机器人学

robotics研究机器人系统本身的结构、功能、设计、制造的理论和技术的科学。它是70年代后形成和发展起来的一门新兴的边缘学科。 机器人是一种用电子计算机控制，具有可模仿人的某些动作或功能的智能化操作装置。 20世纪50年代，以“自动化规模性生产”为标志的制造工业革命产生了一种“机械手”，被称为工业机器人。那时的生产自动化概念几乎是“用机器代替人”的同义语。因此，这类机器人都是在工业生产上代替工人进行传送、焊接、喷漆等作业的，对外界信息没有反馈能力的机器人。1970年，第一次工业机器人国际会议在美国举行。当时，已出现多种结构的机器人产品，扩大了机器人应用的领域。随着机器人工业的迅速发展和技术革命的兴起，迫切需要研究人工智能的基本原理和直接采用各种人工智能技术来制造机器人，从而促进了机器人学的建立和发展。特别是80年代中期，世界各发达国家都把发展多种型号的智能机器人列入本国高技术发展计划，扩大了机器人学的研究和应用领域。 近十年来，机器人学对机器人体系结构、感觉信息处理、控制系统以及智能机器人等方面，在理论、设计到制造等方面，取得了巨大成果。为了适应机器人在各种不同环境中（如工业、矿井、水下、室内、室外、空间等）进行不同作业的需要，已研制出两足、四足到六足步行机器人，并已大量使用。两足机器人已能实现正向、侧向的动态步行。感觉信息处理是机器人学的重要研究领域。智能机器人更离不开传感和信息的实时处理。80年代后期，对机器人视觉、力觉、传感运动控制、柔顺控制、多工具手、直接驱动、传感信息融合等与智能控制密切相关的理论和技术的研究和应用取得很大进展，并扩展到研制全自主的智能机器人。到90年代，智能机器人已开始进入实用阶段。绝大多数工业机器人具有5～6个自由度（独立运动数目），运动速度为1 ～ 2m/s，定位精度为零点几毫米至零点零几毫米，无故障时间为几千小时至上万小时。当今，发达国家的工业机器人已遍及电子、汽车、机械、造船、航空航天、钢铁、食品、纺织等工业部门，并发展到海洋机器人和军用机器人。美国、俄罗斯等国的空间活动无论是无人或载人的航天器上都不同程度地使用了空间机器人。对金星、火星岩土的采集和测定，都靠空间机器人。发达国家研制使用的军用机器人达20多种型号。我国经过“863”计划的实施，对机器人学的研究和应用，也取得了重大成就。全国不仅具备了较强的机器人结构学研究、设计和开发的能力，而且已研制出多种特殊用途的机器人。例如“探索号”水下1 000m无缆机器人的研制成功，为海洋工程、水下救捞、海上石油开采提供了有力的工具。到21世纪，机器人将从工商业进入家庭，对全自主的智能机器人的研制将取得重大突破，并得到大量应用。 （张崇高）