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智能机器人的设计与制作

引言

近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现与

进展，不但使传统的工业生面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远

的影响。随着社会生产技术的飞速进展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化

生线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前

机器已经走进人的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，

发挥着越来越重要的作用，人已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一

门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动操纵等为

一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化与系统化，一些信息学、电子学方

面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的进展与30年

前的电脑行业极为相似。天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型

计算机的翻版。而机器人行业的利基品也同样种类繁多，比如协助医生进行外

科手术的机械臂、在伊拉克与阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、与

负责清扫地板的家用机器人，还有很多参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。

舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜

爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过很多次的失败，也感受

到了无比的乐趣。

图1.1、机器人

1绪论

机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自20世纪60年代初问世以来，

经历40余年的进展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非

结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、

生物学、操纵论、计算机、人工智能与系统工程等多学科知识于一身的高新技术

综合体。走向成熟的工业机器人，各类用途的特种机器人的多用化，昭示着机器

人技术灿烂的明天。

1.1国内外机器人技术进展的现状

为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构与大工业

企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国与加拿大，各要紧大学都

设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—

梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应

用软件的开发。德国正研究开发“MOVEANDPLAY”机器人系统，使机器人操作

就像人操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政

策，使日本机器人产业迅速进展起来，通过短短的十几年。到80年代中期，已

一跃而为“机器人王国”。其机器人的量与安装的台数在国际上跃居首位。按

照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的进展通过了

60年代的摇篮期。70年代的有用期。到80年代进人普及提高期。”

并正式把1980年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使

用机器人。中国机器人的进展起步较晚，1972年我国开始研制自己的工业机器

人。七期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示

教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊与搬运机器人。

1986年国家高技术研究进展计划(863计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世

界机器人技术的前沿，通过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出

了一批特种机器人。20世纪90年代，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，

先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各类用途的工业机器人，并实施

了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾

飞奠定了基础。

1.2机器人技术的市场应用

机器人融入我日常生活的步伐有多快？据国际机器人联盟调查，2004年，全

球个人机器人约有200万台，到2008年，还将有700万台机器人投入运行。按

照韩国信息通信部的计划，到2013年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而

日本机器人协会预测，到2025年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500亿

美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20世纪70年代PC行业的情况相仿，我

不可能准确预测出毕竟什么用途将推动这个新兴行业进入临界状态。只是看起

来，机器人很可能在护理与陪伴老年人的工作上大展宏图，或者许还能够帮助残

疾人四处走走，并增强士兵、建筑工人与医护人员的体力与耐力。目前，我国从

事机