3 机器人漫谈zynzyn1章

1、机 器 人 漫 谈,赵旖旎 2006.03.04,何谓机器人 机器人与人类 一些先进的机器人,何谓机器人,机器人是人类创造的一种特殊机器，在生产和生活等方面，特别是在危险和极限环境作业中，有着广泛的应用前景。,1920年捷克斯洛伐克剧作家Karel Capek在其作品R.U.R：Rossum的环球机器人中第一次使用Robot(机器人)一词 Robot源自捷克语robota，本意是单调劳工 1941年科幻小说家Isaac Asimov首次在其作品中使用了“机器人技术”一词,何谓机器人,机器人与人类,原则3：机器人必须保护自身的存在，只要这一行为不 与原则1、2发生冲突,1942年科幻小说作家艾萨克阿西莫夫出版借口(Runaroud)一书，其中他提出了机器人 3原则。,原则1：机器人不得伤害人类，或者通过纵容人类的惰 性，间接对人类造成伤害。,原则2：机器人必须遵守人类命令，在命令与第一原则 冲突的情况下除外。,机器人与人类,1951年法国人Raymond Goertz 设计了第一条遥控关节臂。此类关节臂经过改进之后今天仍然运用于核实验室等高危险工作环境。这一发明被广泛视为力回馈控制技术的

2、里程碑 1962年美国通用汽车公司向Unimation购买了第一个通用机械手，将它装配在生产线上 1967年日本从美国机床铸造公司购买了可编程序的VERSATRAN工业机器人，这是日本进口的第一个机器人 1970年斯坦福大学的Victor Scheinman教授设计了标准臂(the Standard Arm)。,机器人与人类,1973年第一个商用微型电脑控制工业机器人问世 1981年卡内基梅隆机械学院的6脚行走机器人DanteII 进入阿拉斯加Spurr活火山口，采集火山气体 1997年美国航空航天局的火星开拓者探测器Path-Finder 在火星着陆，旅居漫游机器人将火星图像传送回地球 1997年日本本田公司推出人形机器人的第8款原型：P3,2000年日本索尼公司推出人形机器人：SDR(索尼梦想机器人) 2000 年本田公司推出新一代系列人形机器人Asimo,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,机器人与人类,斯坦福车队的自动驾驶汽车“斯坦利”由大众途锐汽车改装而成，可以对任何地形进行扫描，挑选适于行驶的路线，并自行调整方向。拥有各种先进技术的“斯坦利”取得了“沙漠拉力赛”的最后

3、胜利,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,阿童木1951年首次亮相。它的形象整整影响了一代儿童的成长，某些人长大后成为机器人研究人员。日本之所以能在机器人发展领域处于世界前沿，阿童木功不可没。,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,某些机器人只能坐在实验室里供研究人员进行研究，但“勇气”号和“机遇”号不是这样，它们于2004年登陆红色星球火星时，人们预计它们只能维持3个月的“寿命”，然而，这两个流浪汉2年后仍然“健在”，每天分别向地球发回100兆位的数据,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,1956年的电影禁忌星球中的机器人罗比，原形来自莎士比亚作品暴风雨中那个纤弱的奴隶阿里尔。虽然时代久远，但罗比并没有被人们遗忘，几十年来，它的形象一直是其它机器人模仿的对象。,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,斯坦福国际研究院开发的机器人Shakey有点笨，经常做出荒谬的举动。但这款1972年制造的机器人终究被载入史册，成为第一个运用逻辑思维自行定位物体，并在物体周围移动的智能机器人,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,机器人QRIO会跳日本传统舞蹈，可以跑，跳，爬楼梯

4、。该款由索尼设计，使用最新技术的机器人2003年首次亮相，充当企业大使。索尼公司可能有一天会向娱乐业出售这种机器人。,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,莱昂纳多达芬奇1495年的设计算得上人类的第一个机器人。这个穿着盔甲的中世纪法国骑士模型是用铰链连接而成，可以坐起来，挥动手臂。500年后，工程师马克罗塞姆利用达芬奇的图纸复制了一个可活动的小型骑士模型,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,“Credit Intuitive Surgical”公司的“2000”机器人由机械臂、摄像头和其它医疗工具组成。医生可以利用远程遥控技术，对病人进行外科手术。,1993年火山爆发中，8名火山研究人员遇难。在此之后，人们开始使用机器人参与危险的火山研究工作。第二年，卡耐基梅隆的但丁(二)钻进阿拉斯加州还在冒着热气的斯普尔火山内收集数据。虽然数据还没上传前，它就掉下去了，但不管怎么说，但丁(二)仍是人类第一个“成功”的陆地探测机器人。,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,机器人与人类,对人类影响最大的十大机器人,早在1979年，这辆斯坦福货车便在放满了椅子的房间里自行穿行，没有碰到一

5、把椅子！这是自动导航车辆所取得的标志性成就。当然，它完成这项穿行任务也用掉了大约5个小时。,机器人与人类,机器人与人类,一些先进的机器人,月球车的前世今生,月球是地球唯一的天然卫星，它离地球的距离是384,400公里。月球的直径为3,476公里，是地球的27%。 月球的表面积有3800万平方公里，质量为7350亿亿吨，是地球的1/81。月面大气压力小于10的-15次方倍地球海平面的气压，大气密度同样小于10的-15次方倍地球海平面的大气密度。,一些先进的机器人,月球本身物理特性及地面情况等的自然因素对探月机器人提出了一定的技术要求。具体体现在以下两个方面：,1.机器人的机械传动能够适应月球表面松散的土壤。 2.具有一定的越障能力，能够在越过一定高度的障碍物后仍保持机体的平衡。,探月机器人技术要求,一些先进的机器人,探月/行星机器人的主要分类,按照机器人的体积，可分为微型，超小型，中型及大型。但就移动系统而言，主要有以下几种分类：轮式，腿式，轮腿式和履带式4种,一些先进的机器人,单轮探测车,1999年美国卡内基梅隆大学机器人研究所研制了一种基于陀稳定原理的单轮式探测车-Gyrover。一

6、个车轮代替了整个探测车，这很大程度减轻了车身的重量，增加了移动的灵活性,一些先进的机器人,三轮探测车,这部探测车是由日本宇宙开发事业集团（NASDA）和东京工业大学联合开发的。它采用可折叠装置。该车轮子的设计非常独特-轮子的直径可以变化。最大为456mm，最小为236mm,一些先进的机器人,四轮探测车,Ratler是一部滑差控制的四轮探测车。设计者将车身分为两个部分，这两部分互相连接。这样的设计可以使两个车身独立定位，从而保证在不平衡的地面上，四个轮子依旧可于地面保持接触。,一些先进的机器人,四轮探测车,Nanrover是JPL (Jet Propulsion Laboratory)美国喷气式推进实验室研制的又一种小型四轮可旋转支架式探测车。这是一部非常轻巧的探测车，其重量仅为1.5kg。,一些先进的机器人,四轮探测车,Nomad是由NASA出资，卡内基梅隆研发的四轮探测车。它结合了将先进的移动技术和分布式控制相结合，以达到在未知环境中的安全导航。,一些先进的机器人,五轮探测车,日本NASDA的Micro5是典型的五轮式探测车。它的四个轮子是驱动轮，另外一个中间轮是支撑轮,一些先进的机

7、器人,六轮探测车,美国JPL是六轮式探测车研发领域的佼佼者。它成功地研发了Rocky系列火星探测车。其中，比较新型的是Rocky7,为了完成在火星上长时间的穿越和勘探工作，探测车需要定期地进行自我检查。过高的驱动电流或是移动性能的不足都会影响rocky7的正常工作。,一些先进的机器人,六轮探测车,美国成功地研制了Sojourner，使之成为第一台人类尝试远程控制的在另一个行星上的机器人。,一些先进的机器人,六轮探测车,lunokhod 1被装置在Luna 17里，于1970年11月10发射上月球。装备了4个电视摄像头和一些特殊的可延伸装置。它成功驾驶了10.5Km，拍摄了20,000张照片，完成了500次月壤测试。,八轮探测车,一些先进的机器人,一些先进的机器人,八轮探测车,1973年1月8号luna21携带Lunokhod 2 探月机器人发射进入太空。Lunokhod2 高135cm，长170cm，宽160cm，重达840kg。 Lunokhod2 进行了为期4个月的勘探月球工作，共行走37km的路程，其中包括起伏的山岭和月溪。总共传回86张全景图和80,000张照片,一些先进的机器

8、人,两腿式探测车,Dante 和 Dante 是由卡内基梅隆机器人实验室研发的。它曾在1994年被用于勘探位于阿拉斯加的Mt.Spurr火山。腿式机器对地形的适应能力很强，对于勘探极限地带，如严寒地带，荒地或悬崖具有非常明显的优势。,一些先进的机器人,轮腿式探测车,由日本ISAS 研制的探测车是轮腿式探测车的典型代表。这部车分为母车和子车两个部分。它充分发挥了两种移动结构的优点，母车在比较平坦的地形上进行勘探任务，而子车则完成复杂地带的工作。,一些先进的机器人,轮腿式探测车,美国的Irobot公司成功研制了一系列履带式机器人。这些机器人应用在战场或是未知环境的勘探中。它的体积非常小。在战地中，一个普通的士兵就能将它携带。,一些先进的机器人,我国月球/行星探测车研究现状,虽然我国在探月/行星探测车方面的研发水平和其他一些发达国家相比还存在一定的差距，但是经过多年来的努力，我国在技术研发及实际生产方面已经取得了长足的进步，并预计在2012年实现月球软着陆器携带月球车成功着陆的目标。 2003年，我国正式启动月球探测计划-嫦娥工程。同时国家863项目也积极开展国际合作的研究课题，全面促进我国

9、在月球能源及环境方面的探测和探月/行星探测车的研发水平。目前， 有多所大学的机器人研究所或相关实验室在进行此项目的研发工作,一些先进的机器人,哈尔滨工业大学,哈工大目前已经研制出“远征”一号深空探测器，以及3种月球探测车。其中的六轮摇臂转向式设计是仿造美国JPL/NASA 的产品Sojourner（索杰纳）。另外一种两轮并列式月球车则是哈工大自行研制的 。,一些先进的机器人,上海交通大学,自1997起，该研究所就开始月球车及其关键技术的探索研究，取得了非常不错的成果，先后制作了6辆不同结构的月球探测车。近日，为了加速月球车的研究工作，上海交通大学又启动了一项“吴刚计划”。右图显示的小蜘蛛机器人，就是这个计划的研究成果之一。,一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,第10名：Kondo KHR-1 Humanoid Robot Kit (售价1500美金),一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,第9名：WowWee Chimpanzee Head (售价150美金),一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,第8名：iRobot Roomba and Scooba (售价150-400美金),第7名：WowWee Robosapien V2 (售价250美金),一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,第六名：OWI Cyclone Kit (售价72美金),一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,第五名：Subscription to a Robot Magazine (售价低于40美金),第4名：Robotis Bioloid Kit (售价1200美金),一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,第3名：Lego Mindstorms Robotic Invention System 2.0 (售价200美金),一些先进的机器人,2005年末十大年度最理想机器人礼物,第2名：WowWee Roboraptor (售价100美金),一些先进的机器人,2005

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