智能机器人应用与发展

什么是机器人（robot）
美国：
美国机器人协会（RIA)：一种用于移动各种材料、 零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各 种任务，并具有编程能力的多功能操作机 （Manipulator）。
美国家标准局：一种能够进行编程并在自动控制下 完成某些操作和移动作业任务或动作的机械装置。
什么是机器人（robot）
机器人的发展历史
1967年，第一台 Unimation公司的喷涂 用机器人出口到日本
1968年，第一台智能 机器人Shakey在斯坦 福研究所(SRI)诞生
机器人的发展历史
1972，IBM公司开发出内部使用的制 造机器人，并发展成为IBM7565商用 机器人
机器人的发展历史
1978年，第一台PUMA机器人由 Unimation装运到GM公司
机器人的手臂：机器人的手臂也叫工具执行装置（IDD）。该手臂具有 三个关节：肩、肘和腕。该手臂能够使工具操作延伸、弯曲和转动一定 精确的夹角，并能剔除岩石表层，拍摄微小图像，并分析岩石和土壤的 组成成分。装在机器人手上的4个工具是：微型摄像机、Mossbauer谱 分光计、射线粒子X射线分光仪和岩石研磨工具。
节省劳动力
搬运机器人、清扫机器人……
进行极限作业
喷漆机器人、空间机器人、海底机器人、救 援机器人
用于医疗、福利
外科手术机器人、智能轮椅……
与人协调作业 机器宠物，如日本的机器狗，机器猫。
机器人的发展历史
1920年，捷克作家卡雷尔·卡佩克在科幻剧本 《罗萨姆的万能机器人》中定义了“robota”
Hale Waihona Puke Baidu勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
机器人的摄像机： “勇气号”机器人 有9个摄像机。包括： 避障摄像机（4个）、 导航摄像机（2个）、 科学探测全景摄像 机（2个）、显微镜 摄像机（1个）、测 定标定对象（它以 日晷的形式安装在 机器人的平台上）。
“勇气号”机器人上的摄像机布局
“勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
机器人的手臂
“勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
机器人的温度控制：火星探测空间机器人最重要的器件绝对不能超过-40 ~ 40C这个范围。通常保温的方法有以下几种：利用黄金涂料防止热量扩 散、防止热量扩散的绝热材料是“气溶胶”、通过加热器来保持温度、自动 调温器和热转换器、散热管等。
火星探测空间机器人的工作过程主要包括以下步骤： 开始通信准备 、 旋转太空船 、 开始传输音频信号 巡游舱脱离 、 “勇气号”进入火星大气层 展开减速伞 、 隔热屏脱离 、 登陆器脱离 雷达系统开始工作 、 降落成像器对火星表面拍照 开始向火星环绕检测卫星进行数据传输 、 气囊的膨胀 减速火箭推进器 、 绳索剪断和第一冲击发生 登陆器翻滚直到最终完全停止 、 通信尝试开始 关键的布置开始 、 开始向火星长期卫星传输信号 休眠
机器人的发展历史
80年代开始，各种机器 人公司陆续成立，并不 断出现兼并和调整
1983年，美国开始将机 器人学列入教学计划。
机器人的“颈和头”：在 “勇气号”机器人上看上去 像颈和头的装置被称为全景 摄像机桅杆头（Pancam Mast Assembly）。它有两个 作用：作为装在机器人内部 的微型热辐射分光计潜望镜、 全景摄像机和导航摄像机提 供一个适合的高度和视界。
机器人上的“颈”和“头”
“勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
1954年，George Deval开发出第一台可编程 机器人
1962年，Unimation公司成立，出现了最早了 工业机器人，第一位用户是GM（美国通用机 械公司）
1964年，MIT，Stanford University 等成立 人工智能研究所
1965年，Carnegie Mellon University 建立 机器人研究所
中国：
机器人是一种自动化的机器 这种机器具备一些与人或生物相似的智
能能力，如
• 感知能力 • 规划能力 • 动作能力 • 协同能力
什么是机器人（robot）
国际标准化组织对工业机器人的定义 （1987年）
工业机器人是一种具有自动控制的操作 和移动功能，能完成各种作业的可编程 操作机。
机器人的功能
什么是机器人（robot）
日本：
森政弘与合田周平：
• 机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、 通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个 特征的柔性机器
加藤一郎：具有如下3个条件的机器
• 具有脑、手、脚等三要素的个体； • 具有非接触传感器（如，用眼、耳接受远方信
息）和接触传感器； • 具有平衡觉和固有觉的传感器。
热电子盒WEB
“勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
控制系统：机器人的计算机安装在机体内一个称为机器人电子模块 （REM）的里面。主计算机与机器人的设备和传感器通过总线来交换 数据。
机器人的轮子：机器人有6个轮子，每个轮子有自己独立的电动机。它 的2个前轮和2个后轮还有独立的转向发动机。
科学仪器：科学仪器主要包括：磁体排列\微型热辐射分光计MiniTES(Miniature Thermal Emission Spectrometer)、穆斯堡尔谱分光计、 射线粒子X射线分光仪（APXS）、磨石工具（RAT）等。
智能机器人应用与发展
2013.12.
“勇气号”火星探测空间机器人
“勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
机体：机器人的机体 被称为热电子盒WEB （Warm Electronics Box）。机体是一层坚 硬的外壁，它能起到 保护机器人的计算机、 电子系统和电池（这 些都是机器人的心脏 和大脑）的作用。因 此，机体保护了机器 人的主要器官并实现 了温度控制。
主要内容
1. 什么是机器人 2. 机器人的发展历史 3. 机器人的分类 4. 机器人的组成和涉及的技术 5. 智能机器人 6. 未来展望 7. 机器人竞赛
什么是机器人（robot）
机器人问世已有几十年，但对这一问 题一直没有统一的意见。原因之一是机器 人学科还在发展，另一原因主要是因为机 器人涉及到了人的概念，成为一个难以回 答的哲学问题。正是由于机器人定义的模 糊，人们才会有充分的想象和创造空间。