1、機器人原理及控制技術Principle and Control Techniques of Robot Manipulators華中科技大學控制科學與工程系黃心漢8/1/20221智能與控制工程研究所章節安排第一章 緒論 第二章 齊次變換第三章 運動學方程 第四章 逆運動學方程第五章 微分變換 第六章 動力學第七章 控制 第八章 運動軌跡第九章 靜態力 第十章 力控與順應控制8/1/20222智能與控制工程研究所第一章 緒論Chapter Introduction1.1 機器人名稱的由來 1.2 機器人的發展歷史1.3 機器人的定義和分類 1.4 機器人的結構與控制方式1.5 操縱機器人 1.

2、6 智能機器人1.7 機器人的應用 1.8 未來機器人的發展方向1.9 我國機器人研究的簡況8/1/20223智能與控制工程研究所1.1 機器人名稱的由來 ( About “Robot” ) 機器人的英文名詞是Robot，Robot一詞最早出現在1920年捷克作家卡雷爾卡佩克（Karel Capek）所寫的一個劇本中，這個劇本的名字為 Rossums Universal Robots ，中文意思是“羅薩姆的萬能機器人”。 劇中的人造勞動者取名為Robota，捷克語的意思是“苦力”、“奴隸”。英語的Robot一詞就是由此而來的，以后世界各國都用Robot作為機器人的代名詞。8/1/20224智能

3、與控制工程研究所1.2 機器人的發展歷史 ( The Developing History of Robots )古代“機器人”現代機器人的雛形 人類對機器人的幻想與追求已有3000多年的歷史西周時期，我國的能工巧匠偃師研制出的歌舞藝人，是我國最早記載的機器人。春秋后期，據墨經記載，魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下” 。公元前2世紀，古希臘人發明了最原始的機器人太羅斯，它是以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的青銅雕像，它可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。1800年前的漢代，大科學家張衡不僅發明了地動儀，而且發明了計里鼓車，計里鼓車每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。8/1/

4、20225智能與控制工程研究所后漢三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創造出了“木牛流馬”，并用其在崎嶇山路中運送軍糧，支援前方戰爭。1662年，日本的竹田近江利用鐘表技術發明了自動機器玩偶，并在大阪的道頓堀演出。1738年，法國天才技師杰克戴瓦克遜發明了一只機器鴨，它會嘎嘎叫，會游泳和喝水，還會進食和排泄。1773年，著名的瑞士鐘表匠杰克道羅斯和他的兒子利路易道羅斯制造出自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等，他們創造的自動玩偶是利用齒輪和發條原理而制成的，它們有的拿著畫筆和顏色繪畫，有的拿著鵝毛蘸墨水寫字，結構巧妙，服裝華麗，在歐洲風靡一時。1927年，美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機器人“電報箱”

5、，并在紐約舉行的世界博覽會上展出，它是一個電動機器人，裝有無線電發報機，可以回答一些問題，但該機器人不能走動。8/1/20226智能與控制工程研究所現代機器人的發展歷史二戰期間（1938-1945）由于核工業和軍事工業的發展，研制了 “遙控操縱器”（Teleoperator） 主要用于放射性材料的生產和處理過程。1947年，對這種較簡單的機械裝置進行了改進，采用電動伺服方式，使其從動部分能跟隨主動部分運動，稱為主從機械手（Master-Slave Manipulator）。1949-1953 美國麻省理工學院開始研制數控銑床隨著先進飛機制造的需要，美國麻省理工學院輻射實驗室（MIT Radia

6、tion Laboratory）開始研制數控銑床。1953年研制成功能按照模型軌跡做切削動作的多軸數控銑床。1954年 “可編程”“示教再現”機器人 美國人George C. Devol設計制作了世界上第一臺機器人實驗裝置，并發表了題為適用于重復作業的通用性工業機器人的文章。8/1/20227智能與控制工程研究所60年代 機器人產品正式問世，機器人技術開始形成1960年美國“聯合控制公司”（Consolidated Control）根據Devol的專利技術，研制出第一臺真正意義上的工業機器人，并成立了Unimation公司，開始定型生產名為Unimate的工業機器人。兩年后，美國“機床與鑄造公

7、司”（AMF）也生產了另一種可編程工業機器人Versatran。70年代 機器人技術發展成為專門學科機器人產業得到蓬勃發展，機器人技術發展成為專門學科，稱之為機器人學（Robotics）。機器人的應用領域進一步擴大，不同的應用場所，導致了各種坐標系統、各種結構的機器人相繼出現，大規模集成電路和計算機技術飛躍發展使機器人的控制性能大大提高，成本不斷下降。8/1/20228智能與控制工程研究所80年代 開始進入智能機器人研究階段80年代，不同結構、不同控制方法和不同用途的工業機器人在工業發達國家真正進入了實用化的普及階段。隨著傳感技術和智能技術的發展，開始進入智能機器人研究階段。機器人視覺、觸覺、

8、力覺、接近覺等項研究和應用，大大提高了機器人的適應能力，擴大了機器人的應用范圍，促進了機器人的智能化進程。經歷了40多年的發展，機器人技術逐步形成了一門新的綜合性學科 機器人學（Robotics）它包括有基礎研究和應用研究兩個方面主要研究內容有：(1) 機械手設計；(2) 機器人運動學、動力學和控制；(3) 軌跡設計和路徑規劃；(4) 傳感器(包括內部傳感器和外部傳感器)；(5) 機器人視覺；(6) 機器人語言；(7) 裝置與系統結構；(8) 機器人智能等。8/1/20229智能與控制工程研究所1.3 機器人的定義和分類 （Definition and Classifying for Robo

9、ts）1.3.1 機器人的定義 ( Definition of Robots ) 機器人問世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統一的意見。原因之一是機器人還在發展，新的機型，新的功能不斷涌現。同時由于機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創造空間。 隨著機器人技術的飛速發展和信息時代的到來,機器人所涵蓋的內容越來越豐富，機器人的定義也不斷充實和創新。下面給出一些有代表性的定義。 8/1/202210智能與控制工程研究所國際和國外相關組織的定義

10、國際標準化組織（ISO）的定義：機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執行種種任務。美國國家標準局（NBS）的定義：機器人是一種能夠進行編程并在自動控制下執行某些操作和移動作業任務的機械裝置。美國機器人協會（RIA）的定義：機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具或專用裝置的，通過可編程序動作來執行種種任務的，并具有編程能力的多功能機械手。日本工業機器人協會（JIRA）的定義：工業機器人是一種裝備有記憶裝置和末端執行器的，能夠轉動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機器。8/1/202

11、211智能與控制工程研究所有關學者的定義在1967年日本召開的第一屆機器人學術會議上提出了兩個有代表性的定義。森政弘與合田周平提出的定義：“機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特征的柔性機器”。從這一定義出發，森政弘又提出了用自動性、智能性、個體性、半機械半人性、作業性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動性等10個特性來表示機器人的形象。日本早稻田大學加藤一朗（日本機器人之父） 教授認為：機器人是由能工作的手，能行動的腳和有意識的頭腦組成的個體，同時具有非接觸傳感器（相當于耳、目）、接觸傳感器（相當于皮膚）、固有感及平衡感等感覺器官的能力。8/1/

12、202212智能與控制工程研究所也有一些組織和學者針對不同形式的機器人分別給出具體的解釋和定義，而機器人則只作為一種總稱。例如，日本工業機器人協會（JIRA）列舉了6種型式的機器人：(1) 手動操縱器：人操縱的機械手，缺乏獨立性；(2) 固定程序機器人：缺乏通用性；(3) 可編程機器人：非伺服控制；(4) 示教再現機器人：通用工業機器人；(5) 數控機器人：由計算機控制的機器人；(6) 智能機器人：具有智能行為的自律型機器人。8/1/202213智能與控制工程研究所綜合諸家的解釋，概括各種機器人的性能，我們認為可以按以下特征來描述機器人：1. 機器人的動作機構具有類似于人或其他生物體某些器官

13、( 如 肢體、感官等 ) 的功能；2. 機器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變，是柔性加工主要組成部分；3. 機器人具有不同程度的智能，如記憶、感知、推理、決策、學習等；4. 機器人具有獨立性，完整的機器人系統，在工作中可以不依賴于人的干預。8/1/202214智能與控制工程研究所 1.3.2 機器人的分類 ( Classifying of Robots )按照從低級高級的發展程度可分為三類機器人第一代機器人（First Generation Robots）：即可編程、示教再現工業機器人機器人，已進入商品化、實用化。第二代機器人（Second Generation Robots）：裝

14、備有一定的傳感裝置，能獲取作業環境、操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，能作出簡單的推理，對動作進行反饋的機器人，通常稱為低級智能機器人，由于信息處理系統的龐大與昂貴，第二代機器人目前只有少數可投入應用。第三代機器人（Third Generation Robots）：具有高度適應性的自治機器人。它具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷決策，在作業環境中獨立行動。第三代機器人又稱作高級智能機器人，它與第五代計算機關系密切，目前還處于研究階段。8/1/202215智能與控制工程研究所按照結構形態，負載能力和動作空間劃分可分為超大型機器人：負載能力 1000 kg 以上大型機器人：100

15、-1000 kg / 10 m2 以上中型機器人：10-100 kg / 1 10 m2小型機器人：0.1-10 kg / 0.1-1 m2超小型機器人：0.1 kg 以下 / 0.1 m2 以下8/1/202216智能與控制工程研究所按照開發內容和目的區分，可分為以下三類機器人工業機器人（Industrial Robot）：如焊接、噴漆、裝配機器人。操縱機器人（Teleoperator Robot）：如主從手，遙控排險、水下作業機器人。智能機器人（Intelligent Robot）：如演奏、表演、下棋、探險機器人。特種機器人和微型機器人是目前機器人發展的一個重要方向特種機器人（Specia

16、l Robots）：如航天飛機上的機械手在失重狀態下的工作，海洋探測機器人、軍用機器人、防核防化機器人、爬壁機器人、微小物體操作機器人等。微型機器人（Micro-robots）：體積小，如管道機器人、血管疏通機器人。微動機器人（ Micro-movement robots ）：動作小、精度高，如細胞切割機器人、微操作和微裝配機器人等。8/1/202217智能與控制工程研究所1.4 機器人的結構與控制方式 ( Structure and Control of Robots )1.4.1 機器人的結構 ( The Structure of Robot )簡單地說，機器人主要由執行機構、驅動和傳動裝

17、置、傳感器和控制器四大部分構成（如圖）。記憶、示教 裝置控制裝置驅動裝置傳感器工業機器人系統結構8/1/202218智能與控制工程研究所執行機構：機器人的足、腿、手、臂、腰及關節等，它是機器人運動和完成某項任務所必不可少的組成部分。驅動和傳動裝置：用來有效地驅動執行機構的裝置，通常采用液壓、電動和汽動，有直接驅動和間接驅動二種方式。傳感器：是機器人獲取環境信息的工具，如視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、力覺、滑覺和接近覺傳感器等，它們的功能相當于人的眼、耳、鼻、皮膚及筋骨?？刂破鳎菏菣C器人的核心，它負責對機器人的運動和各種動作控制及對環境的識別。 現代工業機器人的控制器都是由計算機控制系統組成，控制方式

18、主要有示教再現、可編程控制、遙控和自主控制等多種方式。8/1/202219智能與控制工程研究所日本三菱公司產MOVEMASTER-EX 五自由度機器人 實驗室中的MOVEMASTER-EX機器人實物照片 MOVEMASTER-EX 五自由度機器人結構圖8/1/202220智能與控制工程研究所美國UNIMATE公司產PUMA/560型六自由度機器人 PUMA/560機器人（照片） PUMA/560六自由度機器人結構 8/1/202221智能與控制工程研究所 1.4.2 機器人的工作原理（The Principle of Robot） 機器人的工作原理是一個比較復雜的問題。簡單地說，機器人的原理就

19、是模仿人的各種肢體動作、思維方式和控制決策能力。從控制的角度，機器人可以通過如下四種方式來達到這一目標。 “示教再現”方式：它通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機械手如何動作，控制器將示教過程記憶下來，然后機器人就按照記憶周而復始地重復示教動作，如噴涂機器人。8/1/202222智能與控制工程研究所“可編程控制”方式：工作人員事先根據機器人的工作任務和運動軌跡編制控制程序，然后將控制程序輸入給機器人的控制器，起動控制程序，機器人就按照程序所規定的動作一步一步地去完成，如果任務變更，只要修改或重新編寫控制程序，非常靈活方便。大多數工業機器人都是按照前兩種方式工作的?！斑b控”方式：由人用有線或

20、無線遙控器控制機器人在人難以到達或危險的場所完成某項任務。如防暴排險機器人、軍用機器人、在有核輻射和化學污染環境工作的機器人等?！白灾骺刂啤狈绞剑菏菣C器人控制中最高級、最復雜的控制方式，它要求機器人在復雜的非結構化環境中具有識別環境和自主決策能力，也就是要具有人的某些智能行為。8/1/202223智能與控制工程研究所 1.4.3 控制 ( Control ) 示教再現 即分為示教存儲再現-操作四步進行。示教：方式有兩種：(1) 直接示教手把手；(2) 間接示教示教盒控制。存儲：保存示教信息。再現：根據需要，讀出存儲的示教信息向機器人發出重復動作的命令。8/1/202224智能與控制工程研究所控

21、制信息順序信息：各種動作單元（包括機械手和外圍設備）按動作先后順序的設定、檢測等。位置信息：作業之間各點的坐標值，包括手爪在該點上的姿態，通?？偡Q為位姿（POSE）。時間信息：各順序動作所需時間，即機器人完成各個動作的速度。位置控制點位控制PTP（Point to Point）：只考慮起始點和目的點的位置，而不考慮兩點之間的移動路徑的控制方式，適用于上下料、點焊、搬運等；連續路徑控制CP（Continuous Path）：不但要求機器人以一定的精度到達目標點，而且對其移動的軌跡形式有一定精度范圍的要求。8/1/202225智能與控制工程研究所1.5 操縱機器人 ( Operating Robo

22、ts ) 操縱機器人實際上是一種人機系統，由人操縱代替示教。因此，人與機器人之間相互傳遞信息的問題就成為操縱機器人研究的重點。操縱機器人可分為兩種類型：能力擴大式機器人：負重能力，動作范圍放大數倍甚至數十倍，如空間機器人放置和回收衛星；遙控機器人：適用于特殊作業環境，如放射性物質，真空，有毒氣體等隔離工作環境。又如高空、建筑、宇宙、海洋開發、火山探測、軍事戰場等人不能到達的環境。8/1/202226智能與控制工程研究所主從式機器人與人協同動作8/1/202227智能與控制工程研究所1.6 智能機器人 ( Intelligent Robots )第三代智能機器人應具備以下四種機能：運動機能 ：施

23、加于外部環境，相當于人的手、腳等動作機能；感知機能：獲取外部環境信息的能力，如視覺、觸覺、聽覺、力覺、距離感、接近覺等；思維能力：認識、推理、判斷能力；人機對話機能：理解指示命令，輸出內部狀態，與人進行信息交換的能力。 智能機器人既不同于工業機器人的“示教再現”，也不同于操縱機器人的“操縱”，而是一種“認知適應的工作方式。8/1/202228智能與控制工程研究所1.7 機器人的應用（The Applications of Robots） 機器人的應用十分廣泛，在許多領域機器人都得到了成功的應用或有著美好的應用前景。工業機器人 工業機器人是應用最為成功和廣泛的機器人，它的應用涉及到工業生產的各個

24、方面，如焊接、裝配、噴漆等。海洋探測機器人 可用于海底礦物資源和水文氣象探測、海底地勢勘查、打撈、救生、排險等。空間機器人 在航天飛機上用來回收和維修人造衛星，在空間站、月球表面和火星上進行工作。軍用機器人 有掃雷排雷機器人、偵察機器人、防核防化機器人等。8/1/202229智能與控制工程研究所特種機器人 替代人在繁重、危險、惡劣環境下作業必不可少的工具，如消防（滅火）機器人、防暴機器人、盾構機器人等。微型機器人 進入煤氣、輸油管道等狹窄場所進行工作，甚至進入人體的血管、腸胃。微操作機器人 是機器人領域的一個重要研究方向，在國防、空間技術、生物醫學工程、智能制造和微機電系統（MEMS）中有廣泛

25、的應用前景。娛樂機器人 充當導游、做表演、甚至與人進行簡單交流，如導游機器人、足球機器人、機器狗、機器貓、機器魚等。服務機器人 已經開始或在不久的將來進入人類家庭生活，如保健機器人，導盲機器人、垃圾清掃和擦玻璃機器人等。8/1/202230智能與控制工程研究所 工業機器人汽車裝配機器人 8/1/202231智能與控制工程研究所汽車裝配機器人8/1/202232智能與控制工程研究所一汽紅旗轎車機器人焊接線8/1/202233智能與控制工程研究所弧焊機器人8/1/202234智能與控制工程研究所點焊機器人鉚接機器人 8/1/202235智能與控制工程研究所 海洋探測機器人1990年日本海洋科技中心

26、 研制的“海溝號”纜控式無人潛水器（左）及其在大海中工作時的情況（右） 8/1/202236智能與控制工程研究所CR-01型6000米水下無纜機器人1995年8月我國沈陽自動化所機器人中心研制的CR-01型6000米水下無纜機器人（上）和正在下水的情況（右）8/1/202237智能與控制工程研究所 空間機器人美國航空航天局（NASA）研究的月球車在月球表面時的情形8/1/202238智能與控制工程研究所美國航空航天局（NASA）研究的 “索杰納”火星車8/1/202239智能與控制工程研究所1997年7月4日17時07分，美國航空航天局（NASA）發射的火星探路者號宇宙飛船成功地在火星（Mar

27、s）表面著陸，“索杰納”火星車在火星上成功地工作了250天。2003年6月先后升空的美國“勇氣”（Spirit）號和“機遇”（Opportunity）號火星車經過1.2億公里和半年多的長途飛行，分別于2004年1月3日和24日先后登陸火星，向地球傳來大量清晰的火星圖片。8/1/202240智能與控制工程研究所日本研究的火星探測機器人8/1/202241智能與控制工程研究所軍用機器人英國研制的履帶式“手推車” （上圖）、 “土撥鼠”（右圖右）和“野牛”（右圖左）排爆機器人在波黑及科索沃戰爭中用來探測及處理爆炸物 機器警察8/1/202242智能與控制工程研究所德國的排爆機器人我國沈陽自動化所研制

28、的排爆機器人8/1/202243智能與控制工程研究所工兵機器人美國將M60坦克的炮塔去掉后改裝的豹式掃雷車8/1/202244智能與控制工程研究所德國研制的Minebreaker 2000機器人掃雷車 8/1/202245智能與控制工程研究所保安機器人美國研制的MDARS-E型室外保安機器人MPR-800多用途機器人，可用于掃雷、滅火、核生化污染清除等多項危險工作8/1/202246智能與控制工程研究所偵察機器人 美國研制的“徘徊者”偵察機器人由M113裝甲運輸車改裝而成 美國國防高級研究計劃局正在研制的只有2.54厘米大小昆蟲機器人8/1/202247智能與控制工程研究所水下掃雷機器人8/1

29、/202248智能與控制工程研究所瑞典博福斯公司研制的“雙鷹”水下掃雷機器人 8/1/202249智能與控制工程研究所美國羅克威爾公司及IS機器人公司研制的一種名叫“水下自主行走裝置”（ALUV）的水下掃雷機器蟹 8/1/202250智能與控制工程研究所無人機 “暗星”無人機“別動隊”無人機法國“紅隼”無人機高空無人偵察機8/1/202251智能與控制工程研究所鬼怪式無人機發射Brevel無人機只有15厘米的微型無人機8/1/202252智能與控制工程研究所 特種機器人復合式直徑6.14米盾構掘進機隧道鑿巖機器人 8/1/202253智能與控制工程研究所自動無軌堆垛機 機器人化裝載機 自動攤鋪

30、機 8/1/202254智能與控制工程研究所 移動機器人 法國國家科學研究中心和系統分析與結構實驗室共同研制的HILARE 2型移動機械手8/1/202255智能與控制工程研究所法國蒙特皮里亞（Montpellier）微電子與機器人實驗室研制的 LIRMM移動機器人 8/1/202256智能與控制工程研究所 微型機器人工業管道機器人移動探測系統 SMA六足微型機器人 外觀如同一只小甲蟲，外形尺寸為253030mm3，重20克，步行速度18mm/分，有12個自由度，SMA（形狀記憶合金）作為驅動源。微小型機器人將來可能在細小管道檢測及醫療方面發揮作用。 8/1/202257智能與控制工程研究所微

31、型飛行器：被認為是未來戰場上的重要偵察和攻擊武器，能以可接受的成本執行某一有價值的任務。這種飛行器必須能夠傳輸實時圖像或執行其它功能，有足夠小的尺寸（小于20厘米）、足夠的巡航范圍（如不小于5公里）和飛行時間（不小于15分鐘）。微型戰術無人機：可用于戰爭危險估計、目標搜索、通信中繼，監測化學、核或生物武器，偵察建筑物內部情況。可適用于城市、叢林等多種戰爭環境。因為其便于攜帶，操作簡單，安全性好的優點，可以在部隊中大量裝備。 8/1/202258智能與控制工程研究所微操作機器人系統華中科技大學控制系智能與控制工程研究所研制的HUST-MR801型雙手協調微操作機器人實驗系統8/1/202259智

32、能與控制工程研究所 娛樂機器人機器人足球賽 8/1/202260智能與控制工程研究所機器人相撲大賽 相撲機器人8/1/202261智能與控制工程研究所機器狗與機器昆蟲 8/1/202262智能與控制工程研究所小提琴機器人和吹笛機器人 吹笛機器人 小提琴機器人8/1/202263智能與控制工程研究所機器人樂隊8/1/202264智能與控制工程研究所舞蹈機器人和機器龜機器人舞蹈機器龜走迷宮8/1/202265智能與控制工程研究所 服務機器人腦外科機器人輔助系統護士助手機器人8/1/202266智能與控制工程研究所遙控操作手術（格林系統）8/1/202267智能與控制工程研究所導盲機器人和智能輪椅智

33、能輪椅導盲機器人8/1/202268智能與控制工程研究所爬纜索機器人和清洗巨人爬纜索機器人: 在高空纜索上自動完成檢查、打磨、清洗、去靜電、底涂和面涂及一系列的維護工作。清洗巨人：利用兩套計算機和一個機器人控制器來控制飛機的清洗 ，不僅減輕了工人的勞動強度，而且大大提高了工作效率。例如，人工清洗一架波音747飛機需要95個工時，而機器人清洗僅需12個工時。 8/1/202269智能與控制工程研究所高樓擦窗和壁面清洗機器人 8/1/202270智能與控制工程研究所消防機器人和救援機器人8/1/202271智能與控制工程研究所雕刻機器人和汽車加油機器人加油機器人：汽車駛入加油島，前輪觸發一個概略定

34、位器，給出汽車的概略位置。機器人臂抓起相應的油槍，機器人臂伸出，機器人臂上裝有一臺微型攝像機，它找到油箱蓋，利用一個吸氣裝置將其打開，然后機器人手爪擰開加油口密封蓋，插入加油軟管。加完油后，機器人蓋上密封蓋及油箱蓋。與此同時，計算機已為用戶結完帳。整個過程只需兩、三分鐘。 雕刻機器人：電腦雕刻系統集掃描、編輯、排版、雕刻諸功能于一體，是CAD/CAM一體化的典型產品，能方便快捷地在各種材質上雕刻出逼真、精致、耐久的二維圖形及三維立體浮雕。 8/1/202272智能與控制工程研究所導游機器人和禮儀機器人8/1/202273智能與控制工程研究所 農業和林業機器人 摘西紅柿機器人 溫室中的嫁接機器人

35、8/1/202274智能與控制工程研究所林木球果采集機器人 伐根機器人 8/1/202275智能與控制工程研究所 仿人形機器人本田公司機器人P2 本田公司機器人P3 日本本田公司投入巨資，經過10多年的開發，于1997年研制出了在世界上居領先地位的雙足步行機器人P3 ，按研制時間先后，把雙足步行機器人分別命名為P1、P2、P3等。P3的高度為160cm，體重130公斤。被稱為二哥的機器人P2身高1.80米，體重120公斤，看起來笨頭笨腦，但行動起來卻很靈活，它們不僅能在平坦的地面上行走，還能夠完成上臺階和用扳手擰螺釘等高難動作。8/1/202276智能與控制工程研究所我國研究的仿人型機器人 哈

36、爾濱工業大學雙足步行機器人在爬樓梯 國防科技大學研制 “先行者”仿人型機器人8/1/202277智能與控制工程研究所北京航空航天大學研究的多指靈巧手8/1/202278智能與控制工程研究所1.8 未來機器人的發展方向 ( The Future of Robots )目前的應用情況機器人的誕生是人類高新技術革命的結晶，經過短短四十多年的發展已取得了巨大成功，但是對于人類的理想來說這還僅僅是開始。據有關資料統計，1996年，全世界有機器人68萬臺，從1996年以來，世界機器人銷售量的年增長率為13%，到2000年，全世界的機器人數量已達到130萬臺（1999年底銷售機器人總臺數已達到110萬臺）。

37、 8/1/202279智能與控制工程研究所應用領域的進一步擴大 機器人在制造業中的發展是成功的，正逐步涉足非制造業。隨著人類改造大自然要求的提高，以及機器人適應特殊環境能力的增強，農業、林業、軍事、海洋勘探、太空探索、生物醫學工程等行業將是機器人嶄露頭角的新領域。深入日常生活 在人們的日常生活中，各種服務機器人也將向我們走來，娛樂機器人將給我們的生活增添無限樂趣。清潔機器人將減輕我們繁重的家務。保健機器人可為老人和殘疾人提供保健幫助，是人們強烈需求的對象。未來的機器人 未來的機器人將像人一樣，能聽、能看、能說、能識別環境，具有記憶、推理和決策能力，在某些方面甚至有超過人的能力，如計算、速度、記

38、憶、力量和適應惡劣環境的能力等。人類對機器人將逐漸實現語言、表情甚至意念等方式進行控制，機器人終將成為人類的忠實助手和親密朋友。8/1/202280智能與控制工程研究所1.9 我國機器人研究的簡況 ( Developing of Robots in China )我國機器人研究始于70年代，并被列入“七五”期間實施的國家“863”高科技發展計劃（512主題）?！?63”計劃的實施大大推動了我國機器人技術的發展，在短短30多年里，中國的機器人技術在世界上已占有一席之地，在制造業中陸續出現一些噴涂、焊接、搬運、裝配機器人，但受市場和資金等因素的影響，截止到1998年我國機器人裝機數量僅1200臺，其中絕大部分是進口的，這與發達國家相比還存在很大差距。8/1/202281智能與控制工程研究所在特種機器人方面，自第一臺水下機器人在沈陽自動化所研制成功后，瑞康（RECON）一號、探索者一號相繼下水，