1767_輪式移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1,輪式,移動(dòng),挪動(dòng),機(jī)器人,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯1機(jī) 器 人1.機(jī) 器 人 的 作 用機(jī) 器 人 是 高 級 整 合 控 制 論 、 機(jī) 械 電 子 、 計(jì) 算 機(jī) 、 材 料 和 仿 生 學(xué) 的 產(chǎn) 物 。 在 工 業(yè) 、 醫(yī) 學(xué) 、農(nóng) 業(yè) 、 建 筑 業(yè) 甚 至 軍 事 等 領(lǐng) 域 中 均 有 重 要 用 途 ?，F(xiàn) 在 ， 國 際 上 對 機(jī) 器 人 的 概 念 已 經(jīng) 逐 漸 趨 近 一 致 。 一 般 說 來 ， 人 們 都 可 以 接 受 這 種 說法 ， 即 機(jī) 器 人 是 靠 自 身 動(dòng) 力 和 控 制 能 力 來 實(shí) 現(xiàn) 各 種 功 能 的 一 種 機(jī) 器 。 聯(lián) 合 國 標(biāo) 準(zhǔn) 化 組 織 采納 了 美 國 機(jī) 器 人 協(xié) 會(huì) 給 機(jī) 器 人 下 的 定 義 ： “一 種 可 編 程 和 多 功 能 的 ， 用 來 搬 運(yùn) 材 料 、 零 件 、工 具 的 操 作 機(jī) ； 或 是 為 了 執(zhí) 行 不 同 的 任 務(wù) 而 具 有 可 改 變 和 可 編 程 動(dòng) 作 的 專 門 系 統(tǒng) 。2.能 力 評 價(jià) 標(biāo) 準(zhǔn)機(jī) 器 人 能 力 的 評 價(jià) 標(biāo) 準(zhǔn) 包 括 ： 智 能 ， 指 感 覺 和 感 知 ， 包 括 記 憶 、 運(yùn) 算 、 比 較 、 鑒 別 、 判斷 、 決 策 、 學(xué) 習(xí) 和 邏 輯 推 理 等 ； 機(jī) 能 ， 指 變 通 性 、 通 用 性 或 空 間 占 有 性 等 ； 物 理 能 ， 指 力 、速 度 、 連 續(xù) 運(yùn) 行 能 力 、 可 靠 性 、 聯(lián) 用 性 、 壽 命 等 。 因 此 ， 可 以 說 機(jī) 器 人 是 具 有 生 物 功 能 的三 維 空 間 坐 標(biāo) 機(jī) 器 。3.機(jī) 器 人 的 組 成機(jī) 器 人 一 般 由 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 、 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 、 檢 測 裝 置 和 控 制 系 統(tǒng) 等 組 成 。執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 即 機(jī) 器 人 本 體 ， 其 臂 部 一 般 采 用 空 間 開 鏈 連 桿 機(jī) 構(gòu) ， 其 中 的 運(yùn) 動(dòng) 副 （ 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副或 移 動(dòng) 副 ） 常 稱 為 關(guān) 節(jié) ， 關(guān) 節(jié) 個(gè) 數(shù) 通 常 即 為 機(jī) 器 人 的 自 由 度 數(shù) 。 根 據(jù) 關(guān) 節(jié) 配 置 型 式 和 運(yùn) 動(dòng)坐 標(biāo) 形 式 的 不 同 ， 機(jī) 器 人 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 可 分 為 直 角 坐 標(biāo) 式 、 圓 柱 坐 標(biāo) 式 、 極 坐 標(biāo) 式 和 關(guān) 節(jié) 坐 標(biāo) 式等 類 型 。 出 于 擬 人 化 的 考 慮 ， 常 將 機(jī) 器 人 本 體 的 有 關(guān) 部 位 分 別 稱 為 基 座 、 腰 部 、 臂 部 、 腕部 、 手 部 （ 夾 持 器 或 末 端 執(zhí) 行 器 ） 和 行 走 部 （ 對 于 移 動(dòng) 機(jī) 器 人 ） 等 。驅(qū) 動(dòng) 裝 置 是 驅(qū) 使 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 的 機(jī) 構(gòu) ， 按 照 控 制 系 統(tǒng) 發(fā) 出 的 指 令 信 號 ， 借 助 于 動(dòng) 力 元件 使 機(jī) 器 人 進(jìn) 行 動(dòng) 作 。 它 輸 入 的 是 電 信 號 ， 輸 出 的 是 線 、 角 位 移 量 。 機(jī) 器 人 使 用 的 驅(qū) 動(dòng) 裝置 主 要 是 電 力 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 ， 如 步 進(jìn) 電 機(jī) 、 伺 服 電 機(jī) 等 ， 此 外 也 有 采 用 液 壓 、 氣 動(dòng) 等 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 。南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯2檢 測 裝 置 的 作 用 是 實(shí) 時(shí) 檢 測 機(jī) 器 人 的 運(yùn) 動(dòng) 及 工 作 情 況 ， 根 據(jù) 需 要 反 饋 給 控 制 系 統(tǒng) ， 與設(shè) 定 信 息 進(jìn) 行 比 較 后 ， 對 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 調(diào) 整 ， 以 保 證 機(jī) 器 人 的 動(dòng) 作 符 合 預(yù) 定 的 要 求 。 作 為檢 測 裝 置 的 傳 感 器 大 致 可 以 分 為 兩 類 ： 一 類 是 內(nèi) 部 信 息 傳 感 器 ， 用 于 檢 測 機(jī) 器 人 各 部 分 的內(nèi) 部 狀 況 ， 如 各 關(guān) 節(jié) 的 位 置 、 速 度 、 加 速 度 等 ， 并 將 所 測 得 的 信 息 作 為 反 饋 信 號 送 至 控 制器 ， 形 成 閉 環(huán) 控 制 。 另 一 類 是 外 部 信 息 傳 感 器 ， 用 于 獲 取 有 關(guān) 機(jī) 器 人 的 作 業(yè) 對 象 及 外 界 環(huán)境 等 方 面 的 信 息 ， 以 使 機(jī) 器 人 的 動(dòng) 作 能 適 應(yīng) 外 界 情 況 的 變 化 ， 使 之 達(dá) 到 更 高 層 次 的 自 動(dòng) 化 ，甚 至 使 機(jī) 器 人 具 有 某 種 “感 覺 ”， 向 智 能 化 發(fā) 展 ， 例 如 視 覺 、 聲 覺 等 外 部 傳 感 器 給 出 工 作 對 象 、工 作 環(huán) 境 的 有 關(guān) 信 息 ， 利 用 這 些 信 息 構(gòu) 成 一 個(gè) 大 的 反 饋 回 路 ， 從 而 將 大 大 提 高 機(jī) 器 人 的 工作 精 度 ?？?制 系 統(tǒng) 有 兩 種 方 式 。 一 種 是 集 中 式 控 制 ， 即 機(jī) 器 人 的 全 部 控 制 由 一 臺 微 型 計(jì) 算 機(jī) 完成 。 另 一 種 是 分 散 （ 級 ） 式 控 制 ， 即 采 用 多 臺 微 機(jī) 來 分 擔(dān) 機(jī) 器 人 的 控 制 ， 如 當(dāng) 采 用 上 、 下兩 級 微 機(jī) 共 同 完 成 機(jī) 器 人 的 控 制 時(shí) ， 主 機(jī) 常 用 于 負(fù) 責(zé) 系 統(tǒng) 的 管 理 、 通 訊 、 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) 和 動(dòng) 力 學(xué)計(jì) 算 ， 并 向 下 級 微 機(jī) 發(fā) 送 指 令 信 息 ； 作 為 下 級 從 機(jī) ， 各 關(guān) 節(jié) 分 別 對 應(yīng) 一 個(gè) CPU， 進(jìn) 行 插 補(bǔ) 運(yùn)算 和 伺 服 控 制 處 理 ， 實(shí) 現(xiàn) 給 定 的 運(yùn) 動(dòng) ， 并 向 主 機(jī) 反 饋 信 息 。 根 據(jù) 作 業(yè) 任 務(wù) 要 求 的 不 同 ， 機(jī)器 人 的 控 制 方 式 又 可 分 為 點(diǎn) 位 控 制 、 連 續(xù) 軌 跡 控 制 和 力 （ 力 矩 ） 控 制 。4.機(jī) 器 人 發(fā) 展 史1920 年 捷 克 斯 洛 伐 克 作 家 卡 雷 爾 ·恰 佩 克 在 他 的 科 幻 小 說 《 羅 薩 姆 的 機(jī) 器 人 萬 能 公 司 》中 ， 根 據(jù) Robota(捷 克 文 ， 原 意 為 “勞 役 、 苦 工 ”)和 Robotnik(波 蘭 文 ， 原 意 為 “工 人 ”)， 創(chuàng) 造 出“機(jī) 器 人 ”這 個(gè) 詞 。1939 年 美 國 紐 約 世 博 會(huì) 上 展 出 了 西 屋 電 氣 公 司 制 造 的 家 用 機(jī) 器 人 Elektro。 它 由 電 纜 控制 ， 可 以 行 走 ， 會(huì) 說 77 個(gè) 字 ， 甚 至 可 以 抽 煙 ， 不 過 離 真 正 干 家 務(wù) 活 還 差 得 遠(yuǎn) 。 但 它 讓 人 們對 家 用 機(jī) 器 人 的 憧 憬 變 得 更 加 具 體 。南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯31942 年 美 國 科 幻 巨 匠 阿 西 莫 夫 提 出 “機(jī) 器 人 三 定 律 ”。 雖 然 這 只 是 科 幻 小 說 里 的 創(chuàng) 造 ，但 后 來 成 為 學(xué) 術(shù) 界 默 認(rèn) 的 研 發(fā) 原 則 。1948 年 諾 伯 特 ·維 納 出 版 《 控 制 論 》 ， 闡 述 了 機(jī) 器 中 的 通 信 和 控 制 機(jī) 能 與 人 的 神 經(jīng) 、感 覺 機(jī) 能 的 共 同 規(guī) 律 ， 率 先 提 出 以 計(jì) 算 機(jī) 為 核 心 的 自 動(dòng) 化 工 廠 。1954 年 美 國 人 喬 治 ·德 沃 爾 制 造 出 世 界 上 第 一 臺 可 編 程 的 機(jī) 器 人 ， 并 注 冊 了 專 利 。 這種 機(jī) 械 手 能 按 照 不 同 的 程 序 從 事 不 同 的 工 作 ， 因 此 具 有 通 用 性 和 靈 活 性 。1956 年 在 達(dá) 特 茅 斯 會(huì) 議 上 ， 馬 文 ·明 斯 基 提 出 了 他 對 智 能 機(jī) 器 的 看 法 ： 智 能 機(jī) 器 “能 夠 創(chuàng)建 周 圍 環(huán) 境 的 抽 象 模 型 ， 如 果 遇 到 問 題 ， 能 夠 從 抽 象 模 型 中 尋 找 解 決 方 法 ”。 這 個(gè) 定 義 影 響 到以 后 30 年 智 能 機(jī) 器 人 的 研 究 方 向 。1959 年 德 沃 爾 與 美 國 發(fā) 明 家 約 瑟 夫 ·英 格 伯 格 聯(lián) 手 制 造 出 第 一 臺 工 業(yè) 機(jī) 器 人 。 隨 后 ， 成立 了 世 界 上 第 一 家 機(jī) 器 人 制 造 工 廠 ——Unimation 公 司 。 由 于 英 格 伯 格 對 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 研 發(fā)和 宣 傳 ， 他 也 被 稱 為 “工 業(yè) 機(jī) 器 人 之 父 ”。1962 年 美 國 AMF 公 司 生 產(chǎn) 出 “VERSTRAN”(意 思 是 萬 能 搬 運(yùn) ),與 Unimation 公 司 生 產(chǎn) 的Unimate 一 樣 成 為 真 正 商 業(yè) 化 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 ， 并 出 口 到 世 界 各 國 ， 掀 起 了 全 世 界 對 機(jī) 器 人 和機(jī) 器 人 研 究 的 熱 潮 。1962 年 -1963 年 傳 感 器 的 應(yīng) 用 提 高 了 機(jī) 器 人 的 可 操 作 性 。 人 們 試 著 在 機(jī) 器 人 上 安 裝 各 種各 樣 的 傳 感 器 ， 包 括 1961 年 恩 斯 特 采 用 的 觸 覺 傳 感 器 ， 托 莫 維 奇 和 博 尼 1962 年 在 世 界 上 最早 的 “靈 巧 手 ”上 用 到 了 壓 力 傳 感 器 ， 而 麥 卡 錫 1963 年 則 開 始 在 機(jī) 器 人 中 加 入 視 覺 傳 感 系 統(tǒng) ，并 在 1965 年 ， 幫 助 MIT 推 出 了 世 界 上 第 一 個(gè) 帶 有 視 覺 傳 感 器 ， 能 識 別 并 定 位 積 木 的 機(jī) 器 人系 統(tǒng) 。1965 年 約 翰 ·霍 普 金 斯 大 學(xué) 應(yīng) 用 物 理 實(shí) 驗(yàn) 室 研 制 出 Beast 機(jī) 器 人 。 Beast 已 經(jīng) 能 通 過 聲 納系 統(tǒng) 、 光 電 管 等 裝 置 ， 根 據(jù) 環(huán) 境 校 正 自 己 的 位 置 。 20 世 紀(jì) 60 年 代 中 期 開 始 ， 美 國 麻 省 理 工學(xué) 院 、 斯 坦 福 大 學(xué) 、 英 國 愛 丁 堡 大 學(xué) 等 陸 續(xù) 成 立 了 機(jī) 器 人 實(shí) 驗(yàn) 室 。 美 國 興 起 研 究 第 二 代 帶傳 感 器 、 “有 感 覺 ”的 機(jī) 器 人 ， 并 向 人 工 智 能 進(jìn) 發(fā) 。南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯4世 界 第 一 臺 智 能 機(jī) 器 人 Shakey1968 年 美 國 斯 坦 福 研 究 所 公 布 他 們 研 發(fā) 成 功 的 機(jī) 器 人 Shakey。 它 帶 有 視 覺 傳 感 器 ， 能根 據(jù) 人 的 指 令 發(fā) 現(xiàn) 并 抓 取 積 木 ,不 過 控 制 它 的 計(jì) 算 機(jī) 有 一 個(gè) 房 間 那 么 大 。 Shakey 可 以 算 是 世 界第 一 臺 智 能 機(jī) 器 人 ， 拉 開 了 第 三 代 機(jī) 器 人 研 發(fā) 的 序 幕 。1969 年 日 本 早 稻 田 大 學(xué) 加 藤 一 郎 實(shí) 驗(yàn) 室 研 發(fā) 出 第 一 臺 以 雙 腳 走 路 的 機(jī) 器 人 。 加 藤 一 郎長 期 致 力 于 研 究 仿 人 機(jī) 器 人 ， 被 譽(yù) 為 “仿 人 機(jī) 器 人 之 父 ”。 日 本 專 家 一 向 以 研 發(fā) 仿 人 機(jī) 器 人 和娛 樂 機(jī) 器 人 的 技 術(shù) 見 長 ， 后 來 更 進(jìn) 一 步 ， 催 生 出 本 田 公 司 的 ASIMO 和 索 尼 公 司 的 QRIO。1973 年 世 界 上 第 一 次 機(jī) 器 人 和 小 型 計(jì) 算 機(jī) 攜 手 合 作 ， 就 誕 生 了 美 國 Cincinnati Milacron公 司 的 機(jī) 器 人 T3。1978 年 美 國 Unimation 公 司 推 出 通 用 工 業(yè) 機(jī) 器 人 PUMA， 這 標(biāo) 志 著 工 業(yè) 機(jī) 器 人 技 術(shù) 已經(jīng) 完 全 成 熟 。 PUMA 至 今 仍 然 工 作 在 工 廠 第 一 線 。1984 年 英 格 伯 格 再 推 機(jī) 器 人 Helpmate， 這 種 機(jī) 器 人 能 在 醫(yī) 院 里 為 病 人 送 飯 、 送 藥 、 送郵 件 。 同 年 ， 他 還 預(yù) 言 ： “我 要 讓 機(jī) 器 人 擦 地 板 ， 做 飯 ， 出 去 幫 我 洗 車 ， 檢 查 安 全 ”。1998 年 丹 麥 樂 高 公 司 推 出 機(jī) 器 人 (Mind-storms)套 件 ， 讓 機(jī) 器 人 制 造 變 得 跟 搭 積 木 一 樣 ，相 對 簡 單 又 能 任 意 拼 裝 ， 使 機(jī) 器 人 開 始 走 入 個(gè) 人 世 界 。1999 年 日 本 索 尼 公 司 推 出 犬 型 機(jī) 器 人 愛 寶 (AIBO)， 當(dāng) 即 銷 售 一 空 ， 從 此 娛 樂 機(jī) 器 人 成為 目 前 機(jī) 器 人 邁 進(jìn) 普 通 家 庭 的 途 徑 之 一 。2002 年 美 國 iRobot 公 司 推 出 了 吸 塵 器 機(jī) 器 人 Roomba， 它 能 避 開 障 礙 ， 自 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 行 進(jìn)路 線 ， 還 能 在 電 量 不 足 時(shí) ， 自 動(dòng) 駛 向 充 電 座 。 Roomba 是 目 前 世 界 上 銷 量 最 大 、 最 商 業(yè) 化 的家 用 機(jī) 器 人 。 iRobot 公 司 北 京 區(qū) 授 權(quán) 代 理 商 ： 北 京 微 網(wǎng) 智 宏 科 技 有 限 公 司http://www.micronet.net.cn。2006 年 6 月 ， 微 軟 公 司 推 出 Microsoft Robotics Studio， 機(jī) 器 人 模 塊 化 、 平 臺 統(tǒng) 一 化 的趨 勢 越 來 越 明 顯 ， 比 爾 ·蓋 茨 預(yù) 言 ， 家 用 機(jī) 器 人 很 快 將 席 卷 全 球5.機(jī) 器 人 分 類 篇誕 生 于 科 幻 小 說 之 中 一 樣 ， 人 們 對 機(jī) 器 人 充 滿 了 幻 想 。 也 許 正 是 由 于 機(jī) 器 人 定 義 的 模糊 ， 才 給 了 人 們 充 分 的 想 象 和 創(chuàng) 造 空 間 。家 務(wù) 型 機(jī) 器 人 ： 能 幫 助 人 們 打 理 生 活 ， 做 簡 單 的 家 務(wù) 活 。操 作 型 機(jī) 器 人 ： 能 自 動(dòng) 控 制 ， 可 重 復(fù) 編 程 ， 多 功 能 ， 有 幾 個(gè) 自 由 度 ， 可 固 定 或 運(yùn) 動(dòng) ， 用于 相 關(guān) 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 中 。程 控 型 機(jī) 器 人 ： 按 預(yù) 先 要 求 的 順 序 及 條 件 ， 依 次 控 制 機(jī) 器 人 的 機(jī) 械 動(dòng) 作 。南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯5示 教 再 現(xiàn) 型 機(jī) 器 人 ： 通 過 引 導(dǎo) 或 其 它 方 式 ， 先 教 會(huì) 機(jī) 器 人 動(dòng) 作 ， 輸 入 工 作 程 序 ， 機(jī) 器人 則 自 動(dòng) 重 復(fù) 進(jìn) 行 作 業(yè) 。數(shù) 控 型 機(jī) 器 人 ： 不 必 使 機(jī) 器 人 動(dòng) 作 ， 通 過 數(shù) 值 、 語 言 等 對 機(jī) 器 人 進(jìn) 行 示 教 ， 機(jī) 器 人 根 據(jù)示 教 后 的 信 息 進(jìn) 行 作 業(yè) 。感 覺 控 制 型 機(jī) 器 人 ： 利 用 傳 感 器 獲 取 的 信 息 控 制 機(jī) 器 人 的 動(dòng) 作 。適 應(yīng) 控 制 型 機(jī) 器 人 ： 能 適 應(yīng) 環(huán) 境 的 變 化 ， 控 制 其 自 身 的 行 動(dòng) 。學(xué) 習(xí) 控 制 型 機(jī) 器 人 ： 能 “體 會(huì) ”工 作 的 經(jīng) 驗(yàn) ， 具 有 一 定 的 學(xué) 習(xí) 功 能 ， 并 將 所 “學(xué) ”的 經(jīng) 驗(yàn) 用于 工 作 中 。智 能 機(jī) 器 人 ： 以 人 工 智 能 決 定 其 行 動(dòng) 的 機(jī) 器 人 。我 國 的 機(jī) 器 人 專 家 從 應(yīng) 用 環(huán) 境 出 發(fā) ， 將 機(jī) 器 人 分 為 兩 大 類 ， 即 工 業(yè) 機(jī) 器 人 和 特 種 機(jī) 器人 。 所 謂 工 業(yè) 機(jī) 器 人 就 是 面 向 工 業(yè) 領(lǐng) 域 的 多 關(guān) 節(jié) 機(jī) 械 手 或 多 自 由 度 機(jī) 器 人 。 而 特 種 機(jī) 器 人則 是 除 工 業(yè) 機(jī) 器 人 之 外 的 、 用 于 非 制 造 業(yè) 并 服 務(wù) 于 人 類 的 各 種 先 進(jìn) 機(jī) 器 人 ， 包 括 ： 服 務(wù) 機(jī)器 人 、 水 下 機(jī) 器 人 、 娛 樂 機(jī) 器 人 、 軍 用 機(jī) 器 人 、 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 器 人 、 機(jī) 器 人 化 機(jī) 器 等 。 在 特 種 機(jī) 器人 中 ， 有 些 分 支 發(fā) 展 很 快 ， 有 獨(dú) 立 成 體 系 的 趨 勢 ， 如 服 務(wù) 機(jī) 器 人 、 水 下 機(jī) 器 人 、 軍 用 機(jī) 器人 、 微 操 作 機(jī) 器 人 等 。 目 前 ， 國 際 上 的 機(jī) 器 人 學(xué) 者 ， 從 應(yīng) 用 環(huán) 境 出 發(fā) 將 機(jī) 器 人 也 分 為 兩 類 ：制 造 環(huán) 境 下 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 和 非 制 造 環(huán) 境 下 的 服 務(wù) 與 仿 人 型 機(jī) 器 人 ， 這 和 我 國 的 分 類 是 一 致的 ?？?中 機(jī) 器 人 又 叫 無 人 機(jī) 器 ， 近 年 來 在 軍 用 機(jī) 器 人 家 族 中 ， 無 人 機(jī) 是 科 研 活 動(dòng) 最 活 躍 、技 術(shù) 進(jìn) 步 最 大 、 研 究 及 采 購 經(jīng) 費(fèi) 投 入 最 多 、 實(shí) 戰(zhàn) 經(jīng) 驗(yàn) 最 豐 富 的 領(lǐng) 域 。 80 多 年 來 ， 世 界 無 人 機(jī)的 發(fā) 展 基 本 上 是 以 美 國 為 主 線 向 前 推 進(jìn) 的 ， 無 論 從 技 術(shù) 水 平 還 是 無 人 機(jī) 的 種 類 和 數(shù) 量 來 看 ，美 國 均 居 世 界 之 首 位 。6.機(jī) 器 人 品 種 篇6.1 無 人 飛 機(jī)“別 動(dòng) 隊(duì) ”無 人 機(jī)縱 觀 無 人 機(jī) 發(fā) 展 的 歷 史 ， 可 以 說 現(xiàn) 代 戰(zhàn) 爭 是 推 動(dòng) 無 人 機(jī) 發(fā) 展 的 動(dòng) 力 。 而 無 人 機(jī) 對 現(xiàn) 代戰(zhàn) 爭 的 影 響 也 越 來 越 大 。 一 次 和 二 次 世 界 大 戰(zhàn) 期 間 ， 盡 管 出 現(xiàn) 并 使 用 了 無 人 機(jī) ， 但 由 于 技術(shù) 水 平 低 下 ， 無 人 機(jī) 并 未 發(fā) 揮 重 大 作 用 。 朝 鮮 戰(zhàn) 爭 中 美 國 使 用 了 無 人 偵 察 機(jī) 和 攻 擊 機(jī) ， 不過 數(shù) 量 有 限 。 在 隨 后 的 越 南 戰(zhàn) 爭 、 中 東 戰(zhàn) 爭 中 無 人 機(jī) 已 成 為 必 不 可 少 的 武 器 系 統(tǒng) 。 而 在 海灣 戰(zhàn) 爭 、 波 黑 戰(zhàn) 爭 及 科 索 沃 戰(zhàn) 爭 中 無 人 機(jī) 更 成 了 主 要 的 偵 察 機(jī) 種 。 南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯6越 南 戰(zhàn) 爭 期 間 美 國 空 軍 損 失 慘 重 ， 被 擊 落 飛 機(jī) 2500 架 ， 飛 行 員 死 亡 5000 多 名 ， 美 國 國內(nèi) 輿 論 嘩 然 。 為 此 美 國 空 軍 較 多 地 使 用 了 無 人 機(jī) 。 如 “水 牛 獵 手 ”無 人 機(jī) 在 北 越 上 空 執(zhí) 行 任 務(wù)2500 多 次 ， 超 低 空 拍 攝 照 片 ， 損 傷 率 僅 4％ 。 AQM-34Q 型 147 火 蜂 無 人 機(jī) 飛 行 500 多 次 ，進(jìn) 行 電 子 竊 聽 、 電 臺 干 擾 、 拋 撒 金 屬 箔 條 及 為 有 人 飛 機(jī) 開 辟 通 道 等 。高 空 無 人 偵 察 機(jī)在 1982 年 的 貝 卡 谷 地 之 戰(zhàn) 中 ， 以 色 列 軍 隊(duì) 通 過 空 中 偵 察 發(fā) 現(xiàn) 。 敘 利 亞 在 貝 卡 谷 地 集 中了 大 量 部 隊(duì) 。 6 月 9 日 ， 以 軍 出 動(dòng) 美 制 E-2C“鷹 眼 ”預(yù) 警 飛 機(jī) 對 敘 軍 進(jìn) 行 監(jiān) 視 ， 同 時(shí) 每 天 出 動(dòng)“偵 察 兵 ”及 “猛 犬 ”等 無 人 機(jī) 70 多 架 次 ， 對 敘 軍 的 防 空 陣 地 、 機(jī) 場 進(jìn) 行 反 復(fù) 偵 察 ， 并 將 拍 攝的 圖 像 傳 送 給 預(yù) 警 飛 機(jī) 和 地 面 指 揮 部 。 這 樣 ， 以 軍 準(zhǔn) 確 地 查 明 了 敘 軍 雷 達(dá) 的 位 置 ， 接 著 發(fā) 射“狼 ”式 反 雷 達(dá) 導(dǎo) 彈 ， 摧 毀 了 敘 軍 不 少 的 雷 達(dá) 、 導(dǎo) 彈 及 自 行 高 炮 ， 迫 使 敘 軍 的 雷 達(dá) 不 敢 開 機(jī) ，為 以 軍 有 人 飛 機(jī) 攻 擊 目 標(biāo) 創(chuàng) 造 了 條 件 。在 科 索 沃 戰(zhàn) 爭 中 ， 美 國 、 德 國 、 法 國 及 英 國 總 共 出 動(dòng) 了 6 種 不 同 類 型 的 無 人 機(jī) 約 200 多架 ， 它 們 有 ： 美 國 空 軍 的 “捕 食 者 ”（ Predator） 、 陸 軍 的 “獵 人 ”（ Hunter） 及 海 軍 的 “先 鋒 ”（ Pioneer） ； 德 國 的 CL-289； 法 國 的 “紅 隼 ”（ Crecerelles） 、 “獵 人 ”， 以 及 英 國 的 “不 死 鳥 ”（ Phoenix） 等 無 人 機(jī) 。無 人 機(jī) 在 科 索 沃 戰(zhàn) 爭 中 主 要 完 成 了 以 下 一 些 任 務(wù) ： 中 低 空 偵 察 及 戰(zhàn) 場 監(jiān) 視 ， 電 子 干 擾 ，戰(zhàn) 果 評 估 ， 目 標(biāo) 定 位 ， 氣 象 資 料 搜 集 ， 散 發(fā) 傳 單 以 及 營 救 飛 行 員 等 ?？?索 沃 戰(zhàn) 爭 不 僅 大 大 提 高 了 無 人 機(jī) 在 戰(zhàn) 爭 中 的 地 位 ， 而 且 引 起 了 各 國 政 府 對 無 人 機(jī) 的重 視 。 美 國 參 議 院 武 裝 部 隊(duì) 委 員 會(huì) 要 求 ， 10 年 內(nèi) 軍 方 應(yīng) 準(zhǔn) 備 足 夠 數(shù) 量 的 無 人 系 統(tǒng) ， 使 低 空攻 擊 機(jī) 中 有 三 分 之 一 是 無 人 機(jī) ； 15 年 內(nèi) ， 地 面 戰(zhàn) 車 中 應(yīng) 有 三 分 之 一 是 無 人 系 統(tǒng) 。 這 并 不 是要 用 無 人 系 統(tǒng) 代 替 飛 行 員 及 有 人 飛 機(jī) ， 而 是 用 它 們 補(bǔ) 充 有 人 飛 機(jī) 的 能 力 ， 以 便 在 高 風(fēng) 險(xiǎn) 的任 務(wù) 中 盡 量 少 用 飛 行 員 。 無 人 機(jī) 的 發(fā) 展 必 將 推 動(dòng) 現(xiàn) 代 戰(zhàn) 爭 理 論 和 無 人 戰(zhàn) 爭 體 系 的 發(fā) 展 。6.2 特 種 功 能 的 機(jī) 器 人機(jī) 器 警 察所 謂 地 面 軍 用 機(jī) 器 人 是 指 在 地 面 上 使 用 的 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) ， 它 們 不 僅 在 和 平 時(shí) 期 可 以 幫 助民 警 排 除 炸 彈 、 完 成 要 地 保 安 任 務(wù) ， 在 戰(zhàn) 時(shí) 還 可 以 代 替 士 兵 執(zhí) 行 掃 雷 、 偵 察 和 攻 擊 等 各 種任 務(wù) ， 今 天 美 、 英 、 德 、 法 、 日 等 國 均 已 研 制 出 多 種 型 號 的 地 面 軍 用 機(jī) 器 人 。英 國 的 “手 推 車 ”機(jī) 器 人在 西 方 國 家 中 ， 恐 怖 活 動(dòng) 始 終 是 個(gè) 令 當(dāng) 局 頭 疼 的 問 題 。 英 國 由 于 民 族 矛 盾 ， 飽 受 爆 炸物 的 威 脅 ， 因 而 早 在 60 年 代 就 研 制 成 功 排 爆 機(jī) 器 人 。 英 國 研 制 的 履 帶 式 “手 推 車 ”及 “超 級 手南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯7推 車 ”排 爆 機(jī) 器 人 ， 已 向 50 多 個(gè) 國 家 的 軍 警 機(jī) 構(gòu) 售 出 了 800 臺 以 上 。 最 近 英 國 又 將 手 推 車 機(jī)器 人 加 以 優(yōu) 化 ， 研 制 出 土 撥 鼠 及 野 牛 兩 種 遙 控 電 動(dòng) 排 爆 機(jī) 器 人 ， 英 國 皇 家 工 程 兵 在 波 黑 及科索 沃 都 用 它 們 探 測 及 處 理 爆 炸 物 。 土 撥 鼠 重 35 公 斤 ， 在 桅 桿 上 裝 有 兩 臺 攝 像 機(jī) 。 野 牛 重 210公 斤 ， 可 攜 帶 100 公 斤 負(fù) 載 。 兩 者 均 采 用 無 線 電 控 制 系 統(tǒng) ， 遙 控 距 離 約 1 公 里 ?！巴?撥 鼠 ”和 “野 牛 ”排 爆 機(jī) 器 人除 了 恐 怖 分 子 安 放 的 炸 彈 外 ， 在 世 界 上 許 多 戰(zhàn) 亂 國 家 中 ， 到 處 都 散 布 著 未 爆 炸 的 各 種彈 藥 。 例 如 ， 海 灣 戰(zhàn) 爭 后 的 科 威 特 ， 就 像 一 座 隨 時(shí) 可 能 爆 炸 的 彈 藥 庫 。 在 伊 科 邊 境 一 萬 多平 方 公 里 的 地 區(qū) 內(nèi) ， 有 16 個(gè) 國 家 制 造 的 25 萬 顆 地 雷 ， 85 萬 發(fā) 炮 彈 ， 以 及 多 國 部 隊(duì) 投 下 的 布雷 彈 及 子 母 彈 的 2500 萬 顆 子 彈 ， 其 中 至 少 有 20％ 沒 有 爆 炸 。 而 且 直 到 現(xiàn) 在 ， 在 許 多 國 家 中甚 至 還 殘 留 有 一 次 大 戰(zhàn) 和 二 次 大 戰(zhàn) 中 未 爆 炸 的 炸 彈 和 地 雷 。 因 此 ， 爆 炸 物 處 理 機(jī) 器 人 的 需求 量 是 很 大 的 。排 除 爆 炸 物 機(jī) 器 人 有 輪 式 的 及 履 帶 式 的 ， 它 們 一 般 體 積 不 大 ， 轉(zhuǎn) 向 靈 活 ， 便 于 在 狹 窄的 地 方 工 作 ， 操 作 人 員 可 以 在 幾 百 米 到 幾 公 里 以 外 通 過 無 線 電 或 光 纜 控 制 其 活 動(dòng) 。 機(jī) 器 人車 上 一 般 裝 有 多 臺 彩 色 CCD 攝 像 機(jī) 用 來 對 爆 炸 物 進(jìn) 行 觀 察 ； 一 個(gè) 多 自 由 度 機(jī) 械 手 ， 用 它 的手 爪 或 夾 鉗 可 將 爆 炸 物 的 引 信 或 雷 管 擰 下 來 ， 并 把 爆 炸 物 運(yùn) 走 ； 車 上 還 裝 有 獵 槍 ， 利 用 激光 指 示 器 瞄 準(zhǔn) 后 ， 它 可 把 爆 炸 物 的 定 時(shí) 裝 置 及 引 爆 裝 置 擊 毀 ； 有 的 機(jī) 器 人 還 裝 有 高 壓 水 槍 ，可 以 切 割 爆 炸 物 。德 國 的 排 爆 機(jī) 器 人在 法 國 ， 空 軍 、 陸 軍 和 警 察 署 都 購 買 了 Cybernetics 公 司 研 制 的 TRS200 中 型 排 爆 機(jī) 器 人 。DM 公 司 研 制 的 RM35 機(jī) 器 人 也 被 巴 黎 機(jī) 場 管 理 局 選 中 。 德 國 駐 波 黑 的 維 和 部 隊(duì) 則 裝 備 了Telerob 公 司 的 MV4 系 列 機(jī) 器 人 。 我 國 沈 陽 自 動(dòng) 化 所 研 制 的 PXJ-2 機(jī) 器 人 也 加 入 了 公 安 部 隊(duì)的 行 列 。美 國 Remotec 公 司 的 Andros 系 列 機(jī) 器 人 受 到 各 國 軍 警 部 門 的 歡 迎 ， 白 宮 及 國 會(huì) 大 廈 的警 察 局 都 購 買 了 這 種 機(jī) 器 人 。 在 南 非 總 統(tǒng) 選 舉 之 前 ， 警 方 購 買 了 四 臺 AndrosVIA 型 機(jī) 器 人 ，它 們 在 選 舉 過 程 中 總 共 執(zhí) 行 了 100 多 次 任 務(wù) 。 Andros 機(jī) 器 人 可 用 于 小 型 隨 機(jī) 爆 炸 物 的 處 理 ，它 是 美 國 空 軍 客 機(jī) 及 客 車 上 使 用 的 唯 一 的 機(jī) 器 人 。 海 灣 戰(zhàn) 爭 后 ， 美 國 海 軍 也 曾 用 這 種 機(jī) 器人 在 沙 特 阿 拉 伯 和 科 威 特 的 空 軍 基 地 清 理 地 雷 及 未 爆 炸 的 彈 藥 。 美 國 空 軍 還 派 出 5 臺 Andros機(jī) 器 人 前 往 科 索 沃 ， 用 于 爆 炸 物 及 子 炮 彈 的 清 理 。 空 軍 每 個(gè) 現(xiàn) 役 排 爆 小 隊(duì) 及 航 空 救 援 中 心都 裝 備 有 一 臺 Andros VI。我 國 研 制 的 排 爆 機(jī) 器 人南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯8排 爆 機(jī) 器 人 不 僅 可 以 排 除 炸 彈 ， 利 用 它 的 偵 察 傳 感 器 還 可 監(jiān) 視 犯 罪 分 子 的 活 動(dòng) 。 監(jiān) 視 人員 可 以 在 遠(yuǎn) 處 對 犯 罪 分 子 晝 夜 進(jìn) 行 觀 察 ， 監(jiān) 聽 他 們 的 談 話 ， 不 必 暴 露 自 己 就 可 對 情 況 了 如 指掌 。1993 年 初 ， 在 美 國 發(fā) 生 了 韋 科 莊 園 教 案 ， 為 了 弄 清 教 徒 們 的 活 動(dòng) ， 聯(lián) 邦 調(diào) 查 局 使 用 了兩 種 機(jī) 器 人 。 一 種 是 Remotec 公 司 的 AndrosVA 型 和 Andros MarkVIA 型 機(jī) 器 人 ， 另 一 種 是RST 公 司 研 制 的 STV 機(jī) 器 人 。 STV 是 一 輛 6 輪 遙 控 車 ， 采 用 無 線 電 及 光 纜 通 信 。 車 上 有 一個(gè) 可 升 高 到 4.5 米 的 支 架 ， 上 面 裝 有 彩 色 立 體 攝 像 機(jī) 、 晝 用 瞄 準(zhǔn) 具 、 微 光 夜 視 瞄 具 、 雙 耳音 頻 探 測 器 、 化 學(xué) 探 測 器 、 衛(wèi) 星 定 位 系 統(tǒng) 、 目 標(biāo) 跟 蹤 用 的 前 視 紅 外 傳 感 器 等 。 該 車 僅 需 一名 操 作 人 員 ， 遙 控 距 離 達(dá) 10 公 里 。 在 這 次 行 動(dòng) 中 共 出 動(dòng) 了 3 臺 STV， 操 作 人 員 遙 控 機(jī) 器 人行 駛 到 距 莊 園 548 米 的 地 方 停 下 來 ， 升 起 車 上 的 支 架 ， 利 用 攝 像 機(jī) 和 紅 外 探 測 器 向 窗 內(nèi) 窺探 ， 聯(lián) 邦 調(diào) 查 局 的 官 員 們 圍 著 熒 光 屏 觀 察 傳 感 器 發(fā) 回 的 圖 像 ， 可 以 把 屋 里 的 活 動(dòng) 看 得 一 清二 楚 。6.3 民 用 機(jī) 器 人機(jī) 器 人 指 揮其 實(shí) 并 不 是 人 們 不 想 給 機(jī) 器 人 一 個(gè) 完 整 的 定 義 ， 自 機(jī) 器 人 誕 生 之 日 起 人 們 就 不 斷 地 嘗試 著 說 明 到 底 什 么 是 機(jī) 器 人 。 但 隨 著 機(jī) 器 人 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā) 展 和 信 息 時(shí) 代 的 到 來 ， 機(jī) 器 人 所 涵蓋 的 內(nèi) 容 越 來 越 豐 富 ， 機(jī) 器 人 的 定 義 也 不 斷 充 實(shí) 和 創(chuàng) 新 。1886 年 法 國 作 家 利 爾 亞 當(dāng) 在 他 的 小 說 《 未 來 夏 娃 》 中 將 外 表 像 人 的 機(jī) 器 起 名 為 “安 德 羅丁 ”（ android） ， 它 由 4 部 分 組 成 ：1， 生 命 系 統(tǒng) （ 平 衡 、 步 行 、 發(fā) 聲 、 身 體 擺 動(dòng) 、 感 覺 、 表 情 、 調(diào) 節(jié) 運(yùn) 動(dòng) 等 ） ；2， 造 型 解 質(zhì) （ 關(guān) 節(jié) 能 自 由 運(yùn) 動(dòng) 的 金 屬 覆 蓋 體 ， 一 種 盔 甲 ） ；3， 人 造 肌 肉 （ 在 上 述 盔 甲 上 有 肉 體 、 靜 脈 、 性 別 等 身 體 的 各 種 形 態(tài) ） ；4， 人 造 皮 膚 （ 含 有 膚 色 、 機(jī) 理 、 輪 廓 、 頭 發(fā) 、 視 覺 、 牙 齒 、 手 爪 等 ） 。1920 年 捷 克 作 家 卡 雷 爾 ·卡 佩 克 發(fā) 表 了 科 幻 劇 本 《 羅 薩 姆 的 萬 能 機(jī) 器 人 》 。 在 劇 本 中 ，卡 佩 克 把 捷 克 語 “Robota”寫 成 了 “Robot”， “Robota”是 奴 隸 的 意 思 。 該 劇 預(yù) 告 了 機(jī) 器 人 的 發(fā) 展對 人 類 社 會(huì) 的 悲 劇 性 影 響 ， 引 起 了 大 家 的 廣 泛 關(guān) 注 ， 被 當(dāng) 成 了 機(jī) 器 人 一 詞 的 起 源 。 在 該 劇中 ， 機(jī) 器 人 按 照 其 主 人 的 命 令 默 默 地 工 作 ， 沒 有 感 覺 和 感 情 ， 以 呆 板 的 方 式 從 事 繁 重 的 勞動(dòng) 。 后 來 ， 羅 薩 姆 公 司 取 得 了 成 功 ， 使 機(jī) 器 人 具 有 了 感 情 ， 導(dǎo) 致 機(jī) 器 人 的 應(yīng) 用 部 門 迅 速 增加 。 在 工 廠 和 家 務(wù) 勞 動(dòng) 中 ， 機(jī) 器 人 成 了 必 不 可 少 的 成 員 。 機(jī) 器 人 發(fā) 覺 人 類 十 分 自 私 和 不 公正 ， 終 于 造 反 了 ， 機(jī) 器 人 的 體 能 和 智 能 都 非 常 優(yōu) 異 ， 因 此 消 滅 了 人 類 。南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯9但 是 機(jī) 器 人 不 知 道 如 何 制 造 它 們 自 己 ， 認(rèn) 為 它 們 自 己 很 快 就 會(huì) 滅 絕 ， 所 以 它 們 開 始 尋 找人 類 的 幸 存 者 ， 但 沒 有 結(jié) 果 。 最 后 ， 一 對 感 知 能 力 優(yōu) 于 其 它 機(jī) 器 人 的 男 女 機(jī) 器 人 相 愛 了 。這時(shí) 機(jī) 器 人 進(jìn) 化 為 人 類 ， 世 界 又 起 死 回 生 了 。卡 佩 克 提 出 的 是 機(jī) 器 人 的 安 全 、 感 知 和 自 我 繁 殖 問 題 。 科 學(xué) 技 術(shù) 的 進(jìn) 步 很 可 能 引 發(fā) 人類 不 希 望 出 現(xiàn) 的 問 題 。 雖 然 科 幻 世 界 只 是 一 種 想 象 ， 但 人 類 社 會(huì) 將 可 能 面 臨 這 種 現(xiàn) 實(shí) 。為 了 防 止 機(jī) 器 人 傷 害 人 類 ， 科 幻 作 家 阿 西 莫 夫 （ Isaac.Asimov） 于 1940 年 提 出 了 “機(jī) 器 人三 原 則 ”：1， 機(jī) 器 人 不 應(yīng) 傷 害 人 類 ；2， 機(jī) 器 人 應(yīng) 遵 守 人 類 的 命 令 ， 與 第 一 條 違 背 的 命 令 除 外 ；3， 機(jī) 器 人 應(yīng) 能 保 護(hù) 自 己 ， 與 第 一 條 相 抵 觸 者 除 外 。這 是 給 機(jī) 器 人 賦 予 的 倫 理 性 綱 領(lǐng) 。 機(jī) 器 人 學(xué) 術(shù) 界 一 直 將 這 三 原 則 作 為 機(jī) 器 人 開 發(fā) 的 準(zhǔn)則 。在 1967 年 日 本 召 開 的 第 一 屆 機(jī) 器 人 學(xué) 術(shù) 會(huì) 議 上 ， 就 提 出 了 兩 個(gè) 有 代 表 性 的 定 義 。 一 是森 政 弘 與 合 田 周 平 提 出 的 ： “機(jī) 器 人 是 一 種 具 有 移 動(dòng) 性 、 個(gè) 體 性 、 智 能 性 、 通 用 性 、 半 機(jī) 械半 人 性 、 自 動(dòng) 性 、 奴 隸 性 等 7 個(gè) 特 征 的 柔 性 機(jī) 器 ”。 從 這 一 定 義 出 發(fā) ， 森 政 弘 又 提 出 了 用 自動(dòng) 性 、 智 能 性 、 個(gè) 體 性 、 半 機(jī) 械 半 人 性 、 作 業(yè) 性 、 通 用 性 、 信 息 性 、 柔 性 、 有 限 性 、 移 動(dòng)性 等 10 個(gè) 特 性 來 表 示 機(jī) 器 人 的 形 象 。 另 一 個(gè) 是 加 藤 一 郎 提 出 的 具 有 如 下 3 個(gè) 條 件 的 機(jī) 器 稱為 機(jī) 器 人 ：1， 具 有 腦 、 手 、 腳 等 三 要 素 的 個(gè) 體 ；2， 具 有 非 接 觸 傳 感 器 （ 用 眼 、 耳 接 受 遠(yuǎn) 方 信 息 ） 和 接 觸 傳 感 器 ；3， 具 有 平 衡 覺 和 固 有 覺 的 傳 感 器 。禮 儀 機(jī) 器 人該 定 義 強(qiáng) 調(diào) 了 機(jī) 器 人 應(yīng) 當(dāng) 仿 人 的 含 義 ， 即 它 靠 手 進(jìn) 行 作 業(yè) ， 靠 腳 實(shí) 現(xiàn) 移 動(dòng) ， 由 腦 來 完成 統(tǒng) 一 指 揮 的 作 用 。 非 接 觸 傳 感 器 和 接 觸 傳 感 器 相 當(dāng) 于 人 的 五 官 ， 使 機(jī) 器 人 能 夠 識 別 外 界環(huán) 境 ， 而 平 衡 覺 和 固 有 覺 則 是 機(jī) 器 人 感 知 本 身 狀 態(tài) 所 不 可 缺 少 的 傳 感 器 。 這 里 描 述 的 不 是工 業(yè) 機(jī) 器 人 而 是 自 主 機(jī) 器 人 。機(jī) 器 人 的 定 義 是 多 種 多 樣 的 ， 其 原 因 是 它 具 有 一 定 的 模 糊 性 。 動(dòng) 物 一 般 具 有 上 述 這 些要 素 ， 所 以 在 把 機(jī) 器 人 理 解 為 仿 人 機(jī) 器 的 同 時(shí) ， 也 可 以 廣 義 地 把 機(jī) 器 人 理 解 為 仿 動(dòng) 物 的 機(jī)器 。1988 年 法 國 的 埃 斯 皮 奧 將 機(jī) 器 人 定 義 為 ： “機(jī) 器 人 學(xué) 是 指 設(shè) 計(jì) 能 根 據(jù) 傳 感 器 信 息 實(shí) 現(xiàn) 預(yù)先 規(guī) 劃 好 的 作 業(yè) 系 統(tǒng) ， 并 以 此 系 統(tǒng) 的 使 用 方 法 作 為 研 究 對 象 ”。南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯101987 年 國 際 標(biāo) 準(zhǔn) 化 組 織 對 工 業(yè) 機(jī) 器 人 進(jìn) 行 了 定 義 ： “工 業(yè) 機(jī) 器 人 是 一 種 具 有 自 動(dòng) 控 制 的操 作 和 移 動(dòng) 功 能 ， 能 完 成 各 種 作 業(yè) 的 可 編 程 操 作 機(jī) 。 ”我 國 科 學(xué) 家 對 機(jī) 器 人 的 定 義 是 ： “機(jī) 器 人 是 一 種 自 動(dòng) 化 的 機(jī) 器 ， 所 不 同 的 是 這 種 機(jī) 器 具備 一 些 與 人 或 生 物 相 似 的 智 能 能 力 ， 如 感 知 能 力 、 規(guī) 劃 能 力 、 動(dòng) 作 能 力 和 協(xié) 同 能 力 ， 是 一種 具 有 高 度 靈 活 性 的 自 動(dòng) 化 機(jī) 器 ”。 在 研 究 和 開 發(fā) 未 知 及 不 確 定 環(huán) 境 下 作 業(yè) 的 機(jī) 器 人 的 過 程中 ， 人 們 逐 步 認(rèn) 識 到 機(jī) 器 人 技 術(shù) 的 本 質(zhì) 是 感 知 、 決 策 、 行 動(dòng) 和 交 互 技 術(shù) 的 結(jié) 合 。 隨 著 人 們對 機(jī) 器 人 技 術(shù) 智 能 化 本 質(zhì) 認(rèn) 識 的 加 深 ， 機(jī) 器 人 技 術(shù) 開 始 源 源 不 斷 地 向 人 類 活 動(dòng) 的 各 個(gè) 領(lǐng) 域滲 透 。 結(jié) 合 這 些 領(lǐng) 域 的 應(yīng) 用 特 點(diǎn) ， 人 們 發(fā) 展 了 各 式 各 樣 的 具 有 感 知 、 決 策 、 行 動(dòng) 和 交 互 能力 的 特 種 機(jī) 器 人 和 各 種 智 能 機(jī) 器 ， 如 移 動(dòng) 機(jī) 器 人 、 微 機(jī) 器 人 、 水 下 機(jī) 器 人 、 醫(yī) 療 機(jī) 器 人 、軍 用 機(jī) 器 人 、 空 中 空 間 機(jī) 器 人 、 娛 樂 機(jī) 器 人 等 。 對 不 同 任 務(wù) 和 特 殊 環(huán) 境 的 適 應(yīng) 性 ， 也 是 機(jī)器 人 與 一 般 自 動(dòng) 化 裝 備 的 重 要 區(qū) 別 。 這 些 機(jī) 器 人 從 外 觀 上 已 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 脫 離 了 最 初 仿 人 型 機(jī) 器 人和 工 業(yè) 機(jī) 器 人 所 具 有 的 形 狀 ， 更 加 符 合 各 種 不 同 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 的 特 殊 要 求 ， 其 功 能 和 智 能 程 度也 大 大 增 強(qiáng) ， 從 而 為 機(jī) 器 人 技 術(shù) 開 辟 出 更 加 廣 闊 的 發(fā) 展 空 間 。中 國 工 程 院 院 長 宋 健 指 出 ： “機(jī) 器 人 學(xué) 的 進(jìn) 步 和 應(yīng) 用 是 20 世 紀(jì) 自 動(dòng) 控 制 最 有 說 服 力 的 成就 ， 是 當(dāng) 代 最 高 意 義 上 的 自 動(dòng) 化 ”。 機(jī) 器 人 技 術(shù) 綜 合 了 多 學(xué) 科 的 發(fā) 展 成 果 ， 代 表 了 高 技 術(shù) 的發(fā) 展 前 沿 ， 它 在 人 類 生 活 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 的 不 斷 擴(kuò) 大 正 引 起 國 際 上 重 新 認(rèn) 識 機(jī) 器 人 技 術(shù) 的 作 用 和影 響 。我 國 的 機(jī) 器 人 專 家 從 應(yīng) 用 環(huán) 境 出 發(fā) ， 將 機(jī) 器 人 分 為 兩 大 類 ， 即 工 業(yè) 機(jī) 器 人 和 特 種 機(jī) 器人 。 所 謂 工 業(yè) 機(jī) 器 人 就 是 面 向 工 業(yè) 領(lǐng) 域 的 多 關(guān) 節(jié) 機(jī) 械 手 或 多 自 由 度 機(jī) 器 人 。 而 特 種 機(jī) 器 人則 是 除 工 業(yè) 機(jī) 器 人 之 外 的 、 用 于 非 制 造 業(yè) 并 服 務(wù) 于 人 類 的 各 種 先 進(jìn) 機(jī) 器 人 ， 包 括 ： 服 務(wù) 機(jī)器 人 、 水 下 機(jī) 器 人 、 娛 樂 機(jī) 器 人 、 軍 用 機(jī) 器 人 、 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 器 人 、 機(jī) 器 人 化 機(jī) 器 等 。 在 特 種 機(jī)器 人 中 ， 有 些 分 支 發(fā) 展 很 快 ， 有 獨(dú) 立 成 體 系 的 趨 勢 ， 如 服 務(wù) 機(jī) 器 人 、 水 下 機(jī) 器 人 、 軍 用 機(jī)器 人 、 微 操 作 機(jī) 器 人 等 。 目 前 ， 國 際 上 的 機(jī) 器 人 學(xué) 者 ， 從 應(yīng) 用 環(huán) 境 出 發(fā) 將 機(jī) 器 人 也 分 為 兩類 ： 制 造 環(huán) 境 下 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 和 非 制 造 環(huán) 境 下 的 服 務(wù) 與 仿 人 型 機(jī) 器 人 ， 這 和 我 國 的 分 類 是一 致 的 。古 代 機(jī) 器 人機(jī) 器 人 一 詞 的 出 現(xiàn) 和 世 界 上 第 一 臺 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 問 世 都 是 近 幾 十 年 的 事 。 然 而 人 們 對機(jī) 器 人 的 幻 想 與 追 求 卻 已 有 3000 多 年 的 歷 史 。 人 類 希 望 制 造 一 種 像 人 一 樣 的 機(jī) 器 ， 以 便 代替 人 類 完 成 各 種 工 作 。機(jī) 器 馬 車南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯11西 周 時(shí) 期 ， 我 國 的 能 工 巧 匠 偃 師 就 研 制 出 了 能 歌 善 舞 的 伶 人 ， 這 是 我 國 最 早 記 載 的 機(jī) 器人 。春 秋 后 期 ， 我 國 著 名 的 木 匠 魯 班 ， 在 機(jī) 械 方 面 也 是 一 位 發(fā) 明 家 ， 據(jù) 《 墨 經(jīng) 》 記 載 ， 他 曾制 造 過 一 只 木 鳥 ， 能 在 空 中 飛 行 “三 日 不 下 ”， 體 現(xiàn) 了 我 國 勞 動(dòng) 人 民 的 聰 明 智 慧 。公 元 前 2 世 紀(jì) ， 亞 歷 山 大 時(shí) 代 的 古 希 臘 人 發(fā) 明 了 最 原 始 的 機(jī) 器 人 ──自 動(dòng) 機(jī) 。 它 是 以 水 、空 氣 和 蒸 汽 壓 力 為 動(dòng) 力 的 會(huì) 動(dòng) 的 雕 像 ， 它 可 以 自 己 開 門 ， 還 可 以 借 助 蒸 汽 唱 歌 。1800 年 前 的 漢 代 ， 大 科 學(xué) 家 張 衡 不 僅 發(fā) 明 了 地 動(dòng) 儀 ， 而 且 發(fā) 明 了 計(jì) 里 鼓 車 。 計(jì) 里 鼓 車每 行 一 里 ， 車 上 木 人 擊 鼓 一 下 ， 每 行 十 里 擊 鐘 一 下 。后 漢 三 國 時(shí) 期 ， 蜀 國 丞 相 諸 葛 亮 成 功 地 創(chuàng) 造 出 了 “木 牛 流 馬 ”， 并 用 其 運(yùn) 送 軍 糧 ， 支 援 前方 戰(zhàn) 爭 。1662 年 ， 日 本 的 竹 田 近 江 利 用 鐘 表 技 術(shù) 發(fā) 明 了 自 動(dòng) 機(jī) 器 玩 偶 ， 并 在 大 阪 的 道 頓 堀 演 出 。 1738 年 ， 法 國 天 才 技 師 杰 克 ·戴 ·瓦 克 遜 發(fā) 明 了 一 只 機(jī) 器 鴨 ， 它 會(huì) 嘎 嘎 叫 ， 會(huì) 游 泳 和 喝 水 ，還 會(huì) 進(jìn) 食 和 排 泄 。 瓦 克 遜 的 本 意 是 想 把 生 物 的 功 能 加 以 機(jī) 械 化 而 進(jìn) 行 醫(yī) 學(xué) 上 的 分 析 。寫 字 機(jī) 器 人在 當(dāng) 時(shí) 的 自 動(dòng) 玩 偶 中 ， 最 杰 出 的 要 數(shù) 瑞 士 的 鐘 表 匠 杰 克 ·道 羅 斯 和 他 的 兒 子 利 ·路 易 ·道 羅斯 。 1773 年 ， 他 們 連 續(xù) 推 出 了 自 動(dòng) 書 寫 玩 偶 、 自 動(dòng) 演 奏 玩 偶 等 ， 他 們 創(chuàng) 造 的 自 動(dòng) 玩 偶 是 利用 齒 輪 和 發(fā) 條 原 理 而 制 成 的 。 它 們 有 的 拿 著 畫 筆 和 顏 色 繪 畫 ， 有 的 拿 著 鵝 毛 蘸 墨 水 寫 字 ，結(jié) 構(gòu) 巧 妙 ， 服 裝 華 麗 ， 在 歐 洲 風(fēng) 靡 一 時(shí) 。 由 于 當(dāng) 時(shí) 技 術(shù) 條 件 的 限 制 ， 這 些 玩 偶 其 實(shí) 是 身 高一 米 的 巨 型 玩 具 。 現(xiàn) 在 保 留 下 來 的 最 早 的 機(jī) 器 人 是 瑞 士 努 薩 蒂 爾 歷 史 博 物 館 里 的 少 女 玩 偶 ，它 制 作 于 二 百 年 前 ， 兩 只 手 的 十 個(gè) 手 指 可 以 按 動(dòng) 風(fēng) 琴 的 琴 鍵 而 彈 奏 音 樂 ， 現(xiàn) 在 還 定 期 演 奏供 參 觀 者 欣 賞 ， 展 示 了 古 代 人 的 智 慧 。19 世 紀(jì) 中 葉 自 動(dòng) 玩 偶 分 為 2 個(gè) 流 派 ， 即 科 學(xué) 幻 想 派 和 機(jī) 械 制 作 派 ， 并 各 自 在 文 學(xué) 藝 術(shù)和 近 代 技 術(shù) 中 找 到 了 自 己 的 位 置 。 1831 年 歌 德 發(fā) 表 了 《 浮 士 德 》 ， 塑 造 了 人 造 人 “荷 蒙 克 魯斯 ”； 1870 年 霍 夫 曼 出 版 了 以 自 動(dòng) 玩 偶 為 主 角 的 作 品 《 葛 蓓 莉 婭 》 ； 1883 年 科 洛 迪 的 《 木 偶奇 遇 記 》 問 世 ； 1886 年 《 未 來 的 夏 娃 》 問 世 。 在 機(jī) 械 實(shí) 物 制 造 方 面 ， 1893 年 摩 爾 制 造 了 “蒸汽 人 ”， “蒸 汽 人 ”靠 蒸 汽 驅(qū) 動(dòng) 雙 腿 沿 圓 周 走 動(dòng) 。進(jìn) 入 20 世 紀(jì) 后 ， 機(jī) 器 人 的 研 究 與 開 發(fā) 得 到 了 更 多 人 的 關(guān) 心 與 支 持 ， 一 些 適 用 化 的 機(jī) 器人 相 繼 問 世 ， 1927 年 美 國 西 屋 公 司 工 程 師 溫 茲 利 制 造 了 第 一 個(gè) 機(jī) 器 人 “電 報(bào) 箱 ”， 并 在 紐 約 舉行 的 世 界 博 覽 會(huì) 上 展 出 。 它 是 一 個(gè) 電 動(dòng) 機(jī) 器 人 ， 裝 有 無 線 電 發(fā) 報(bào) 機(jī) ， 可 以 回 答 一 些 問 題 ，但 該 機(jī) 器 人 不 能 走 動(dòng) 。 1959 年 第 一 臺 工 業(yè) 機(jī) 器 人 （ 可 編 程 、 圓 坐 標(biāo) ） 在 美 國 誕 生 ， 開 創(chuàng) 了機(jī) 器 人 發(fā) 展 的 新 紀(jì) 元 。南 昌 航 空 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 學(xué) 士 學(xué) 位 外 文 翻 譯126.4 現(xiàn) 代 機(jī) 器 人現(xiàn) 代 機(jī) 器 人 的 研 究 始 于 20 世 紀(jì) 中 期 ， 其 技 術(shù) 背 景 是 計(jì) 算 機(jī) 和 自 動(dòng) 化 的 發(fā) 展 ， 以 及 原 子能 的 開 發(fā) 利 用 。自 1946 年 第 一 臺 數(shù) 字 電 子 計(jì) 算 機(jī) 問 世 以 來 ， 計(jì) 算 機(jī) 取 得 了 驚 人 的 進(jìn) 步 ， 向 高 速 度 、 大容 量 、 低 價(jià) 格 的 方 向 發(fā) 展 。大 批 量 生 產(chǎn) 的 迫 切 需 求 推 動(dòng) 了 自 動(dòng) 化 技 術(shù) 的 進(jìn) 展 ， 其 結(jié) 果 之 一 便 是 1952 年 數(shù) 控 機(jī) 床 的 誕生 。 與 數(shù) 控 機(jī) 床 相 關(guān) 的 控 制 、 機(jī) 械 零 件 的 研 究 又 為 機(jī) 器 人 的 開 發(fā) 奠 定 了 基 礎(chǔ) 。另 一 方 面 ， 原 子 能 實(shí) 驗(yàn) 室 的 惡 劣 環(huán) 境 要 求 某 些 操 作 機(jī) 械 代 替 人 處 理 放 射 性 物 質(zhì) 。 在 這一 需 求 背 景 下 ， 美 國 原 子 能 委 員 會(huì) 的 阿 爾 貢 研 究 所 于 1947 年 開 發(fā) 了 遙 控 機(jī) 械 手 ， 1948 年 又開 發(fā) 了 機(jī) 械 式 的 主 從 機(jī) 械 手 。鉚 接 機(jī) 器 人1954 年 美 國 戴 沃 爾 最 早 提 出 了 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 概 念 ， 并 申 請 了 專 利 。 該 專 利 的 要 點(diǎn) 是 借助 伺