)。機(jī)器人不再是只用于生產(chǎn)作業(yè)的工具 ,大量的服務(wù)機(jī)器人、表演機(jī)器人、科教機(jī)器人、機(jī)器人玩具和機(jī)器人寵物將進(jìn)入人類社會(huì) ,使人類生活更加豐富多彩。智能機(jī)器人玩具和智能機(jī)器人寵物的種類將不斷增加。 在醫(yī)院 ,機(jī)器人可以從事手術(shù)、化驗(yàn)、運(yùn)輸、康復(fù)及病人護(hù)理 等作業(yè)。在 21世紀(jì) ,服務(wù)機(jī)器人將進(jìn)入家庭和服務(wù)產(chǎn)業(yè)。在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中將會(huì)出現(xiàn)機(jī)器人對(duì)機(jī)器人的戰(zhàn)斗。 水下和地底作業(yè)對(duì)于人來說是一項(xiàng)危險(xiǎn)作業(yè) ,也是人類未解決的難題 90 3）機(jī)器人將在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮重要作用 軍用機(jī)器人可以是一個(gè)武器系統(tǒng) ,如機(jī)器人坦克、自主式地面車輛、掃雷機(jī)器人等 ,也可以是武器裝備上的一個(gè)系統(tǒng)或裝置 ,如軍用飛機(jī)的“副駕駛員”系統(tǒng)、艦船作戰(zhàn)管理系統(tǒng)、武器裝備的自動(dòng)故障診斷與排除系統(tǒng)、坦克炮裝彈機(jī)器人系統(tǒng)等。目前， 航天飛機(jī)已經(jīng)將艙外作業(yè)機(jī)器人帶入太空進(jìn)行太空作業(yè)，火星探測(cè)車已被送到火星表面上 ,并成功地完成了預(yù)定的探測(cè)任務(wù)。 機(jī)器人將成為人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的“主勞力”，人類將從繁重的、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 ,從而有更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)、研究和創(chuàng)造。機(jī)器人將成為人類多才多藝和聰明伶俐的“伙伴” ,更加廣泛地參與人類各方面的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)生活。軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)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。 (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、休閑和娛樂等場(chǎng)合時(shí) ,經(jīng)常處于與人共存的環(huán)境中。基于多傳感、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)。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。從仿生學(xué)角度看 ,21世紀(jì)將出現(xiàn)與人體執(zhí)行、感知和大腦類似的新的機(jī)器人器件和系統(tǒng) 86 專項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展 （ 1）到 21世紀(jì) ,機(jī)器人的種類將大量增加，機(jī)器人種類的多樣性和機(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、開放化和網(wǎng)絡(luò)化。 （ 2）微型機(jī)器人將會(huì)首先在醫(yī)療、軍事、環(huán)境、空間等科技領(lǐng)域得到應(yīng)用。具有像人的四肢、靈巧的雙手、雙目視覺、力覺及觸覺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。 81 當(dāng)代機(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. 在火星探測(cè)中的勇氣號(hào)與機(jī)遇號(hào)機(jī)器人 ? 3. 類人形機(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 2023年，平均每個(gè)家庭將有 3個(gè)機(jī)器人 ? 家政服務(wù)，娛樂，子女教育，安全 …… 82 關(guān)于機(jī)器人前景的展望 ? 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 ? 人類天才敗陣的例子屢見不鮮 ? 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) ? 21世紀(jì)人如何與機(jī)器人和諧共處？ 83 人類 機(jī)器人 制 約 服 務(wù) 人類與機(jī)器的關(guān)系是服務(wù)與制約 是辯證的和變化的 服 務(wù) 制 約84 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。 三 、 感知技術(shù) 視覺：圖像識(shí)別與處理； 手眼協(xié)調(diào)； 接觸覺小型化； 多信息融合 。 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． 柔性操作臂：提高荷重比 （ ＜ 30∶ 10） ， 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 。 未來會(huì)是什么樣？ 79 進(jìn)入 90年代后 ,機(jī)器人數(shù)量增長速度下降 ,但由于 人工智能 、 計(jì)算機(jī)科學(xué) 、 傳感器技術(shù)的長足進(jìn)步 ， 使機(jī)器人技術(shù)研究在高水平上進(jìn)行 。 75 機(jī)器人學(xué)科的知識(shí)構(gòu)成 坐標(biāo)系統(tǒng)與坐標(biāo)變換 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué) 機(jī)械工程與機(jī)電一體化 控制工程 機(jī)器視覺與圖像工程 語言與聲音識(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 機(jī)器人技術(shù)指標(biāo)與性能評(píng)價(jià) 指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)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 機(jī)器人對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求 多軸協(xié)調(diào) 位置高精度、無超調(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 有加減速控制（減少?zèng)_擊） 78 . 機(jī)器人技術(shù)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)像人類進(jìn)化那么漫長 ? 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。 74 主要技術(shù)與相關(guān)科學(xué) 主要技術(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 …… ） 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語言、 C++、匯編語言等等。 多機(jī)器人系統(tǒng) Multirobot system 多智能體系統(tǒng) MultiAgent System (MAS) 73 機(jī)器人的 優(yōu)缺點(diǎn) 、 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 ， 無需考慮生命保障或安全的需要； ? 無需舒適的環(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)備具有某些人類所不具有的能力 。 71 自帶各種必要的傳感器、控制器 ,在運(yùn)行過程中無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) 自主機(jī)器人 Autonomous robot 智能機(jī)器人 Intelligent robot 72 復(fù)雜的作業(yè)由單一機(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。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。但是人工進(jìn)行噴漿時(shí)，回彈造成的飛沙走石使工人不敢抬頭睜眼，致使噴槍無法保持與受噴面垂直，也無法使噴槍口與受噴面保持最佳距離。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。 70 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年開始著手“噴漿機(jī)器人”的研制。當(dāng)然，也可把機(jī)器人化機(jī)器稱之為智能機(jī)器或智能機(jī)械。 機(jī)器人化機(jī)器 例如無人駕駛振動(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。 它能代替人完成具有大批量 、 高質(zhì)量要求的工作 ， 如汽車 、 摩托車 、 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 。 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)。 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。 示教再現(xiàn)型機(jī)器人 通過手動(dòng)或其它方式，先引導(dǎo)機(jī)器人