1. 緒 論
1.1 機器人的發展綜述
1.1.1 機器人定義
在科技界，科學家會給每一個科技術語一個明確的定義，但機器人問世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統一的意見。原因之一是機器人還在發展，新的機型，新的功能不斷涌現。機器人涉及到了人的概念，成爲一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生於科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由於機器人定義的模糊，纔給了人們充分的想象和創造空間。
機器人主要類型： 操作型機器人：能自動控制，可重複編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用於相關自動化系統中。 程控型機器人：按預先要求的順序及條件，依次控制機器人的機械動作。 示教再現型機器人：透過引導或其它方式，先教會機器人動作，輸入工作程序，機器人則自動重複進行作業。 數控型機器人：不必使機器人動作，透過數值、語言等對機器人進行示教，機器人根據示教後的資訊進行作業。 感覺控制型機器人：利用傳感器獲取的資訊控制機器人的動作。 適應控制型機器人：機器人能適應環境的變化，控制其自身的行動。 學習控制型機器人：機器人能“體會”工作的經驗，具有一定的學習功能，並將所“學”的經驗用於工作中。 智能機器人：以人工智能決定其行動的機器人。
1.1.2 我國科學家對機器人的定義
我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。在研究和開發未知及不確定環境下作業的機器人的過程中，人們逐步認識到機器人技術的本質是感知、決策、行動和交互技術的結合。隨着人們對機器人技術智能化本質認識的加深，機器人技術開始源源不斷地向人類活動的各個領域滲透。結合這些領域的應用特點，人們發展了各式各樣的具有感知、決策、行動和交互能力的特種機器人和各種智能機器，如移動機器人、微機器人、水下機器人、醫療機器人、軍用機器人、空中空間機器人、娛樂機器人等。對不同任務和特殊環境的適應性，也是機器人與一般自動化裝備的重要區別。這些機器人從外觀上已遠遠脫離了最初仿人型機器人和工業機器人所具有的形狀，更加符合各種不同應用領域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強，從而爲機器人技術開闢出更加廣闊的發展空間。 中國工程院院長宋健指出：“機器人學的進步和應用是20世紀自動控制最有說服力的成就，是當代最高意義上的自動化”。機器人技術綜合了多學科的發展成果，代表了高技術的發展前沿，它在人類生活應用領域的不斷擴大正引起國際上重新認識機器人技術的作用和影響。 我國的機器人專家從應用環境出發，將機器人分爲兩大類，即工業機器人和特種機器人。所謂工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業機器人之外的、用於非製造業並服務於人類的各種先進機器人，包括：服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前，國際上的機器人學者，從應用環境出發將機器人也分爲兩類：製造環境下的工業機器人和非製造環境下的服務與仿人型機器人，這和我國的分類是一致的。
1.1.3 機器人發展簡史
（引自《環球科學》2007年第二期）
1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中，根據Robota(捷克文，原意爲“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意爲“工人”)，創造出“機器人”這個詞。 1939年 美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司製造的家用機器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會說77個字，甚至可以抽菸，不過離真正幹家務活還差得遠。但它讓人們對家用機器人的憧憬變得更加具體。 1942年 美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機器人三定律”。雖然這只是科幻小說裏的創造，但後來成爲學術界默認的研發原則。 1948年 諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機器中的通信和控制機能與人的神經、感覺機能的共同規律，率先提出以計算機爲核心的自動化工廠。 1954年 美國人喬治·德沃爾製造出世界上第一臺可編程的機器人，並註冊了專利。這種機械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。 1956年 在達特茅斯會議上，馬文·明斯基提出了他對智能機器的看法：智能機器“能夠創建周圍環境的抽象模型，如果遇到問題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個定義影響到以後30年智能機器人的研究方向。 1959年 德沃爾與美國發明家約瑟夫·英格伯格聯手製造出第一臺工業機器人。隨後，成立了世界上第一家機器人制造工廠——Unimation公司。由於英格伯格對工業機器人的研發和宣傳，他也被稱爲“工業機器人之父”。 1962年 美國AMF公司生產出“VERSTRAN”(意思是萬能搬運),與Unimation公司生產的Unimate一樣成爲真正商業化的工業機器人，並出口到世界各國，掀起了全世界對機器人和機器人研究的熱潮。 1962年-1963年傳感器的應用提高了機器人的可操作性。人們試着在機器人上安裝各種各樣的傳感器，包括1961年恩斯特採用的觸覺傳感器，託莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器，而麥卡錫1963年則開始在機器人中加入視覺傳感系統，並在1965年，幫助MIT推出了世界上第一個帶有視覺傳感器，能識別並定位積木的機器人系統。 1965年約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室研製出Beast機器人。Beast已經能透過聲納系統、光電管等裝置，根據環境校正自己的位置。20世紀60年代中期開始，美國麻省理工學院、斯坦福大學、英國愛丁堡大學等陸續成立了機器人實驗室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機器人，並向人工智能進發。 1968年 美國斯坦福研究所公佈他們研發成功的機器人Shakey。它帶有視覺傳感器，能根據人的指令發現並抓取積木,不過控制它的計算機有一個房間那麼大。Shakey可以算是世界第一臺智能機器人，拉開了第三代機器人研發的序幕。 1969年 日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發出第一臺以雙腳走路的機器人。加藤一郎長期致力於研究仿人機器人，被譽爲“仿人機器人之父”。日本專家一向以研發仿人機器人和娛樂機器人的技術見長，後來更進一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。 1973年 世界上第一次機器人和小型計算機攜手合作，就誕生了美國Cincinnati Milacron公司的機
