.840 智能系统学报 第11卷 3智能机器人一璀璨明珠 手(master--slave manipulator)和遥控操纵器(teleoper- ator),用于核材料的搬运、加工和装配操作，大大降 习近平主席[02014年6月在两院院士大会开 低了核辐射对操作人员的危害。1949一1953年，美 幕式上发表重要讲话中指出：在全球机器人产业激 国麻省理工学院研制的多轴数控铣床，可进行飞机 烈竞争的背景下，我们要审时度势、全盘考虑、抓紧 螺旋桨叶片复杂曲面加工的要求。1954年，美国人 谋划、扎实推进，不仅要把我国机器人水平提高上 乔治·德沃尔(George C.Devol)制作了世界第一台 去，而且要尽可能多地占领市场。习主席的讲话为 可编程示教再现机器人实验装置，发表了题为《适用 我国机器人技术的发展和应用指明了方向。 于重复作业的通用性工业机器人》的文章[2]。1960 比尔·盖茨[42007年1月在CES开幕式上的 年美国联合控制公司(consolidated control)研制出世 演说中预言：未来家家都有机器人。他说：机器人即 界第一台通用型工业机器人，开始定型生产名为 将重复个人电脑崛起的道路，极有可能深入人类社 Unimate的工业机器人推向市场，机器人产品正式问 会生活的方方面面，影响之深远丝毫不逊于过去30 世。两年后，美国机床与铸造公司(AMF)也生产了 年间个人电脑给我们带来的改变，机器人将成为我 可编程工业机器人Versatran。 们日常生活的一部分，必将与个人电脑一样，彻底改 20世纪70年代，机器人的应用领域进一步扩 变这个时代的生活方式。比尔·盖茨的预言已经和 大，各种坐标系统、不同结构的机器人相继出现。由 正在不断成为现实。 于大规模集成电路和计算机技术的飞跃发展，机器 31机器人的过去：人类的幻想 人性能大大提高，成本不断下降。20世纪80年代， 人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历 工业机器人在发达国家已经进入了实用化的普及阶 史，古今中外，概莫如此。古代能工巧匠们制作的各 段。随着人工智能技术、智能控制技术和智能传感 种各样的自动工具和玩偶就是现代机器人的雏形。 技术的发展与进步，智能机器人研究势在必行。机 中国的西周时期，偃师制作的歌舞艺人：春秋后 器人视觉、触觉、听觉、力觉、接近觉的研究和应用不 期，鲁班制作的木鸟，能在空中飞行三日不下；1800 断深入，大大提高了机器人的适应能力和应用范围， 年前的汉代，张衡发明的计里鼓车，每行一里，车上的 促进了机器人的智能化进程。 小木人击鼓一下，每行十里击钟一下：后汉三国时期， 经历了50多年的发展，机器人技术形成了一门 诸葛亮发明的木牛流马，可在崎岖山路中运送粮草。 新的综合性学科一机器人学(Robotics)【43-4],涉 公元前2世纪，古希腊人制造的青铜雕像太罗 及的学科内容有：机械手结构与设计，机器人运动 斯，不仅可以开门，还可以借助蒸汽唱歌；1662年，学、动力学和控制，机器人驱动与传动装置，机器人 日本的竹田近江制作的自动机器玩偶，在大阪的道 软件结构与编程技术，运动轨迹和路径规划，机器人 顿堀演出大受欢迎；1738年，法国技师杰克·戴· 传感器（包括内部传感器和外部传感器），机器人视 瓦克逊制造了一只机器鸭，会嘎嘎叫、会游泳、会喝 觉、听觉和语音表达，模式识别与图像处理技术、信 水和进食；1773年，瑞士钟表匠杰克·道罗斯父子 息融合技术、神经网络与多智能体技术、机器情感与 制造了自动书写玩偶和自动演奏玩偶，有的拿着画 机器人智能等。 笔绘画，有的拿着鹅毛蘸墨水写字，结构巧妙，服饰 3.2.2工业机器人 华丽，在欧洲风靡一时：1927年，美国西屋公司的工 工业机器人涉及工业生产的各个环节，如加工、 程师温兹利制造了一个电动机器人电报箱，装有无 装配、焊接、打磨、上下料、喷涂、搬运等，是应用最为 线电发报机，可以回答一些简单问题，在纽约世博会 成功和广泛的机器人〔45]。图5~7分别为汽车装配线 上展出引起轰动。 上的工业机器人、焊接机器人和铆接机器人。 古今中外的能工巧匠制作的各种各样、形形色 色的自动工具和玩偶反映了人类对机器人的幻想与 追求，也是现代机器人诞生和发展的基础。 3.2机器人的现在：从幻想走向现实 3.2.1现代机器人的诞生与发展 现代机器人是随着社会的需求和科学技术的进 步而诞生和发展起来的。1938一1945年的二战时 图5汽车装配线上的工业机器人 期，随着核工业和军事工业的发展，研制出主从机械 Fig.5 Industrial robot on automobile assembly line３ 智能机器人———璀璨明珠 习近平主席［４０］ ２０１４ 年 ６ 月在两院院士大会开 幕式上发表重要讲话中指出：在全球机器人产业激 烈竞争的背景下，我们要审时度势、全盘考虑、抓紧 谋划、扎实推进，不仅要把我国机器人水平提高上 去，而且要尽可能多地占领市场。 习主席的讲话为 我国机器人技术的发展和应用指明了方向。 比尔·盖茨［４１］ ２００７ 年 １ 月在 ＣＥＳ 开幕式上的 演说中预言：未来家家都有机器人。 他说：机器人即 将重复个人电脑崛起的道路，极有可能深入人类社 会生活的方方面面，影响之深远丝毫不逊于过去 ３０ 年间个人电脑给我们带来的改变，机器人将成为我 们日常生活的一部分，必将与个人电脑一样，彻底改 变这个时代的生活方式。 比尔·盖茨的预言已经和 正在不断成为现实。 ３．１ 机器人的过去：人类的幻想 人类对机器人的幻想与追求已有 ３ ０００ 多年的历 史，古今中外，概莫如此。 古代能工巧匠们制作的各 种各样的自动工具和玩偶就是现代机器人的雏形。 中国的西周时期，偃师制作的歌舞艺人；春秋后 期，鲁班制作的木鸟，能在空中飞行三日不下； １ ８００ 年前的汉代，张衡发明的计里鼓车，每行一里，车上的 小木人击鼓一下，每行十里击钟一下；后汉三国时期， 诸葛亮发明的木牛流马，可在崎岖山路中运送粮草。 公元前 ２ 世纪，古希腊人制造的青铜雕像太罗 斯，不仅可以开门，还可以借助蒸汽唱歌；１６６２ 年， 日本的竹田近江制作的自动机器玩偶，在大阪的道 顿堀演出大受欢迎；１７３８ 年，法国技师杰克·戴· 瓦克逊制造了一只机器鸭，会嘎嘎叫、会游泳、会喝 水和进食；１７７３ 年，瑞士钟表匠杰克·道罗斯父子 制造了自动书写玩偶和自动演奏玩偶，有的拿着画 笔绘画，有的拿着鹅毛蘸墨水写字，结构巧妙，服饰 华丽，在欧洲风靡一时；１９２７ 年，美国西屋公司的工 程师温兹利制造了一个电动机器人电报箱，装有无 线电发报机，可以回答一些简单问题，在纽约世博会 上展出引起轰动。 古今中外的能工巧匠制作的各种各样、形形色 色的自动工具和玩偶反映了人类对机器人的幻想与 追求，也是现代机器人诞生和发展的基础。 ３．２ 机器人的现在：从幻想走向现实 ３．２．１ 现代机器人的诞生与发展 现代机器人是随着社会的需求和科学技术的进 步而诞生和发展起来的。 １９３８—１９４５ 年的二战时 期，随着核工业和军事工业的发展，研制出主从机械 手（ｍａｓｔｅｒ⁃ｓｌａｖｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ）和遥控操纵器（ｔｅｌｅｏｐｅｒ⁃ ａｔｏｒ），用于核材料的搬运、加工和装配操作，大大降 低了核辐射对操作人员的危害。 １９４９—１９５３ 年，美 国麻省理工学院研制的多轴数控铣床，可进行飞机 螺旋桨叶片复杂曲面加工的要求。 １９５４ 年，美国人 乔治·德沃尔（Ｇｅｏｒｇｅ Ｃ． Ｄｅｖｏｌ）制作了世界第一台 可编程示教再现机器人实验装置，发表了题为《适用 于重复作业的通用性工业机器人》的文章［４２］ 。 １９６０ 年美国联合控制公司（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ）研制出世 界第一台通用型工业机器人，开始定型生产名为 Ｕｎｉｍａｔｅ 的工业机器人推向市场，机器人产品正式问 世。 两年后，美国机床与铸造公司（ＡＭＦ）也生产了 可编程工业机器人 Ｖｅｒｓａｔｒａｎ。 ２０ 世纪 ７０ 年代，机器人的应用领域进一步扩 大，各种坐标系统、不同结构的机器人相继出现。 由 于大规模集成电路和计算机技术的飞跃发展，机器 人性能大大提高，成本不断下降。 ２０ 世纪 ８０ 年代， 工业机器人在发达国家已经进入了实用化的普及阶 段。 随着人工智能技术、智能控制技术和智能传感 技术的发展与进步，智能机器人研究势在必行。 机 器人视觉、触觉、听觉、力觉、接近觉的研究和应用不 断深入，大大提高了机器人的适应能力和应用范围， 促进了机器人的智能化进程。 经历了 ５０ 多年的发展，机器人技术形成了一门 新的综合性学科———机器人学（Ｒｏｂｏｔｉｃｓ） ［４３－４４］ ，涉 及的学科内容有：机械手结构与设计，机器人运动 学、动力学和控制，机器人驱动与传动装置，机器人 软件结构与编程技术，运动轨迹和路径规划，机器人 传感器（包括内部传感器和外部传感器），机器人视 觉、听觉和语音表达，模式识别与图像处理技术、信 息融合技术、神经网络与多智能体技术、机器情感与 机器人智能等。 ３．２．２ 工业机器人 工业机器人涉及工业生产的各个环节，如加工、 装配、焊接、打磨、上下料、喷涂、搬运等，是应用最为 成功和广泛的机器人［４５］ 。 图 ５～７ 分别为汽车装配线 上的工业机器人、焊接机器人和铆接机器人。 图 ５ 汽车装配线上的工业机器人 Ｆｉｇ．５ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒｏｂｏｔ ｏｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｌｉｎｅ ·８４０· 智 能 系 统 学 报 第 １１ 卷