机器人 课程总结.docx

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机器人课程总结

机器人的应用和发展前景

一、机器人产生的背景

机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。

另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。

二、机器人的应用领域

研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。

随着机器人技术的不断发展，工业领域的焊接、喷漆、搬运、装配、铸造等场合，己经开始大量使用机器人。

另外在军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业甚到服务娱乐行业，也都开始使用机器人。

从机器人的用途来分，可以分为两大类：

军用机器人和民用机器人。

军用机器人主要用于军事上代替或辅助军队进行作战、侦察、探险等工作。

根据不同的作战空间可分为地面军用机器人、空中军用机器人（即无人飞行机）、水下军用机器人和空间军用机器人等。

军用机器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遥控式等多种方式。

    在民用机器人中，各种生产制造领域中的工业机器人在数量上占绝对多数，成为机器人家族中的主力军；其它各种种类的机器人也开始在不同的领域得到研究开发和应用。

总体看来，若按用途分，民用机器人可以分为以下几个主要类别：

工业机器人

制造工业部门应用机器人的主要目的在于削减人员编制和提高产品质量。

机器人无论是否与其它机器一起运用，与传统的机器相比，它具有两个主要优点：

1．生产过程的几乎完全自动化。

  2．生产设备的高度适应能力。

   现在工业机器人主要用于汽车工业、机电工业（包括电讯工业）、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其它重型工业和轻工业部门。

    机器人的工业应用分为四个方面，即材料加工、零件制造、产品检验和装配。

其中，材料加工往往是最简单的。

零件制造包括锻造、点焊、捣碎和铸造等。

检验包括显式检验（在加工过程中或加工后检验产品表面图像和几何形状、零件和尺寸的完整性）和隐式检验（在加工中检验零件质量上或表面上的完整性）两种。

装配是最复杂的应用领域，因为它可能包含材料加工、在线检验、零件供给、配套、剂压和紧固等工序。

在农业方面，已把机器人用于水果和蔬菜嫁接、收获、检验与分类，剪羊毛和挤牛奶等。

这是一个潜在的产业机器人应用领域。

服务机器人

在一些科幻影片、电视片或影碟中，多少具有外形的机器人常被用来协助或代替人去执行人不乐意做或危险和困难的任务。

今天在现实生活中能够看到的最接近于人类的机器人可能要算家用机器人了。

家用机器人能够清扫地板而不碰到家具。

不过它的价格目前还较高，影响到它的推广应用。

随着家用机器人造价的大幅度降低，它将获得日益广泛的应用。

    服务机器人尚处于开发及普及的早期阶段，目前国际上对它还没有普遍承认的严格定义，它的定义是由操作型工业机器人引伸而来的。

根据国际机器人联合会（IFR）采用的初步定义，所谓服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它完成的是有益于人类健康的服务工作，但不包括那些从事生产的设备。

另一种定义把服务机器人看做一种可自由编程的移动装置，它至少有三个运动轴，可以部分地或全自动地完成服务工作。

这些服务工作为个人或单位完成的，不指工业生产服务。

    根据这个定义，操作型工业机器人也可以看作是服务机器人，如果它们装备在非制造业的话。

服务机器人往往是可以移动的（并非总是移动的）。

在某些情况下，服务机器人是由一个移动平台构成，在它上面装有一只或几只手臂，其控制方式与工业机器人手臂的控制方式相同。

    研制用来为病人看病、护理病人和协助病残人员康复的机器人能够极大地改善伤残疾病人员的状态，以及改善瘫痪者（包括下肢及四肢瘫痪者）和被截肢者的生活条件。

医用机器人已应用于下列几方面：

（1）诊断机器人，即配备有医疗诊断专家系统的机器人

（2）护理机器人，是一些具有丰富护理经验的机器人护士或护师。

    （3）伤残瘫痪康复机器人，包括假肢、矫形以及遥控等技术。

    （4）家用机器人，机器人已开始进入家庭和办公室，用于代替人从事清扫、洗刷、守卫、煮饭、照料小孩、接待、接电话、打印文件等。

酒店售货和餐厅服务机器人、炊事机器人和机器人保姆已不再是一种幻想。

    （5）娱乐机器人，包括文娱歌舞和体育机器人。

    （6）医疗手术机器人近年来有所突破。

    服务机器人还有送信机器人、导游机器人、加油机器人、建筑机器人、农业及林业机器人等。

其中，爬壁机器人既可用于清洁，又可用于建筑。

中国作为亚洲第三大的工业机器人需求国，市场发展稳定，汽车及其零部件制造仍然是工业机器人的主要应用领域，随着我国产业结构调整升级不断深入和国际制造业中心向中国的转移，我国的机器人市场会进一步加大，市场扩展的速度也会进一步提高。

近年来，我们在研究文化创造性产业时，发现国外正在兴起一个与文化产业、科学技术有紧密关系的未来产业——机器人的研究、开发及制造，参与者除了传统从事学术研究的科技工作者、大学研究梯队、企业产品的专门研究人员之外，更有一大批的青少年积极加入此一新兴的科学技术新潮流之中。

　中国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大

三、机器人的发展前景

从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：

结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。

　　机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。

它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。

当今工业机器人的发展趋势主要有：

　　1工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降。

2机械结构向模块化可重构化发展。

例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。

3工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化，网络化；器件集成度提高，控制柜日渐小巧，采用模块化结构，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

　4机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。

　　5机器人化机械开始兴起。

从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。

总体趋势是，从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移，从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。

机器人技术的内涵已变为灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。

机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。

在我国，工业机器人市场份额大部分被国外工业机器人企业占据着。

在国际强手面前，国内的工业机器人企业面临着相当大的竞争压力。

如今我国正从一个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给工业机器人产业发展注入新的动力。

随着新技术不断被提出以及现有技术的高度发展，机器人在运动方面的难题将会得到妥善的解决。

那个时候的机器人将能够很好的行走和跳跃，很好的模拟生物的运动，从而大大解决因机器人运动不便所带来的种种问题。

同时经过不懈的探索，人类必将在新材料的领域取得巨大突破，因此，未来的机器人会拥有和人一样的身材及重量，在最大程度上模仿人的外形及运动。

这种机器人更加接近电影中的机器人，这个时候的机器人可以说已经发展到一个很成熟的地步，机器人可以在更大的程度上代替人的工作，这时候，人类社会可以很好的从机器人身上得到想要的回报，会缓解很多社会问题。

机器人可以走进家庭，走进工厂，走进医院。

而由于运动学，仿生学和新材料的发展，我们将研制出更加完美的身体器官替代品。

因此未来人的生命质量将大大提高，现在很多无法解决的医学问题也会得到很好的解决，这对于人类社会来讲无疑是很有意义的一件事。

机器人发展的另一个重要方面——传感器也将得到极大的飞跃式发展。

因此未来机器人是可以模仿人类的感觉的。

这一点对于医学方面极为重要。

首先，通过机器人来模仿人在生病时的感觉变化以及在手术等医疗过程中的感觉变化对于我们以后更好的的改进医疗手段具有十分重要的意义。

同时，在身体器官的替代品中装入合适的传感器可以帮助患者更好的适应与使用，使得残疾人在身体感官上恢复到和正常人差不多的水平，将会大大方便患者的生活。

第三，一些手术通过机器人来辅助或替代人的工作，会大大提高手术的准确性和成功率。

同时，由于机器人的自身的材料优势，他们可以抵挡严寒酷暑，不用呼吸，不怕辐射，因此在人类的空间探索方面将会给人类带来极大的帮助。

因此，好好利用这些机器人对人类来讲是一比巨大的财富。

机器人领域更加成熟的发展，这时候的人工智能也已经发展到一个新的高度。

人类可以很好的模拟自身大脑的特点，将机器人的高运算能力与人的思考决策能力完美的结合到一起，机器人将具有“智慧”。

由于计算机业的巨大发展，电脑的智商将会大大超过人类。

当然，人类也可以通过植入辅助芯片等方式对自身大脑进行深入开发，使我们的智力水平始终处于机器人之上。

但是这是一个如何把握的问题，如果把握不好，将会给人类带来灭顶之灾。

于是，这个时候的社会已经不只有人类一种智慧“生命”。

面对这样的一种情况，机器人是否甘愿作为人类的“奴仆”将会成为我们最担心的问题。

当然，我们的科学家已经提出了一种规则。

但是这种规则在未来能否得到广泛的应用，还有就是这种规则是否适应未来的发展，对于“智慧”机器人是否矛盾等等，这一系列的问题将会困扰人类。

而这种“智慧”机器人的技术一旦被不怀好意的人所利用的话，那么对于人类社会将是毁灭性的打击。

就如好多电影中所描绘的，一旦机器人与人类开战，不论谁胜谁败，对于人类生命以及社会发展都是一场浩劫。

我们人类“柔弱”的身躯无法与机器人的钢铁之躯相抗衡，而智力水平又不相上下，因此在这场能够战争中，人类注定会处于下风。

于是在思考中，人类开始改造自己的身体，使用材料性能等于或优于机器人的材料来替代身体上的器官。

而现代科学已经研究证明，人类的意识是可以复制的，只要人类意识不灭，人的“生命”就可以延续。

因此，生活在水深火热生活中的人类，开始将自己的意识存储到容量极大的芯片上，然后植入一具机器人的身体中，这样，相当于复制了一个“自己”。

随着人类改造自身技术的日趋完善，人类的“寿命”将大大提高。

起初，人类只是在一部分战士身上进行改造，同时还有那些由于肉身老化或者因为疾病肉身已经无法继续使用的人身上。

但是随着时间的推移，由于地球环境恶化以及资源紧缺，人类开始放弃自己的肉身，那个时候，我们将不再是传统意义上的“人”，而应该叫做“机器”人。

于是，人类又开始了新一轮的迷茫。

在这种情况下，由于机器身体所无法突破的局限性，我们将无法享受到很多普通人类的快乐以及痛苦。

而在此情况下人类的性别也失去了意义，人类可以任意变换自己的外形。

而年龄也将会是一个很大的难题，我们无法从外型上判断一个人的年龄，因此，界定年龄只能以此“人”的意识存活年限来划分，但是，这更像是一种无意义的徒劳，因为机器的身体不会像肉身那样会发生我们无法挽回的变化，机器的身体坏了我们可以换新的。

最后，“人”依然会统治这个地球，但此时的地球已不再是天晴水蓝，不再有白云朵朵，星光熠熠，到处是机械化的产品，所谓“生命”在这个星球上已经变了意义，已经是一种稀有而落后的“物种”，是放在博物馆里面的“展品”。

很多年以后，那时的“人类”看现在的我们正如我们看古代猿人，一种遥远的感觉。