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机器人与关键技术解

析

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机器人与关键技术解析

机器人（robot）一词，最早出现在1920年捷克科幻作家

恰配克的《罗索姆的万能机器人》中，原文作“Robota”，后

来成为英文中通行的“Robot”。更科学的定义是1967年由日

本科学家森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移

动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动

性、奴隶性等7个特征的柔性机器。”

国际机器人联合会将机器人分为两类，工业机器人和服务

机器人。工业机器人是“一种应用于工业自动化的，含有三

个及以上的可编程轴的、自动控制的、可编程的、多功能

执行机构，它可以是固定式的或移动式的”。服务机器人则

是“一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人

类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备”。从定义可

见，分类的标准是机器人的应用场合。

一般的机器人都由机械结构、控制驱动系统、感知系统、

交互系统等部分组成。

图1一般机器人的系统构成

近年来工业机器人供应量在大多数行业都呈现出上涨的态

势。而服务机器人发展历史较短。其在功能上的主要不同

体现在两个方面：一是与人的沟通协作；二是在复杂环境

下代替人的部分工作。

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发展现状

仿生机器人

“机器人”这个名称本身就带有仿生学色彩，目前已有不少类

人机器人、机器狗等产品问世，这些产品大部分只具有娱

乐功能。然而2013年底在美国佛罗里达州Homestead举办

的DARPA机器人挑战赛则将仿生机器人推到了救灾救援的

应用领域。该赛事设计了通过布满障碍物的门、崎岖路行

走、破拆墙面、连接消防栓、转动阀门等八项比赛任务，

吸引了来自世界各地的16支仿生机器人团队。从比赛任务

的设置可以看出，比赛非常鲜明地突出了仿生机器人在救

灾救援方面的应用。经过激烈的角逐，日本Schaft公司生

产的HRP-2机器人最终夺魁。来自弗罗里达的一家非盈利

机构和卡耐基-梅隆大学分获二、三名。值得一提的是，

Schaft机器人已在早些时候被Google收购，而第二、四名

团队所用的Atlas机器人也来自Google旗下的Boston

Dynamics。作为世界上最具创新实力的科技公司之一，

Google的收购行为也表明了仿生机器人具有一定的市场前

景。

机器人在救援救灾方面，与人类相比具有巨大的优势，可

以极大提高搜救效率和减少人员伤亡。但同时，从该赛事

也可以看出，所有的机器人在比赛中都出现过故障，甚至

有3支代表队最终得了零分。即使完成比赛，机器人的动作

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也显得呆板迟钝。这些都表明目前的仿生机器人技术还不

成熟，具有很大的发展空间。

无人驾驶汽车

除机器人挑战赛外，DARPA还分别于2004、2005和2007

年举办过3届无人车挑战赛，专注于轮式移动机器人，或者

通俗地称为无人驾驶汽车。无人车除了能减轻驾驶员的疲

劳外，更重要的作用在于缓解交通拥堵和减少交通事故。

同时，无人驾驶汽车在军事上也可以发挥巨大的作用。无

人车的发展得到了全球很多机构和公司的支持，其中典型

的代表就是Google公司。Google公司继承了DARPA比赛

中最优秀的团队，研发了广受关注的Google无人车，完成

了数十万公里的道路测试，并获得了美国多个州机动车辆

管理部门颁发的驾驶许可证，这意味着Google无人车已成

为了交通参与者，而不仅是实验室的设备。这无疑是里程

碑似的事