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机器人与传感技术

一、机器人和自动化

机器人技术已成为当今应用广泛、发展迅速最引人注目的高技术之一.

在加快我国工业化的过程中,发展机器人及自动化装备技术是推进我国经

济结构战略性调整、以信息化提升制造与自动化技术水平、加快实现国家

工业化的重要举措。

机器人技术是一门综合性高技术,它涉及到控制工程、计算机、人工智

能、微电子、传感、新材料、仿生技术等多种学科,是先进制造技术的典型

代表.智能机器人,即先进机器人技术被宋健同志称为“当代最高意义上的

自动化”，集中反映在“感知(传感器,信息融合)、决策(智能控制)、执

行(机构及驱动)和交互(人-机,多机,网络化)”几大技术特征上.近20年来，

机器人技术有了很大的发展,特别是工业机器人已经达到产业化水平,但是

智能机器人技术尚有相当的基础技术研究问题需要探索,需要解决。

人类的活动领域不断扩大,机器人应用也从制造领域向非制造领域发

展.像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务娱乐等行业

都提出了自动化和机器人化的要求.这些行业与制造业相比,其主要特点是

工作环境的非结构化和不确定性,因而对机器人的要求更高,需要机器人具

有行走功能、对外感知能力以及局部的自主规划能力等,这是机器人技术的

一个重要发展方向。

随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源

不断地向人类活动的各个领域渗透.结合这些领域的应用特点,人们发展了

各式各样的机器人、智能机器和自动化装备.这些机器人从外观上已远远脱

离了最初工业机器人所具有的形状,更加符合应用领域的特殊要求,但其功

能和智能程度却大大超出了工业机器人的范围,从而使机器人及自动化技

术呈现出更加广阔的发展空间.

目前全球范围内的工业机器人,以每年30%以上的速度增长,并推动着

工业高速发展.机器人技术及相关自动化装备的发展水平和拥有量已成为

衡量一个国家工业水平的重要标志.德国机器人学与系统动力学研究所

(DLR)的G.Hirzinger在2000年IARP研讨会上指出:“人们希望AI能够

推动机器人技术快速发展,使机器人更具智能.但他们忽略了一些事情,例

如尽管逻辑决策的作用很大,但传感器的感知与反馈是更高级智能行为的

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工业机器人传感器的应用

真正基础.事实上,工业机器人在很大程度上仍像几年前一样笨”.其言外

之意是机器人传感器的应用还很不够,面向应用需求的机器人传感技术研

究与开发是先进机器人研究和发展的关键。

从20世纪90年代开始,机器人的研究中出现了一些新的局面,即与其

他领域和学科的交叉,特别是与传感器技术、驱动技术、控制技术、通信技

术和计算机技术的交叉,新世纪先进机器人的研究无论是从深度还是从广

度上来看,都出现多样化趋势.传感技术的进步,将是机器人智能化的关键

和特色,特别是新型传感器的应用、多传感器的信息融合等将成为新一代机

器人实现更高级智能行为的基础。

我国机器人与制造自动化技术在总体技术水平上与国外仍有差距。我

们今后的任务是:进一步突出和提升国家在世界战略必争的战略性、前沿

性、前瞻性的高技术研究地位与影响力;针对影响国民经济基础实施建设与

长远发展的领域,全面打破重大成套技术装备长期依赖进口的局面;进一步

扩大机器人与制造自动化技术对国民经济建设发展的贡献作用;在若干高

附加值的关键部件和共性基础核心技术、相关集成技术获得突破;加强机器

人技术对制造业底层自动化的支撑作用;让服务机器人走近非制造业社会,

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走近老百姓的生活。

二、智能机器人与传感技术

机器人一般有相当于人脑的思维子系统,相当于眼睛、皮肤、耳等

功能的感觉子系统,相当于手脚功能的运动子系统.人脑、手足、皮肤、眼

睛、耳、舌等的功能在机器人中分别对应于判断、控制、把握、行走、触

觉、视觉、听觉、味觉等,各种功能之间有着很强的关联性和依赖性.而使

这些功能得以充分发挥的是传感器,例如机器人装配作业,一般要有决定零

件安装位置的距离传感器,检测零件形状的视觉或触觉传感器,以及能检测

手的把握状态和安装状态的滑觉传感器和力觉传感器。机器人能够根据从