机器人发展现状和未来展望

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）15800002268QQ：[e-mail]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。目前我们与森汉合作研发的机器人-8S人形机器人我国对机器人的分类我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类：即工业机器人和特种机器人。工业机器人：是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。特种机器人：是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。机器人在汽车行业应用最多机器人产业发展到今天，国人比较关注机器人在工厂上的应用。现阶段关注得比较多的还是服务性机器人。像炒菜机器人、保安机器人、助老助残机器人等与日常生活比较密切的机器人，已经成为新宠。据悉，相对于服务性的机器人来说，工厂里运用机器人的比例相对较高。在国内，机器人在汽车生产上应用得最多，任何一家汽车工厂都需要机器人，不管是国内制造的机器人还是国外进口的机器人，汽车的零件装配、喷漆都需要机器人。日本机器人发展日本，战后以后开始进行汽车的工业，那么这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，这是从社会发展需求本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果。日本政府一方面在经济上采取了积极的扶植政策，鼓励发展和推广应用机器人，从而更进一步激发了企业家从事机器人产业的积极性。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60年代的摇篮期，70年代的实用期，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。日本在汽车、电子行业大量使用机器人生产，使日本汽车及电子产品产量猛增，质量日益提高，而制造成本则大为降低。从而使日本生产的汽车能够以价廉的绝对优势进军号称“汽车王国”的美国市场，并且向机器人诞生国出口日本产的实用型机器人。此时，日本价廉物美的家用电器产品也充斥了美国市场……这使“山姆大叔”后悔不已。日本由于制造、使用机器人，增大了国力，获得了巨大的好处，迫使美、英、法等许多国家不得不采取措施，奋起直追。•“ASIMO”是本田公司开发的双脚步行机器人，于2000年11月首次在横滨国际和平会议中心举行的机器人展示会上亮相。2004年12月，本田公司曾改进过“ASIMO”的性能，增加了它的关节和马达，使其可以以每小时3公里的速度小跑，而且将其身高也由最初的1．1米提高到1．3米，体型犹如一个8岁小男孩。•据日本《东京新闻》14日报道，这次采用的新技术可以使它分析人走路时是如何保持平衡的，不仅时速增加了一倍，而且双足离地时仍能保持稳定的姿势。•ASIMO=Advanced（新世纪）Step（进入）Innovative（创新）MObility（移动工具）•新型“阿西莫”机器人身高130厘米，体重54公斤，能以时速6公里的速度跑步前进，还能以每小时5公里的速度、按半径2．5米的路线回旋跑动。新型“阿西莫”在跑步过程中双脚同时离地时，能控制自身姿势的倾斜，使跑步速度提高到以往型号的两倍。在回旋跑动时，它能根据离心力的大小，将身体的重心向内侧倾斜，从而实现高速回旋跑动。••阿西莫•2006年最新版的阿西莫，具备人工智能。可以预先设定动作，还能依据人类的声音，手势等指令从事相应动作，此外，它还具备基本的记忆与辨识能力。•身高130厘米，体重54公斤，“阿西莫”看上去很像一个身穿太空服的小朋友。接下来的几年中，“阿西莫”每次亮相都要向人们展示自己的新本领。跑步、端盘子、推小车、跳舞等高难度动作都被他一一拿下。多才多艺的“阿西莫”甚至还能指挥一个乐队演奏。近几年，研究人员则将对“阿西莫”的研究重心逐渐转向智能控制方向。去年，“阿西莫”展示了它的“读心术”，控制人员只需思考一个“举起右手”的指令，“阿西莫”就能通过分析控制人员的脑电波和大脑中血流变化的数据，“读懂”接收到的命令，并作出相应的动作。研究人员希望，“阿西莫”能够在未来掌握更多与人沟通的本领，从而应用到实现照看老人、孩子，代人做家务等家庭服务之中。•阿西莫在2000年的10月31日，首次出现在世人眼前。他最爱跳舞，身段比真人跳的机械舞更柔软，阿西莫能以每小时6公里的速度奔跑，也能把饮料平稳而准确的放在桌上。如今进化版的阿西莫已经进步到能分析人类思考模式，透过脑波讯号的传送，几秒后他能正确理解人类的指令。阿西莫十岁了HAL机器人——2008年11月12日，东京北的筑波大学，西班牙索菲亚皇后和胡安·卡洛斯国王以及日本的明仁天皇和美智子皇后正在观看身穿机器人装备HAL（“混合式辅助义肢”的缩写）的人员进行表演。这种机器人可以提起30公斤的大米袋。人形机器人——2008年11月25日，日本西部大阪大学，三菱重工业公司出品的人形机器人“若丸”正在进行表演。图中右边的机器人名为“桃子”，左边的机器人名为“武雄”，它们正在参加世界上首次人机结合实验话剧表演，话剧剧本由日本剧作家平田织佐撰写。保安机器人——日本东京工业大学的一名学生在2009年3月3日举行的东京安全展上，展示了一个保安机器人“bino3”的模型。“bino3”有4只眼，这4只眼分别是2个广角立体摄像头和2个电传照相立体摄像头，这个机器人能非常平稳地追踪目标或者入侵者。奏乐机器人——2008年5月4日丰田汽车公司的机器人在陈列室中正在演奏乐器。美国的机器人发展在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称“机器人王国”的日本起步至少要早五六年。70年代后期，美国政府和企业界虽有所重视，但在技术路线上仍把重点放在研究机器人软件及军事、宇宙、海洋、核工程等特殊领域的高级机器人的开发上。进入80年代之后，美国才感到形势紧迫，政府和企业界才对机器人真正重视起来，政策上也有所体现，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。80年代中后期，随着各大厂家应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并很快占领了美国60％的机器人市场。具体表现在：（1）性能可靠，功能全面，精确度高；（2）机器人语言研究发展较快，语言类型多、应用广，水平高居世界之首；（3）智能技术发展快，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用；（4）高智能、高难度的军用机器人、太空机器人等发展迅速，主要用于扫雷、布雷、侦察、站岗及太空探测方面。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。综观它的发展史，道路是曲折的，不平坦的。“大狗”机器人•由美国武器合约商波士顿动力公司（BostonDynamics）研发的一套科技含量非常高的装置——“大狗”(BigDog)运输机器人。•它高约1米，重75kg采用汽油发动机驱动。有四只强有力的腿，每条腿有三个靠传动装置提供动力的关节，并有一个“弹性”关节。这些关节由一个机载计算机处理器控制。它体内装有维持机身平衡的回转仪，内力传感器等，可探测到地势变化，根据情况做出调整。它的最高负载量可达340磅，以每小时4英里的速度行走，而且可在丘陵地形上攀登前行，全靠本身的立体视觉系统或远程遥控器确认路径。•即使是挨上重重的一脚，它也能马上恢复。在光滑的冰上行走时它数次几乎摔倒，但最终都保持住了平衡状态。应付不同地形的能力，它能沿着陡峭的山坡爬上去爬下来，在多石、泥泞和雪地上行走。视频的末尾显示了它的超强跳跃能力，可以跳跃脚下差不多1米宽的距离。•0.4536公斤（kg），也就是0.9072斤1.60931公里•机器人的应用分类•军用机器人：◆地面军用机器人◆无人机◆水下机器人◆空间机器人•民用机器人：◆工业机器人◆服务机器人◆娱乐机器人◆类人机器人◆农业机器人应用到日常生活是发展趋势机器人的应用逐渐转移到新的领域，例如服务业。针对家庭服务方面，要求机器人必须要好用，对人有真正的帮助。而现在的机器人离这个要求还有一定的距离。机器人要真正为人服务，成为人类的好朋友，还要走一段比较长的路。但将机器人应用到人类日常生活中，是未来发展的必然趋势。将来可能会变成机器人时代，相信会有这么一个现象出现：机器人进家庭，机器人进学校，中国现在正处于迈向机器人时代的过程中。参加机器人研究和竞赛的好处1、最好的学习提高的机会—用研究的心态学习。（态度）2、团队沟通和共同协作能力。（为人）3、项目的财务、采购、管理、设计规划能力。（为事）4、机器人技术、计算