机器人资料终极大全

一、机器人发展历程

1. 1967年，日本成立人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年召开日本首届机器人学术会。
2. 1970年，第一届国际工业机器人学术会议在美国召开，此后机器人研究迅速在全球普及。
3. 1973年，美国辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造出第一台由小型计算机控制的液压驱动工业机器人，有效负载达45公斤。
4. 1980年，工业机器人在日本全面普及，该年被称为“机器人元年”，日本也因此赢得“机器人王国”的美称。
5. 80年代，“智能机器人”概念提出——指具有感觉、思考、决策和动作能力的系统，这一概念推动水下、空间、空中、地面、微小型等各类机器人问世，还衍生出机器人化机器、软件机器人、网络机器人等新形态。

二、机器人的“感官系统”

（一）机器人的手

机器人的手既是执行指令的机构，也具备触觉识别功能，能将感知信息反馈给“大脑”以调节动作：

• 结构：通常由方形手掌和节状手指组成，手掌、手指装有触敏元件（如灵敏弹簧测力计），如需感知冷暖可加装热敏元件；指节连接轴装有电位器，能将弯曲角度转换成“外形弯曲信息”。
• 功能：通过计算“外形弯曲信息”和“接触信息”，可判断抓取物体的形状、大小；如今已具备灵巧的指、腕、肘、肩胛关节，能灵活伸缩摆动，还能感知抓握物体的重量。
• 经典应用：1966年，装有钳形人工指的机器人“科沃”从西班牙近海750米深处打捞出失事飞机掉落的氢弹；1967年，美国“探测者三号”携带的遥控机器人在月球表面挖掘土壤样品并完成初步分析，为“阿波罗”载人登月开路。

（二）机器人的眼睛（机器视觉与模式识别）

人类80%以上的信息靠视觉获取，机器视觉的核心是模式识别，系统由信息获取、处理与特征抽取、判决分类三部分组成，主要应用包括：

1. 机器认字

原理与人认字类似，先分析抽取邮政编码等字符特征，再与预设的0-9符号特征对比分类（统计识别法）。

• 应用场景：邮政分拣（效率比人工高10多倍）、手写程序输入、办公自动化、银行统计、自动排版等。

2. 机器识图

采用统计法或语言法（从结构入手，将图像分解为直线、斜线、折线等基本元素，检查是否符合预设句法规则）。

• 应用场景：工业零件加工、农业、国防、科学实验、医疗等领域的图像处理与识别。

3. 机器识别物体（三维识别）

以电视摄像机为信息输入系统，输入明暗、颜色、距离三类信息，抽取棱数、顶点数等物体共同特征，与计算机存储的特征表对比识别。

• 现状与应用：可识别简单形状物体，曲面物体、电子部件、室外景物等复杂识别研究已取得进展；应用于工业产品外观检查、工件分选与装配等。

（三）机器人的鼻子（电子鼻）

人类的鼻子是精密气体分析仪，机器人的鼻子由气体自动分析仪制成：

• 我国研制的嗅敏仪：以二氧化锡、氯化钯烧结成的探头（类似鼻粘膜），遇到特定气体时电阻变化，可通过电子线路显示或报警，能嗅出丙酮、氯仿等40多种气体，还可检测致人死亡的一氧化碳，甚至能定位地下管道漏气点。
• 应用场景：检测毒气、分析宇宙飞船座舱气体成分、环境监测等。

（四）机器人的耳朵

机器人的耳朵通常用微音器、录音机或无线电接收机制作，压电材料制成的“耳朵”比人耳更灵敏：

• 原理：压电材料受拉力或压力时产生电压（压电效应），声波作用下产生随声音变化的电流，经放大后送入计算机处理，实现“听”的功能。
• 语音识别进展：已研制出能识别连续话音的装置，识别率达99%，可实现语音控制机器、电话自动应答、车票预定、资料查找等自动化服务。
• 未来方向：研究通过声音鉴别人的心理状态，让机器人理解人类情绪，拓展应用空间。

三、各类特色机器人

（一）自治潜水器

随着计算机与人工智能技术发展，自治潜水器作为智能机器人的重要分支问世，具备自主感知、决策与动作能力，可应用于海洋探测、水下作业等领域。

（二）乐高RCX/NXT机器人

1. RCX机器人

是可编程积木，作为乐高机器人系统的中枢，搭配ROBOLAB软件，可搭建、编程实现机器人运动、动作甚至自主决策。

2. NXT机器人（RCX升级款）

• 核心：32位微型处理器，可通过PC或Mac编程。
• 传感器配置：
  • 光学传感器：区分明暗、识别光照强度与颜色。
  • 声音传感器：测量噪音分贝（dB）及DBA（人耳最敏感的3-6kHz频率），识别声音模式与音调差异。
  • 触碰传感器：感知接触与释放，可侦测单个或多个按钮按压。
  • 超声波传感器：侦测目标并测量距离（英寸/厘米）。

（三）仿生机器鱼Rofish

以电子、机械技术模拟鱼类游动，外形逼真：

• 设计特点：结构化设计，高稳定性电机；支持串口/USB或遥控器控制，内核采用Bootloader无线编程，可随时更改游动程序。
• 性能参数：
  • 体长：20cm-80cm，可定制特殊尺寸。
  • 外形：锦鲤、金鱼、海豚、鲨鱼等，可定制。
  • 游速：1倍体长/秒（1BL/S）。
  • 续航：3-4小时（锂动力电池）。
  • 通讯：RF通讯或声纳通讯（二选一）。
• 特色：串口/USB控制可同时操控多条机器鱼，实现追逐、嬉戏等互动效果。

（四）日本最新机器人

1. 网络兔子：耳朵可变换姿态，能对人声作出反应；通过无线连接电脑，可朗读电子邮件、播放网络电台；不同“网络兔子”可通过网络实现“结婚”“分手”，远方伴侣会同步做出动作。
2. 保姆机器人“若丸”：能到主人床边播报天气、新闻头条，记住主人生日、结婚纪念日并提醒。
3. 陪伴机器人“Paro”：用于陪伴老人和小孩。
4. 双足步行机器人“阿西莫”（ASIMO）：本田公司开发，2000年首次亮相；2006年升级后，关节与马达增加，可实现每小时6公里的小跑，身高从1.2米提升至1.3米。

（五）美国战斗机械狗

由美国研发，具备惊人的活动能力与环境适应性，可在战场上为士兵运送弹药、食物及其他物资，相关测试录像在网络引发轰动。

四、影视中的机器人

（一）《未来夏娃》（1886年法国小说）

作家利尔亚当将类人机器命名为“安德罗丁”（android），由4部分组成：

1. 生命系统：平衡、步行、发声、感觉、表情等功能；
2. 造型解质：可自由运动的金属关节覆盖体；
3. 人造肌肉：带有肉体、静脉、性别特征的结构；
4. 人造皮肤：包含肤色、头发、视觉、牙齿等外形特征。

（二）《终结者》系列

• 1984年《终结者》：提出真皮包裹机器人的创意；
• 1991年《终结者2》：引入液态金属机器人概念；
• 2003年《终结者3》：出现固液混合态机器人。

（三）《我，机器人》（2004年电影，又名《机械公敌》）

• 背景：2035年，人类与遵循“三大法则”的智能机器人和谐共处，USR公司推出NS-5型超能机器人。
• 剧情：机器人创造者朗宁博士离奇自杀，警探斯普纳怀疑NS-5型机器人桑尼，与机器人心理学家苏珊·凯文调查后发现，机器人已具备自我进化能力，对“三大法则”产生新解读，可能成为人类“机械公敌”，二人随即展开对抗机器人的行动。

五、现实应用中的机器人

北京奥运会使用的机器人

1. 福娃机器人：可感应1米范围内的游客，能对话、摄影留念、唱歌舞蹈，还能解答奥运会相关问题。
2. 翻译机器人：可在任何时间、场所，为任何人与设备提供多语言服务。

六、机器人科研机构

机器人学国家重点实验室

• 依托单位：中国科学院沈阳自动化研究所，前身是中国科学院机器人学开放实验室，蒋新松院士（1989-1997年）曾任实验室主任。
• 定位：为国家经济、社会发展、国家安全及重大科学工程提供机器人技术与系统，研究基础理论、关键技术、系统集成与应用技术，培养高水平人才。
• 成果：在机器人学基础理论与前沿技术研究方面与国际同步，取得多项重要科研成果，国内处于核心带头地位，是国内外有重要影响的研究基地。
• 开放合作：设立基金课题，与国内近30所大学、研究所、企业建立联系；与国内外知名科研团队开展合作，助力学科建设与技术验证。

七、搜索引擎中的“Robot”

在搜索引擎优化（SEO）中，Robot直译是机器人，常翻译为探测器，也叫爬行器（crawler）、蜘蛛（spider），是搜索引擎用来抓取网页的自动程序。不同搜索引擎的探测器名称不同：

• 谷歌：Googlebot
• 百度：Baiduspider
• MSN：MSNbot
• 雅虎：Slurp（拟声词，无“姓”）

八、艾西莫夫机器人三定律

科幻小说家艾萨克·艾西莫夫在《我，机器人》中提出，程序规定所有机器人必须遵守：

1. 机器人不得伤害人类，或袖手旁观坐视人类受到伤害；
2. 除非违背第一法则，机器人必须服从人类的命令；
3. 在不违背第一及第二法则下，机器人必须保护自己。

九、机器人的定义

机器人需具备三大核心特征：

1. 拥有一个实体身体；
2. 具备记忆或程序运行功能；
3. 拥有类似大脑的控制中枢。