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1.4 机器人—环境交换系统 机器人—环境交换系统是实现机器人与外部环境中的设备互换联系和协调的系统。 机器人与外部设备集成为一个功能单元,如加工单元、焊接单元、装配单元等。当然,也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行任务的功能单位。 1.4.1 人机交换系统 人工交换系统是操作人员与机器人控制并与机 器人联系的装置,例如,计算机的标准终端,指令控制 台,信息显示板,危险信号报警器等。该系统归纳起 来分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。 1.4.2 控制系统 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。假如工业机器人不具备信息反馈特征,则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。 1.4.3 多机器人系统  与多智能系统 在当今的数字时代，人们对于用现代科技解决复杂任务的需求日益高涨。虽然随着机器人技术的发展，机器人的能力不断提高,?机器人应用的领域和范围也在不断扩展，但是对于一些复杂的任务，单个机器人不再是最好的解决方案,而是由多个机器人组成的系统。 多机器人系统 多智能系统概念 多机器人系统是指若干个机器人通过合作与协调而完成某一任务的系统。它包含多机器人合作与多机器人协调两方面的内容。 多机器人合作和协调是多机器人系统研究中的两个不同而又有联系的概念。前者研究的重点是高层的组织与运行机制问题，侧重实现系统快速组织与重构的柔性控制机制；后者则是研究机器人之间合作关系确定后具体的运动控制问题。 多机器人系统的优点 与单个机器人相比，多机器人系统具有许多优点： (1)单个机器人不能完成某些任务，必须依靠多个 机器人才能完成。如执行战术使命、足球比赛等， 必须要由一个机器人团队来完成而非单个机器人。 (2)对于可以分解的任务来说，多个机器人可以分 别并行地完成不同的子任务，这比单个机器人完 成所有的子任务要快得多。就是说，多机器人系 统可以提高工作效率。 ? (3)可以将成员设计成完成某项任务的“专家”，而不是能完成所有任务的“通才”，使得机器人的设计有更大的灵活性，完成有限任务的机器人可以设计得更完善。 (4)成员之间可以交换信息，多机器人系统可以更有效和更精确地进行定位。（5)多机器人系统中的成员相互协作可以增加冗余度，消除失效点，增加解决方案的可靠性。 (6)多机器人系统较单个机器人可以提供更多的?解决方案，因此可以针对不同的具体情况，优化选择方案。 1.5 微纳机器人 纳米机器人在清理 纳米机器人 血管中的有害堆积物 正在进入红细胞 1.5.1 微纳操作系统 人们的视线已从宏观世界向微、纳观世界转移，为了认识微纳观世界以及为了对微纳世界进行操作，人们需要一种类似于宏观世界的机器人系统以及机器人操作，人们称之为“微纳操作及微纳操作系统”。 现代机器人 现代机器人: 现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。 发展历史 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。 作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类似人的手和臂组成。 1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传 感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。 ? 1967年日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年召开了日本首届机器人学术会。1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。1970年以后，机器人的研究得到迅速广泛的普及。1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人，它是液压驱动的，能提升的有效负载达45公斤。到了1980年，工业机器人才真正