第一篇：機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用(機(jī)器人概論報(bào)告)

機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)和日常生活中的應(yīng)用

因?yàn)榕d趣，所以我選擇了機(jī)器人概論這門課，雖然只有十多節(jié)課，但還是學(xué)習(xí)、了解不少知識。

研制機(jī)器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復(fù)勞動，以及替代人到有輻射等危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，因此機(jī)器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配、鑄造等場合，己經(jīng)開始大量使用機(jī)器人。另外在軍事、海洋探測、航天、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚到服務(wù)娛樂行業(yè)，也都開始使用機(jī)器人。從機(jī)器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機(jī)器人和民用機(jī)器人。軍用機(jī)器人主要用于軍事上代替或輔助軍隊(duì)進(jìn)行作戰(zhàn)、偵察、探險(xiǎn)等工作。根據(jù)不同的作戰(zhàn)空間可分為地面軍用機(jī)器人、空中軍用機(jī)器人(即無人飛行機(jī))、水下軍用機(jī)器人和空間軍用機(jī)器人等。在民用機(jī)器人中，各種生產(chǎn)制造領(lǐng)域中的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量上占絕對多數(shù)，成為機(jī)器人家族中的主力軍；其它各種種類的機(jī)器人也開始在不同的領(lǐng)域得到研究開發(fā)和應(yīng)用。

機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。而傳感器作用尤為重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。加之器件集成度的提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結(jié)構(gòu)，似的機(jī)器人的功能越來越強(qiáng)，系統(tǒng)的可靠性提高了、易操作性變得簡單而且可維修性變強(qiáng)。而控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遙控式等多種方式。

服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的一個(gè)年輕成員，目前處于開發(fā)及普及的早期階段。

大樓清洗機(jī)器人是以爬壁機(jī)器人為基礎(chǔ)開發(fā)出來的，它只是爬壁機(jī)器人的用途之一。爬壁機(jī)器人有負(fù)壓吸附和磁吸附兩種吸附方式，大樓擦窗機(jī)器人采用的是負(fù)壓吸附方式。磁吸附爬壁機(jī)器人也已在我國問世，并已在大慶油田得到了應(yīng)用。

幫助殘障人行走的機(jī)器人輪椅已逐漸成為熱點(diǎn)。機(jī)器人輪椅主要有口令識別與語音合成、機(jī)器人自定位、動態(tài)隨機(jī)避障、多傳感器信息融合、實(shí)時(shí)自適應(yīng)導(dǎo)航控制等功能。機(jī)器人輪椅關(guān)鍵技術(shù)是安全導(dǎo)航問題，采用的基本方法是靠超聲波和紅外測距，個(gè)別也采用了口令控制。超聲波和紅外導(dǎo)航的主要不足在于可控測范圍有限，視覺導(dǎo)航可以克服這方面的不足。在機(jī)器人輪椅中，輪椅的使用者應(yīng)是整個(gè)系統(tǒng)的中心和積極的組成部分。對使用者來說，機(jī)器人輪椅應(yīng)具有與人交互的功能。這種交互功能可以很直觀地通過人機(jī)語音對話來實(shí)現(xiàn)。盡管個(gè)別現(xiàn)有的移動輪椅可用簡單的口令來控制，但真正具有交互功能的移動機(jī)器人和輪椅尚不多見，也是有待研究。

作為一項(xiàng)前沿的高新技技術(shù)，機(jī)器人還有廣闊的發(fā)展空間。我們要發(fā)展他，掌握他，領(lǐng)導(dǎo)他的發(fā)展，但我們絕不能依賴他，他只是服務(wù)于我們，使我們的生活更美好的工具。

第二篇：單片機(jī)在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

單片機(jī)在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

08機(jī)電四班 鄧副錢 20080310060423 單片機(jī)，亦稱單片微電腦 或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入/輸出端口（I/0）等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。概括的講：一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇.可以說，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。一.單片機(jī)的歷史 ：

第一代：七十年代后期，4 位邏輯控制器件發(fā)展到 8 位。使用 NMOS 工藝（速度低，功耗大、集成度低）。代表產(chǎn)品： MC6800、Intel 8048。

第二代：八十年代初，采用 CMOS 工藝，并逐漸被高速低功耗的 HMOS 工藝代替。代表產(chǎn)品： MC146805、Intel 8051。

第三代：近十年來，MCU 的發(fā)展出現(xiàn)了許多新特點(diǎn)：

（1）在技術(shù)上，由可擴(kuò)展總線型向純單片型發(fā)展，即只能工作在單片方式。（2）MCU 的擴(kuò)展方式從并行總線型發(fā)展出各種串行總線。（3）將多個(gè) CPU 集成到一個(gè) MCU 中。

（4）在降低功耗，提高可靠性方面，MCU 工作電壓已降至 3.3V。

第四代： FLASH 的使用使 MCU 技術(shù)進(jìn)入了第四代。

目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。二．單片機(jī)的特點(diǎn)

單片機(jī)與通用微型計(jì)算機(jī)相比較，它在硬件結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨(dú)到之處，主要特點(diǎn)如下：

（1）單片機(jī)中的存儲器ROM和RAM是嚴(yán)格分工的。ROM為程序存儲器，只存放程序、常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。而RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放變量。這樣的結(jié)構(gòu)主要是考慮到單片機(jī)用于控制系統(tǒng)中，有較大的程序存儲空間，把已調(diào)試好的程序固化在ROM中，而把少量的隨機(jī)數(shù)據(jù)存放在RAM中，這樣，小容量數(shù)據(jù)存儲器能以高速RAM形式集成在單片機(jī)內(nèi)，以加快單片機(jī)的執(zhí)行速度。但單片機(jī)上RAM是作為數(shù)據(jù)存儲器用，而不是當(dāng)作高速數(shù)據(jù)緩沖存儲器（Cache）用。

（2）采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制的需要，單片機(jī)的邏輯控制能力要優(yōu)于同等級的CPU，持別是單片機(jī)具有很強(qiáng)的位處理能力。單片機(jī)的運(yùn)行速度也較高。

（3）單片機(jī)的I/O引腳通常是多功能的。由于單片機(jī)芯片上引腳數(shù)有限，了解決實(shí)際引腳數(shù)和需要的信號線數(shù)的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。

（4）系列齊全，功能擴(kuò)展性強(qiáng)。單片機(jī)有內(nèi)部掩膜ROM、內(nèi)部EPROM和外接ROM等形式，并可方便地?cái)U(kuò)展外部的ROM、RAM及I/O接口，與許多通用的微機(jī)接口芯片兼容，對應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來極大的方便。

（5）單片機(jī)的功能是通用的。單片機(jī)雖然主要作控制器用，但是功能上還是通用的，可 以象一般微處理器那樣廣泛應(yīng)用在各個(gè)方面。

三.單片機(jī)的應(yīng)用

單片機(jī)技術(shù)使用范圍廣，在各種儀器儀表生產(chǎn)單位、石油、化工，紡織、機(jī)械的加工等各個(gè)行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用.目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。

單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇：

1.在工業(yè)控制中的應(yīng)用

工業(yè)自動化控制是最早采用單片機(jī)控制的領(lǐng)域之一，在測控系統(tǒng)、過程控制、機(jī)電一體化設(shè)備中主要利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理、數(shù)據(jù)通信等用途。單獨(dú)使用單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)一些小規(guī)模的控制功能，作為底層檢測、控制單元與上位計(jì)算機(jī)結(jié)合可以組成大規(guī)模工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。特別在機(jī)電一體化技術(shù)中，單排年級的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其更容易發(fā)揮其集機(jī)械、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的優(yōu)勢。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。2.在智能儀器中的應(yīng)用

單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理

量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。

3.在家用電器中的應(yīng)用

單片機(jī)功能完善、體積小、價(jià)格廉、易于嵌入，非常適合于對家用電器的控制。嵌入單片機(jī)的家用電器實(shí)現(xiàn)了智能化，是傳統(tǒng)型家用電器的更新?lián)Q代，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、視盤機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種試聽設(shè)備等。

4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用

現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機(jī)等。

5.在辦公自動化設(shè)備中的應(yīng)用

現(xiàn)在辦公自動化設(shè)備中大多數(shù)嵌入了單片機(jī)控制核心。如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、繪圖機(jī)、考勤機(jī)及電話等。通過單片機(jī)控制不但可以完成設(shè)備的基本功能，還可以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。

6.在商業(yè)營銷設(shè)備中的應(yīng)用

在商業(yè)營銷系統(tǒng)中單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于電子秤、收款機(jī)、條形碼閱讀器、IC卡刷卡機(jī)、出租車計(jì)價(jià)器以及倉儲安全監(jiān)測系統(tǒng)、商場保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保險(xiǎn)系統(tǒng)等。

7.在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用

單片機(jī)在醫(yī)療設(shè)施及醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如在醫(yī)用呼吸機(jī)、各種分析儀、醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)中都得到了實(shí)際應(yīng)用。

8.在汽車電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

現(xiàn)代汽車的集中顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)測控制系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運(yùn)行監(jiān)視器等裝置中都離不開單片機(jī)。特別是采用現(xiàn)場總線的汽車控制系統(tǒng)中，以單片機(jī)擔(dān)當(dāng)核心的節(jié)點(diǎn)通過協(xié)調(diào)、高效的數(shù)據(jù)傳送不僅完成了復(fù)雜的控制功能，而且簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。

四.單片機(jī)的應(yīng)用前景

中國使用單片機(jī)的歷史只有短短的30年，在初始的短短五年時(shí)間里 發(fā)展極為迅速。1986 年在上海召開了全國首屆單片機(jī)開 發(fā)與應(yīng)用交流會，很多地區(qū)還成立了單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用協(xié)會，那是全國形成的第一次高潮。

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，我們上因特網(wǎng)輸入一個(gè)“單片機(jī)”的搜 索，將會看到上萬個(gè)介紹單片機(jī)的網(wǎng)站，這還不包括國外的。電子界，在2003年7月，在上海、廣州、北京等大城市所做的一次專業(yè)人才需求報(bào)告中，單片機(jī)人才的需求量位居第一。大家都有些奇怪一塊小小的片子，為何有這樣的魔力？

因?yàn)樗淖兞宋覀兊纳?它為我們改變了什么？縱觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo) 彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù) 處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC 卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時(shí)，這些 東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我?只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的 人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的單片機(jī)年容量已達(dá)3 億片，且每年以大約20%的速度增長，但相對于 世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩 具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。

第三篇：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用-講座報(bào)告

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用

—《工業(yè)過程的智能檢測與控制》講座學(xué)習(xí)報(bào)告

電信1239班

3212005154號

韓榮

2014年4月中旬，于在職工碩集中返校期間，有幸聽了曹建福教授關(guān)于“工業(yè)過程的智能檢測與控制的”的學(xué)術(shù)講座。曹教授詳細(xì)講述了工業(yè)自動化的發(fā)展、主要技術(shù)、應(yīng)用及發(fā)展方向等知識點(diǎn)，期間曹教授講的關(guān)于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)讓我產(chǎn)生較濃厚的興趣，講座后翻閱了一些課外的報(bào)告資料并歸納整理，形成了一篇簡單的學(xué)習(xí)報(bào)告，分享我對機(jī)器人技術(shù)的了解情況。

機(jī)器人技術(shù)作為20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自問世以來，就一直備受矚目。40余年來，有關(guān)它的研究取得了長足的進(jìn)展。各種形態(tài)、功能的機(jī)器人相繼面世，而未來的機(jī)器人將是一種能夠代替人類在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險(xiǎn)、復(fù)雜勞動的自動化機(jī)器，是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識于一身的高新技術(shù)綜合體。一．工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)概念

工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。二．工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

作為人類２０世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，機(jī)器人在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。從自動化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)器人可謂是無處不在。目前機(jī)器已經(jīng)走進(jìn)人們的生活與工作，機(jī)器人已經(jīng)在很多的領(lǐng)域代替著人類的勞動，發(fā)揮著越來越重要的作用，人們已經(jīng)越來越離不開機(jī)器人幫助。

機(jī)器人從面世到進(jìn)入本世紀(jì)，發(fā)展可以不可以不謂之快，各國對其的研究與投產(chǎn)從未間斷。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)盟調(diào)查，2004年，全球個(gè)人機(jī)器人約有200萬臺，到2008年，還將有700萬臺機(jī)器人投入運(yùn)行。按照韓國信息通信部的計(jì)劃，到2013年，韓國每個(gè)家庭都能擁有一臺機(jī)器人；而日本機(jī)器人協(xié)會預(yù)測，到2025年，全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的“蛋糕”將達(dá)到每年500億美元的規(guī)模(現(xiàn)在僅有50億美元)。與20世紀(jì)70年代PC行業(yè)的情況相仿，我們不可能準(zhǔn)確預(yù)測出究竟哪些用途將能推動這個(gè)新興行業(yè)進(jìn)入臨界狀態(tài)。三．工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷向智能化方向發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深化以及在系統(tǒng)（FMS、CIMS）中的群體應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人也在不斷向智能化方向發(fā)展，以適應(yīng)“敏捷制造”，滿足多樣化、個(gè)性化的需要，并適應(yīng)多變的非結(jié)構(gòu)環(huán)境作業(yè)，向非制造領(lǐng)域進(jìn)軍。

（1）感覺功能：感覺功能方面將實(shí)現(xiàn)多傳感器信息的融合，以檢測多變的外部環(huán)境，做出判斷和決策，其實(shí)質(zhì)類似于人的五官和身體的綜合感覺功能，包括視覺、觸覺、力覺、滑覺、接近覺、壓覺、聽覺、味覺、臭覺、溫覺等。研究包括各類傳感信息的采集及融合處理、傳感器與驅(qū)動器一體化技術(shù)、感覺功能繼承模塊等。

（2）控制智能化：由引導(dǎo)教向NC，離線編程發(fā)展，進(jìn)而發(fā)展到進(jìn)一步應(yīng)用。隨著系統(tǒng)化、集成化生產(chǎn)的發(fā)展，基于PC的開放式控制系統(tǒng)將機(jī)器人控制和車間一級控制的發(fā)展方向，國外專家預(yù)測，2007年它將占30％。

（3）移動功能的智能化：為解決長距離搬運(yùn)作業(yè)、大作業(yè)對象、多作業(yè)對象及極限作業(yè)等問題，需開發(fā)自主移動系統(tǒng)（包括滑動、滾動、行走、爬行、跳躍、飛行等）。（4）系統(tǒng)應(yīng)用與集成化：支持以人為核心的生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中機(jī)器人群體協(xié)調(diào)功能、群智能和多機(jī)通訊協(xié)議，開發(fā)能理解人的意志的“同事機(jī)器人”。國外專家預(yù)測，2000你后有可能IMS要走向MA(R)S（多智能體系統(tǒng)），而該系統(tǒng)中的“同事機(jī)器人”（Cobot）將成為操作人員不可或缺的伙伴。圍繞著各種機(jī)器人與人共存的諸多課題，正在興起一門新學(xué)科“軟機(jī)器人學(xué)”。

（5）安全可靠性：由于大量不確定因素的存在，要實(shí)現(xiàn)智能化的安全可靠性，機(jī)器人必須具有對各種意外情況的應(yīng)變能力，及時(shí)采取預(yù)防措施和安全對策，包括硬件級、軟件級、應(yīng)用級和人機(jī)系統(tǒng)級的自診斷和自修復(fù)故障。

（6）微型化：向微型化發(fā)展，開發(fā)毫米級機(jī)器人，用于微加工、醫(yī)學(xué)、宇宙和海洋開發(fā)等領(lǐng)域。就使用性和成本來看，毫米級最可行。

（7）多傳感器信息融合與配置技術(shù)：①機(jī)器人的傳感器配置和融合技術(shù)在水泥生產(chǎn)過程控制和污水處理自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用包括面向工藝過程的多傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；面向工藝要求的新型傳感器研制。②機(jī)電一體化智能傳感器：包括具有感知、自主運(yùn)動、自清污（自調(diào)整、自適應(yīng)）的機(jī)電一體化傳感器研究；面向工藝要求的運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)檢測和清污的自主運(yùn)動；調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；機(jī)器人機(jī)構(gòu)和控制技術(shù)在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

四.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展

目前國際、國內(nèi)機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內(nèi)容集中在以下10個(gè)方面：

1．機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。

2．機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式 控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。

3．多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。

4．機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。5．機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。

6．虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。

7．多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。

8．微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniaturerobotics）:這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。

9．軟機(jī)器人技術(shù)（softrobotics）:主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是安全的，機(jī)器人對人是友好的。

10．仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。

第四篇：機(jī)器人技術(shù)中的創(chuàng)新意識

機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)中的創(chuàng)新意識 本學(xué)期我們學(xué)習(xí)了《機(jī)器人技術(shù)》基礎(chǔ)這門功課，即將結(jié)束之際給我們帶來了很大的啟發(fā)。學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)的都知道，機(jī)器人技術(shù)可以說是未來機(jī)械制造的核心發(fā)展方向，機(jī)器人技術(shù)也是機(jī)械制造技術(shù)的集大成者，一個(gè)機(jī)器人雖然可能只能完成一個(gè)小小的動作，卻可能代表著技術(shù)的突破和創(chuàng)新。要想在機(jī)器人行業(yè)有所成績花費(fèi)的時(shí)間和精力是很多的。

世界機(jī)器人之父恩格爾伯格先生認(rèn)為，機(jī)器人目前尚沒有準(zhǔn)確的定義，但有一點(diǎn)可以確定，即機(jī)器人不一定像人，但能替代人工作。美國不僅將工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人看做是機(jī)器人，還將無人機(jī)、水下潛器、月球車甚至巡航導(dǎo)彈等都看做是機(jī)器人。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算器、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)。它一般由機(jī)械本體、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種綜合了人和機(jī)器特長、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化裝置。它既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，特別適合于多品種、小批量的柔性生產(chǎn)。是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。

我們技術(shù)發(fā)展中機(jī)器人也隨著我們機(jī)械技術(shù)的創(chuàng)新而不斷更新?lián)Q代，因此創(chuàng)新才是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的源動力。第一代機(jī)器人屬于示教再現(xiàn)型，第二代則具備了感覺能力，第三代機(jī)器人是智能機(jī)器人，它不僅具備了感覺能力，而且還具有獨(dú)立判斷和行動的能力，并具有記憶、推理和決策的能力，因而能夠完成更加復(fù)雜的動作。智能機(jī)器人在發(fā)生故障時(shí)，通過自我診斷裝置能自我診斷出發(fā)生故障部位，并能自我修復(fù)。今天，智能機(jī)器人的應(yīng)用范圍大大地?cái)U(kuò)展了。除工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外，機(jī)器人已應(yīng)用到各行各業(yè)，并

已初步具備了人類的特點(diǎn)。機(jī)器人向著智能化、擬人化發(fā)展的道路，是沒有止境的。

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，推動了機(jī)器人概念的延伸。在研究和開發(fā)未知及在不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過程中，人們逐步認(rèn)識到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動和交互技術(shù)的結(jié)合。上世紀(jì)80年代以來，人們將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統(tǒng)稱為智能機(jī)器人。機(jī)器人若是具有認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)能力、思維能力以及適應(yīng)環(huán)境的能力就屬于智能機(jī)器人了。智能機(jī)器人一般由三大部分組成：運(yùn)動部分、智能部分和感覺部分。運(yùn)動部分，包括行走機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、手爪；智能部分，包括有認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)能力、思維能力和決策能力的裝置；感覺部分，包括有視覺、聽覺、觸覺、接近覺的裝置。智能機(jī)器人由感覺裝置感受到外界環(huán)境的狀況，產(chǎn)生信息，并由電腦進(jìn)行識別。電腦中存儲許多知識，也就是存儲許多規(guī)則和數(shù)據(jù)。電腦根據(jù)已有的知識，對得到的外界信號加以分析、判斷、推理，最后做出決策，產(chǎn)生控制信號，驅(qū)動機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)、機(jī)械手和手爪運(yùn)動，完成操作。這樣，不但能適應(yīng)外界環(huán)境的變化，而且還能完成復(fù)雜的任務(wù)。智能機(jī)器人的功能與人更接近了，但是它與人相比還相差很遠(yuǎn)。人有智力、情感和意識。目前最高級機(jī)器人的智力也只相當(dāng)于小孩子的智力，但沒有感情和意識(有的機(jī)器人有表情，但還沒有感情)?，F(xiàn)在的普通智能機(jī)器人，它的智力相當(dāng)于兩三歲幼兒的智力水平。而在將來，高智能的機(jī)器人將會越來越多，其智力水平也一定會不斷提高，普及型機(jī)器人的智力將慢慢地達(dá)到七八歲、十幾歲少年甚至青年人的智力水平。

現(xiàn)有機(jī)器人的智能主要來自于微小的芯片所具有的巨大計(jì)算能力。人類把知識以數(shù)據(jù)形式存儲在機(jī)器人內(nèi)部，機(jī)器人利用傳感器和各種計(jì)算方法獲取外部環(huán)境、內(nèi)部姿態(tài)等信息，通過一定的決策控制規(guī)則，驅(qū)動自身的執(zhí)行器來完成各種動作。這種計(jì)算智能雖然能較好地處理事務(wù)性和計(jì)算性的工作，但不能處理未知情況，難以適應(yīng)快速變化的環(huán)境，無法進(jìn)行創(chuàng)造性的工作。

但可以預(yù)見，隨著未來人工智能技術(shù)的的發(fā)展，未來機(jī)器人運(yùn)算將依靠電子計(jì)算機(jī)，光計(jì)算機(jī)、甚至是神經(jīng)計(jì)算機(jī)組成機(jī)器人的“大腦”。有了“大腦”機(jī)器人便具備了判斷、分析、推理等“智力”，可以對從外界接收到的信息進(jìn)行更有效、更準(zhǔn)確和迅速的處理。

機(jī)械技術(shù)隨著創(chuàng)新而發(fā)展機(jī)器人技術(shù)也在創(chuàng)新中發(fā)展，培養(yǎng)我們的創(chuàng)新意識成為我們立命之本。機(jī)械創(chuàng)新不同于常規(guī)的機(jī)械設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)人員針對新的或預(yù)測的需求，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力和智慧，利用已有的相關(guān)科學(xué)理論、方法和原理，進(jìn)行新的構(gòu)思、設(shè)計(jì)和制造出新穎、有創(chuàng)造性及實(shí)用性的機(jī)構(gòu)或裝置的實(shí)踐活動。它包含兩個(gè)部分內(nèi)容：一是改進(jìn)完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有的機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適用性；二是創(chuàng)造設(shè)計(jì)出新機(jī)器、新產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)和生活的需要。21世紀(jì)是人才競爭尤為激烈的時(shí)代。對于一個(gè)國家、一個(gè)民族而言，擁有持續(xù)的創(chuàng)新能力和大量高素質(zhì)的人力資源，就意味著發(fā)展知識經(jīng)濟(jì)蘊(yùn)藏著巨大的潛能。而我們國家正是需要人才的時(shí)候，尤其缺乏創(chuàng)新型人才。對于我們來說，現(xiàn)在就要培養(yǎng)創(chuàng)新意識，鍛煉創(chuàng)新的思維。用新觀點(diǎn)、新原理、新功能來設(shè)計(jì)出前所未有的產(chǎn)品。因而，如何加強(qiáng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)，挖掘創(chuàng)造性思維，就顯得尤為重要。2004年馮小剛賀歲大片《天下無賊》中，黎叔有句名言：“21世紀(jì)什么最貴？人才！”?，F(xiàn)在，連小偷都知道人才最寶貴了，而我們國家正是需要人才的時(shí)候，尤其缺乏創(chuàng)新型人才。世界各國也都如此。競爭優(yōu)勢的秘密是創(chuàng)新，這在現(xiàn)在比歷史上的任何時(shí)候都更是如此。創(chuàng)造力對于創(chuàng)新是必要的，公司文化應(yīng)該提倡創(chuàng)造力，然后將其轉(zhuǎn)變成創(chuàng)新，而這種創(chuàng)新將

導(dǎo)致競爭的成功?？梢钥吹?。

機(jī)械創(chuàng)造性思維的四大特征。機(jī)械創(chuàng)造性思維的基本形式有定向思維、反向思維、聯(lián)想思維、對比思維、發(fā)散思維、靈感思維、逆向思維等。其特點(diǎn)是：

（1）開放性。開放性是相對封閉性而言的，傳統(tǒng)思維方式的封閉性只關(guān)心自己生活的狹小區(qū)域，畫地為牢，坐井觀天，并且更樂于駕輕就熟，接受過去所謂成功的辦法，封閉性思維容易造成信息堵塞，思維呆滯，使思路缺乏多樣性和創(chuàng)造性，這正是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的大忌，不去看或很少看他以外的廣闊天地，開放性思維的特點(diǎn)是把認(rèn)識對象作為一個(gè)開放的系統(tǒng)來考慮，注重研究系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系，以便更好地認(rèn)識該對象及其發(fā)展規(guī)律。

（2）獨(dú)創(chuàng)性。所謂獨(dú)創(chuàng)性就是要獨(dú)立思考，敢于直抒己見，勇于突破舊思想、舊觀念對心靈的束縛，構(gòu)筑開放、發(fā)散、鮮活的新世紀(jì)思維形態(tài)，從新的角度分析問題，這是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的前提條件。例如：某鞋廠派兩名推銷員一同飛往一個(gè)海島去開拓市場。一下飛機(jī)，他們就了解到：所有的島民從來沒有穿鞋的習(xí)慣。推銷員甲心里涼了，立即向廠長發(fā)電報(bào)：“沒有市場，他們的需求量等于零?！倍其N員乙卻十分驚喜，也立即向廠長發(fā)電報(bào)：“前途無量，他們的需求量將從零起步?！边@時(shí)，我們的觀點(diǎn)有兩類：一類是批評推銷員甲保守，無所作為；另一類是稱贊推銷員乙樂觀向上，銳意進(jìn)取。那么，究竟是哪個(gè)推銷員的做法對呢？我們可以通過對比去討論，這樣就開闊了思維。

（3）多向性。多向性是指對同一問題要從不同的角度探索盡可能多的解法和思路。多向性體現(xiàn)了思維方法的多樣性和豐富的想像力。愛因斯坦說過，“想像力比知識更重要，現(xiàn)實(shí)世界只有一個(gè)，而想像力卻可以創(chuàng)造千百個(gè)世界”。因而，多向性思維是與創(chuàng)造力關(guān)系最密切的一種思維方式，機(jī)械產(chǎn)品的多樣性與創(chuàng)造性思維的多向性是分不開的。

（4）自由性。思維自由是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的客觀需要。思維方式的自由性，是遵循真理發(fā)展規(guī)律的自由思考和自由探索。科學(xué)思維的自由，也就是不限定科學(xué)活動范圍，不用權(quán)力裁決科學(xué)成果，允許科學(xué)工作者在真理的探索中自由地展開思維的翅膀。當(dāng)然，思維的自由性，也要受到自然科學(xué)、社會和法律的制約。在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，要想不斷地取得創(chuàng)新的成果，就必須根據(jù)創(chuàng)造性思維的特征，自覺地培養(yǎng)自己的創(chuàng)造性思維能力。只要消除自身思想上的束縛，自我突破，并掌握正確的方法，就能調(diào)動創(chuàng)造性而獲得出乎意料的創(chuàng)造性成果。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法：

1、智力合成法。這是一種發(fā)揮集體智慧的方法。通過集體討論的形式，發(fā)散和激勵(lì)創(chuàng)新思維。討論時(shí)應(yīng)相互啟發(fā)激勵(lì)，取長補(bǔ)短，引起創(chuàng)新設(shè)想的連鎖反應(yīng)，使思維自由奔放，新的設(shè)想才能涌現(xiàn)。討論的目標(biāo)要明確，事先有準(zhǔn)備。其原則有：鼓勵(lì)自由思考，隨心所欲，設(shè)想新異；不許批評別人的設(shè)想；推遲評價(jià)，不過早定論；有的放矢，不泛泛空談；討論者一律平等，不提倡少數(shù)服從多數(shù)；及時(shí)歸納，總結(jié)、記錄各種設(shè)想，留作下次再議；最后挑選最合適、最有前途的見解，并審查其可行性。

2、仿生類比法。通過對自然界生物機(jī)能的分析類比，從事物的千差萬別、不同程度的對應(yīng)和相似之處的類比中得到創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出新機(jī)械，這也是最常用的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。

3、列舉創(chuàng)新法。把問題展開列舉，幫助思維進(jìn)行構(gòu)思的方法。按機(jī)構(gòu)的特性、設(shè)計(jì)者的意愿、毛病的改進(jìn)等進(jìn)行列舉，找出改進(jìn)創(chuàng)新的方案。

4、移植技術(shù)法。把一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)移植到另一個(gè)領(lǐng)域中，或把一種產(chǎn)品內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到另一種產(chǎn)品中，從而設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品的方法。

愛迪生可稱得上是創(chuàng)新者的鼻祖了，他素以高效創(chuàng)新而著稱。事實(shí)上，若論名言警句，創(chuàng)新者或許大多會引用他說過的這樣一段話：“我做的任何一件有價(jià)值的事情都非偶然，我所有的發(fā)明創(chuàng)造也并非出于巧合，而是來源于辛勤的工作?！睈鄣仙睦锖芮?/p>

楚，發(fā)現(xiàn)碳絲作為白熾燈的發(fā)光材料絕非偶

然。這一切浸透了他和助手整整一年的心血，對各種材料進(jìn)行了幾百次的試驗(yàn)。創(chuàng)新意味著艱苦而扎實(shí)的工作，而非異想天開所能解決的事。然而，這并不等于說企業(yè)對待員工的創(chuàng)造力要采取消極的態(tài)度。有創(chuàng)造力是一件好事，但要記住，創(chuàng)造力并非憑空妄想，而是一種行為的綜合，即以新穎、新奇的方法把幾種東西結(jié)合起來。創(chuàng)造力是為創(chuàng)新服務(wù)的，而無法代替創(chuàng)新本身。

第五篇：人工智能在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能的應(yīng)用

課 程： 人工智能

專業(yè)班級： 計(jì)科11001班 學(xué) 號： 201003647 姓 名： 劉雄

報(bào)告日期： 2013-5-29

人工智能在智能機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

在現(xiàn)代的工業(yè)制造，航空航天，交通礦業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)器人越來越發(fā)揮著重要的作用。一些日本的專家預(yù)測，到2010年，只有5%的體力勞動需要由人來完成，其余大量的體力勞動要由機(jī)器人來承擔(dān)。隨著機(jī)器人的普及，機(jī)器人安全，規(guī)劃，控制等領(lǐng)域也日益承受著巨大的挑戰(zhàn)。

那何謂人工智能呢？

“人工智能”(Artificial Intelligence)簡稱AI它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人們認(rèn)為“人工智能”是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的前沿科技領(lǐng)域。因此,“人工智能”與計(jì)算機(jī)軟件有密切的關(guān)系。人工智能是“類人”機(jī)器人所需要的算法和技術(shù)，也就是說我們研究的主題是高級智能的本質(zhì)，而不是其外在表現(xiàn)和輔助部件。一方面,各種人工智能應(yīng)用系統(tǒng)都要用計(jì)算機(jī)軟件去實(shí)現(xiàn),另一方面,許多聰明的計(jì)算機(jī)軟件也應(yīng)用了人工智能的理論方法和技術(shù)。例如,專家系統(tǒng)軟件,機(jī)器博奕軟件等。但是,“人工智能”不等于“軟件”,除了軟件以外,還有硬件及其他自動化的通信設(shè)備。人工智能是從思維、感知、行為三層次和機(jī)器智能、智能機(jī)器兩方面研究模擬、延伸與擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及其應(yīng)用的技術(shù)學(xué)科。

例如,用計(jì)算機(jī)打印常用的報(bào)表,進(jìn)行一些常規(guī)的文字處理,都是程序化的操作,談不上有智能。但是,用計(jì)算機(jī)給人看病,進(jìn)行病理診斷和藥物處方,或者,用計(jì)算機(jī)給機(jī)器看病,進(jìn)行故障診斷和維修處理,就需要計(jì)算機(jī)有人工智能。人工智能學(xué)科領(lǐng)域中有一個(gè)重要的學(xué)科分支是“專家系統(tǒng)”(Expert System),簡稱代寫論文ES。就是用計(jì)算機(jī)去模擬、延伸和擴(kuò)展專家的智能。基于專家的知識和經(jīng)驗(yàn),可以求解專業(yè)性問題的、具有人工智能的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。如:醫(yī)療診斷專家系統(tǒng),故障診斷專家系統(tǒng)等。

人工智能要解決的問題主要是以下幾個(gè)方面：

一、識別過程，外界輸入的信息向概念邏輯信息轉(zhuǎn)譯，將動態(tài)靜態(tài)圖像、聲音、語音、文字、觸覺、味覺等信息轉(zhuǎn)化為形式化（大腦中的信息存儲形式）的概念邏輯信息。

二、智能運(yùn)算過程，輸入信息刺激自我學(xué)習(xí)、信息檢索、邏輯判斷、決策，并產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)。

三、控制過程，將需要輸出的反應(yīng)轉(zhuǎn)譯為肢體運(yùn)動和媒介信息。

實(shí)用機(jī)器人在第三個(gè)方面做得比較多，而識別和智能運(yùn)算是很弱的，尤其是概念知識的存儲形式、邏輯判斷和決策這些方面更是鮮有成果，這正是人工智能要重點(diǎn)解決的問題。

在機(jī)器人控制中常用的智能控制方式是模糊控制。如圖1所示。

圖1： 機(jī)器人控制中的模糊控制

十幾年來，用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來控制機(jī)器人變得非常流行從控制的角度來考慮，神經(jīng)元控制具有如下一些特性:(l)分布式的非線性。(2)從經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)的能力。(3)強(qiáng)壯的平行多處理能力。(4)在尚未進(jìn)行訓(xùn)練情況下的表現(xiàn)。常見的神經(jīng)元機(jī)器人控制器如圖2所示。

圖2： 神經(jīng)元機(jī)器人控制器

神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)采用不同的結(jié)構(gòu)可用于不同的應(yīng)用，因此它引起了人們廣泛的興趣。從控制的角度來看，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在非線性控制方面的表現(xiàn)是最突出的。由于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)不是基于模型的，因此他被看作是機(jī)器人傳統(tǒng)控制之外的另一個(gè)可行的控制方法。他可以模擬人類的思維方式。在機(jī)器人控制方面，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)還有一些很特別的優(yōu)點(diǎn)。它可以被訓(xùn)練來進(jìn)行運(yùn)動學(xué)的正解和逆解。可以來表示n個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂的各種輸人與輸出關(guān)系。關(guān)于用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)械臂，許多人已經(jīng)進(jìn)行的大量的研究。

人工智能在智能機(jī)器人中應(yīng)用所要經(jīng)過的過程為：

1、人工智能實(shí)體將首先在精確思維能力上超過人，然后在模糊思維能力上超過人。

2、由于創(chuàng)造力是個(gè)性化的產(chǎn)物，較高的創(chuàng)造力不是復(fù)制及經(jīng)驗(yàn)的吸收所能產(chǎn)生的，它需要通過個(gè)性化的學(xué)習(xí)來獲得，而個(gè)性化的學(xué)習(xí)不是短時(shí)間內(nèi)所能完成的，因而人工智能實(shí)體在創(chuàng)造力上全面超過人將需要較長的時(shí)間。一旦人工智能實(shí)體的創(chuàng)造力超過人其智力水平也就能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人。

不難看出，不久的將來，“智能機(jī)器人”將在工業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。今天，盡管我們的機(jī)器人已經(jīng)具備了一定的智能，但距離真正的“智能機(jī)器人”還有相當(dāng)大的差距。隨著生理學(xué)，行為學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，隨著我們對人腦的工作方式的理解進(jìn)一步的加深，隨著機(jī)器視覺和自然語言理解等人工智能領(lǐng)域在機(jī)器人上的應(yīng)用，機(jī)器人終將成為真正意義上的“智能機(jī)器人”。這是充滿了生機(jī)與活力科研領(lǐng)域。研制機(jī)器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復(fù)勞動，以及替代人到有輻射等危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，因此機(jī)器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配、鑄造等場合，己經(jīng)開始大量使用機(jī)器人。另外在軍事、海洋探測、航天、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚到服務(wù)娛樂行業(yè)，也都開始使用機(jī)器人。

從機(jī)器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機(jī)器人和民用機(jī)器人。軍用機(jī)器人主要用于軍事上代替或輔助軍隊(duì)進(jìn)行作戰(zhàn)、偵察、探險(xiǎn)等工作。根據(jù)不同的作戰(zhàn)空間可分為地面軍用機(jī)器人、空中軍用機(jī)器人(即無人飛行機(jī))、水下軍用機(jī)器人和空間軍用機(jī)器人等。軍用機(jī)器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遙控式等多種方式。

在民用機(jī)器人中，各種生產(chǎn)制造領(lǐng)域中的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量上占絕對多數(shù)，成為機(jī)器人家族中的主力軍；其它各種種類的機(jī)器人也開始在不同的領(lǐng)域得到研究開發(fā)和應(yīng)用?？傮w看來，若按用途分，民用機(jī)器人可以分為以下幾個(gè)主要類別：

工業(yè)機(jī)器人

制造工業(yè)部門應(yīng)用機(jī)器人的主要目的在于削減人員編制和提高產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)器人無論是否與其它機(jī)器一起運(yùn)用，與傳統(tǒng)的機(jī)器相比，它具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

1．生產(chǎn)過程的幾乎完全自動化。2．生產(chǎn)設(shè)備的高度適應(yīng)能力。

現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人主要用于汽車工業(yè)、機(jī)電工業(yè)（包括電訊工業(yè)）、通用機(jī)械工業(yè)、建筑業(yè)、金屬加工、鑄造以及其它重型工業(yè)和輕工業(yè)部門。

機(jī)器人的工業(yè)應(yīng)用分為四個(gè)方面，即材料加工、零件制造、產(chǎn)品檢驗(yàn)和裝配。其中，材料加工往往是最簡單的。零件制造包括鍛造、點(diǎn)焊、搗碎和鑄造等。檢驗(yàn)包括顯式檢驗(yàn)（在加工過程中或加工后檢驗(yàn)產(chǎn)品表面圖像和幾何形狀、零件和尺寸的完整性）和隱式檢驗(yàn)（在加工中檢驗(yàn)零件質(zhì)量上或表面上的完整性）兩種。裝配是最復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)樗赡馨牧霞庸ぁ⒃诰€檢驗(yàn)、零件供給、配套、劑壓和緊固等工序。在農(nóng)業(yè)方面，已把機(jī)器人用于水果和蔬菜嫁接、收獲、檢驗(yàn)與分類，剪羊毛和擠牛奶等。這是一個(gè)潛在的產(chǎn)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。

服務(wù)機(jī)器人

在一些科幻影片、電視片或影碟中，多少具有外形的機(jī)器人常被用來協(xié)助或代替人去執(zhí)行人不樂意做或危險(xiǎn)和困難的任務(wù)。今天在現(xiàn)實(shí)生活中能夠看到的最接近于人類的機(jī)器人可能要算家用機(jī)器人了。家用機(jī)器人能夠清掃地板而不碰到家具。不過它的價(jià)格目前還較高，影響到它的推廣應(yīng)用。隨著家用機(jī)器人造價(jià)的大幅度降低，它將獲得日益廣泛的應(yīng)用。

服務(wù)機(jī)器人尚處于開發(fā)及普及的早期階段，目前國際上對它還沒有普遍承認(rèn)的嚴(yán)格定義，它的定義是由操作型工業(yè)機(jī)器人引伸而來的。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會（IFR）采用的初步定義，所謂服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人，它完成的是有益于人類健康的服務(wù)工作，但不包括那些從事生產(chǎn)的設(shè)備。另一種定義把服務(wù)機(jī)器人看做一種可自由編程的移動裝置，它至少有三個(gè)運(yùn)動軸，可以部分地或全自動地完成服務(wù)工作。這些服務(wù)工作為個(gè)人或單位完成的，不指工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

根據(jù)這個(gè)定義，操作型工業(yè)機(jī)器人也可以看作是服務(wù)機(jī)器人，如果它們裝備在非制造業(yè)的話。服務(wù)機(jī)器人往往是可以移動的（并非總是移動的）。在某些情況下，服務(wù)機(jī)器人是由一個(gè)移動平臺構(gòu)成，在它上面裝有一只或幾只手臂，其控制方式與工業(yè)機(jī)器人手臂的控制方式相同。

研制用來為病人看病、護(hù)理病人和協(xié)助病殘人員康復(fù)的機(jī)器人能夠極大地改善傷殘疾病人員的狀態(tài)，以及改善癱瘓者（包括下肢及四肢癱瘓者）和被截肢者的生活條件。醫(yī)用機(jī)器人已應(yīng)用于下列幾方面：

（1）診斷機(jī)器人，即配備有醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)的機(jī)器人

（2）護(hù)理機(jī)器人，是一些具有豐富護(hù)理經(jīng)驗(yàn)的機(jī)器人護(hù)士或護(hù)師。（3）傷殘癱瘓康復(fù)機(jī)器人，包括假肢、矯形以及遙控等技術(shù)。

（4）家用機(jī)器人，機(jī)器人已開始進(jìn)入家庭和辦公室，用于代替人從事清掃、洗刷、守衛(wèi)、煮飯、照料小孩、接待、接電話、打印文件等。酒店售貨和餐廳服務(wù)機(jī)器人、炊事機(jī)器人和機(jī)器人保姆已不再是一種幻想。（5）娛樂機(jī)器人，包括文娛歌舞和體育機(jī)器人。（6）醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人近年來有所突破。

服務(wù)機(jī)器人還有送信機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人、加油機(jī)器人、建筑機(jī)器人、農(nóng)業(yè)及林業(yè)機(jī)器人等。其中，爬壁機(jī)器人既可用于清潔，又可用于建筑。中國作為亞洲第三大的工業(yè)機(jī)器人需求國，市場發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉(zhuǎn)移，我國的機(jī)器人市場會進(jìn)一步加大，市場擴(kuò)展的速度也會進(jìn)一步提高。

近年來，我們在研究文化創(chuàng)造性產(chǎn)業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)國外正在興起一個(gè)與文化產(chǎn)業(yè)、科學(xué)技術(shù)有緊密關(guān)系的未來產(chǎn)業(yè)——機(jī)器人的研究、開發(fā)及制造，參與者除了傳統(tǒng)從事學(xué)術(shù)研究的科技工作者、大學(xué)研究梯隊(duì)、企業(yè)產(chǎn)品的專門研究人員之外，更有一大批的青少年積極加入此一新興的科學(xué)技術(shù)新潮流之中。中國工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過“七五”攻關(guān)計(jì)劃、“九五”攻關(guān)計(jì)劃和863計(jì)劃的支持已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,工業(yè)機(jī)器人市場也已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè),但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多數(shù)。我國在某些關(guān)鍵技術(shù)上有所突破,但還缺乏整體核心技術(shù)的突破,具有中國知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人則很少。目前我國機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)于國外發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)80年代初的水平,特別是在制造工藝與裝備方面,不能生產(chǎn)高精密、高速與高效的關(guān)鍵部件。我國目前取得較大進(jìn)展的機(jī)器人技術(shù)有:數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)與裝備、隧道掘進(jìn)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、工程機(jī)械智能化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、裝配自動化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)。現(xiàn)已開發(fā)出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運(yùn)、包裝、激光加工、檢驗(yàn)、真空、自動導(dǎo)引車等的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、家電等行業(yè)。

我國機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是:根據(jù)2l世紀(jì)初我國國民經(jīng)濟(jì)對先進(jìn)制造及自動化技術(shù)的需求,瞄準(zhǔn)國際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。未來工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)有:第一,危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機(jī)器人;第二,醫(yī)用機(jī)器人:主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機(jī)器人:主要有移動機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其發(fā)展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成

機(jī)器人的發(fā)展前景

從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。

機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動化裝備的典型代表，是人造機(jī)器的“終極”形式。它涉及到機(jī)械、電子、自動控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢主要有：

1工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價(jià)格不斷下降。

2機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化；有關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人。3工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化，網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。

4機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。

5機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。總體趨勢是，從狹義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)殪`活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有實(shí)際動作功能的智能化系統(tǒng)。機(jī)器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國工業(yè)機(jī)器人的市場將不斷擴(kuò)大，這一點(diǎn)無容置疑。這也從另一個(gè)側(cè)面說面了為什么世界各大機(jī)器人公司紛紛登陸中國市場。

市場有了，但多是國外的，擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人還很少，這一點(diǎn)要引起我們的高度重視。一方面國家要對國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人給予更多的扶持；另一方面也望企業(yè)使用國產(chǎn)機(jī)器人給國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)一個(gè)機(jī)會。

由于國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的功能已經(jīng)與國外相當(dāng)，只要有批量，一定能夠造就一個(gè)或幾個(gè)中國品牌的工業(yè)機(jī)器人。

在我國，工業(yè)機(jī)器人市場份額大部分被國外工業(yè)機(jī)器人企業(yè)占據(jù)著。在國際強(qiáng)手面前，國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競爭壓力。如今我國正從一個(gè)“制造大國”向“制造強(qiáng)國”邁進(jìn)，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會加大對機(jī)器人的資金投入和政策支持，將會給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。

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