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机器人分类

机器人分类

绝々恋 @ 2006-6-15 16:06
  几千年前人类就渴望制造 一种像人一样的机器,以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。 如古希腊诗人Homeros的长篇叙事诗 《伊利亚特》中的冶炼之神瘸腿海倍斯特司 ,就用黄金铸造出一个美丽聪颖的侍女;希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯(Taloas);犹太传说中的泥土巨人等等,这些美丽的神话时刻激励着人们一定要把美丽的神话变为现实,早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。

  到了近代 ,机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后,不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域,从天上到地下,从工业拓广到 农业、林、牧、渔,甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多,应用之广,影响之深,是我们始料未及的。从机器人的用途来分,可以分为两大类:

  
军用机器人:

  ◆ 地面军用机器人

  地面机器人主要是指智能或遥控的轮式和履带式车辆.地面军用机器人又可分为自主车辆和半自主车辆。自主车辆依靠自身的智能自主导航,躲避障碍物,独立完成各种战斗任务;半自主车辆可在人的监视下自主行使,在遇到困难时操作人员可以进行遥控干预。
  ◆无人机

  被称为空中机器人的无人机是军用机器人中发展最快的家族,从1913年第一台自动驾驶仪问世以来,无人机的基本类型已达到300多种,目前在世界市场上销售的无人机有40多种。美国几乎参加了世界上所有重要的战争。由于它的科学技术先进,国力较强,因而80多年来,世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的。美国是研究无人机最早的国家之一,今天无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看,美国均居世界首位。

  综观无人机发展的历史,可以说现代战争是无人机发展的动力,高新技术的发展是它不断进步的基础。
  ◆水下机器人

  水下机器人分为有人机器人和无人机器人两大类:

  有人潜水器机动灵活,便于处理复杂的问题,担任的生命可能会有危险,而且价格昂贵。

  无人潜水器就是人们所说的水下机器人,“科夫”就是其中的一种。它适于长时间、大范围的考察任务,近20年来,水下机器人有了很大的发展,它们既可军用又可民用。随着人对海洋进一步地开发,21世纪它们必将会有更广泛的应用。按照无人潜水器与水面支持设备(母船或平台)间联系方式的不同,水下机器人可以分为两大类:一种是有缆水下机器人,习惯上把它称做遥控潜水器,简称ROV;另一种是无缆水下机器人,潜水器习惯上把它称做自治潜水器,简称AUV。有缆机器人都是遥控式的,按其运动方式分为拖曳式、(海底)移动式和浮游(自航)式三种。无缆水下机器人只能是自治式的,目前还只有观测型浮游式一种运动方式,但它的前景是光明的。
  ◆空间机器人

  空间机器人是一种低价位的轻型遥控机器人,可在行星的大气环境中导航及飞行。为此,它必须克服许多困难,例如它要能在一个不断变化的三维环境炙动并自主导航;几乎不能够停留;必须能实时确定它在空间的位置及状态;要能对它的垂直运动进行控制;要为它的星际飞肖测及规划路径。
  民用机器人

  ◆工业机器人

  工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,能搬运材料、工件或操持工具,用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方,也可以在往复运动的小车上。
  ◆服务机器人

  服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员,到目前为止尚没有一个严格的定义,不同国家对服务机器人的认识也有一定差异。服务机器人的应用范围很广,主要从事维护、保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。德国生产技术与自动化研究所所长施拉夫特博士给服务机器人下了这样一个定义:服务机器人是一种可自由编程的移动装置,它至少应有三个运动轴,可以部分地或全自动地完成服务工作。这里的服务工作指的不是为工业生产物品而从事的服务活动,而是指为人和单位完成的服务工作。
  ◆娱乐机器人

  娱乐机器人以供人观赏、娱乐为目的,具有机器人的外部特征,可以像人,像某种动物,像童话或科幻小说中的人物等。同时具有机器人的功能,可以行走或完成动作,可以有语言能力,会唱歌,有一定的感知能力。
  ◆类人机器人

  从其他类别的机器人可以看出,大多数的机器人并不像人,有的甚至没有一点人的模样,这一点使很多机器人爱好者大失所望。也许你会问,为什么科学家不研制类人机器人?这样的机器人会更容易让人接受。其实,研制出外观和功能与人一样的机器人是科学家们梦寐以求的愿望,也是他们不懈追求的目标。然而,研制出能优异的类人机器人,其最大的难关就是双足直立行走。因为 机器人与人的学习方式不一样。一个婴儿要先学走,再学跑;而机器人则要先学跑,再学走。也就是说机器人学跑更容易些。
  ◆农业机器人

  由于机械化、自动化程度比较落后,“面朝黄土背朝天,一年四季不得闲”成了我国农民的象征。但近年农业机器人的问世,有望改变传统的劳动方式。在农业机器人的方面,目前日本居于世界各国之首。

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诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。

操作型机器人:能自动控制,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中。

程控型机器人:按预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。

示教再现型机器人:通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。

数控型机器人:不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。

感觉控制型机器人:利用传感器获取的信息控制机器人的动作。

适应控制型机器人:机器人能适应环境的变化,控制其自身的行动。

学习控制型机器人:机器人能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。

智能机器人:以人工智能决定其行动的人。

我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。

空中机器人又叫无人机,近年来在军用机器人家族中,无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来,世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的,无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看,美国均居世界之首位。
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关于机器人如何分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载重量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。一般的分类方式见表:

   
分类名称 简要解释
操作型机器人
能自动控制,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中
程控型机器人
按预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作
示教再现型机器人
通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业
数控型机器人
不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业
感觉控制型机器人
利用传感器获取的信息控制机器人的动作
适应控制型机器人
机器人能适应环境的变化,控制其自身的行动
学习控制型机器人
机器人能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中
智能机器人
以人工智能决定其行动的机器人  
  我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。

所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。

特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。
   
      
  经过近几十年的发展,机器人已初步形成了一个近百万人的“王国”,机器人发展迅速种类繁多,国际上依据其技术特点和规模大小的不同,在1990年的工业机器人国际标准大会上,把机器人分为四类:
   
      







顺序型 很多固定作业的装配机械手都属于此类
沿轨道作业型 这类机器人能执行受控过程
远距离作业型 这类机器人可接受遥控,对操作者的行为反应可通过编程实现,应用于核工业、真空、宇宙、海洋开发等领域按应用领域
适应型或者智能型 它们具有感知、适应或学习功能。具体则可分为工业机器人、农业机器人、特种工作机器人、医疗机器人、体育机器人、讲解机器人、服务机器人、战场机器人、“小人国”机器人等等
  在这个机器人王国中,目前主要成员是工业机器人,它占总数的70%以上,全球正在工作的工业机器人共有74万,我国有3000台左右。工业机器人已经广泛地应用于各种自动化的生产线上,它是机器人家族中最重要的成员。工业机器人大部分在汽车制造、电子、机械等行业从事焊接、油漆、装配、包装、零件加工、搬运等专业工作。
具体包括下面各种机器人:
   
  核事故机器人
     
    在法国希农A2号核反应堆的一个特别场地,聚集着各种负责核干预任务的机器人。一旦发生放射物质泄漏的严重事故,人们就可以借助它们对事故进行处理。这些机器人可以可以进行认知、提取和测量。   
  仿生机器人      
    “仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。目前在西方国家,机械宠物十分流行,另外,仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务,具有广阔的开发前景。二十一世纪人类将进入老龄化社会,发展“仿人机器人”将弥补年轻劳动力的严重不足,解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题,并能开辟新的产业,创造新的就业机会。”
如美国研制出一种机器金枪鱼,它身长6米,躯体由铝链环组成,游动时它的时速只有9.7公里,可以横渡大西洋。它主要用来测量海水的温度、密度和流速,并把这些数据通过卫星传送到世界各地。
   
  太空机器人      
    在人类建造大型的宇宙空间站的工作中,机器人是不可缺少的。它们由航天飞机送往与太空站相同的轨道上,宇航员可以在太空站工作台上操纵这些太空机器人。科学家把机器人送往太空,让它们清扫太空垃圾,建造太空站以及修理人造卫星。
   
  替身机器人     
    极限作业中替身机器人可上太空可下深海。它可以代替人类从事许多人所不能及的工作,它除了能去人不能去的海底和太空外,如果在耳朵和眼睛上加上特殊的感测器,它还能看见人所不能看见的东西,听到人所无法听到的声音。
   
  微型机器人     
    微型机器人又称为“明天的机器人”,它同智能机器人一起成为科学家们追求的目标 。
发展微型和超微型机器人的指导思想非常简单:某些工作若用一台结构庞大、价格昂贵大型机器人去做,不如用成千上万个非常低廉的细小而极简单的机器人去完成。机器人技术正在向微型化和超微型化方向发展,无数机器人将在广阔的领域中工作。超微型机器人是1种极度缩小了的机器人,它只有人的头发丝那样粗细,可以在人体血管中穿行,消除癌变或修复损伤的组织。

现在,微型机器人的作业能力已达到了分子、原子级水平。其已远远超过了艺术家在头发丝上作画的程度。微型机器人还可以用于精密制造业的加工,用它制造存储量更大的计算机存储芯片,以及精度更高的“超平面磨床”等。
   
  纳米机器人     
    第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体,这种纳米机器人可注入人体血管内,进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA,或把正常的DNA安装在基因中,使机体正常运行。

第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置。

第三代纳米机器人将包含有纳米计算机,是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。

近日美国刷新日本的“纪录”,研制出一种被认为是世界上最小机器人的纳米机器人。这种机器人可以代替人去完成许多危险的工作,如排除地雷、以及寻找失踪者。这部机器人仅重约28克,体积约分立方厘米。它还拥有一个智慧的“大脑”和灵活的“腿”,这种超小型机器人能放在硬币上。
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