機(jī)器人概論論文

1、機(jī)器人概論論文摘要：機(jī)器人是一種自動化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一 些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力動作能力和 協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器。近二十年中，因?yàn)?電腦技術(shù)、電子產(chǎn)品及生物遺傳工程等技術(shù)的大踏步發(fā)展“機(jī)械人” 的研發(fā)熱潮已從專業(yè)人士的實(shí)驗(yàn)室中走了出來，成為一種綜合科研能 力的開發(fā)活動。關(guān)鍵詞：機(jī)器人定義 組成 原理 發(fā)展正文：（一）機(jī)器人定義機(jī)器人（Robot）是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人 類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制 定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生 產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的

2、工作。它可以說是高級整合控制論、機(jī)械電子、計算機(jī)、材料和仿生學(xué) 的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重 要用途。現(xiàn)在，國際上對機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說來，人 們都可以接受這種說法，即機(jī)器人是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各 種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器 人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具 的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專 門系統(tǒng)。（二）機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成及工作原理機(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)等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其 中的

3、運(yùn)動副（轉(zhuǎn)動副或移動副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個數(shù)通常即為機(jī)器 人的自由度數(shù)。檢測裝置的作用是實(shí)時檢測機(jī)器人的運(yùn)動及工作情況，根據(jù)需要 反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以 保證機(jī)器人的動作符合預(yù)定的要求?？刂葡到y(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制 由一臺微型計算機(jī)完成。另一種是分散（級）式控制，即采用多臺微 機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制。如當(dāng)采用上、下兩級微機(jī)共同完成機(jī)器人的 控制時，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)計算， 并向下級微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)一個 CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動，并向主機(jī)反 饋信息。

4、（三）機(jī)器人的未來發(fā)展機(jī)器人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機(jī)械手、機(jī)械臂的 開發(fā)與制作，也是為了以機(jī)械來代替人去做人力所無法完成的勞作或 探險。但近十幾年來，機(jī)器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許 多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。大而言之，用之于太空開發(fā)，月球車， 深海探測器，海洋石油開采，航天飛機(jī)機(jī)械臂等，小至微型手術(shù)機(jī)械， 生命監(jiān)測儀等。軍事上的用途更是日新月異，從拆彈器、清除地雷器 到無人駕駛飛機(jī)、戰(zhàn)車，有人甚至預(yù)測未來戰(zhàn)爭可能如星球大戰(zhàn)一樣， 是機(jī)器人的戰(zhàn)爭。至于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、遺傳生物產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)、文化產(chǎn)業(yè)、 電訊業(yè)、能源開發(fā)，都將因機(jī)器人的大量登場而出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)革命。英國 電訊公司未來學(xué)

5、部門研究員曾因準(zhǔn)確預(yù)測手機(jī)短訊、垃圾電郵及網(wǎng)上 搜尋引擎的出現(xiàn)而聞名，在最近公布的科技展望五十年的預(yù)測中，其 中就有數(shù)條是關(guān)于機(jī)器人的。未來的機(jī)器人將會朝著三個方面發(fā)展：一、與人類社會的生活更為密切地結(jié)合起來，以為人作出更多的 服務(wù)作為要素二十年后，家中掃除、清潔的工作或老人的護(hù)理保健的工作可能 全由機(jī)器人取代。美國舊金山的醫(yī)院已開始使用機(jī)器人為病人送藥、 配藥的服務(wù)。美國的阿伊機(jī)器人公司的總裁接受媒體采訪時表示，該 公司生產(chǎn)的家用大掃除機(jī)器人產(chǎn)品，2002年只有一百二十萬美元銷 售額，到2004年已猛增10倍以上。還有，家居的全自動化，無需駕 駛的自動汽車，等等，實(shí)在無法一一計數(shù)或作出預(yù)計。

6、二、仿生性，生物性的大趨向以趣味性、生物性來制造機(jī)器狗、貓、魚等動物。譬如日本三菱 重工附屬公司Ryomei Engineering研制成功的金色機(jī)械魚“金魚虎” 長1公尺，重25公斤，是一只不小的巨魚，能自動暢游于水中，可 協(xié)助監(jiān)察橋梁的保安和搜集魚汛的情況，監(jiān)視河水污染等。索尼公司 研制的Aibo機(jī)器狗會對主人聲音有情緒反應(yīng)，已能夠模仿喜怒哀樂 和恐懼等情緒，將來可出現(xiàn)代替真正導(dǎo)盲犬的機(jī)器狗。另外，電影侏 羅紀(jì)公園的恐龍機(jī)器人等也是例子。這類仿生性機(jī)器人還被廣泛用 于軍事上的偵察救險、情報傳送，甚至殺敵于無形的手段上去。美國 夏威夷大學(xué)設(shè)有水下機(jī)器人研究中心，已具相當(dāng)規(guī)模。今年八月初俄 羅

7、斯迷你潛艇在海底為漁網(wǎng)所纏，困于190米下的深海，就得助于英 國的“天蝎”號救援艇之助而脫險的，“天蝎”號就是海底機(jī)器人。三、最重要的發(fā)展是人性化日本舉行的萬國博覽會，被稱為機(jī)器人的大集合之展覽會，有人 甚至將之稱作“機(jī)器人萬國博覽會”，從中亦可看出日本的這一產(chǎn)業(yè) 優(yōu)勢及成果。在展場中，接待處、大會清掃工作、警備工作等，多以 機(jī)器人的形式出現(xiàn)與取替。博覽會期間還舉辦多項(xiàng)人與機(jī)器人有關(guān)的 活動，其中最引人注目的還是人工智能及人性化的機(jī)器人的表演，譬 如接待處的一位女性機(jī)器人能聽、說六國語言，而且說話時眼嘴皆 會動，面部肌肉也有活動。造型奇特有趣的高爾夫球機(jī)器人“坎迪一 5”，它內(nèi)置整個高爾夫球場

8、的3D地形和球會會員的資料，并設(shè)置有 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能作360度自如旋轉(zhuǎn)，它的系統(tǒng)將愈加精密，并 更具人性化，科學(xué)家預(yù)計在2020年完成其全部制作時，它可充當(dāng)球 僮并可從旁給予擊球建議。此外，尚有具“視覺”、“味蕾”的機(jī)器人， 它的紅外線測定可以對食物及飲品的成份、含量馬上作出判定，譬如 將一只蘋果擺在其手臂前，可以打印出該只蘋果的糖份、維生素含量 等。最引人注目的是機(jī)器人管樂隊(duì)的演奏，以機(jī)器人演奏真正的樂器， 而且隊(duì)形不斷變換，演奏技術(shù)臻于上乘。東京大學(xué)于今年八月公布已 開發(fā)出人的仿真性皮膚，可如人一樣感受冷熱、痛楚、溫度反應(yīng)，甚 至一些人的皮膚未具有的功能都可以設(shè)定，這對仿造機(jī)器人的生

9、命性 又是一大進(jìn)步。凡此種種，不一而足。在世紀(jì)之交，生物遺傳工程因“克隆人”的出現(xiàn)而引致倫理、法 律及道德問題的爭議，“克隆人”能否問世仍然是一個未知數(shù)，但機(jī) 器人的研發(fā)正在取而代之，以越接近人性化為追尋目標(biāo)。因而還為之 出現(xiàn)了新的名詞，比如人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）， 并以下述二個英文名字用來指人類模樣的機(jī)器人：androids和humanoids。西方的電影導(dǎo)演在談到影視中出現(xiàn)的非常人性化的機(jī)器 人時，更常常使用這些有明確傾向的專用詞：A、變得人性化一humanize B、人性化的一humanized C、人道、仁慈一 umanity。我國的機(jī)器人

10、研發(fā)工作基本上屬于科學(xué)研究的項(xiàng)目，據(jù)說，中國 科學(xué)院目前已造出說話時嘴唇能夠活動、眼睛能轉(zhuǎn)動、具視覺功能的 機(jī)器人，其水準(zhǔn)可媲美日本同行其實(shí)，機(jī)器人的制作絕對并非只是液 壓機(jī)械與電子產(chǎn)品的混成物，要將機(jī)器人造得越來越有人性化，就要 兼及生命醫(yī)學(xué)、傳感、光學(xué)及創(chuàng)造性的文化產(chǎn)業(yè)等方面，比如機(jī)器人 的關(guān)節(jié)就需要研究中醫(yī)的經(jīng)絡(luò)學(xué)、生物學(xué)上的神經(jīng)刺激反應(yīng)以及文化 產(chǎn)品的某種造型特征（其中很重要的是民族特征的外表）等等。英國 的科學(xué)家甚至預(yù)言，到2020年，隨著機(jī)器人愈來愈精密和使用有機(jī) 零件制造，它們將會受到“機(jī)器人權(quán)”的保護(hù)。在美、日、德、法、韓等國，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的開發(fā)正在日受重視， 一般采取所謂的“官

11、產(chǎn)學(xué)”形式?！肮佟奔凑闹贫ㄕ呒皟A斜支 持，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。據(jù)情報顯示，日本政府正在調(diào)整全國的產(chǎn)業(yè)制造 結(jié)構(gòu)，名古屋中部地區(qū)的未來產(chǎn)業(yè)為新型汽車工業(yè)，以大阪為中心的 關(guān)西地方將以機(jī)器人產(chǎn)業(yè)為主，東京地區(qū)以資訊情報化為中心，等等； “產(chǎn)”即產(chǎn)業(yè)界的自我分類的研究與開發(fā)，并將之變成產(chǎn)品，取得經(jīng) 濟(jì)效益；“學(xué)”即學(xué)校設(shè)置專門的課程（學(xué)科）教材則與以彳主不同， 非全盤為學(xué)校教授所寫，有一些則由產(chǎn)業(yè)研究所編寫教材，利用電腦 技術(shù)介入，反過來向大學(xué)師生出售。而專門出售機(jī)器人制作的教科書、 教材及裝配零件、專門雜志等也已成行成市，許多公司改變既有行業(yè)， 轉(zhuǎn)而生產(chǎn)為此服務(wù)的產(chǎn)品。那么，這是否將導(dǎo)致一場工業(yè)革命？現(xiàn)在 斷言尚為時過早。但可以預(yù)計的是，未來20年，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將成為 未來新產(chǎn)業(yè)的一個領(lǐng)先潮流，在現(xiàn)代化的高科技戰(zhàn)爭中，機(jī)器人將發(fā) 揮越來越大的戰(zhàn)斗作用，從而減少前線士兵的人命傷亡，并以奇技利 器克敵制勝。總結(jié)：世界上先進(jìn)的工業(yè)化國家都十分注重機(jī)器人的研究開發(fā)、 實(shí)用化及事業(yè)化（產(chǎn)業(yè)化）的動向，投入大量的資金、人力，優(yōu)化環(huán) 境及指標(biāo)，特別是重視培養(yǎng)年輕一輩對此一未來科學(xué)的興趣，吸引