機(jī)器人學(xué)習(xí)心得體會

1、上海英集斯機(jī)器人學(xué)習(xí)心得體會電氣工程與自動化系王文川2013年6月18日有幸參加了上海英集斯自動化技術(shù)有限公司的 機(jī)器人培訓(xùn)及展示，該公司成立于2005年，上海市高新技術(shù)企業(yè)， 上海市AAA級誠信企業(yè)、ISO質(zhì)量管理體系認(rèn)證企業(yè)。專業(yè)從事教 育及科研用智能機(jī)器人、先進(jìn)制造教育裝備及物聯(lián)網(wǎng)等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè) 計與生產(chǎn)。專業(yè)從事工業(yè)自動化生產(chǎn)線及專用自動化設(shè)備的設(shè)計、生 產(chǎn)與安裝，包括汽車自動化生產(chǎn)線、自動化包裝線等。機(jī)器人的定義 什么是機(jī)器人？在科技界，科學(xué)家會給每一個科技術(shù)語一個明確的定義，但機(jī)器 人問世已有幾十年，機(jī)器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一 個統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展

2、，新的機(jī)型，新的功能不 斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個難 以回答的哲學(xué)問題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣， 人們對機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了 人們充分的想象和創(chuàng)造空間。操作型機(jī)器人：能自動控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個自由 度，可固定或運(yùn)動，用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。程控型機(jī)器人：按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī) 械動作。示教再現(xiàn)型機(jī)器人：通過引導(dǎo)或其它方式，先教會機(jī)器人動作， 輸入工作程序，機(jī)器人則自動重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人：不必使機(jī)器人動作，通過數(shù)值、語言等對機(jī)器人 進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。感

3、覺控制型機(jī)器人：利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動作。適應(yīng)控制型機(jī)器人：機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行 動。學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人：機(jī)器人能“體會”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的 學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。智能機(jī)器人：以人工智能決定其行動的機(jī)器人。智能機(jī)器人是信息技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，是一門具有高度綜合滲 透性、前瞻未來性、創(chuàng)新實(shí)踐性的學(xué)科，蘊(yùn)涵著極其豐富的教育資源。該公司的幾款機(jī)器人很值得我們學(xué)習(xí)，如:機(jī)械結(jié)構(gòu)最大程度的模塊化：方便學(xué)生拆卸、認(rèn)識及組裝機(jī) 器人，動手樂趣無窮；提供了豐富的擴(kuò)展方式，可擴(kuò)展性強(qiáng)，可安裝 我們的機(jī)械配件，也可自行設(shè)計機(jī)械配件，創(chuàng)意空間無限；鋁合金材 質(zhì)、精密

4、激光切割與鈑金工藝、細(xì)紗紋彩色烤漆表面處理工藝，增強(qiáng) 學(xué)生的工藝意識；單獨(dú)功能零件互換連接結(jié)構(gòu)，各種結(jié)構(gòu)件，增加學(xué) 生的感性機(jī)構(gòu)認(rèn)識，啟發(fā)學(xué)生的設(shè)計思想、思路。強(qiáng)大的硬件擴(kuò)展能力：主控制器采用16位DSP高速處理器，能支 持圖像、語音、網(wǎng)絡(luò)通信模塊使機(jī)器人真正智能化；液晶顯示及鍵盤 控制采用51系列單片機(jī);擴(kuò)展部分采用CPLD管理;硬件接口 (JTAG) 開放；多個標(biāo)準(zhǔn)傳感器接口、標(biāo)準(zhǔn)通訊總線以及MT-BUS總線接口， 可以擴(kuò)展A/D，D/A，數(shù)字I/O等多種擴(kuò)展卡、傳感器及并行/串行通 信。模塊化的軟件開發(fā)平臺：由淺入深的軟件開發(fā)環(huán)境：支持流程圖、 標(biāo)準(zhǔn)C語言編程，不僅支持基于函數(shù)庫的軟件開

5、發(fā)，還可以基于底 層操作地址和操作碼的編程。豐富的傳感器配件：平臺支持多種傳感器模塊，如：碰撞傳感器、 光敏傳感器、遠(yuǎn)紅外傳感器、紅外測障傳感器、紅外測距傳感器、地 面灰度傳感器、MP3播放卡、數(shù)字指南針、語音識別模塊、陀螺儀 模塊等。教育要面向現(xiàn)代化。讓智能機(jī)器人教育走進(jìn)每個搞應(yīng)用科學(xué)人的 心中，開發(fā)機(jī)器人文化的教育功能和發(fā)掘智能機(jī)器人的教育價值，對 推進(jìn)教育創(chuàng)新，促進(jìn)教育改革和教育現(xiàn)代化，對創(chuàng)造型、研究型、專 家型隊(duì)伍的形成，對提高搞應(yīng)用科學(xué)人的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，同時對我 國機(jī)器人事業(yè)的發(fā)展、人才高地的建設(shè)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略 意義。教育要面向世界。日本、美國等一些發(fā)達(dá)國家高度重視機(jī)器

6、人學(xué) 科教育對高科技社會的作用和影響，已在信息技術(shù)課與課外科技活動 開設(shè)了有關(guān)機(jī)器人的課程內(nèi)容。要趕超世界先進(jìn)水平，機(jī)器人教育及 知識的普及必不可少。教育要面向未來。21世紀(jì)中期，人類社會將全面進(jìn)入以智能機(jī) 器人為代表的智能時代。最近10年，有關(guān)機(jī)器人的研究與應(yīng)用水平 將取得重大突破。機(jī)器人的廣泛應(yīng)用將極大促進(jìn)社會生產(chǎn)力的發(fā)展與 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整；機(jī)器人的制造與銷售將成為一個新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。 在繼續(xù)教育領(lǐng)域開展智能機(jī)器人教育，是為了讓中國今天搞應(yīng)用科學(xué) 人能夠有準(zhǔn)備地迎接明天的挑戰(zhàn)一一智能機(jī)器人時代的到來。結(jié)合我院的實(shí)際，我認(rèn)為有一款機(jī)器人非常適合學(xué)生的學(xué)習(xí)：創(chuàng)新型簡易步行機(jī)器人是一款廣泛地應(yīng)用

7、于我院創(chuàng)新教育以及 畢業(yè)設(shè)計的創(chuàng)新型機(jī)器人。本機(jī)器人有著完善的軟硬件系統(tǒng)，強(qiáng)大的 電子和機(jī)械擴(kuò)展能力，而且很方便學(xué)生的安裝。一、仿人機(jī)器人研究有何意義現(xiàn)代科技的發(fā)展使機(jī)器人研究領(lǐng)域的范圍不斷擴(kuò)大，機(jī)器人的內(nèi) 涵和外延的不斷豐富。根據(jù)聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織對機(jī)器人的定義，機(jī)器 人既可以是一種實(shí)際的可編程、多功能的操作機(jī)，也可以指具有可改 變和可編程動作的專門系統(tǒng)。在現(xiàn)代工業(yè)生活領(lǐng)域中機(jī)器人的使用越 來越廣。仿生機(jī)器人是機(jī)器人研究中的重要分支。如果說各式各樣的工業(yè) 機(jī)器人、智能控制系統(tǒng)、機(jī)器視覺系統(tǒng)、智能識別系統(tǒng)是具有實(shí)際意 義的機(jī)器人或智能系統(tǒng)，能為工業(yè)生產(chǎn)提供很大的幫助，那么仿生機(jī) 器人現(xiàn)有的研究水

8、平遠(yuǎn)沒有達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的程度。即使在仿真機(jī)器 人、仿生機(jī)器人研究非常發(fā)達(dá)的日本，仿生機(jī)器人現(xiàn)階段也只能完成 簡單的功能。相比起研究的龐大投入，仿生機(jī)器人的商業(yè)價值也非常 有限。那么，為什么會有這么多頂級研究機(jī)構(gòu)、高端實(shí)驗(yàn)室投入到仿 生機(jī)器人的研究中呢？根據(jù)上海英集斯自動化技術(shù)有限公司機(jī)器人 專家的介紹，仿生機(jī)器人涉及到機(jī)器人制造中的各個領(lǐng)域，如自主行 為控制、人工智能、動態(tài)管理、機(jī)械設(shè)計等，一臺小小的仿生機(jī)器人 的技術(shù)含量很可能遠(yuǎn)超過巨大的機(jī)械手臂的技術(shù)含量，仿生機(jī)器人在 一定程度上代表著機(jī)器人研究的最高水平。此外，雖然目前的仿生機(jī) 器人尚沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)開發(fā)，但是日本一些機(jī)器人研究公司推

9、出的基于機(jī)器人研究的玩具得到了不錯的市場效果。隨著時間的推移 仿生機(jī)器人不管在研究領(lǐng)域，還是在商業(yè)領(lǐng)域都會有很好的表現(xiàn)。這 也是仿生機(jī)器人研究受到重視的根本原因。因此，我們學(xué)習(xí)機(jī)器人，研究機(jī)器人必須跟上世界的先進(jìn)步伐， 必須領(lǐng)先世界的先進(jìn)腳步。二、發(fā)展機(jī)器人技術(shù)對國家會產(chǎn)生哪些影響世界各國都非常重視機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究，主要有以下幾個 方面的原因。（一）發(fā)展機(jī)器人可以提高綜合國力機(jī)器人技術(shù)是集光機(jī)電信息自動化于一身的高新技術(shù)，從某種意 義上講，一個國家機(jī)器人技術(shù)水平的高低，代表了一個國家制造業(yè)的 水平和綜合實(shí)力。也就是說，一個落后的國家不可能研制出先進(jìn)的機(jī) 器人系統(tǒng)。（二）發(fā)展工業(yè)機(jī)器人可以

10、增強(qiáng)一個國家的制造能力制造業(yè)是一個國家國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，據(jù)有關(guān)資料報道，在一 些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家和新興工業(yè)化的國家，制造業(yè)的生產(chǎn)總值占國內(nèi)生 產(chǎn)總值的20%55%。當(dāng)今，世界市場已生成了以制成品為主（占80% 以上）的結(jié)構(gòu)，這說明制造業(yè)不論是在發(fā)達(dá)國家，還是在發(fā)展中國家， 在國民經(jīng)濟(jì)中均占有主要地位。世界上各個國家經(jīng)濟(jì)的競爭主要是制 造技術(shù)的競爭，在各個國家的企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一 般占60%左右。由此可見，制造技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國 家國民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。工業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍 認(rèn)為，現(xiàn)代科學(xué)研究的重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)移到制造技術(shù)上來，在未來競爭中， 誰掌握了先進(jìn)制

11、造技術(shù)，誰就掌握了市場。從某種意義上講，制造技 術(shù)，特別是先進(jìn)制造技術(shù)已成為一個國家命運(yùn)的主宰。工業(yè)機(jī)器人是 柔性制造的核心，是現(xiàn)代制造不可缺少的設(shè)備之一。為了提高產(chǎn)品的 生產(chǎn)率提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，很多企業(yè)都是通過使用 工業(yè)機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)這一目的。我國的制造加工能力相對較差，一些傳 統(tǒng)的制造企業(yè)受到市場的巨大沖擊。這些企業(yè)大都是使用剛性設(shè)備， 要想改產(chǎn)就必須重新購買新的設(shè)備，而企業(yè)又沒有足夠的資金購買新 的生產(chǎn)線，老產(chǎn)品失去市場，新產(chǎn)品又造不出來，致使有些企業(yè)舉步 維艱。國外一些大的汽車、電子、機(jī)械制造商無不采用了工業(yè)機(jī)器人 作為關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備。他們可以根據(jù)市場需求，及時調(diào)整生產(chǎn)策略

12、，以 小批量、多品種，占領(lǐng)更多的市場份額。我國的一些企業(yè)也已經(jīng)嘗到 了使用機(jī)器人的甜頭，工業(yè)機(jī)器人正在得到更多的認(rèn)可。國家863計 劃智能機(jī)器人主題正是看到了這一趨勢，及時調(diào)整了發(fā)展重點(diǎn)，對工 業(yè)機(jī)器人及其應(yīng)用示范工程給予了大力支持，并取得了明顯的效果， 在摩托車、汽車、電子、家電等行業(yè)推廣了一批示范工程，并形成了 擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品系列。（三）發(fā)展特種機(jī)器人可以增強(qiáng)國家的可持續(xù)發(fā)展能力所謂的特種機(jī)器人是指除工業(yè)機(jī)器人之外的各種機(jī)器人。在國家 863計劃實(shí)施的初期，我們研究的重點(diǎn)就是各種用途的特種機(jī)器人， 并先后研制出了 300米、1000米、6000米水下機(jī)器人、混凝土噴射 機(jī)器人、排險

13、機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人壓路機(jī)、機(jī)器人推土機(jī)、 鑿巖機(jī)、農(nóng)林業(yè)機(jī)器人、微操作機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管內(nèi)作業(yè)機(jī)器 人、雙足步行機(jī)器人、靈巧手等，大大縮短了我國機(jī)器人水平與發(fā)達(dá) 國家之間的差距，有力地推動了我國機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)了機(jī)器 人與社會、經(jīng)濟(jì)的聯(lián)系。特別是我國中國科技部于2002年將深海載人潛水器研制列為 國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃，為推動中國深海運(yùn)載技術(shù)發(fā)展，為中國大 洋國際海底資源調(diào)查和科學(xué)研究提供重要高技術(shù)裝備，同時為中國深 ?？碧?、海底作業(yè)研發(fā)共性技術(shù)，中國科技部于2002年將深海載人 潛水器研制列為國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）重大專項(xiàng)，啟動 “蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器的自行設(shè)

14、計、自主集成研制工作?！膀札?zhí)枴陛d人 潛水器設(shè)計最大下潛深度為7000米，工作范圍可覆蓋全球海洋區(qū)域 的99.8%。2012年6月27日，中國載人深潛器“蛟龍”號7000米級海 試最大下潛深度達(dá)7062米，再創(chuàng)中國載人深潛記錄。這就是我國深 海機(jī)器人研究的驕傲。智能機(jī)器人是具有感知、思維和行動功能的機(jī)器，是機(jī)構(gòu)學(xué)、自 動控制、計算機(jī)、人工智能、光電技術(shù)、傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、仿真 技術(shù)等多多種學(xué)科和技術(shù)的綜合成果。智能機(jī)器人作為新一代生產(chǎn)和 服務(wù)工具，在制造領(lǐng)域和非制造領(lǐng)域占有更廣泛、更重要的位置，這 對人類開辟新的產(chǎn)業(yè)，提高生產(chǎn)和生活水平具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。海洋中有豐富的礦產(chǎn)資源，早在60年代

15、一些國家就將目光投向 了公海。“聯(lián)大”通過決議：國家管轄以外的海域?yàn)槿祟惞餐瑩碛小?為了使我國在國際海底區(qū)域占有一席之地，1991年中國礦產(chǎn)資源研 究開發(fā)協(xié)會在聯(lián)合國登記注冊，就此中國成為國際海底開發(fā)先驅(qū)投資 者。聯(lián)合國海底公約規(guī)定給先驅(qū)投資者一定面積的海域，讓他們進(jìn)行 勘探，將他們認(rèn)為貧瘠或難以開采的部分放棄，對留下的一部分擁有 優(yōu)先開采權(quán)。聯(lián)合國給了我國30萬平方公里的海域，通過多次探測，最后我國 將對其中7.5萬平方公里較為富饒和易于開采的海域擁有優(yōu)先開采 權(quán)。在海洋勘探過程中，由國家863計劃研制的6000米水下無纜自 治機(jī)器人系統(tǒng)，先后兩次出海，獲得了海底錳結(jié)核分布的珍貴資料， 使得

16、我國成為世界上少數(shù)幾個具有深海探測能力的國家之一。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展依賴于其相關(guān)的基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)展； 同時機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用又帶動了相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的研究水平。總之， 面向先進(jìn)制造的工業(yè)機(jī)器人和面向非制造業(yè)的特種機(jī)器人的研究、開 發(fā)、應(yīng)用將成為21世紀(jì)機(jī)器人的兩個重要發(fā)展方向。（四）發(fā)展機(jī)器人技術(shù)可以提高國防實(shí)力早在二次世界大戰(zhàn)期間，德國人就研制并使用了掃雷及反坦克用 的遙控爆破機(jī)器人，美國則研制出遙控飛行機(jī)器人，這些都是原始的 機(jī)器人武器。隨著計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，以美國為首的 一些發(fā)達(dá)國家，看到了機(jī)器人技術(shù)對未來戰(zhàn)爭的影響，十分重視研究 開發(fā)先進(jìn)的軍用機(jī)器人系統(tǒng)。有人說未來的戰(zhàn)

17、爭將是無人戰(zhàn)爭，而在戰(zhàn)爭中的主角將是勇猛無 敵的機(jī)器人士兵。在電影和電視中我們已看到了機(jī)器人戰(zhàn)爭的場面， 但這似乎離我們的現(xiàn)實(shí)生活還太遙遠(yuǎn)。盡管現(xiàn)在機(jī)器人技術(shù)還沒有達(dá) 到人們想象的那樣先進(jìn)，但對現(xiàn)代戰(zhàn)爭和社會安全已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的 影響。在海灣戰(zhàn)爭、波黑戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭中，都使用了各種各樣的 無人機(jī)和地面軍用機(jī)器人，這些機(jī)器人系統(tǒng)在戰(zhàn)場偵察、探雷排雷、 監(jiān)視、通訊中繼、電子對抗、火力導(dǎo)引、戰(zhàn)果評估、騷擾、攻擊等方 面起了特殊的作用。美國是一個軍事大國，他們在軍用機(jī)器人技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先 水平。世界上幾乎所有大的軍事行動都有美國人參加，他們通過使用 機(jī)器人，有效地減少了戰(zhàn)場上士兵的傷亡。軍用機(jī)器

18、人可分為地面、 空中、水下機(jī)器人，其中的智能機(jī)器人具有感覺、知覺、識別、判斷 能力，甚至可以有思維、推理決策功能。當(dāng)前的研究主要在制造少量 裝用高技術(shù)系統(tǒng)方面，它們在完成任務(wù)時與其它地面、空中及水下傳 感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持聯(lián)系，從而提高作戰(zhàn)質(zhì)量。（五）機(jī)器人可以形成一個巨大的產(chǎn)業(yè)從機(jī)器人的現(xiàn)狀來看，世界上機(jī)器人每年的銷售額只有幾十億美 圓，在我國整個機(jī)器人領(lǐng)域的產(chǎn)值每年也就幾億人民幣，似乎微不足 道。從世界范圍來看，這主要是因?yàn)楝F(xiàn)在相對比較成熟的只有工業(yè)機(jī) 器人，服務(wù)機(jī)器人、個人機(jī)器人的技術(shù)和市場還處于萌芽期，沒有形 成氣候。從國內(nèi)形式看，主要是因?yàn)槲覀儑医?jīng)濟(jì)還欠發(fā)達(dá)，很多企 業(yè)還不了解機(jī)器人能干什么，不了解使用機(jī)器人有什么好處。從世界機(jī)器人的發(fā)展趨勢看，服務(wù)機(jī)器人、個人機(jī)器人具有巨大的市 場潛力，可以預(yù)見，十年或更長一點(diǎn)時間之后，個人機(jī)器人就會像個 人電腦一樣走進(jìn)千家萬戶，成為人類社會必不可少的生活用品。機(jī)器 人不僅可以幫助你完成家務(wù)、照顧老人、防火防盜，還可以和你聊天， 休閑娛樂，成為你知心的朋友。（六）發(fā)展機(jī)器人可以提高一個國家的國際地位在國家攻關(guān)計劃和863計劃的支持下，我們已經(jīng)研制出了各種用 途的機(jī)器人，在國際上引起了很大反響，受到了國際社會的關(guān)注。由 日美英法