25技术应用Technique and application
Robot Technique and Application2013.41 引言机器人已成为21世纪具有代表性的高技术研究课题，综合涉及机械科学、电子学、力学，仿生学、控制论、计算机技术、人工智能、系统工程等多学科领域。1920年捷克作家卡雷尔●卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》，人类社会从此开始有了“机器人”这一概念。在该剧中，机器人“Robota”是剧作家笔下的一个具有人的外表、特征和功能的机器，是一种人造的劳动力。随着科学技术发展，机器人的含义在不断地拓宽着，现代的机器人已跨出了结构化环境的生产车间，向着人类生活的诸多方面渗透。人类一直希望创造出和人类构造相似、能与人类合作的类人型机器人，类人机器人是一种具有人的外形，并能够效仿人体的某些物理功能、感知系统及社交能力，并能承袭人类部分经验的机器人。类人机器人的典型特点是机器人的下肢以刚性构件通过转动副联接，模仿人类的腿及髋关节、膝关节和踝关节，并以执行装置代替肌肉实现对身体的支撑及连续地协调运动，实现双足行走。因双腿直立行走是人类特有的步行方式，故仿人行走是机器人行走方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。步行机器人包括双足、四足、六足和八足机器人等，与轮式机器人、履带机器人及其他足式机器人相比，类人机器人具有更高的灵活性和独特的优势，主要特点如：类人机器人具有人类相似的外形和拟人化的移动特性，更容易被使用者接受；类人机器人对步行环境要求很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力[1-2]；通过研制步行机制，可以为医疗康复机构提供一套能够服务于伤残病人（下肢瘫痪和截肢者）的类人行走机构[3]；类人机器人的双足系统是一个不稳定系统，其动力学特性极其复杂，具有多变量、非线性、强耦合和变结构等特点，所以它是研究人工智能问题和先进控制算法的良好平台；类人机器人具有广阔的工作空间，由于行走系统占地面积小，活动范围很大，其上配置的机械手具有更大的活动空间。类人机器人是工程上少有的高阶、非线性、非完整约束的多自由度系统，对机器人的机械结构及驱动装置提出了许多特殊要求。类人机器人的研究是多学科的交叉、综合与提高。机械工程师、电子学家、计算机专家、机器人学家、人工智能专家、生物学家、心理学家、语言学家、物理学家、认知学家、神经生物学家甚至哲学家和艺术家等都有参与其研究。2 类人机器人研究现状类人机器人的研究始于1960年，早在1968年，美国通用公司的RSmo-sher试制了一台名为“Rig”的操纵型双足步行机器人，揭开了类人机器人研究的序幕。1969年，南斯拉夫的著名科学家M. Vukobratovic提出了一种重基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2011CB302100）；国家自然科学基金青年科学基金项目（51005223）。类人机器人的研究现状及展望 陈兵1 骆敏舟1,2 冯宝林2 陈赛旋3（1.中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽合肥，230027； 2.中科院合肥物质研究院先进制造技术研究所，江苏常州，213164； 3.常州大学机械工程学院，江苏常州，213016）摘要：机器人是近年来发展起来的一个多学科和技术相交叉结合的应用领域，类人机器人是研究热点之一。类人机器人技术汇集了当今世界在机电、材料、计算机、传感器、控制技术、人工智能、仿生科学、思维科学、心理学以及理论语言学等多个学科领域的尖端技术。本文主要介绍目前国内外类人机器人的研究现状，分析各典型类人机器人的自由度分布，同时对类人机器人的理论研究现状做简单介绍，对目前研究存在的问题做分析，提出类人机器人未来的发展方向。关键词：类人机器人，双足步行，自由度，稳定性技术应用Technique and application
ＲｅＶｉｅＷ－＿
艺术家眼巾的机器人
一浅述高仿真机器人的研究进展 叮当文果 栏目主持：艳涛
高仿真机器人将超写实主义雕塑艺术和现代机器人 技术相结合，是一个高度集成的、具有多种感知功能和 自动化功能的拟人型机电系统，涉及多个研究领域和交 叉学科。本文综合介绍艺术家眼中的机器人，即艺术和 技术高度结合的研究成果——高仿真机器人的研究现状 及其未来前景。 一、世再高惦囊（情人）机薯人研究威累 世界上最早的两足步行机器人是由被誉为“世界人 形机器人之父”的日本早稻田大学加藤一郎教授领导的 团队于１９７３年研制的［图１（ａ）］，１９９６年他们又研制出 ＷＡＢＩＡＮ一３仿人机器人［图ｉ（ｂ）］，该仿人机器人能够在人 的引导下完成简单的舞蹈动作。 １９９８年４月，日本通商产业省宣布再投资５０亿日元，
（ａ）世界初的２足仿人机器人 （ｂ）ＷＡＢＩＡＮ一３仿人机器人 图ｉ早稻田大学仿人机器人 启动“仿人机器人工程”国家项目，该项目实施时间为 ５年，分两个阶段进行。前期主要开展仿人机器人平台 研究，后期重点开展示范应用研究。 ２０００年开始，韩国在国家专项机器人ｌ０年发展规划中， 把仿人机器人列为重要发展方向，投入大量资金。韩国在 仿人机器人研究方面，目前研制出一种仿人机器人，身高 １５０ｃｍ，体重６７ｋｇ，可以通过高速无线网络系统控制，跟服 务器交换信息，对实际环境快速作出反应。 中国近几年也开展了具有表情的高仿真度机器人研 究。中科院北京自动化所研制的机器人“童童”，面部 有１２个自由度，模拟人类表情，能够和人类进行复杂的 语言交流。哈尔滨工业大学（深圳）机器人工程技术中心， 研制出一台具有面部表情的 “百智星”幼教机器人。 身高约３５ｃｍ，采用了卡通的造型，它能根据自己讲述的 内容，配合做出相关的面部表情和口型，四肢、头、颈 等也能相应动作。 上面所介绍的仿人机器人，外表一看就是个“机 器”，而不是“人”。如何将机器人制作的跟真人一样 是个世界性课题。 仿真人机器人就像真人，具有丰富表情，这是仿人 机器人研究一直追求的目标。目前，高仿真度仿真人机 器人取得了一些突出成果，可以说话、变换表情、人机 交流效果好，引起人们的关注。 日本大阪大学的教授在２００５研制出一个“女性”仿 真人机器人。这个“女性”机器人外表酷似真人，能 模仿播音员讲话，无论外形、神态、动作，都几乎与真 人无异，可用于司仪、会展模特、推销员、接待员等多 项工作。最近石黑浩教授又以自己的身体作为模型，造 出了一个无论相貌还是神态表情都和他本人相似的“机 器人替身”，它的仿真皮肤下装有５０多个传感器和马达， 如果用力戳它的脸，它甚至会流露出“痛苦的表情”。 韩国科学研究院研制了“夏娃２号”、“爱因斯坦” 等仿真人机器人。“夏娃２号”的外形是一位２０岁左右的 韩国女性，能和观众进行对话，还能和人进行眼神接触， 并会表达愤怒、悲伤和快乐等情绪。“夏娃２号”身高‘ １６５ｃｍ，体重６０ｋｇ，有５８个马达，其中一半都在脸部。 我国西安超人雕塑研究院先后开发过二代表演机 ２００８年Ｉ １月３０日 《机器人技术与应用》
绪论
经过一学期的机械工程导论课程学习，从对机械概念模糊无知到对机械学科有了一定的了解，认识到机械的无所不在和其无与伦比的魅力。老师在课上授予我的知识和其对机械的经验总结，给予了我很大的启发，对我有很大的影响，使我认识到了自己在机械领域的兴趣和方向。这次对机器人的研究更是让我被机械的博大精深所折服。
机器人随着社会的发展，社会分工越来越细，尤其在现代化的大生产中，有的人每天就只管拧同一个部位的一个螺母，有的人整天就是接一个线头，就像电影《摩登时代》中演示的那样，人们感到自己在不断异化，各种职业病开始产生。于是人们强烈希望用某种机器代替自己工作。于是人们研制出了机器人，代替人完成那些枯燥、单调、危险的工作。
1910年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik(波兰文，原意为“工人”），创造出“机器人”这个词。这便表明了人们发明机器人最初的目的仅仅是去干一些比较单一简单的工作。但是随着社会发展和科学的进步，人们对机器人的功
能有了更大的需求，1911年， 美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。从此以后人们开始真正考虑机器人的智能化，怎样利用机器人将人们从劳动中更大程度的解放出来。 但是人们却开始担心机器人会不会脱离人的控制，对人类社会产生巨大危害。此时艾西莫夫提出了机器人三定律：
第一法则：机器人不得伤害人类，且确保人类不受伤害；
第二法则：在不违背第一法则的前提下，机器人必须服从人类的命令；
第三法则：在不违背第一及第二法则的前提下，机器人必须保护自己。
现在“三定律”成为机械伦理学的基础，这便说明了机器人智能化还是有一定的潜在危机可能，但是机器人的研究还是一直处于快速发展当中，所以机器人智能化，普及化也是历史发展的必然和未来社会发展的要求。机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。
仿生机器人的研究综述
华明亚
（上海大学 机电工程与自动化学院，上海200072）
摘要：在人类认识世界和改造世界的过程中，存在人类无法到达的地方和可能危及人类生命的特殊场合，如星球探测、深海探测、减灾救援和反恐活动等，而仿生机器人为解决上述问题提供了一条有效途径。随着机器人技术和仿生学的发展，仿生机器人的研究正受到学者们的普遍关注。在对仿生机器人进行分类的基础上，从地面仿生机器人、水下仿生机器人以及空中仿生机器人3个方而简要介绍了国内外典型仿生机器人的研究进展，并介绍其发展趋势。
关键词：仿生机器人；机器人运动；发展趋势；
Research review on bionic robot
Hua Mingya
(School of mechanical engineering and automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China)
Abstract:: In the human understanding and transforming the world in the process, the
existence
of human beings can not reach the place and special occasions may endanger human
life, such
as planetary exploration, deep sea exploration,disaster relief and anti terrorist activities, and bionic
robot provides an effective way for solving the above problems. With the development
of robot
technology and bionic, bionic robot research has received wide attention of scholars. In
