1、机器人技术发展简介浙江大学工业控制技术国家重点实验室熊蓉内容l什么是机器人l机器人的发展历史和趋势l机器人的分类l机器人的组成和技术l新型智能机器人l机器人竞赛什么是机器人（robot）l日本：森政弘与合田周平：l机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器加藤一郎：具有如下3个条件的机器l具有脑、手、脚等三要素的个体；l具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器；l具有平衡觉和固有觉的传感器。什么是机器人（robot）l美国：易于再编程的装置手动装置、固定顺序的装置都不认为是机器人什么是机器人（robot）l中国：机器人是一种
2、自动化的机器这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如l感知能力l规划能力l动作能力l协同能力什么是机器人（robot）l国际标准化组织对工业机器人的定义（1987年）工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。机器人的功能l节省劳动力搬运机器人、清扫机器人l进行极限作业喷漆机器人、空间机器人、海底机器人l用于医疗、福利外科手术、智能轮椅l与人协调作业l机器宠物机器人的发展历史l1920年，捷克作家卡雷尔卡佩克在科幻剧本罗萨姆的万能机器人中定义了“robota”l1954年，GeorgeDeval开发出第一台可编程机器人l1962年，Unimation公司
3、成立，出现了最早了工业机器人，第一位用户是GMl1964年，MIT，StanfordUniversity等成立人工智能研究所l1965年，CarnegieMellonUniversity建立机器人研究所l1967年，第一台Unimate公司的喷涂用机器人出口到日本l1968年，第一台智能机器人Shakey在斯坦福研究所(SRI)诞生l1972，IBM公司开发出内部使用的制造机器人，并发展成为IBM7565商用机器人l1973年，CincinnatiMilacron公司推出T3型机器人l1978年，第一台PUMA机器人由Unimation装运到GM公司l80年代开始，各种机器人公司
4、陆续成立，并不断出现兼并和调整l1983年，美国开始将机器人学列入教学计划。l1994年，CMU利用Dante机器人探测Alaskaspurr火山采集火山气体样本l1995年，IntuitiveSurgical公司推出外科手术机器人。l1997年，NASA的探险者登陆火星，并由旅行者将所拍摄的照片发回地球l1997年，Honda推出人形机器人P3l1999年，Sony推出机器狗Aibol2000年，Honda推出第二代人形机器人Asimo,Sony推出人形机器人Qirol2001年，加拿大MD机器人公司建造的“空间站远程操纵系统”发射进入太空轨道机器人发展趋势用于制造生产线用于制造生产
5、线结构化环境下结构化环境下规则工作规则工作具有简单智能的具有简单智能的工业机器人工业机器人工程、社会服务、人类生活工程、社会服务、人类生活等各个领域等各个领域适应非结构环境下的适应非结构环境下的各种灵活需求各种灵活需求具有综合和集成能力的具有综合和集成能力的智能机器人智能机器人l卡内基梅隆的科学家预测：未来的机器人将使目前资讯科技革命的贡献相形见绌，机器人市场将超越资讯业，成为全球最大的工业。l日本：拥有世界上58的机器人大力发展机器人教育和机器人产业机器人的分类l按所替代的人体器官分类l按基于什么样的信息进行动作分类l按机器人的应用分类分类1按所替代的人体器官分类l操作机器人l移动机器人l
6、视觉机器人操作机器人l机械臂相当于手臂l机械手相当于手指移动机器人l轮式：独轮、两轮、三轮、四轮l腿式：两足、多足l履带l躯干视觉机器人l产品检测l人脸检测l人脸识别l物体识别l分类2按操纵信息分类l操纵机器人l程序机器人l示教再现机器人l数控机器人l智能机器人分类3按机器人的应用分类l工业机器人l特种机器人服务机器人娱乐机器人军用机器人水下机器人农业机器人机器人的组成l机械手或移动车l末端执行器l驱动器l传感器l控制器l处理器l软件驱动器l电动机伺服电机步进电机直流电机l液压驱动器l气动驱动器l形状记忆金属驱动器l磁致伸缩驱动器传感器l位置传感器l速度/加速度传感器l力/力矩传感器l触觉传感
7、器l接近觉传感器l测距仪l嗅觉传感器l视觉系统l语音识别和语音合成编码器所涉及的研究领域l机械设计与制造l传感器l运动学与动力学l人工智能l通讯l材料l能源l人工智能l规划和配置机器人动作规划、路径规划l机器感知计算机视觉，例：人脸重构语义识别信息融合l机器学习和知识发现l分布式人工智能分布式问题求解多智能体行为协调例：地图构建l目标：自动构建环境地图，用于侦察、救援、导航等等l单机器人地图构建同时定位与地图构建机器视觉多传感器信息融合路径规划l多机器人地图构建分布式人工智能人工智能发展趋势单主体静态可预测环境中的问题求解单主体静态可预测环境中的问题求解多主体动态不可预测环境中的问题求解多
8、主体动态不可预测环境中的问题求解标准问题：国际象棋的人机对抗标准问题：国际象棋的人机对抗标准问题：足球的机机对抗和人机对抗标准问题：足球的机机对抗和人机对抗下棋对抗足球对抗环境静态动态状态改变依次动作实时可用信息完全不完全传感信息特征符号非符号控制集中分布新型智能机器人l护士助手l智能轮椅l家用及办公机器人l水下机器人l空间机器人l军用机器人l类人机器人护士助手TRCTRC公司开发的公司开发的““护士助手护士助手””机器人机器人松下电工研制的医院智能跑腿松下电工研制的医院智能跑腿机器人机器人智能轮椅家用伙伴型机器人日本东芝的家用机器人日本东芝的家用机器
9、人ApriAlphaApriAlpha主要功能：主要功能：与人沟与人沟通、聊天、认人通、聊天、认人三菱重工的三菱重工的wakamaruwakamaru，可，可以进行声音识别、生活情以进行声音识别、生活情景对话会话。景对话会话。家用清洁机器人日立家用清洁机器人日立家用清洁机器人直径直径25cm25cm高度高度13cm13cm打扫完毕后自动进入打扫完毕后自动进入““充充电兼垃圾回收站电兼垃圾回收站””办公/商务服务机器人富士通服务机器人，富士通服务机器人，可以胜可以胜任引导、搬运、巡视、提供任引导、搬运、巡视、提供信息等事务信息等事务，可以回应人的，可以回应人的招呼招呼清洗机器人哈工大研
10、制的面壁清洗机器哈工大研制的面壁清洗机器人人北航研制的擦窗机器人北航研制的擦窗机器人清洗机器人德国汉萨航空公司委托普茨迈斯德国汉萨航空公司委托普茨迈斯特公司研制的特公司研制的““清洗巨人清洗巨人””水下机器人水下水下60006000米米无缆自治机无缆自治机器人器人““探索者号探索者号””水下水下10001000米机米机器人器人水下机器人澳大利亚机器人研究中心研制的水下澳大利亚机器人研究中心研制的水下机器人机器人浅水机器人空间机器人军用机器人微型飞行机器人精工爱普生精工爱普生的全球最轻的全球最轻微型飞行机微型飞行机器人器人FR-FR-类人机器人日本本田研制的日本本田研制的ASIMOA