仪科概论 遥操作机器人

遥操作机器人

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机器人遥操作是指操作人员监视和控制远方机器人完成各种作业，从而使机器人能够代替人类在一些无法触及的、甚至一些危机人类健康或生命安全的环境下完成各种任务。机器人遥操作系统亦是在各种危机人类健康或生命安全的环境的存在的背景下产生的。

遥操作机器人涵盖了许多种类，亦是涉及了各种领域。在仪器科学与技术概论的第一堂相关课上我们听老师讲解了一些有关的遥操作机器人，在下一堂课我们则以小组的形式利用PPT展示我们感兴趣的某些遥操作机器人的各个方面。各个小组展示出来的遥操作机器人都很有特色，除了我们小组介绍的机器人之外我印象比较深的则是水下机器人和军事机器人。

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。关于水下机器人的优点、缺点，同学也给出了相关介绍。1.优点：水下机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业，水下机器人上一般配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置，能提供实时视频、声呐图像，机械臂能抓起重物，水下机器人在石油开发、海事执法取证、科学研究和军事等领域得到广泛应用。2.缺点：由于

水下机器人运行的环境复杂，水声信号的噪声大，而各种水声传感器普遍存在精度较差、跳变频繁的缺点，因此水下机器人运动控制系统中，滤波技术显得极为重要。水下机器人运动控制中普遍采用的位置传感器为短基线或长基线水声定位系统，速度传感器为多普勒速度计会影响水声定位系统精度。因素主要包括声速误差、应答器响应时间的丈量误差、应答器位置即间距的校正误差。而影响多普勒速度计精度的因素主要包括声速c、海水中的介质物理化学特性、运载器的颠簸等。水下机器人发展不算早，可分为三个阶段，第一阶段要从1953年算起。从1953年至1974年为第一阶段，主要进行潜水器的研制和早期的开发工作。先后研制出20多艘潜水器。其中美国的CURV系统在西班牙海成功地回收一枚氢弹，引起世界各国的重视。1953年第一艘无人遥控潜水器问世，到1974年的20年里，全世界共研制了20艘无人遥控潜水器。特别是1974年以后，由于海洋油气业的迅速发展，无人遥控潜水器也得到飞速发展。无人有缆潜水器的研制80年代进入了较快的发展时期，也就是第二阶段。1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。到1981年，无人遥控潜水器发展到了400余艘，其中90%以上是直接；或间接为海洋石油开采业服务的。海洋石油和天然气开发的需要，推动了潜水器理论和应用的研究，潜水器的数量和种类都有显著地增长。载人潜水器和无人遥控潜水器（包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器）在海洋调查、海洋石油开发、救捞等方面发挥了较大的作用。1985年，潜水器又进入一个新的发展时期，即第三阶段。80年代以来，中国也

开展了水下机器人的研究和开发，研制出“海人”1号(HR-1)水下机器人，成功地进行水下实验。1988年，无人遥控潜水器又得到长足发展，猛增到958艘，比1981年增加了110%。这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器，大约为800艘上下，其中420余艘是直接为海上池气开采用的。无人无缆潜水器的发展相对慢一些，只研制出26艘，其中工业用的仪8艘，其他的均用于军事和科学研究。另外，载人和无人混合理潜水器在这个时期也得到发展，已经研制出32艘，其中28艘用于工业服务。

至于军事机器人(military robot)，百度上给的解释是指为了军事目的而研制的自动机器人，在未来战争中，自动机器人士兵以后成为对敌作战的军事行动的绝对主力。军事机器人与其他的遥操作机器人的最大不同在于它的影响力和杀伤力，作为军事机器人，我们不得不考虑它的道德规范。毫无疑问，未来战争中，自动机器人士兵将成为作战的绝对主力。但是美国海军研究室帕特里克·林博士近日在关于机器人士兵的研究报告《自动机器人的危险、道德以及设计》中，对美国军方使用机器人提出警告，建议为军事机器人设定道德规范。研究人员认为，必须对军事机器人提前设定严格的密码，否则整个世界都有可能毁于他们的钢铁之手。报告中表示，为军事机器人设定道德规范是一项严肃的工作，人类必须正视快速发展的机器人，它们足够聪明，甚至最后可能展示出超过现代士兵的认知优势。帕特里克·林博士在报告中说：“现在存在一个共同的误解：认为机器人只会做程序中规定它们做的事情。可不幸的是，这种想法已经过时了，一个人

书写和理解程序的时代已经一去不复返了。”林博士说，实际上，现在的程序大都是由一组程序师共同完成的，几乎没有哪个人能完全理解所有程序。因此，也没有任何一个人能精确预测出这些程序中哪部分可能发生变异。如何能够保护机器人士兵不受恐怖分子、黑客的袭击或者出现软件故障呢?如果机器人突然变得狂暴，谁应该负责呢，是机器人的程序设计师还是美国总统?机器人应该有“自杀开关”吗?林暗示说，唯一解决这些问题的办法就是提前为机器人设定“密码”，包括伦理道德、法律、社会以及政治等因素。

当然，遥操作机器人还有很多其他的种类。譬如工业机器人中的消防机器人，再譬如用于医疗的血管机器人，还有新兴起的纳米机器人，以及课堂上未提到的清洁机器人等等。机器人遥操作系统确实是很严谨博大，而这次的仪概课虽不能展示出遥操作机器人的全貌，但却为我们开启了一扇走进机器人遥操作领域的大门。