機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和未來展望

1、機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀和未來展望 陳黃祥機(jī)器人研究所所長（研究方向：智能機(jī)器人表演、創(chuàng)新能力研究Q：那么什么是機(jī)器人呢? 人們一般的理解，機(jī)器人是具有一些類似人的功能的機(jī)械電子裝置或者叫自動化裝置，它仍然是個機(jī)器。特點(diǎn)是： 感知功能感知功能 行走功能行走功能 可以編程可以編程 它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置，所以這個機(jī)器人仍然是個機(jī)器。人們提出來機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠?qū)W習(xí)、有情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機(jī)器。 要發(fā)展機(jī)器人的三個理由一：機(jī)器人干人不愿意干的事（有毒的、有害的、高溫的或危險的，這樣的環(huán)境）。二：機(jī)器人可以干人不好干的活（比方說在汽車生產(chǎn)線上我們看

2、到工人天天拿著一百多公斤的焊鉗,一天焊幾千個點(diǎn)，就重復(fù)性的勞動，一方面他很累，但是產(chǎn)品的質(zhì)量仍然很低）。三：機(jī)器人干人干不了的活（比方說人們對太空的認(rèn)識，人上不去的時候，叫機(jī)器人上天，上月球，以及到海洋，進(jìn)入到人體的小機(jī)器人，以及在微觀環(huán)境下，對原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人，都是人們不可達(dá)的工作）。 阿西莫夫的機(jī)器人定律 一、機(jī)器人不得傷害人類，或看到人類受到傷害而袖手旁觀； 二、在不違反第一定律的前提下，機(jī)器人必須絕對服從人類給與的任何命令； 三、在不違反第一定律和第二定律的前提下，機(jī)器人必須盡力保護(hù)自己。 1、1機(jī)器人在國內(nèi)和國際的應(yīng)用我國機(jī)器人發(fā)展情況 開始于20世紀(jì)70年代后期（當(dāng)時我們在

3、國家北京舉辦一個日本的工業(yè)自動化產(chǎn)品展覽會，在這個會上有兩個產(chǎn)品，一個是數(shù)控機(jī)床，一個是工業(yè)機(jī)器人） 在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發(fā)展，發(fā)展最迅速的時候，是在1986年我們國家成立了863計劃是高技術(shù)發(fā)展計劃，就將機(jī)器人技術(shù)作為一個重要的發(fā)展的主題，國家投入將近幾個億的資金開始進(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，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?/p>

4、究成就。 像日本，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，一般的工廠已經(jīng)用機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)。而在我們國內(nèi)，一般的工廠還不是用得很多，只有比較先進(jìn)的工廠或者是外資企業(yè)使用機(jī)器人。 而從研究的角度來說，差距較應(yīng)用方面小一些。國際上目前研究的課題，國內(nèi)的研究人員也有涉及，甚至在某些方面還比國外超前。 國內(nèi)機(jī)器人公司代表 沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司 首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司 北京博創(chuàng)科技北京博創(chuàng)科技 北京森漢科技有限公司北京森漢科技有限公司 上海英集思機(jī)器人上海英集思機(jī)器人 北京智能佳機(jī)器人北京智能佳機(jī)器人 上海未來伙伴機(jī)器人有限公司上海未來伙伴機(jī)器人有限

5、公司 廣州中鳴機(jī)器人有限公司廣州中鳴機(jī)器人有限公司 深圳市中科鷗鵬智能科技有限公司深圳市中科鷗鵬智能科技有限公司行走機(jī)器人2009年1月8日，北京郊區(qū)農(nóng)民吳玉祿（音譯）在自家附近操作由他自制的行走機(jī)器人拉著的人力車溜達(dá)。這款機(jī)器人是熱衷于發(fā)明創(chuàng)造的吳玉祿制造的最新、最大的機(jī)器人。他用從垃圾堆撿來的金屬絲、金屬片、螺絲釘和釘子等為材料，從1986年就開始制造機(jī)器人。 目前我們與森漢合作研發(fā)的機(jī)器人-8S人形機(jī)器人我國對機(jī)器人的分類 我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類：即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人：工業(yè)機(jī)器人：是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。特種機(jī)器人：特種機(jī)

6、器人：是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。 在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。 目前，國際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國的分類是一致的。機(jī)器人在汽車行業(yè)應(yīng)用最多 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，國人比較關(guān)注機(jī)器人在工廠上的應(yīng)用?，F(xiàn)階段關(guān)注得比較多的還是服務(wù)性機(jī)器人。像炒菜機(jī)器人、保安機(jī)器人、助老助殘機(jī)器人等與日常生活比較密切的機(jī)器人，已經(jīng)

7、成為新寵。據(jù)悉，相對于服務(wù)性的機(jī)器人來說，工廠里運(yùn)用機(jī)器人的比例相對較高。 在國內(nèi)，機(jī)器人在汽車生產(chǎn)上應(yīng)用得最多，任何一家汽車工廠都需要機(jī)器人，不管是國內(nèi)制造的機(jī)器人還是國外進(jìn)口的機(jī)器人，汽車的零件裝配、噴漆都需要機(jī)器人。 日本機(jī)器人發(fā)展 日本，戰(zhàn)后以后開始進(jìn)行汽車的工業(yè)，那么這時候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機(jī)器人來進(jìn)行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動強(qiáng)度，這是從社會發(fā)展需求本身的一個需求。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果。 日本政府一方面在經(jīng)濟(jì)上采取了積極的扶植政策，鼓勵發(fā)展和推廣應(yīng)用機(jī)器人，從而更進(jìn)一步激發(fā)了企業(yè)家從事機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的積極性。 按

8、照日本產(chǎn)業(yè)機(jī)器人工業(yè)會常務(wù)理事米本完二的說法：“日本機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)過了60年代的搖籃期，70年代的實(shí)用期，到80年代進(jìn)人普及提高期?！辈⒄桨?980年定為“產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的普及元年”，開始在各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣使用機(jī)器人。 日本在汽車、電子行業(yè)大量使用機(jī)器人生產(chǎn)，使日本汽車及電子產(chǎn)品產(chǎn)量猛增，質(zhì)量日益提高，而制造成本則大為降低。從而使日本生產(chǎn)的汽車能夠以價廉的絕對優(yōu)勢進(jìn)軍號稱“汽車王國”的美國市場，并且向機(jī)器人誕生國出口日本產(chǎn)的實(shí)用型機(jī)器人。此時，日本價廉物美的家用電器產(chǎn)品也充斥了美國市場這使“山姆大叔”后悔不已。日本由于制造、使用機(jī)器人，增大了國力，獲得了巨大的好處，迫使美、英、法等許多國家不得

9、不采取措施，奮起直追。 “ASIMO”是本田公司開發(fā)的雙腳步行機(jī)器人，于2000年11月首次在橫濱國際和平會議中心舉行的機(jī)器人展示會上亮相。2004年12月，本田公司曾改進(jìn)過“ASIMO”的性能，增加了它的關(guān)節(jié)和馬達(dá)，使其可以以每小時3公里的速度小跑，而且將其身高也由最初的11米提高到13米，體型猶如一個8歲小男孩。 據(jù)日本東京新聞14日報道，這次采用的新技術(shù)可以使它分析人走路時是如何保持平衡的，不僅時速增加了一倍，而且雙足離地時仍能保持穩(wěn)定的姿勢。 ASIMO=Advanced（新世紀(jì)）Step（進(jìn)入） Innovative（創(chuàng)新） MObility（移動工具） 新型“阿西莫”機(jī)器人身高13

10、0厘米，體重54公斤，能以時速6公里的速度跑步前進(jìn)，還能以每小時5公里的速度、按半徑25米的路線回旋跑動。新型“阿西莫”在跑步過程中雙腳同時離地時，能控制自身姿勢的傾斜，使跑步速度提高到以往型號的兩倍。在回旋跑動時，它能根據(jù)離心力的大小，將身體的重心向內(nèi)側(cè)傾斜，從而實(shí)現(xiàn)高速回旋跑動。 阿西莫2006年最新版的阿西莫，具備人工智能?？梢灶A(yù)先設(shè)定動作，還能依據(jù)人類的聲音，手勢等指令從事相應(yīng)動作，此外，它還具備基本的記憶與辨識能力。 身高130厘米，體重54公斤，“阿西莫”看上去很像一個身穿太空服的小朋友。接下來的幾年中，“阿西莫”每 次亮相都要向人們展示自己的新本領(lǐng)。跑步、端盤子、推小車、跳舞等高

11、難度動作都被他一一拿下。多才多藝的“阿西莫”甚 至還能指揮一個樂隊(duì)演奏。近幾年，研究人員則將對“阿西莫”的研究重心逐漸轉(zhuǎn)向智能控制方向。去年，“阿西莫”展示了 它的“讀心術(shù)”，控制人員只需思考一個“舉起右手”的指令，“阿西莫”就能通過分析控制人員的腦電波和大腦中血流變化 的數(shù)據(jù)，“讀懂”接收到的命令，并作出相應(yīng)的動作。研究人員希望，“阿西莫”能夠在未來掌握更多與人溝通的本領(lǐng)，從而 應(yīng)用到實(shí)現(xiàn)照看老人、孩子，代人做家務(wù)等家庭服務(wù)之中。 阿西莫在2000年的10月31日，首次出現(xiàn)在世人眼前。他最愛跳舞，身段比真人跳的機(jī)械舞更柔軟，阿西莫能以每小時6公里的速度奔跑，也能把飲料平穩(wěn)而準(zhǔn)確的放在桌上。如

12、今進(jìn)化版的阿西莫已經(jīng)進(jìn)步到能分析人類思考模式，透過腦波訊號的傳送，幾秒后他能正確理解人類的指令。阿西莫十歲了HAL機(jī)器人2008年 11月12日，東京北的筑波大學(xué)，西班牙索菲亞皇后和胡安卡洛斯國王以及日本的明仁天皇和美智子皇后正在觀看身穿機(jī)器人裝備HAL（“混合式輔助義肢” 的縮寫）的人員進(jìn)行表演。這種機(jī)器人可以提起30公斤的大米袋。 人形機(jī)器人2008 年11月25日，日本西部大阪大學(xué)，三菱重工業(yè)公司出品的人形機(jī)器人“若丸”正在進(jìn)行表演。圖中右邊的機(jī)器人名為“桃子”，左邊的機(jī)器人名為“武雄”，它們正在參加世界上首次人機(jī)結(jié)合實(shí)驗(yàn)話劇表演，話劇劇本由日本劇作家平田織佐撰寫。 保安機(jī)器人日本東京工

13、業(yè)大學(xué)的一名學(xué)生在2009年3月3日舉行的東京安全展上，展示了一個保安機(jī)器人“bino3”的模型?！癰ino3”有4只眼，這4只眼分別是2個廣角立體攝像頭和2個電傳照相立體攝像頭，這個機(jī)器人能非常平穩(wěn)地追蹤目標(biāo)或者入侵者。 奏樂機(jī)器人2008年5月4日豐田汽車公司的機(jī)器人在陳列室中正在演奏樂器。 美國的機(jī)器人發(fā)展 在1962年就研制出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人，比起號稱“機(jī)器人王國”的日本起步至少要早五六年。70年代后期，美國政府和企業(yè)界雖有所重視，但在技術(shù)路線上仍把重點(diǎn)放在研究機(jī)器人軟件及軍事、宇宙、海洋、核工程等特殊領(lǐng)域的高級機(jī)器人的開發(fā)上。進(jìn)入80年代之后，美國才感到形勢緊迫，政府和企業(yè)界才

14、對機(jī)器人真正重視起來，政策上也有所體現(xiàn)，一方面鼓勵工業(yè)界發(fā)展和應(yīng)用機(jī)器人，另一方面制訂計劃、提高投資，增加機(jī)器人的研究經(jīng)費(fèi)，把機(jī)器人看成美國再次工業(yè)化的特征，使美國的機(jī)器人迅速發(fā)展。80年代中后期，隨著各大廠家應(yīng)用機(jī)器人的技術(shù)日臻成熟，第一代機(jī)器人的技術(shù)性能越來越滿足不了實(shí)際需要，美國開始生產(chǎn)帶有視覺、力覺的第二代機(jī)器人，并很快占領(lǐng)了美國60的機(jī)器人市場。具體表現(xiàn)在：（1）性能可靠，功能全面，精確度高；（2）機(jī)器人語言研究發(fā)展較快，語言類型多、應(yīng)用廣，水平高居世界之首；（3）智能技術(shù)發(fā)展快，其視覺、觸覺等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用；（4）高智能、高難度的軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)

15、展迅速，主要用于掃雷、布雷、偵察、站崗及太空探測方面。 經(jīng)過30多年的發(fā)展，美國現(xiàn)已成為世界上的機(jī)器人強(qiáng)國之一，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。綜觀它的發(fā)展史，道路是曲折的，不平坦的。“大狗”機(jī)器人由美國武器合約商波士頓動力公司（Boston Dynamics）研發(fā)的一套科技含量非常高的裝置“大狗”(BigDog)運(yùn)輸機(jī)器人。它高約1米，重75kg采用汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)動。有四只強(qiáng)有力的腿，每條腿有三個靠傳動裝置提供動力的關(guān)節(jié)，并有一個“彈性”關(guān)節(jié)。這些關(guān)節(jié)由一個機(jī)載計算機(jī)處理器控制。它體內(nèi)裝有維持機(jī)身平衡的回轉(zhuǎn)儀，內(nèi)力傳感器等，可探測到地勢變化，根據(jù)情況做出調(diào)整。它的最高負(fù)載量可達(dá)340磅，以每小時4英里的速

16、度行走，而且可在丘陵地形上攀登前行，全靠本身的立體視覺系統(tǒng)或遠(yuǎn)程遙控器確認(rèn)路徑。即使是挨上重重的一腳，它也能馬上恢復(fù)。在光滑的冰上行走時它數(shù)次幾乎摔倒，但最終都保持住了平衡狀態(tài)。應(yīng)付不同地形的能力，它能沿著陡峭的山坡爬上去爬下來，在多石、泥濘和雪地上行走。視頻的末尾顯示了它的超強(qiáng)跳躍能力，可以跳躍腳下差不多1米寬的距離。0.4536公斤（kg），也就是0.9072斤 1.60931公里http:/ 1.2 機(jī)器人的應(yīng)用分類軍用機(jī)器人：軍用機(jī)器人： 地面軍用機(jī)器人 無人機(jī) 水下機(jī)器人 空間機(jī)器人 民用機(jī)器人：民用機(jī)器人： 工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人娛樂機(jī)器人類人機(jī)器人農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到日常生活是發(fā)展趨勢

17、 機(jī)器人的應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)移到新的領(lǐng)域，例如服務(wù)業(yè)。針對家庭服務(wù)方面，要求機(jī)器人必須要好用，對人有真正的幫助。而現(xiàn)在的機(jī)器人離這個要求還有一定的距離。機(jī)器人要真正為人服務(wù)，成為人類的好朋友，還要走一段比較長的路。 但將機(jī)器人應(yīng)用到人類日常生活中，是未來發(fā)展的必然趨勢。將來可能會變成機(jī)器人時代，相信會有這么一個現(xiàn)象出現(xiàn)：機(jī)器人進(jìn)家庭，機(jī)器人進(jìn)學(xué)校，中國現(xiàn)在正處于邁向機(jī)器人時代的過程中。 參加機(jī)器人研究和競賽的好處1、最好的學(xué)習(xí)提高的機(jī)會用研究的心態(tài)學(xué)習(xí)。（態(tài)度）2、團(tuán)隊(duì)溝通和共同協(xié)作能力。（為人）3、項(xiàng)目的財務(wù)、采購、管理、設(shè)計規(guī)劃能力。（為事）4、機(jī)器人技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)。（技術(shù)）5、向高手

18、學(xué)習(xí)交流的機(jī)會。（學(xué)習(xí)交流的機(jī)會）6、就業(yè)容易。（未來發(fā)展，前途無量。）機(jī)器人的未來展望 第一代機(jī)器人：示教再現(xiàn)型機(jī)器人。它是通過一個計算機(jī)，來控制一個多自由度的一個機(jī)械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機(jī)器人可以重復(fù)人當(dāng)時示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動作，比方說汽車的點(diǎn)焊機(jī)器人。 第二代機(jī)器人：帶感覺的機(jī)器人，這種帶感覺的機(jī)器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機(jī)器人抓一個物體的時候，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、大小和顏色。 第三代機(jī)器人：也是我們機(jī)器人學(xué)中一個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