机器人的手臂：机器人的手臂也叫工具执行装置（IDD）。该手臂具有 三个关节：肩、肘和腕。该手臂能够使工具操作延伸、弯曲和转动一定 精确的夹角，并能剔除岩石表层，拍摄微小图像，并分析岩石和土壤的 组成成分。装在机器人手上的4个工具是：微型摄像机、Mossbauer谱 分光计、射线粒子X射线分光仪和岩石研磨工具。
适应非结构环境下的 各种灵活需求
具有综合和集成能力的 智能机器人
机器人发展趋势
美国卡内基梅隆大学的科学家预测：
未来的机器人将使目前信息科技革命的 贡献相形见绌，机器人市场将超越信息 产业，成为全球最大的工业。
日本：
拥有世界上58％的机器人 大力发展机器人教育和机器人产业
机器人的分类
什么是机器人（robot）
美国：
美国机器人协会（RIA)：一种用于移动各种材料、 零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各 种任务，并具有编程能力的多功能操作机 （Manipulator）。
美国家标准局：一种能够进行编程并在自动控制下 完成某些操作和移动作业任务或动作的机械装置。
什么是机器人（robot）
按所替代的人体器官分类 按智能水平分类 按机器人的应用分类
分类1——按所替代的人体器官分类
操作机器人---手 移动机器人---腿 视觉机器人---眼 听觉机器人---耳
操作机器人
机械臂——相当于手臂 机械手——相当于手指
移动机器人
轮式：独轮、两轮、三轮、四轮、六轮等 腿式：两足、多足 履带式
按预定的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。但顺 序和条件可作适当改变。
通过手动或其它方式，先引导机器人动作，记录下工作程 序，机器人则自动重复进行作业。
不必使机器人动作，通过数值、语言等为机器人提供运动 程序，能进行可编程伺服控制。 利用传感器获取的信息控制机器人的动作。机器人对环境 有一定的适应性。如拣蛋机器人。
1954年，George Deval开发出第一台可编程 机器人
1962年，Unimation公司成立，出现了最早了 工业机器人，第一位用户是GM（美国通用机 械公司）
1964年，MIT，Stanford University 等成立 人工智能研究所
1965年，Carnegie Mellon University 建立 机器人研究所
中国：
机器人是一种自动化的机器 这种机器具备一些与人或生物相似的智
能能力，如
• 感知能力 • 规划能力 • 动作能力 • 协同能力
什么是机器人（robot）
国际标准化组织对工业机器人的定义 （1987年）
工业机器人是一种具有自动控制的操作 和移动功能，能完成各种作业的可编程 操作机。
机器蛇
如图所示为中国科学院研制的机器蛇。
仿生机器鱼
北京航空航天大学机器人 研究所研制的仿生机器鱼 SPC-II ROV和SPC-III机 器鱼。
微型机器蝇
如图所示为美国加州大学伯克利分校制造的机器蝇，并实 现拍打翅膀的有限距离飞行。
基于SMA导向的肠道微型机器人
中国科技大学研制的基于SMA导 向的用于人体肠道检查和腹腔 手术的医用蠕动式管道微型机 器人。携带的内窥镜检测微型 机器人在可控的SMA元件的作用 下可以实现自主导向。 SMA既可作为驱动元件又可作为传感器。SMA元件和软芯被做成 多竹节结构，通过对其通电控制，微型机器人头部的内窥镜整 体能在空间三维方向弯曲成所需要的形状，因此微型机器人容 易穿越大肠不规则的各种管道，大大降低患者的痛苦。如图所 示为该微型机器人主动引导机构。
机器人的功能
节省劳动力
搬运机器人、清扫机器人……
进行极限作业
喷漆机器人、空间机器人、海底机器人、救 援机器人
用于医疗、福利
外科手术机器人、智能轮椅……
与人协调作业 机器宠物，如日本的机器狗，机器猫。
机器人的发展历史
1920年，捷克作家卡雷尔·卡佩克在科幻剧本 《罗萨姆的万能机器人》中定义了“robota”
机器人的发展历史
80年代开始，各种机器 人公司陆续成立，并不 断出现兼并和调整
1983年，美国开始将机 器人学列入教学计划。
1994年，CMU利用 Dante机器人探测 Alaska spurr火山采集 火山气体样本
机器人的发展历史
1995年，Intuitive Surgical 公司推出外科手术机器人。
机器人的发展历史
1967年，第一台 Unimation公司的喷涂 用机器人出口到日本
1968年，第一台智能 机器人Shakey在斯坦 福研究所(SRI)诞生
机器人的发展历史
1972，IBM公司开发出内部使用的制 造机器人，并发展成为IBM7565商用 机器人
机器人的发展历史
1978年，第一台PUMA机器人由 Unimation装运到GM公司
机器人的发展历史
1997年，NASA的探险者登陆火星，并由旅行者
（Sojourner ）将所拍摄的照片发回地球
机器人的发展历史
1997年，Honda推出 人形机器人P3
1999年，Sony推出机 器狗Aibo
机器人的发展历史
2000年，Honda推出第二代 人形机器人Asimo, Sony推 出人形机器人Qiro。 ASIMO 会拉提琴, 曾经登台指挥交响 乐团。QRIO身高54cm，重 5kg，可以跳舞打拳。
机器人的手臂
“勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
机器人的温度控制：火星探测空间机器人最重要的器件绝对不能超过-40 ~ 40C这个范围。通常保温的方法有以下几种：利用黄金涂料防止热量扩 散、防止热量扩散的绝热材料是“气溶胶”、通过加热器来保持温度、 自动调温器和热转换器、散热管等。
火星探测空间机器人的工作过程主要包括以下步骤： 开始通信准备 、 旋转太空船 、 开始传输音频信号 巡游舱脱离 、 “勇气号”进入火星大气层 展开减速伞 、 隔热屏脱离 、 登陆器脱离 雷达系统开始工作 、 降落成像器对火星表面拍照 开始向火星环绕检测卫星进行数据传输 、 气囊的膨胀 减速火箭推进器 、 绳索剪断和第一冲击发生 登陆器翻滚直到最终完全停止 、 通信尝试开始 关键的布置开始 、 开始向火星长期卫星传输信号 休眠
机器人的发展历史
2001年，加拿大MD机器人公司建造的“空 间站远程操纵系统”发射进入太空轨道
ห้องสมุดไป่ตู้
机器人的发展历史
2004年，美国的“机遇号”登上火星。
机器人的发展历史
机器人发展趋势
功 能 用于制造生产线
工作 结构化环境下
环境
规则工作
智能 具有简单智能的 程度 工业机器人
工程、社会服务、人类生活 等各个领域
人工智能
规划和配置
机器人动作规划、路径规划
机器感知
计算机视觉 语义识别 信息融合
机器学习和知识发现（深蓝机器人） 分布式人工智能
分布式问题求解 多智能体行为协调
新型智能机器人
护士助手 智能轮椅 家用及办公机器人 水下机器人 空间机器人 军用机器人 类人机器人
热电子盒WEB
“勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
控制系统：机器人的计算机安装在机体内一个称为机器人电子模块 （REM）的里面。主计算机与机器人的设备和传感器通过总线来交换 数据。
机器人的轮子：机器人有6个轮子，每个轮子有自己独立的电动机。它 的2个前轮和2个后轮还有独立的转向发动机。
科学仪器：科学仪器主要包括：磁体排列\微型热辐射分光计MiniTES(Miniature Thermal Emission Spectrometer)、穆斯堡尔谱分光计、 射线粒子X射线分光仪（APXS）、磨石工具（RAT）等。
护士助手
TRC公司开发的“护士助手”机器人
它可以完成以下各项任务：运送医疗器材和设 备，为病人送饭，送病历、报表及信件，运送 药品，运送试验样品及试验结果，在医院内部 送邮件及包裹。
松下电工研制的医院智能跑腿机器人
智能轮椅
奈良先端科学技术大学院大学的电动轮椅“WATSON”。摄像头安装在轮椅前面，可以捕捉坐在椅 子上的人的表情。一点头轮椅就开始活动，向左右看的话轮椅就向看的方向转弯，摇头就停下来， 这样不用手足仅靠头部的运动与视线就能控制轮椅。 中国科学院自动化研究所研制的一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的机器人轮椅。 美国公司开发一种iBot自动平衡轮椅
机器人的“颈和头”：在 “勇气号”机器人上看上去 像颈和头的装置被称为全景 摄像机桅杆头（Pancam Mast Assembly）。它有两个 作用：作为装在机器人内部 的微型热辐射分光计潜望镜、 全景摄像机和导航摄像机提 供一个适合的高度和视界。
机器人上的“颈”和“头”
“勇气号”火星探测空间机器人的主要结构
机器人具有感知和理解外部环境的能力，即使环境发生变 化，也能够成功的完成任务。如火星探测车。
分类3——按机器人的应用分类
工业机器人 特种机器人
服务机器人 娱乐机器人 军用机器人 水下机器人 农业机器人 ……
机器人的组成
机械臂或移动车（运动平台） 末端执行器 驱动器 传感器 控制器 软件
视觉机器人
产品检测 人脸检测 人脸识别 物体识别 ……
分类2——按智能水平分类
第一代
第二代 第三代
分类名称
简要解释
人工操作装置
有几个自由度，有操作员操纵，能实现若干预定的功能。
固定顺序机器人 可变顺序机器人
示教再现型机器人 数控型机器人 感知型机器人 智能机器人
按预定的不变顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。
什么是机器人（robot）