机器人的发展现状和未来展望讲义

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机器人的发展现状和未来展望,陈黄祥,机器人研究所所长,（研究方向：智能机器人表演、创新能力研究）,15800002268,QQ：704558285,那么什么是机器人呢?,人们一般的理解，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置，它仍然是个机器。,特点是：,感知功能,行走功能,可以编程,它是人造的机器或机械电子装置，所以这个机器人仍然是个机器。人们提出来机器人的定义是能够感知环境，能够学习、有情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。,要发展机器人的三个理由,一：机器人干人不愿意干的事（有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境）。,二：机器人可以干人不好干的活（比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低）。,三：机器人干人干不了的活（比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作）。,阿西莫夫的机器人定律,一、机器人不得伤害人类，或看到人类受到伤害而袖手旁观；,二、在不违反第一定律的前提下，机器人必须绝对服从人类给与的任何命令；,三、在不违反第一定律和第二定律的前提下，机器人必须尽力保护自己。,1、1,机器人在国内和国际的应用,我国机器人发展情况,开始于20世纪70年代后期（当时我们在国家北京举办一个日本的工业自动化产品展览会，在这个会上有两个产品，一个是数控机床，一个是工业机器人）,在七五、八五、九五、十五将近这二十年的发展，发展最迅速的时候，是在1986年我们国家成立了863计划是高技术发展计划，就将机器人技术作为一个重要的发展的主题，国家投入将近几个亿的资金开始进行了机器人研究，使得我们国家在机器人这一领域得到很快地、迅速地发展。目前我们国家比较有代表性的研究，有,工业机器人，水下机器人，空间机器人，核工业的机器人，都在国际上应该处于领先水平，,总体上我们国家与发达国家相比，还存在很大的差距，但是在上述这些水下、空间、核工业，一些特殊机器人方面，我们取得了很多有特色的研究成就。,像日本，机器人技术的应用非常广泛，一般的工厂已经用机器人进行生产。而在我们国内，一般的工厂还不是用得很多，只有比较先进的工厂或者是外资企业使用机器人。,而从研究的角度来说，差距较应用方面小一些。国际上目前研究的课题，国内的研究人员也有涉及，甚至在某些方面还比国外超前。,国内机器人公司代表,沈阳新松机器人自动化股份有限公司,首钢莫托曼机器人有限公司,北京博创科技,北京森汉科技有限公司,上海英集思机器人,北京智能佳机器人,上海未来伙伴机器人有限公司,广州中鸣机器人有限公司,深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司,行走机器人2009年1月8日，北京郊区农民吴玉禄（音译）在自家附近操作由他自制的行走机器人拉着的人力车溜达。这款机器人是热衷于发明创造的吴玉禄制造的最新、最大的机器人。他用从垃圾堆捡来的金属丝、金属片、螺丝钉和钉子等为材料，从1986年就开始制造机器人。,目前我们与,森,森汉合作研,发,发的机器,人,人-8S人,形,形机器人,我国对机器,人,人的分类,我国的机器,人,人专家从应,用,用环境出发,，,，将机器人,分,分为两大类,：,：即工业机,器,器人和特种,机,机器人。,工业机器人,：,：,是面向工业,领,领域的多关,节,节机械手或,多,多自由度机,器,器人。,特种机器人,：,：,是除工业机,器,器人之外的,、,、用于非制,造,造业并服务,于,于人类的各,种,种先进机器,人,人，包括：服务,机,机器人、水,下,下机器人、,娱,娱乐机器人,、,、军用机器,人,人、农业机,器,器人、机器,人,人化机器等。,在特种机器,人,人中，有些,分,分支发展很,快,快，有独立,成,成体系的趋,势,势，如服务机器,人,人、水下机,器,器人、军用,机,机器人、微,操,操作机器人,等,等。,目前，国际,上,上的机器人,学,学者，从应,用,用环境出发,将,将机器人也,分,分为两类：,制,制造环境下,的,的工业机器,人,人和非制造,环,环境下的服,务,务与仿人型,机,机器人，这,和,和我国的分,类,类是一致的,。,。,机器人在汽,车,车行业应用,最,最多,机器人产业,发,发展到今天,，,，国人比较,关,关注机器人,在,在工厂上的,应,应用。现阶,段,段关注得比,较,较多的还是,服,服务性机器,人,人。像炒菜,机,机器人、保,安,安机器人、,助,助老助残机,器,器人等与日,常,常生活比较,密,密切的机器,人,人，已经成,为,为新宠。据,悉,悉，相对于,服,服务性的机,器,器人来说，,工,工厂里运用,机,机器人的比,例,例相对较高,。,。,在,在国内，,机,机器人在汽,车,车生产上应,用,用得最多，,任,任何一家汽,车,车工厂都需,要,要机器人，,不,不管是国内,制,制造的机器,人,人还是国外,进,进口的机器,人,人，汽车的,零,零件装配、,喷,喷漆都需要,机,机器人。,日本机器人,发,发展,日本，战后,以,以后开始进,行,行汽车的工业，那么这时,候,候由于它人力的缺乏，它迫切需,要,要一种机器,人,人来进行大,批,批量的制造,，,，提高生产,效,效率降低人,的,的劳动强度,，,，这是从社,会,会发展需求,本,本身的一个,需,需求。另一,方,方面它也是,生,生产力发展,的,的需求的必,然,然结果，也,是,是人类自身,发,发展的必然,结,结果。,日本政府一方面在经,济,济上采取了积极的扶植,政,政策，鼓励发展,和,和推广应用,机,机器人，从,而,而更进一步,激,激发了企业,家,家从事机器,人,人产业的积,极,极性。,按照日本产,业,业机器人工,业,业会常务理,事,事米本完二,的,的说法：“,日,日本机器人,的,的发展经过,了,了60年代的,摇,摇篮期，70年代的实,用,用期，到80年代进人,普,普及提高期,。,。”并正式把1980年定,为,为“产业机,器,器人的普及,元,元年”，开,始,始在各个领,域,域内广泛推,广,广使用机器,人,人。,日本在汽车,、,、电子行业,大,大量使用机,器,器人生产，,使,使日本汽车,及,及电子产品,产,产量猛增，,质,质量日益提,高,高，而制造,成,成本则大为,降,降低。从而,使,使日本生产,的,的汽车能够,以,以价廉的绝,对,对优势进军,号,号称“汽车,王,王国”的美,国,国市场，并,且,且向机器人,诞,诞生国出口,日,日本产的实,用,用型机器人,。,。此时，日,本,本价廉物美,的,的家用电器,产,产品也充斥,了,了美国市场,这使“,山,山姆大叔”,后,后悔不已。,日,日本由于制,造,造、使用机,器,器人，增大,了,了国力，获,得,得了巨大的,好,好处，迫使,美,美、英、法,等,等许多国家,不,不得不采取,措,措施，奋起,直,直追。,“ASIMO”是本田,公,公司开发的,双,双脚步行机器人，于2000年11月,首,首次在横滨,国,国际和平会,议,议中心举行,的,的机器人展,示,示会上亮相,。,。2004,年,年12月，,本,本田公司曾,改,改进过“ASIMO”,的,的性能，增,加,加了它的关,节,节和马达，,使,使其可以以,每,每小时3公,里,里的速度小,跑,跑，而且将,其,其身高也由,最,最初的11米提高到13米，,体,体型犹如一,个,个8岁小男,孩,孩。,据日本东,京,京新闻14日报道，,这,这次采用的,新,新技术可以,使,使它分析人,走,走路时是如,何,何保持平衡,的,的，不仅时,速,速增加了一,倍,倍，而且双,足,足离地时仍,能,能保持稳定,的,的姿势。,ASIMO=Advanced（,新,新世纪）Step（进,入,入）Innovative（创,新,新）MObility（移动工,具,具）,新型“阿西,莫,莫”机器人,身,身高130,厘,厘米，体重54公斤，,能,能以时速6,公,公里的速度,跑,跑步前进，,还,还能以每小,时,时5公里的,速,速度、按半,径,径25米,的,的路线回旋,跑,跑动。新型,“,“阿西莫”,在,在跑步过程,中,中双脚同时,离,离地时，能,控,控制自身姿,势,势的倾斜，,使,使跑步速度,提,提高到以往,型,型号的两倍,。,。在回旋跑,动,动时，它能,根,根据离心力,的,的大小，将,身,身体的重心,向,向内侧倾斜,，,，从而实现,高,高速回旋跑,动,动。,阿西莫,2006年,最,最新版的阿,西,西莫，具备,人,人工智能。,可,可以预先设,定,定动作，还,能,能依据人类,的,的声音，手,势,势等指令从,事,事相应动作,，,，此外，它,还,还具备基本,的,的记忆与辨,识,识能力。,身高130,厘,厘米，体重54公斤，,“,“阿西莫”,看,看上去很像,一,一个身穿太,空,空服的小朋,友,友。接下来,的,的几年中，,“,“阿西莫”,每,每 次亮相,都,都要向人们,展,展示自己的,新,新本领。跑,步,步、端盘子,、,、推小车、,跳,跳舞等高难,度,度动作都被,他,他一一拿下,。,。多才多艺,的,的“阿西莫,”,”甚 至还,能,能指挥一个,乐,乐队演奏。,近,近几年，研,究,究人员则将,对,对“阿西莫,”,”的研究重,心,心逐渐转向,智,智能控制方,向,向。去年，,“,“阿西莫”,展,展示了 它,的,的“读心术,”,”，控制人,员,员只需思考,一,一个“举起,右,右手”的指,令,令，“阿西,莫,莫”就能通,过,过分析控制,人,人员的脑电,波,波和大脑中,血,血流变化,的,的数据，“,读,读懂”接收,到,到的命令，,并,并作出相应,的,的动作。研,究,究人员希望,，,，“阿西莫,”,”能够在未,来,来掌握更多,与,与人沟通的,本,本领，从而,应,应用到实,现,现照看老人,、,、孩子，代,人,人做家务等,家,家庭服务之,中,中。,阿西莫在2000年的10月31,日,日，首次出,现,现在世人眼,前,前。他最爱,跳,跳舞，身段,比,比真人跳的,机,机械舞更柔,软,软，阿西莫,能,能以每小时6公里的速,度,度奔跑，也,能,能把饮料平,稳,稳而准确的,放,放在桌上。,如,如今进化,版,版的阿西莫,已,已经进步到,能,能分析人类,思,思考模式，,透,透过脑波讯,号,号的传送，,几,几秒后他能,正,正确理解人,类,类的指令。,阿西莫十岁,了,了,HAL机器,人,人2008年 11月12日,，,，东京北的,筑,筑波大学，,西,西班牙索菲,亚,亚皇后和胡,安,安卡洛斯,国,国王以及日,本,本的明仁天,皇,皇和美智子,皇,皇后正在观,看,看身穿机器,人,人装备HAL（“混合,式,式辅助义肢,”,”的缩写,）,）的人员进,行,行表演。这,种,种机器人可,以,以提起30,公,公斤的大米,袋,袋。,人形机器人,2008 年11,月,月25日，,日,日本西部大,阪,阪大学，三,菱,菱重工业公,司,司出品的人,形,形机器人“,若,若丸”正在,进,进行表演。,图,图中右边的,机,机器人名为,“,“桃子”，,左,左边的机器,人,人名为“武,雄,雄”，它们,正,正在参加世,界,界上首次人,机,机结合实验,话,话剧表演，,话,话剧剧本由,日,日本剧作家,平,平田织佐撰,写,写。,保安机器人,日本东,京,京工业大学,的,的一名学生,在,在2009,年,年3月3日,举,举行的东京,安,安全展上，,展,展示了一个,保,保安机器人,“,“bino3”的模型,。,。“bino3”有4,只,只眼，这4,只,只眼分别是2个广角立,体,体摄像头和2个电传照,相,相立体摄像,头,头，这个机,器,器人能非常,平,平稳地追踪,目,目标或者入,侵,侵者。,奏乐机器人,2008年5月4,日,日丰田汽车,公,公司的机器,人,人在陈列室,中,中正在演奏,乐,乐器。,美国的机器,人,人发展,在1962年,就,就研制出世,界,界上第一台,工,工业机器人，比起号称,“,“机器人王,国,国”的