機(jī)器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

機(jī)器人發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、應(yīng)用、及發(fā)展趨勢院系：信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程姓名：王炳乾機(jī)器人發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、應(yīng)用、及發(fā)展趨勢摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)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,機(jī)器人已成為一種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),為工業(yè)自動(dòng)化發(fā)揮了巨大作用,將對未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起越來越重要的作用。文章介紹了機(jī)器人的國內(nèi)國外的發(fā)展歷史、狀況、應(yīng)用、并對機(jī)器人的發(fā)展趨勢作了預(yù)測。關(guān)鍵詞：機(jī)器人;發(fā)展；現(xiàn)狀；應(yīng)用；發(fā)展趨勢。1．機(jī)器人的發(fā)展史1662年，日本的竹田近江利用鐘表技術(shù)發(fā)明了自動(dòng)機(jī)器玩偶并公開表演。1738年，法國技師杰克?戴?瓦克遜發(fā)明了機(jī)器鴨，它會(huì)嘎嘎叫、進(jìn)食和游泳。1773年，瑞士鐘表匠杰克道羅斯發(fā)明了能書寫、演奏的玩偶，其體內(nèi)全是齒輪和發(fā)條。它們手執(zhí)畫筆、顏料、墨水瓶，在歐洲很受青睞。保存至今的、最早的機(jī)器人是瑞士的努薩蒂爾歷史博物館里少女形象的玩偶，有200年歷史。她可以用風(fēng)琴演奏。1893年，在機(jī)械實(shí)物制造方面，發(fā)明家摩爾制造了“蒸汽人”，它靠蒸汽驅(qū)動(dòng)行走。20世紀(jì)以后，機(jī)器人的研究與開發(fā)情況更好，實(shí)用機(jī)器人問世。1927年，美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個(gè)機(jī)器人“電報(bào)箱”。它是電動(dòng)機(jī)器人，裝有無線電發(fā)報(bào)機(jī)。1959年第一臺可以編程、畫坐標(biāo)的工業(yè)機(jī)器人在美國誕生?，F(xiàn)代機(jī)器人有關(guān)現(xiàn)代機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)中期，計(jì)算機(jī)以及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展、原子能的開發(fā)利用是前提條件。1946年，第一臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)問世。隨后，計(jì)算機(jī)大批量生產(chǎn)的需要推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。1952年，數(shù)控機(jī)床誕生，隨后相關(guān)研究不斷深入；同時(shí)，各國原子能實(shí)驗(yàn)室需要代替人類處理放射性物質(zhì)的機(jī)械。美國原子能委員會(huì)的阿爾貢研究所1947年研制了遙控機(jī)械手，1948年開發(fā)了機(jī)械式主從機(jī)械手。1954年，美國的戴沃爾最早提出工業(yè)機(jī)器人的概念并申請了一項(xiàng)專利。他通過控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)使之行動(dòng)，可以對機(jī)器人示教。機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)——這就是示教再現(xiàn)機(jī)器人，現(xiàn)有機(jī)器人大多采用這種控制方式。1962年，美國兩個(gè)公司推出機(jī)器人中最早的實(shí)用機(jī)型。這些工業(yè)機(jī)器人由類似人類手臂的機(jī)械構(gòu)成，控制方式和數(shù)控機(jī)床類似。1965年，羅伯特發(fā)明了第一個(gè)具有視覺傳感器、能識別并定位簡單積木的機(jī)器人。1967年，人工手研究會(huì)（現(xiàn)改名為仿生機(jī)構(gòu)研究會(huì)）在日本成立，同年日本首屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議召開。1970年，第一屆國際工業(yè)機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議在美國召開，隨后機(jī)器人研究發(fā)展較快。1973年，辛辛那提?米拉克隆公司的理查德制造了第一臺由小型計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，它依靠液壓驅(qū)動(dòng)，能提起45公斤重的物體。1980年，工業(yè)機(jī)器人在日本普及，這一年被稱為“機(jī)器人元年”。隨后，工業(yè)機(jī)器人在日本發(fā)展迅速，日本因此獲得“機(jī)器人王國”的稱號。20世紀(jì)80年代之后，有思考、決策和行動(dòng)能力的系統(tǒng)被稱為智能機(jī)器人。水下機(jī)器人、空間機(jī)器人、空中機(jī)器人、地面機(jī)器人和微小型機(jī)器人問世。同時(shí)，機(jī)器人技術(shù)水平（傳感技術(shù)智能技術(shù)、控制技術(shù)）提高，出現(xiàn)多種“機(jī)器人化機(jī)器”。近年來，信息技術(shù)的發(fā)展使軟件機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人誕生，機(jī)器人概念繼續(xù)拓展。自1954年美國戴沃爾最早提出了機(jī)器人的概念以來，機(jī)器人就得以不斷地發(fā)展。概括起來，機(jī)器人的發(fā)展歷程為3代：第1代：示教再現(xiàn)型機(jī)器人，但不具備反饋能力。如郭勇等人[1]研制的挖掘機(jī)手柄自動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作示教再現(xiàn)。第2代：有感覺的機(jī)器人，不僅具有內(nèi)部傳感器，而且具有外部傳感器，能獲得外部環(huán)境信息。如P.lLiljeb.ck等人研制的蛇形機(jī)器人就裝有內(nèi)部測轉(zhuǎn)速的傳感器，以及外部測力的傳感器，該機(jī)器人能夠在不規(guī)則環(huán)境中具有一定的運(yùn)動(dòng)能力。第3代：智能機(jī)器人。定義為“可自動(dòng)控制的裝置，能理解指示命令，感知環(huán)境，識別對象，規(guī)劃自身操作程序來完成任務(wù)”。如JohnVannoy等人采用實(shí)時(shí)可適應(yīng)性的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃（RAMP）算法的PUMA560機(jī)械臂，它能在復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境中自動(dòng)識別來自不同方向的移動(dòng)或靜止的障礙物，主動(dòng)規(guī)劃路徑，進(jìn)而完成預(yù)定任務(wù)。2.國外機(jī)器人的研究現(xiàn)狀2.1仿生機(jī)器人與新型機(jī)構(gòu)對人的研究，國外側(cè)重于對人行走時(shí)的步態(tài)分析，通過對人腳形狀的分析，得出具有圓形截面的腳趾和腳后跟以及具有扁平截面的連接腳趾和腳后跟的中間部分具有最佳的動(dòng)力學(xué)性能。對人形機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃問題，XiaZeyang等人提出了一種基于樣品的決定性的腳步規(guī)劃方法，該方法綜合考慮了自身獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)能力和穩(wěn)定性。對于在不同類型障礙的復(fù)雜環(huán)境中腳步規(guī)劃，YasarAyaz采用與人走近障礙物時(shí)繞過的方法，通過腳步實(shí)時(shí)的生成成功避開障礙物。此外，對于雙足步行機(jī)器人的復(fù)雜地面運(yùn)動(dòng)的研究也有新的進(jìn)展，研究出一種新型的雙足機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)不平區(qū)域穩(wěn)定地行走，該足由4個(gè)分別帶光學(xué)傳感器的鞋釘組成，總重1.5kg。對動(dòng)物的研究則表現(xiàn)為對諸如蛇、魚的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)性能的研究。仿蛇機(jī)器人不僅可以作為管道檢測裝置，也可以作為地震或礦難探索裝置，更可以當(dāng)作極地探測器來進(jìn)行科研活動(dòng)。Shigeo和HiroyaYamada就將仿蛇機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)分為5種類型：活動(dòng)的彎曲關(guān)節(jié)式；活動(dòng)的彎曲和拉伸關(guān)節(jié)式；活動(dòng)的彎曲關(guān)節(jié)和活動(dòng)的車輪式；被動(dòng)彎曲關(guān)節(jié)和活動(dòng)車輪式；活動(dòng)的彎曲關(guān)節(jié)和履帶式。AkselAndreasTranseth等采用摩擦力模型方法建立了一蛇形機(jī)器人模型，該機(jī)器人能與包括地面的障礙物以外的物體接觸，對地震或礦區(qū)救援很有幫助。KristinY.Pettersen等人對蛇形機(jī)器人在存在障礙物環(huán)境中運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了復(fù)合建模，仿真結(jié)構(gòu)證明該模型能實(shí)現(xiàn)不規(guī)則環(huán)境中的一般運(yùn)動(dòng)。但蛇形機(jī)器人目前要真正達(dá)到在復(fù)雜環(huán)境中暢通無阻地運(yùn)動(dòng)，還有待進(jìn)一步研究。對海洋的開發(fā)，相對于其它的水下自動(dòng)化裝置，仿生魚具有更好的推進(jìn)力和流體適應(yīng)性。其研究主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性上。JunGao和K.H.Low等人對胸鰭驅(qū)動(dòng)和尾鰭驅(qū)動(dòng)魚形機(jī)器人進(jìn)行了分析，討論了魚結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)各參數(shù)的關(guān)系。YuZhong等人對由閥體與尾鰭構(gòu)成的機(jī)器人魚的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行了研究，采用量綱分析方法，建立了一種能預(yù)測運(yùn)動(dòng)的機(jī)器魚模型。GiuseppeTortora等人設(shè)計(jì)了類水母微型機(jī)器人，它由磁體驅(qū)動(dòng)自身的運(yùn)動(dòng),具有較好的運(yùn)動(dòng)性能。但機(jī)器魚在結(jié)構(gòu)仿生度、性能如直線游泳與拐彎半徑等方面還有待進(jìn)一步的研究。此外，KazuyaKobayashi等人對用于抓掐、旋轉(zhuǎn)細(xì)小物體的手指尖進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，并進(jìn)行了抓取USB插頭的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性，但其抓取策略還有待進(jìn)一步的優(yōu)化。JianS.Dai等人第一次提出了可變構(gòu)手掌，并設(shè)計(jì)了多指可變構(gòu)手Metahand,該手可折疊也可展開，具有相當(dāng)高的靈活性。新型機(jī)構(gòu)也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。隨著對機(jī)器人的柔性程度和精度要求越來越高。于是對可重構(gòu)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究成為了時(shí)代的必要。MichaelD.M.Kutzer等人設(shè)計(jì)的一種新型的獨(dú)立移動(dòng)可重構(gòu)模塊化的機(jī)器人，工作時(shí)可以是鏈?zhǔn)交蚓钍?，在危險(xiǎn)環(huán)境中表現(xiàn)出了出色的運(yùn)動(dòng)能力。HongxingWei等人設(shè)計(jì)了一種自組裝和自重構(gòu)的模塊化機(jī)器人，而GrahamGRyland等人設(shè)計(jì)了專門用于搜救行動(dòng)中的可重構(gòu)iMobot機(jī)器人，它有4個(gè)可控自由度，通過驅(qū)動(dòng)輪子將自身舉起來成為一個(gè)攝像平臺。并聯(lián)機(jī)構(gòu)因其具有精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高等優(yōu)點(diǎn)，引起了眾多科研人員的興趣，采用多目標(biāo)遺傳算法對2自由度的微型并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。Sergiu-DanStan等人運(yùn)用遺傳算法和模擬退火的優(yōu)化方法對一個(gè)2自由度并聯(lián)微型機(jī)器人的工作空間進(jìn)行了優(yōu)化分析，實(shí)驗(yàn)表明該方法具有可行性。2.2機(jī)器人的定位與環(huán)境地圖的創(chuàng)建隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍日趨廣泛。由室內(nèi)到室外，由結(jié)構(gòu)環(huán)境到非結(jié)構(gòu)的復(fù)雜環(huán)境，使機(jī)器人創(chuàng)建環(huán)境地圖的同時(shí)進(jìn)行自主定位和導(dǎo)航成為當(dāng)今機(jī)器人研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)問題。機(jī)器人的同時(shí)定位與建圖(SLAM)可以描述為：在未知的環(huán)境中移動(dòng)的機(jī)器人，根據(jù)傳感器獲得的環(huán)境信息，采用某些算法對信息進(jìn)行處理，最后經(jīng)控制器進(jìn)行自身位置估計(jì)與環(huán)境地圖的創(chuàng)建。機(jī)器人的定位可分為相對定位和絕對定位兩種。前者是根據(jù)機(jī)器人本身或從環(huán)境中提取某些特征信息，如物體外部幾何結(jié)構(gòu)點(diǎn)、里程信息等，結(jié)合上一次的位置和姿態(tài)來判斷出機(jī)器人的當(dāng)前位姿，該方法靈活性高，有利于機(jī)器人的導(dǎo)航與定位，但誤差累積較大會(huì)造成定位精度降低。而后者是通過人們在環(huán)境中預(yù)先設(shè)置的路標(biāo)或顯眼節(jié)點(diǎn)等來計(jì)算機(jī)器人實(shí)時(shí)的位姿，此法快速可靠，但適用范圍較窄，在無法設(shè)置路標(biāo)場合難以工作。通常將以上兩種方法相結(jié)合來提高機(jī)器人的定位精度，目前對環(huán)境圖像的獲取可通過不同的視覺系統(tǒng)，有學(xué)者提出了不同的方法，主要分為3類：第1類是可旋轉(zhuǎn)的相機(jī)，可提供高分辨率圖片但每一幀需要8s,實(shí)時(shí)性并不高，同時(shí)也無法很好地嵌入微小型自動(dòng)機(jī)器人中；第2類是相機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能獲得環(huán)境的全景，主要的問題是各相機(jī)獲得圖片的同步性以及較多的照片處理；第3類是兼反射和折射的相機(jī)，它是由朝向同一旋轉(zhuǎn)對稱鏡的一個(gè)透視攝像機(jī)構(gòu)成，無活動(dòng)件，一次對焦能提供360°的高分辨率的全視野。隨著SLAM技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生的許多SLAM算法。包括擴(kuò)展卡爾曼濾波算法(EKF-SLAM)、粒子濾波算法(Fast-SLAM)、擴(kuò)展信息濾波算法(EIF-SLAM)、掃描匹配算法(DP-SLAM)、解耦算法(D-SLAM)、壓縮擴(kuò)展卡爾曼濾波算法(CEKF-SLAM)、快速擴(kuò)展信息濾波算法(FEIF-SLAM)、無跡卡爾曼濾波算法(UKF-SLAM)、Rao-Blackwelled粒子濾波算法(RBPR-SLAM、、UncentedFastSLAM法(UFastSLAM)法等。較常用的是EKF、Fast-SLAM、UKF、RBPF以及UFastSLAM法。EKF的數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，估計(jì)準(zhǔn)確，但線性相關(guān)較差，UKF不適于解決存在非線性和高斯噪聲情況。粒子濾波算法對線性和噪聲沒有要求，但問題的維數(shù)較高時(shí)計(jì)算量較大，難以滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求。FEIF是EIF的對稱形式，保留了EIF的優(yōu)點(diǎn)，但濾波的一致性更好。而UKF比EKF有著更好的濾波一致性，并且適用于室外大的復(fù)雜環(huán)境。RBPF對解決非線性和非高斯噪聲時(shí)具有很好的特性。相比Fast-SLAM和RBPF-SLAM在雅各比線性逼近非線性功能不足的問題，UncentedFastSLAM就能更好地解決線性逼近問題，并且有很好的估計(jì)精度和濾波一致性。2.3機(jī)器人-環(huán)境交互隨著民用、應(yīng)急響應(yīng)、災(zāi)難控制、環(huán)境監(jiān)測等場合對機(jī)器人的需求不斷增大，機(jī)器人與環(huán)境的交互成為機(jī)器人領(lǐng)域的又一研究熱點(diǎn)。主要表現(xiàn)為機(jī)器人作用對象的識別，路徑規(guī)劃，最后實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航完成任務(wù)。機(jī)器人通過立體視覺、激光測距儀、超聲波、紅外線、聲納、光束等工具對環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。超聲波測距儀由于超聲波受周圍環(huán)境影響較大，測量距離比較短，測量精度比較低；紅外測距的優(yōu)點(diǎn)是便宜、易制、安全，缺點(diǎn)是精度低、距離近、方向性差。非接觸的距離測量應(yīng)用最廣的兩種方法是激光和超聲波，無論哪種方法,測量區(qū)域的圖像都是不可見的，同時(shí)目標(biāo)物的反射表面狀態(tài)也會(huì)影響測量的精度，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖像的顯示與距離的測量方法有：模式識別和圖像分析方法。機(jī)器人根據(jù)采集到的環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到對圖像匹配有用的信息，如物體邊緣輪廓、關(guān)鍵特征點(diǎn)等，主要方法有尺度不變特征轉(zhuǎn)換法(SIFT、和更為有效的傅里葉描敘子(FD)法。最后將得到的特征信息與機(jī)器人的數(shù)據(jù)特征庫進(jìn)行匹配，進(jìn)行對象識別。機(jī)器人最重要的功能是輔助或完全替代人類完成作業(yè)任務(wù)，因而它的路徑規(guī)劃與導(dǎo)航問題也一直是研究的焦點(diǎn)。目前對機(jī)器人路徑規(guī)劃提出的方法有：A*算法、快速行進(jìn)法(FMM)、邊界跟蹤的快速行進(jìn)法(BFFMM)、非線性規(guī)劃法、進(jìn)化算法(EAs)等。FMM法對解決最短路徑規(guī)劃很有效，但只能應(yīng)用在完全已知的環(huán)境中，而BFFMM法只需要知道運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)和目的地，用于未知的多邊性環(huán)境中，效果優(yōu)于FMM法。無人飛行器的飛行最優(yōu)路徑搜索中多采用EAs法。

機(jī)器人的導(dǎo)航方法分兩類，一類是基于GPS或伽俐略定位系統(tǒng)的全局導(dǎo)航系統(tǒng)；另一類是基于自身設(shè)計(jì)的算法如ELA+法等的局部導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS或伽俐略定位系統(tǒng)對較大目標(biāo)的定位和導(dǎo)航效果很好，但當(dāng)區(qū)域中有任何障礙時(shí)，都將導(dǎo)致精度降低，而且不適合對陰影、橋梁或有其它遮擋物的情況。而ELA+法能在離目的地的距離和位置不知的情形下，利用可靠方位信息成功引導(dǎo)機(jī)器人完成任務(wù)。導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了新的更高精度的導(dǎo)航方法的出現(xiàn)，即融全局和局部的混合導(dǎo)航方法。3國內(nèi)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀我國對機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)70年代,通過“七五”的起步，“八五”、“九五”的科技攻關(guān)，已經(jīng)基本掌握了機(jī)器人的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)和機(jī)器人軟件和編程等關(guān)鍵技術(shù)。形成了一批具有較強(qiáng)機(jī)器人科研實(shí)力的公司和院校，如中科院沈陽自動(dòng)化研究所、沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化有限公司、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北航等。仿生機(jī)器人一直是我國機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。對機(jī)器人魚的研究集中在它的驅(qū)動(dòng)單元上，因機(jī)器魚有較高的液體推進(jìn)性能，其推進(jìn)方法可以是尾鰭或者胸鰭推進(jìn)。尾鰭推進(jìn)機(jī)器魚游動(dòng)速度快，但靈活性較差，胸鰭推進(jìn)則使機(jī)器魚游動(dòng)速度慢，但穩(wěn)定性高、機(jī)動(dòng)性好。國防科技大學(xué)采用胸鰭推進(jìn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的設(shè)計(jì)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)對仿生魚進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但是，機(jī)器魚很難實(shí)現(xiàn)柔性的仿生運(yùn)動(dòng)。與其它輪式、履帶式、爬行式移動(dòng)機(jī)器人相比，雙足機(jī)器人因能在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中能行走，因而具有更高的靈活性和適應(yīng)性。清華大學(xué)設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)步行雙足機(jī)器人THBIP-II，哈爾濱工程大學(xué)設(shè)計(jì)了雙足機(jī)器人HEUBR_1,但仿生程度都還有待提高。我國對機(jī)器人SLAM研究取得了可喜的成果。具有代表性的是梁志偉等人采用基于分布式傳感器感知的方法，周武等人采用遺傳快速SLAM算法，張文玲等人采用自適應(yīng)SLAM算法同時(shí)進(jìn)行自身定位與環(huán)境地圖的創(chuàng)建。針對以往速度障礙法在動(dòng)態(tài)避碰應(yīng)用中的不足，朱齊丹等人采用雙障礙檢測窗口進(jìn)行動(dòng)態(tài)避碰規(guī)劃的改進(jìn)，有效提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的安全性。伍明和牛長鋒等人對目標(biāo)跟蹤方法進(jìn)行了研究，分別提出了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波和基于SIFT特征和粒子濾波的方法，都適用于未知環(huán)境中動(dòng)態(tài)目標(biāo)的跟蹤問題。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國機(jī)器人數(shù)量也達(dá)到了一定的規(guī)模，機(jī)器人的研究在一些方面也已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但與發(fā)達(dá)國家相比仍然有很大差距。不難發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)2012年112012年11月15日機(jī)器人發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、應(yīng)用及發(fā)展趨勢是：我國在機(jī)器人的研究方面采取的方法主要是借鑒外國的先進(jìn)技術(shù)，然后再進(jìn)行二次開發(fā)，這就造成了我國自身創(chuàng)新技術(shù)較少，制約了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)零部件制造能力差；缺少自己的機(jī)器人品牌；認(rèn)識還不夠到位，鼓勵(lì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的政策少。為打破國外對機(jī)器人的技術(shù)壟斷，我國必須從以下方面努力：以市場需求為導(dǎo)向，重點(diǎn)攻關(guān)一些具有核心競爭力的產(chǎn)品；國家應(yīng)對發(fā)展機(jī)器人專門立項(xiàng)，解決機(jī)器人中的具有核心競爭力的關(guān)鍵技術(shù)，加速我國機(jī)器人邁向產(chǎn)業(yè)化的步伐；國家應(yīng)該加大對機(jī)器人的宣傳力度，采取多種形式的優(yōu)惠政策鼓勵(lì)企業(yè)研發(fā)、采購、應(yīng)用、發(fā)展機(jī)器人，普及機(jī)器人在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用；以企業(yè)為主體，以產(chǎn)學(xué)研為重要的發(fā)展模式，密切關(guān)注社會(huì)對機(jī)器人的實(shí)際需求，快速推進(jìn)機(jī)器人的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售人才的建設(shè)。4機(jī)器人的應(yīng)用領(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(dòng)或簡單的重復(fù)勞動(dòng)，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(dòng)化。2．生產(chǎn)設(shè)備的高度適應(yīng)能力?，F(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?、在線檢驗(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(huì)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(dòng)裝置，它至少有三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，可以部分地或全自動(dòng)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(dòng)的（并非總是移動(dòng)的）。在某些情況下，服務(wù)機(jī)器人是由一個(gè)移動(dòng)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。5機(jī)器人的研究趨勢從近幾年世界機(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(dòng)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(dòng)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(dòng)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：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。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。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。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)