机器人的研究现状及其发展趋势
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头测 量草莓 的位 置 和成 熟 情 况 ， 然后 利 用 安装 在 机
械臂 顶端具 备根据 果梗 的倾斜 度调 整角度 功能 的采
果手 采摘草 莓 。以采摘 机器人 为代 表 的农 业机 器人
２ ０ １ ０年 上 海 交通 大 学 针 对 人体 肠 道 无 创 检查 的特殊环 境 ， 研制 了 以微 型 电机 为执 行 机 构 的肠道
持 领域 。
（ １ ）微机器 人
方面 的应用 相对 比较滞 后 。 自上世 纪 ８ ０年 代起 ， 以 日本 为 代 表 的发 达 国家 开 始 研 制 农 业 机 器 人 ｊ 。 ２ ０ １ １年 ， 日本农研 机构 和涉 谷 精机 联 合研 制 了一 款 草莓 采摘机 器人 。该机 器人 由 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 头 、 Ｌ Ｅ Ｄ照 明灯 、 采果 手 以及 机械 臂构成 。首 先利 用 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像
息， 分析 机 器 人 的 整 体 状 态 ， 再 实 现 机 器 人 重 构¨ 。在 控 制方 面 ， 常 采用 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ （ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ — ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ） 系
Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ的研 究人 员 运 用 昆虫 变 态 发育 早 期 植 入 技
术， 首次将 ＭＥ ＭＳ器 件 植 人 烟 草 天 蛾 的蛹 体 内 ， 待 其 发育 成熟后 ， 通 过植 入 飞蛾 体 内的 ＭＥ ＭＳ芯 片 发 放 刺激 信号 ， 成功 实现 了对 飞蛾 翅 膀 扇 动及 飞 行 方
…
．
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…Hale Waihona Puke ………一
…
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璺 ． 铸 － 熏 …… ２ ０ １ ３ ． ． 竺 … ４ １ 堂 塑一 塑 …．
盛顿 大学 生物 机器人 研究 室研制 的微 细作业 系统 可 用 于蛋 白晶体操 作 和处理 。 日本 东京工 业 大学 的纳 米 机器人 系统 可在 电子显 微镜下 完成 超大规 模集 成
电路 的铝 线切 割实验 。 微机 器人 的核 心 是 微 机 电系 统 （ 以 下 简 称
ＭＥ Ｍ Ｓ ） 。２ ０ ０ ８年 ， 康奈 尔大学 和 Ｂ ｏ ｙ ｃ ｅ Ｔ ｈ ｏ ｍ ｐ ｓ ｏ ｎ
见。
目前用 于规划 和优化 自重构模 块 机器人 的路径 有分 布式 和集 中式 两种算 法 。分布式 算法是 指每 个 模块仅 根据模 块 的局部信 息来规 划其 运动路 径 。集 中式算 法是 指通过 采集各 模块 的连接状 态和 位置 信
２ ０ ０ ５年 浙 江 大学 发 明 了一 种仿 蝌 蚪 的微 机 器
人 。操作 者利用 图像采 集和无 线数 据收发 功能控 制 机器 人 ， 使 其通过 微 电机 驱 动 柔性 尾 部 和 螺旋 头 部 完成 前进后 退 等动作 。
向的控 制 。通 过对 这 类技 术 的进 一步 研 究 ， 植 入
统技术 。在 该 系 统 中 ，主机 是 管理 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ，负 责任 务 和资源 的动 态 分 配 与 调 度 ， 每个配置 （ 传 感 器 和
关节 ）都 是 执 行 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ，各 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ间 具 有 协 作 机 制 “ ］ 。 １ ． ２国 内机器人 研究 的现状 我 国机器人 的研 究 制造 始 于 ２ Ｏ世 纪 ７ ０年 代 ， １ ９ ７ ５年川崎 重工 在北 京 展 出 了 Ｕ ｎ ｉ ｍａ ｔ ｅ 一 ２ ０ ０ ０型 搬
２ ０世 纪 ６ ０年 代 的双足 步行 机 器 人是 类 人机 器 人 的开端 。１ ９ ７ ３年 ， 日本 早稻 田大学 加藤 一 郎实 验 室研 制 出了世界 上第一 台真 正意义 上 的类 人形机 器 人 ＷＡ Ｂ Ｏ Ｔ 一 １ 。它 可 以与人 交 流 ， 静 态 行走 ， 可抓 取 物体 ， 是现 代 机 器 人 的雏 形 。２ ０ １ ２年 ， 日本 大 阪 大学 Ｈｉ ｒ ｏ ｓ ｈ ｉ Ｉ ｓ ｈ ｉ ｇ ｕ ｒ ｏ 教 授研制 的最新 女 性仿 真机 器 人“ Ｇ ｅ ｍｉ ｎ ｏ ｉ ｄ Ｆ ” （ 如 图 ２所 示 ） ， 不仅能做出眨眼、
机器 人 ， 如 图 ３所 示 。
可 以提高生 产效 率 ， 减 轻农 民的负 担 ， 在 未来应该 会
有较 大 的发 展空 间 。
（ ４ ）类 人机 器人
根据 步 态要 求 ， 该 机器
人 由紧 凑 式 轴 向 螺 旋 传 动
和径 向柔 性 微 泵 液 压 两 部 分构 成 。图 中左 舱 ｂ较 长 ， 包含 提供 动力 的微 电机 ； 右 图３ 肠道机器人示意图
舱 ｄ较短 且 中空 ， 可搭 载 传感 器 和 医疗 设 备 ； ａ与 ｄ 是 配合完 成 径 向 运 动 ； ｅ是 两 舱 之 间 的 柔 性 连 接 。 以上 ４舱 的 相 互 配 合 ， 使 机 器 人 能 完 成 蠕 动 运
动 他 ］ 。
天 ｉ ： 一 部 唱 表 “ 恐 表 歌 演 怖 情 ， 。 而 谷 但 ， 且 ” 同 需 理 时 还 论 要 还 参 是 指 能 与 研 出 说 过 制 的 话 类 是 剧 和 人 ， 一 — ■ ■ ■ 圈 网 — 嘲 ■ 嬲 ■ Ｐ — 赚 ■ － — 啊 ・ ■ ｌ 一 ＿ — ■
Ｍ Ｅ ＭＳ器件 的动物 机器 人将可 能在军 事 侦察 方面 发
挥较 大 的作 用 。
（ ３ ）农业 机 器人
、
由 于经济 上 和技 术 上 的特 殊性 ， 机器 人 在农 业
运机 器人 。此后 ， 国 内的各 高 等 院校 和 科研 院所 纷 纷 开始研 制机器人 。虽 然我 国机器 人技术 的研发 起 步较 晚 ， 但 发展较 为迅 速 。２ ０ １ ２年 １ １月 ， 工业 和 信 息化 部在 上海表 示 ， 中国工 业 机器 人 市 场 已经 从 示 范性 推广 到全面 运 用 ， 工业 机 器人 将 被作 为重 点 支
械臂 顶端具 备根据 果梗 的倾斜 度调 整角度 功能 的采
果手 采摘草 莓 。以采摘 机器人 为代 表 的农 业机 器人
２ ０ １ ０年 上 海 交通 大 学 针 对 人体 肠 道 无 创 检查 的特殊环 境 ， 研制 了 以微 型 电机 为执 行 机 构 的肠道
持 领域 。
（ １ ）微机器 人
方面 的应用 相对 比较滞 后 。 自上世 纪 ８ ０年 代起 ， 以 日本 为 代 表 的发 达 国家 开 始 研 制 农 业 机 器 人 ｊ 。 ２ ０ １ １年 ， 日本农研 机构 和涉 谷 精机 联 合研 制 了一 款 草莓 采摘机 器人 。该机 器人 由 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 头 、 Ｌ Ｅ Ｄ照 明灯 、 采果 手 以及 机械 臂构成 。首 先利 用 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像
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Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ的研 究人 员 运 用 昆虫 变 态 发育 早 期 植 入 技
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盛顿 大学 生物 机器人 研究 室研制 的微 细作业 系统 可 用 于蛋 白晶体操 作 和处理 。 日本 东京工 业 大学 的纳 米 机器人 系统 可在 电子显 微镜下 完成 超大规 模集 成
电路 的铝 线切 割实验 。 微机 器人 的核 心 是 微 机 电系 统 （ 以 下 简 称
ＭＥ Ｍ Ｓ ） 。２ ０ ０ ８年 ， 康奈 尔大学 和 Ｂ ｏ ｙ ｃ ｅ Ｔ ｈ ｏ ｍ ｐ ｓ ｏ ｎ
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目前用 于规划 和优化 自重构模 块 机器人 的路径 有分 布式 和集 中式 两种算 法 。分布式 算法是 指每 个 模块仅 根据模 块 的局部信 息来规 划其 运动路 径 。集 中式算 法是 指通过 采集各 模块 的连接状 态和 位置 信
２ ０ ０ ５年 浙 江 大学 发 明 了一 种仿 蝌 蚪 的微 机 器
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向的控 制 。通 过对 这 类技 术 的进 一步 研 究 ， 植 入
统技术 。在 该 系 统 中 ，主机 是 管理 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ，负 责任 务 和资源 的动 态 分 配 与 调 度 ， 每个配置 （ 传 感 器 和
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２ ０世 纪 ６ ０年 代 的双足 步行 机 器 人是 类 人机 器 人 的开端 。１ ９ ７ ３年 ， 日本 早稻 田大学 加藤 一 郎实 验 室研 制 出了世界 上第一 台真 正意义 上 的类 人形机 器 人 ＷＡ Ｂ Ｏ Ｔ 一 １ 。它 可 以与人 交 流 ， 静 态 行走 ， 可抓 取 物体 ， 是现 代 机 器 人 的雏 形 。２ ０ １ ２年 ， 日本 大 阪 大学 Ｈｉ ｒ ｏ ｓ ｈ ｉ Ｉ ｓ ｈ ｉ ｇ ｕ ｒ ｏ 教 授研制 的最新 女 性仿 真机 器 人“ Ｇ ｅ ｍｉ ｎ ｏ ｉ ｄ Ｆ ” （ 如 图 ２所 示 ） ， 不仅能做出眨眼、
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可 以提高生 产效 率 ， 减 轻农 民的负 担 ， 在 未来应该 会
有较 大 的发 展空 间 。
（ ４ ）类 人机 器人
根据 步 态要 求 ， 该 机器
人 由紧 凑 式 轴 向 螺 旋 传 动
和径 向柔 性 微 泵 液 压 两 部 分构 成 。图 中左 舱 ｂ较 长 ， 包含 提供 动力 的微 电机 ； 右 图３ 肠道机器人示意图
舱 ｄ较短 且 中空 ， 可搭 载 传感 器 和 医疗 设 备 ； ａ与 ｄ 是 配合完 成 径 向 运 动 ； ｅ是 两 舱 之 间 的 柔 性 连 接 。 以上 ４舱 的 相 互 配 合 ， 使 机 器 人 能 完 成 蠕 动 运
动 他 ］ 。
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、
由 于经济 上 和技 术 上 的特 殊性 ， 机器 人 在农 业
运机 器人 。此后 ， 国 内的各 高 等 院校 和 科研 院所 纷 纷 开始研 制机器人 。虽 然我 国机器 人技术 的研发 起 步较 晚 ， 但 发展较 为迅 速 。２ ０ １ ２年 １ １月 ， 工业 和 信 息化 部在 上海表 示 ， 中国工 业 机器 人 市 场 已经 从 示 范性 推广 到全面 运 用 ， 工业 机 器人 将 被作 为重 点 支