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機(jī)器人（Robot）是一種能夠半自主或全自主工作的智能機(jī)器。機(jī)器人能夠通過(guò)編程和自動(dòng)控制來(lái)執(zhí)行諸如作業(yè)或移動(dòng)等任務(wù)。歷史上最早的機(jī)器人見(jiàn)于隋煬帝命工匠按照柳抃形象所營(yíng)造的木偶機(jī)器人，施有機(jī)關(guān)，有坐、起、拜、伏等能力。 機(jī)器人具有感知、決策、執(zhí)行等基本特征，可以輔助甚至替代人類完成危險(xiǎn)、繁重、復(fù)雜的工作，提高工作效率與質(zhì)量，服務(wù)人類生活，擴(kuò)大或延伸人的活動(dòng)及能力范圍。
2021年，美國(guó)1/3的手術(shù)是使用機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行的。 2023年，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)（ASU）科學(xué)家研制出了世界上第一個(gè)能像人類一樣出汗、顫抖和呼吸的戶外行走機(jī)器人模型。
組成
機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式的不同，機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類型。出于擬人化的考慮，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執(zhí)行器）和行走部（對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人）等。
驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。它輸入的是電信號(hào)，輸出的是線、角位移量。機(jī)器人使用的驅(qū)動(dòng)裝置主要是電力驅(qū)動(dòng)裝置，如步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等，此外也有采用液壓、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置。
檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。作為檢測(cè)裝置的傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測(cè)得的信息作為反饋信號(hào)送至控制器，形成閉環(huán)控制。另一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動(dòng)作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動(dòng)化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺(jué)”，向智能化發(fā)展，例如視覺(jué)、聲覺(jué)等外部傳感器給出工作對(duì)象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個(gè)大的反饋回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度。
控制系統(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成。另一種是分散（級(jí)）式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來(lái)分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)器人的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力（力矩）控制。
發(fā)展歷史
1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說(shuō)《羅薩姆的機(jī)器人萬(wàn)能公司》中，根據(jù)Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞。
1939年 美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會(huì)說(shuō)77個(gè)字，甚至可以抽煙，不過(guò)離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對(duì)家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。
1942年 美國(guó)科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說(shuō)里的創(chuàng)造，但后來(lái)成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。
1948年 諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機(jī)器中的 通信 和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺(jué)機(jī)能的共同規(guī)律，率先提出以計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化工廠。
1954年 美國(guó)人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人，并注冊(cè)了專利。這種機(jī)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(dá)特茅斯會(huì)議上，馬文·明斯基提出了他對(duì)智能機(jī)器的看法：智能機(jī)器“能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型，如果遇到問(wèn)題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個(gè)定義影響到以后30年智能機(jī)器人的研究方向。
1959年 德沃爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。
1962年 美國(guó)AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬(wàn)能搬運(yùn)),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國(guó)，掀起了全世界對(duì)機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。
1962年-1963年傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們?cè)囍跈C(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器，包括1961年恩斯特采用的觸覺(jué)傳感器，托莫維奇和博尼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(jī)器人中加入視覺(jué)傳感系統(tǒng)，并在1965年，幫助MIT推出了世界上第一個(gè)帶有視覺(jué)傳感器，能識(shí)別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。
1965年約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人。Beast已經(jīng)能通過(guò)聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀(jì)60年代中期開始，美國(guó)麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。美國(guó)興起研究第二代帶傳感器、“有感覺(jué)”的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。
1968年 美國(guó)斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺(jué)傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過(guò)控制它的計(jì)算機(jī)有一個(gè)房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺(tái)智能機(jī)器人，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。
1969年 日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺(tái)以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長(zhǎng)期致力于研究仿人機(jī)器人，被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂(lè)機(jī)器人的技術(shù)見(jiàn)長(zhǎng)，后來(lái)更進(jìn)一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO?！?/p>
1973年 世界上第一次機(jī)器人和小型計(jì)算機(jī)攜手合作，就誕生了美國(guó)Cincinnati Milacron公司的機(jī)器人T3。
1978年 美國(guó)Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。
1984年 英格伯格再推機(jī)器人Helpmate，這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預(yù)言：“我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全”。
1990年 我國(guó)著名學(xué)者周海中教授在《論機(jī)器人》一文中預(yù)言：到二十一世紀(jì)中葉，納米機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式?！?/p>
1998年 丹麥樂(lè)高公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對(duì)簡(jiǎn)單又能任意拼裝，使機(jī)器人開始走入個(gè)人世界。
1999年 日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛(ài)寶(AIBO)，當(dāng)即銷售一空，從此娛樂(lè)機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。
2002年 美國(guó)iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba，它能避開障礙，自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。iRobot公司北京區(qū)授權(quán)代理商：北京微網(wǎng)智宏科技有限公司。
2006年 6月，微軟公司推出Microsoft Robotics Studio，機(jī)器人模塊化、平臺(tái)統(tǒng)一化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，比爾·蓋茨預(yù)言，家用機(jī)器人很快將席卷全球。
分類
誕生于科幻小說(shuō)之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。
家務(wù)型機(jī)器人：能幫助人們打理生活，做簡(jiǎn)單的家務(wù)活。
操作型機(jī)器人：能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。
程控型機(jī)器人：按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。
示教再現(xiàn)型機(jī)器人：通過(guò)引導(dǎo)或其它方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。
數(shù)控型機(jī)器人：不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過(guò)數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。
感覺(jué)控制型機(jī)器人：利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。
適應(yīng)控制型機(jī)器人：能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。
學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人：能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。
智能機(jī)器人：以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。
我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前，國(guó)際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國(guó)的分類是一致的。
空中機(jī)器人又叫無(wú)人機(jī)器，近年來(lái)在軍用機(jī)器人家族中，無(wú)人機(jī)是科研活動(dòng)最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購(gòu)經(jīng)費(fèi)投入最多、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的領(lǐng)域。80多年來(lái)，世界無(wú)人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國(guó)為主線向前推進(jìn)的，無(wú)論從技術(shù)水平還是無(wú)人機(jī)的種類和數(shù)量來(lái)看，美國(guó)均居世界之首位。
技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)是機(jī)器人制造商在產(chǎn)品供貨時(shí)所提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。不同的機(jī)器人其技術(shù)參數(shù)不一樣，而且各廠商所提供的技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目和用戶的要求也不完全一樣。但是，機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)一般都應(yīng)有：自由度、定位精度和重復(fù)定位精度、工作范圍、最大工作速度、承載能力等。
自由度
自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，不包括手爪（末端操作器）的開合自由度。在三維空間中描述一個(gè)物體的位姿需要6個(gè)自由度。但是，機(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計(jì)的，可能少于6個(gè)自由度，也可能多于6個(gè)自由度。例如，A4020型裝配機(jī)器人具有4個(gè)自由度，可以在印制電路板上接插電子器件；PUMA562型機(jī)器人具有6自由度，可以進(jìn)行復(fù)雜空間曲面的弧焊作業(yè)。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)看，在完成某一特定作業(yè)時(shí)具有多余自由度的機(jī)器人，就叫作冗余自由度機(jī)器人，亦可簡(jiǎn)稱冗余度機(jī)器人。例如PUMA562機(jī)器人去執(zhí)行印制電路板上接插電子器件的作業(yè)時(shí)，就成為冗余度機(jī)器人。利用冗余的自由度可以增加機(jī)器人的靈活性、躲避障礙物和改善動(dòng)力性能。人的手臂（大臂、小臂、手腕）共有7個(gè)自由度，所以工作起來(lái)很靈巧，手部可回避障礙物從不同方向到達(dá)同一個(gè)目的點(diǎn)。
大多數(shù)機(jī)器人從總體上看是個(gè)開鏈機(jī)構(gòu)，但其中可能包含有局部閉環(huán)機(jī)構(gòu)。閉環(huán)機(jī)構(gòu)可提高剛性，但限制了關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍，因而會(huì)使工作空間減小。
定位精度
機(jī)器人精度包括定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指機(jī)器人手部實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置的差異。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人重復(fù)定位其手部于同一目標(biāo)位置的能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個(gè)統(tǒng)計(jì)量來(lái)表示。它是衡量一系列誤差值的密集度，即重復(fù)度。
機(jī)器人操作臂的定位精度是根據(jù)使用要求確定的，而機(jī)器人操作臂本身所能達(dá)到的定位精度，取決于定位方式、運(yùn)動(dòng)速度、控制方式、臂部剛度、驅(qū)動(dòng)方式、緩沖方法等因素。
工藝過(guò)程的不同，對(duì)機(jī)器人操作臂重復(fù)定位精度的要求也不同。
當(dāng)機(jī)器人操作臂達(dá)到所要求的定位精度有困難時(shí)，可采用輔助工夾具協(xié)助定位的辦法，即機(jī)器人操作臂把被抓取物體送到工、夾具進(jìn)行粗定位，然后利用工、夾具的夾緊動(dòng)作實(shí)現(xiàn)工件的最后定位。這種辦法既能保證工藝要求，又可降低機(jī)器人操作臂的定位要求。
工作范圍
工作范圍是指機(jī)器人操作臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫做工作區(qū)域。因?yàn)槟┒藞?zhí)行器的形狀和尺寸是多種多樣的，為了真實(shí)反映機(jī)器人的特征參數(shù)，所以是指不安裝末端執(zhí)行器時(shí)的工作區(qū)域。工作范圍的形狀和大小是十分重要的。機(jī)器人在執(zhí)行某一作業(yè)時(shí)，可能會(huì)因?yàn)榇嬖谑植坎荒艿竭_(dá)的作業(yè)死區(qū)（dead zone）而不能完成任務(wù)。
機(jī)器人操作臂的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運(yùn)動(dòng)的軌跡來(lái)確定。一個(gè)操作運(yùn)動(dòng)的軌跡往往是幾個(gè)動(dòng)作合成的，在確定工作范圍時(shí)，可將運(yùn)動(dòng)軌跡分解成單個(gè)動(dòng)作，由單個(gè)動(dòng)作的行程確定機(jī)器人操作臂的最大行程。為便于調(diào)整，可適當(dāng)加大行程數(shù)值。各個(gè)動(dòng)作的最大行程確定之后，機(jī)器人操作臂的工作范圍也就定下來(lái)了。
最大工作速度
通常指機(jī)器人操作臂末端的最大速度。提高速度可提高工作效率，因此提高機(jī)器人的加速減速能力，保證機(jī)器人加速減速過(guò)程的平穩(wěn)性是非常重要的。
承載能力
承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。機(jī)器人的載荷不僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，而且還與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見(jiàn)，承載能力是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。通常，承載能力不僅要考慮負(fù)載，而且還要考慮機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。
運(yùn)動(dòng)速度
機(jī)器人或機(jī)械手各動(dòng)作的最大行程確定之后，可根據(jù)生產(chǎn)需要的工作節(jié)拍分配每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間，進(jìn)而確定各動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)速度。如一個(gè)機(jī)器人操作臂要完成某一工件的上料過(guò)程，需完成夾緊工件，手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)等一系列動(dòng)作，這些動(dòng)作都應(yīng)該在工作節(jié)拍所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。至于各動(dòng)作的時(shí)間究竟應(yīng)如何分配，則取決于很多因素，不是一般的計(jì)算所能確定的。要根據(jù)各種因素反復(fù)考慮，并試作各動(dòng)作的分配方案，進(jìn)行比較平衡后，才能確定。節(jié)拍較短時(shí)，更需仔細(xì)考慮。
機(jī)器人操作臂的總動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于或等于工作節(jié)拍。如果兩個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，要按時(shí)間較長(zhǎng)的計(jì)算。一旦確定了最大行程和動(dòng)作時(shí)間，其運(yùn)動(dòng)速度也就確定下來(lái)了。
分配各動(dòng)作時(shí)間應(yīng)考慮以下要求。
?、俳o定的運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)大于電氣、液（氣）壓元件的執(zhí)行時(shí)間。
?、谏炜s運(yùn)動(dòng)的速度要大于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度。因?yàn)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性一般大于伸縮運(yùn)動(dòng)的慣性。機(jī)器人或機(jī)械手升降、回轉(zhuǎn)及伸縮運(yùn)動(dòng)的時(shí)間要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分配。如果工作節(jié)拍短，上述運(yùn)動(dòng)所分配的時(shí)間就短，運(yùn)動(dòng)速度就一定要提高。但速度不能太高，否則會(huì)給設(shè)計(jì)、制造帶來(lái)困難。在滿足工作節(jié)拍要求的條件下，應(yīng)盡量選取較低的運(yùn)動(dòng)速度。機(jī)器人或機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度與臂力、行程、驅(qū)動(dòng)方式、緩沖方式、定位方式都有很大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)具體情況加以確定。
③在工作節(jié)拍短、動(dòng)作多的情況下，常使幾個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行。為此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施，以保證動(dòng)作的同步。
應(yīng)用
醫(yī)療行業(yè)
在醫(yī)療行業(yè)中，許多疾病都不能只靠口服外敷藥物治療，只有將藥物直接作用于病灶上或是切除病灶才能達(dá)到治療的效果，現(xiàn)代醫(yī)療手段最常使用的方法就是手術(shù)，然而人體生理組織有許多極為復(fù)雜精細(xì)而又特別脆弱的地方，人的手動(dòng)操作精度不足以安全的處理這些部位的病變，但是這些部位的疾病都是非常危險(xiǎn)的，如果不加以干預(yù)，后果是非常致命的。
隨著科技的進(jìn)展，這些問(wèn)題逐漸得到解決，微型機(jī)器人的問(wèn)世為這一問(wèn)題提供了解決的方法，微型機(jī)器人由高密度納米集成電路芯片為主體，擁有不亞于大型機(jī)器人的運(yùn)算能力和工作能力且可以遠(yuǎn)程操控，其微小的體積可以進(jìn)入人的血管，并在不對(duì)人體造成損傷的情況下進(jìn)行治療和清理病灶。還可以實(shí)時(shí)的向外界反饋人體內(nèi)部的情況，方便醫(yī)生及時(shí)做出判斷和制定醫(yī)療計(jì)劃。有些疾病的檢查和治療手段會(huì)給患者造成大量的痛苦，比如胃鏡，利用微型機(jī)器人就可以在避免增加患者痛苦的前提下完成身體內(nèi)部的健康檢查。截止到2022年，制約微型機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵因素在于成本非常昂貴，稀有金屬的替代品的尋找將成為未來(lái)發(fā)展的重要方向。
2021年，美國(guó)1/3的手術(shù)是使用機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行的。機(jī)器人更常被應(yīng)用于醫(yī)院的門診外科手術(shù)中。機(jī)器人助手正在被整合到醫(yī)療領(lǐng)域，以改善服務(wù)質(zhì)量，提高治療和護(hù)理工作的效率。
軍事行業(yè)
將機(jī)器人最早應(yīng)用于軍事行業(yè)始于二戰(zhàn)時(shí)期的美國(guó)，為了減少人員的傷亡，作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行前都會(huì)先派出偵查無(wú)人機(jī)到前方打探敵情。在兩軍作戰(zhàn)的時(shí)候，能夠先一步了解敵人的動(dòng)向要比單純?cè)黾颖τ杏玫枚唷ｋS著科技的進(jìn)步，戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器人在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從最初的偵查探測(cè)逐漸拓展到戰(zhàn)斗和拆除行動(dòng)。利用無(wú)人機(jī)制敵于千里之外成為軍事戰(zhàn)略的首選，拆彈機(jī)器人可以精確的拆彈排彈，避免了拆彈兵在戰(zhàn)斗中的傷亡。擁有完備的軍事機(jī)器人系統(tǒng)逐漸成為一個(gè)現(xiàn)代強(qiáng)國(guó)必不可少的發(fā)展部分。
教育行業(yè)
教育機(jī)器人是一個(gè)新興的概念，多年來(lái)，機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展研究方向都是如何應(yīng)用于生活中代替人們完成體力或是危險(xiǎn)工作，而教育機(jī)器人則是以機(jī)器人為媒介，對(duì)人進(jìn)行教育或是對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。教育機(jī)器人作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展非常迅速，其主要形式為一些機(jī)器人啟蒙教育工作室，對(duì)兒童到青年不同的人群進(jìn)行機(jī)器人組裝調(diào)試編程控制等方面的教學(xué)。大型的教育機(jī)器人公司也會(huì)承辦一些從小學(xué)到大學(xué)組的機(jī)器人競(jìng)賽，通常包含窄足、交叉足場(chǎng)地競(jìng)步，體操表演比賽。對(duì)于機(jī)器人的推廣有著極為重要的作用。
地鐵巡檢
2023年，一臺(tái)擁有“超強(qiáng)大腦”的在列車檢修領(lǐng)域試點(diǎn)應(yīng)用的列車智能巡檢機(jī)器人在京港地鐵17號(hào)線次渠南停車場(chǎng)工作。
生產(chǎn)生活
工廠制造業(yè)的發(fā)展歷程十分久遠(yuǎn)，最初的工廠都是以手工業(yè)為主，后來(lái)逐漸發(fā)展成手工與機(jī)床結(jié)合的生產(chǎn)方式?，F(xiàn)代社會(huì)的供給需求對(duì)生產(chǎn)力的要求越來(lái)越高，工廠對(duì)于人力成本方面的問(wèn)題也一直難以攻克，尤其對(duì)于工作人員的管理和安全保障是最為難辦的問(wèn)題。對(duì)于一些會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體粉塵或是有些爆炸和觸電風(fēng)險(xiǎn)的工作場(chǎng)合，機(jī)械臂憑借著良好的仿生學(xué)結(jié)構(gòu)可以代替人手完成幾乎全部的動(dòng)作。為了適應(yīng)大規(guī)模的批量生產(chǎn)，零散的機(jī)械臂逐漸發(fā)展組合成完整的生產(chǎn)流水線，工人只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作和分揀包裝，其余的工作全部都由生產(chǎn)流水線自動(dòng)完成。
隨著技術(shù)的成熟，機(jī)器人和人們的生活的關(guān)系越來(lái)越密切，智能家居成為當(dāng)下非常熱門的話題，掃地機(jī)器人算是智能家居推廣的先行者，將機(jī)器人技術(shù)引入住宅可以使生活更加安全舒心，尤其家里有老人和兒童，智能的家居和家政機(jī)器人可以起到自動(dòng)操作調(diào)整模式并保障安全的作用。
實(shí)驗(yàn)室
機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（State Key Laboratory of Robotics）依托于中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所，前身是中國(guó)科學(xué)院機(jī)器人學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室是中國(guó)機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域最早建立的部門重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域著名科學(xué)家蔣新松院士1989-1997年曾任實(shí)驗(yàn)室主任。近二十年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室在機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論與方法研究方面與國(guó)際先進(jìn)水平同步發(fā)展，并在機(jī)器人技術(shù)前沿探索和示范應(yīng)用等方面取得一批有重要影響的科研成果，充分顯示出實(shí)驗(yàn)室具有解決國(guó)家重大科技問(wèn)題的能力。中國(guó)在沈陽(yáng)渾南技術(shù)開發(fā)區(qū)的“新松機(jī)器人”公司即是中國(guó)的該科研領(lǐng)域的基地。該實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人學(xué)研究總體水平在國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域處于核心和帶頭地位，是國(guó)內(nèi)外具有重要影響的機(jī)器人學(xué)研究基地。
實(shí)驗(yàn)室定位于為中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、國(guó)家安全和重大科學(xué)工程提供所需要的機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)，研究機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論與方法、發(fā)展可行技術(shù)和平臺(tái)樣機(jī)系統(tǒng)，培養(yǎng)和匯聚從事機(jī)器人學(xué)研究的高水平人才，推動(dòng)中國(guó)先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。主要面向發(fā)展具有感知、思維和動(dòng)作能力的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)，研究機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論方法、關(guān)鍵技術(shù)、機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)和機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)。
實(shí)驗(yàn)室堅(jiān)持對(duì)外開放，吸引國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者開展交流與合作研究。通過(guò)設(shè)立基金課題，實(shí)驗(yàn)室與國(guó)內(nèi)有關(guān)從事機(jī)器人學(xué)研究的近30所大學(xué)、研究所和企業(yè)建立了聯(lián)系，幾乎涵蓋國(guó)內(nèi)從事機(jī)器人學(xué)研究的所有單位。實(shí)驗(yàn)室結(jié)合自身的發(fā)展方向，有針對(duì)性地與國(guó)內(nèi)外知名科研團(tuán)隊(duì)建立合作關(guān)系。這些合作，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)、了解國(guó)家需求、建立有針對(duì)性的演示驗(yàn)證系統(tǒng)，發(fā)揮了重要作用。
機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室是專注于機(jī)器人技術(shù)研究與開發(fā)的空間，致力于機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。以下是對(duì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的詳細(xì)闡述：
一、實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)
1、高度集成：實(shí)驗(yàn)室將多種智能機(jī)器人技術(shù)集成在一起，包含感知、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)，為科研人員提供全面的技術(shù)支持。
2、開放共享：實(shí)驗(yàn)室對(duì)所有科研人員開放，鼓勵(lì)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的合作，推動(dòng)創(chuàng)新成果的共享。
3、實(shí)踐性強(qiáng)：實(shí)驗(yàn)室配備完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具，如服務(wù)機(jī)械人平臺(tái)、機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)開放平臺(tái)、智能機(jī)械臂、無(wú)人機(jī)等，使科研人員可以迅速將理論應(yīng)用于實(shí)踐，增強(qiáng)研發(fā)效率。
4、國(guó)際化視野：實(shí)驗(yàn)室積極開展國(guó)際交流與合作，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，提升我國(guó)智能機(jī)器人領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。
二、研究與應(yīng)用領(lǐng)域
1、研究領(lǐng)域：機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室主要進(jìn)行人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等方面的研究。
2、應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的研究成果廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、教育、互聯(lián)網(wǎng)、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器人可以用于倉(cāng)儲(chǔ)配送一體化自動(dòng)化藥房、自動(dòng)配藥系統(tǒng)、力控按摩、超聲影像系統(tǒng)等；在教育領(lǐng)域，機(jī)器人可以用于智能制造示范線、智能柔性抓取科研與教學(xué)平臺(tái)等。
三、人才培養(yǎng)與學(xué)術(shù)交流
1、人才培養(yǎng)：機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室注重培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，為我國(guó)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提供人才支持。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的資源和設(shè)備，學(xué)生能夠在智能機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用開發(fā)，涉及人機(jī)協(xié)作、自主導(dǎo)航和環(huán)境感知等關(guān)鍵領(lǐng)域。
2、學(xué)術(shù)交流：實(shí)驗(yàn)室積極開展國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流與合作，提升我國(guó)智能機(jī)器人領(lǐng)域的國(guó)際地位。通過(guò)參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議、舉辦學(xué)術(shù)研討會(huì)等方式，實(shí)驗(yàn)室成員與國(guó)內(nèi)外同行保持緊密聯(lián)系，共同推動(dòng)智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。
四、實(shí)驗(yàn)室案例
以騰訊機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室（RoboticsX）為例，該實(shí)驗(yàn)室自2018年成立以來(lái)，匯集了國(guó)內(nèi)頂尖的機(jī)器人研究人才，并力爭(zhēng)在前沿技術(shù)上開辟新的疆域。RoboticsX專注于移動(dòng)、操作與智能決策三大核心能力的研究，通過(guò)團(tuán)隊(duì)的努力和集思廣益，已經(jīng)取得了多項(xiàng)具有創(chuàng)新性的成果，如能夠做空翻的Ollie和四足機(jī)器狗Max等。
五、未來(lái)發(fā)展
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。未來(lái)，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)致力于機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，推動(dòng)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為人類社會(huì)的進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。
綜上所述，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室在智能機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，通過(guò)高度集成、開放共享、實(shí)踐性強(qiáng)和國(guó)際化視野等特點(diǎn)，推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的研究與應(yīng)用不斷向前發(fā)展。
研究進(jìn)展
2021年，據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道，美國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種有史以來(lái)首次可以自我繁殖的異形機(jī)器人（Xenobots 3.0），《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》發(fā)表了這一研究結(jié)果。
2022年4月，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所基于幾何運(yùn)動(dòng)旋量重建出連續(xù)體機(jī)器人的空間三維形狀，獲得連續(xù)體機(jī)器人的曲率、撓率等信息。相關(guān)成果發(fā)表在IEEE Robotics and Automation Letters上。
2022年9月，美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究人員在100到250微米大小的太陽(yáng)能機(jī)器人上安裝了比螞蟻頭還小的電子“大腦”，這樣它們就可以在不受外部控制的情況下自主行走。該論文發(fā)表在9月21日的《科學(xué)·機(jī)器人》雜志。
2023年，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)（ASU）科學(xué)家研制出了世界上第一個(gè)能像人類一樣出汗、顫抖和呼吸的戶外行走機(jī)器人模型。這一測(cè)試機(jī)器人名為“ANDI”。
上海非夕機(jī)器人科技有限公司研發(fā)的“拂曉”機(jī)器人系全球首臺(tái)自適應(yīng)機(jī)器人。“拂曉”機(jī)器人像人手一樣擁有底層“元”能力，柔性程度甚至超越人手，拓展了機(jī)器人能力邊界。
機(jī)器人的研究進(jìn)展可以從多個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)，以下是對(duì)當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域主要研究進(jìn)展的概述：
一、技術(shù)創(chuàng)新與硬件發(fā)展
1、核心零部件的進(jìn)步：
高爆發(fā)電機(jī)、高算力芯片、精密減速器、高精度傳感器和長(zhǎng)續(xù)航電池等核心零部件的發(fā)展，為人形機(jī)器人的穩(wěn)定性和性能提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這些技術(shù)的進(jìn)步使得機(jī)器人能夠執(zhí)行更加復(fù)雜和精細(xì)的任務(wù)，滿足多樣化的應(yīng)用需求。
例如，高算力芯片的應(yīng)用提升了機(jī)器人的數(shù)據(jù)處理和決策能力，而高精度傳感器則增強(qiáng)了機(jī)器人的環(huán)境感知能力。
2、人工智能技術(shù)的融合：
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖語(yǔ)法、進(jìn)化算法等AI技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人設(shè)計(jì)中，能夠根據(jù)具體場(chǎng)景和任務(wù)需求自動(dòng)構(gòu)建機(jī)器人的腿足、手臂、軀干等模塊，實(shí)現(xiàn)形態(tài)和控制的協(xié)同優(yōu)化。這種技術(shù)不僅提高了設(shè)計(jì)的效率，也為機(jī)器人的個(gè)性化和定制化打開了大門。
例如，通過(guò)生成式AI技術(shù)，機(jī)器人生產(chǎn)廠家正在開發(fā)生成式AI驅(qū)動(dòng)的界面，讓用戶可以通過(guò)使用自然語(yǔ)言而不是代碼來(lái)更直觀地為機(jī)器人編程。
二、運(yùn)動(dòng)與操作能力
1、復(fù)雜地形行走能力：
機(jī)器人能夠在復(fù)雜地形上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、自適應(yīng)、抗干擾的行走。這得益于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法的優(yōu)化和硬件性能的提升，使得機(jī)器人能夠應(yīng)對(duì)斜坡、階梯、門檻等人類環(huán)境的挑戰(zhàn)。
2、雙臂協(xié)同操作：
雙臂協(xié)同操作技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)器人能夠在下半身不穩(wěn)定的情況下，通過(guò)雙臂協(xié)作完成高性能操作任務(wù)。這種技術(shù)不僅提高了機(jī)器人的操作效率，也增強(qiáng)了其應(yīng)對(duì)復(fù)雜任務(wù)的能力。
三、感知與認(rèn)知能力
1、多模態(tài)大模型的發(fā)展：
融合語(yǔ)音、圖像、文本、傳感信號(hào)、3D點(diǎn)云等多模態(tài)信息的能力，提升了機(jī)器人在復(fù)雜場(chǎng)景任務(wù)中的泛化能力。這種多模態(tài)感知技術(shù)使得機(jī)器人能夠更全面地理解環(huán)境和任務(wù)需求，從而做出更準(zhǔn)確的決策。
2、具身智能的研究：
具身智能是指在高變化環(huán)境下能夠做出迅猛、精準(zhǔn)反應(yīng)的高性能智能系統(tǒng)。這種智能系統(tǒng)不僅依賴于虛擬環(huán)境的計(jì)算機(jī)仿真，還緊密結(jié)合了物理空間的機(jī)電系統(tǒng)。通過(guò)模擬人的肌肉骨骼系統(tǒng)和神經(jīng)機(jī)理，機(jī)器人能夠展現(xiàn)出更接近人類的高靈巧、高柔順、高智能行為。
四、應(yīng)用拓展與市場(chǎng)前景
1、應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大：
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景從傳統(tǒng)的工業(yè)制造、服務(wù)娛樂(lè)等領(lǐng)域擴(kuò)展到更多領(lǐng)域。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器人可以輔助醫(yī)生進(jìn)行精細(xì)手術(shù)操作；在康復(fù)護(hù)理方面，機(jī)器人可以根據(jù)患者需求提供個(gè)性化的康復(fù)訓(xùn)練和護(hù)理服務(wù)。
此外，機(jī)器人在家庭服務(wù)、教育娛樂(lè)、公共安全、生產(chǎn)制造、家居等領(lǐng)域也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
2、市場(chǎng)需求的增加：
隨著全球老齡化及勞動(dòng)力短缺等問(wèn)題的加劇，以及經(jīng)濟(jì)水平的提升和科技進(jìn)步的推動(dòng)，服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)需求不斷增加。特別是在無(wú)接觸服務(wù)需求激增的背景下，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用得到了進(jìn)一步推動(dòng)。
預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi)，機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量之一。
五、政策與標(biāo)準(zhǔn)制定
各國(guó)政府和國(guó)際組織紛紛制定相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)以支持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，中國(guó)自“十三五”以來(lái)就高度重視智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并發(fā)布了多項(xiàng)規(guī)劃和政策以推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時(shí)，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)等國(guó)際組織也在積極推動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作，以保障機(jī)器人產(chǎn)品的安全性和可靠性。
綜上所述，當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域的研究進(jìn)展涵蓋了技術(shù)創(chuàng)新、硬件發(fā)展、運(yùn)動(dòng)與操作能力、感知與認(rèn)知能力、應(yīng)用拓展與市場(chǎng)前景以及政策與標(biāo)準(zhǔn)制定等多個(gè)方面。這些進(jìn)展不僅推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用拓展，也為未來(lái)智能化時(shí)代的到來(lái)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)
上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)60-70億人民幣，在全國(guó)名列第一。國(guó)際上機(jī)器人領(lǐng)域排名前四的ABB、FANUC、KUKA、安川等均在上海設(shè)有機(jī)構(gòu)。ABB機(jī)器人事業(yè)總部已落戶上海，機(jī)器人的年產(chǎn)量達(dá)6000臺(tái)，KUKA上月在松江的新工廠已開工，預(yù)計(jì)到2015年產(chǎn)能可達(dá)5000臺(tái)。上海將拓展機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用，使上海發(fā)展成為我國(guó)最大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地、機(jī)器人核心技術(shù)研發(fā)中心、高端制造中心、服務(wù)中心和應(yīng)用中心。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)總規(guī)模
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)近年來(lái)持續(xù)快速發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。以中國(guó)市場(chǎng)為例，2024年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將超過(guò)700億元人民幣。同時(shí)，人形機(jī)器人市場(chǎng)也呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，2024年中國(guó)人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為21.58億元，這一數(shù)字顯示出機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的巨大潛力和市場(chǎng)空間。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)率非常顯著。以人形機(jī)器人為例，據(jù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所預(yù)測(cè)，中國(guó)在人形機(jī)器人賽道的年均增速將高于全球平均水平。2024年至2030年，中國(guó)人形機(jī)器人市場(chǎng)的復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將超過(guò)61%。這種高增長(zhǎng)率預(yù)示著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在未來(lái)幾年內(nèi)將持續(xù)蓬勃發(fā)展。
主要參與者
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的主要參與者包括眾多知名的企業(yè)和品牌。例如，在人形機(jī)器人領(lǐng)域，有特斯拉、優(yōu)必選科技、蘋果等科技巨頭以及眾多國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的機(jī)器人整機(jī)廠和零部件供應(yīng)商。這些企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新、市場(chǎng)推廣等方面都取得了顯著的成果，推動(dòng)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
應(yīng)用領(lǐng)域
機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋了工業(yè)制造、醫(yī)療健康、農(nóng)業(yè)、軍事、服務(wù)等眾多領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)成為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。在服務(wù)領(lǐng)域，機(jī)器人也開始承擔(dān)越來(lái)越多的任務(wù)，如餐廳服務(wù)、導(dǎo)游等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)擴(kuò)大。
人類與機(jī)器人
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的分工越來(lái)越明細(xì)，尤其是在現(xiàn)代化的大產(chǎn)業(yè)中，有的人每天就只管擰一批產(chǎn)品的同一個(gè)部位上的一個(gè)螺母，有的人整天就是接一個(gè)線頭，就像電影《摩登時(shí)代》中演示的那樣，人們感到自己在不斷異化，各種職業(yè)病逐漸產(chǎn)生，于是人們強(qiáng)烈希望用某種機(jī)器代替自己工作，因此人們研制出了機(jī)器人，用以代替人們?nèi)ネ瓿赡切﹩握{(diào)、枯燥或是危險(xiǎn)的工作。由于機(jī)器人的問(wèn)世，使一部分工人失去了原來(lái)的工作，于是有人對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生了敵意。“機(jī)器人上崗，人將下崗?！辈粌H在中國(guó)，即使在一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，也有人持這種觀念。其實(shí)這種擔(dān)心是多余的，任何先進(jìn)的機(jī)器設(shè)備，都會(huì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造出更多的社會(huì)財(cái)富，也就必然提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，這已被人類生產(chǎn)發(fā)展史所證明。任何新事物的出現(xiàn)都有利有弊，只不過(guò)利大于弊，很快就得到了人們的認(rèn)可。比如汽車的出現(xiàn)，它不僅奪了一部分人力車夫、挑夫的生意，還常常出車禍，給人類生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)威脅。雖然人們都看到了汽車的這些弊端，但它還是成了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?。英?guó)一位著名的政治家針對(duì)關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的這一問(wèn)題說(shuō)過(guò)這樣一段話：“日本機(jī)器人的數(shù)量居世界首位，而失業(yè)人口最少，英國(guó)機(jī)器人數(shù)量在發(fā)達(dá)國(guó)家中最少，而失業(yè)人口居高不下”，這也從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了機(jī)器人是不會(huì)搶人飯碗的。
美國(guó)是機(jī)器人的發(fā)源地，機(jī)器人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于日本，其中部分原因就是因?yàn)槊绹?guó)有些工人不歡迎機(jī)器人，從而抑制了機(jī)器人的發(fā)展。日本之所以能迅速成為機(jī)器人大國(guó)，原因是多方面的，但其中很重要的一條就是當(dāng)時(shí)日本勞動(dòng)力短缺，政府和企業(yè)都希望發(fā)展機(jī)器人，國(guó)民也都?xì)g迎使用機(jī)器人。由于使用了機(jī)器人，日本也嘗到了甜頭，它的汽車、電子工業(yè)迅速崛起，很快占領(lǐng)了世界市場(chǎng)。從世界工業(yè)發(fā)展的潮流看，發(fā)展機(jī)器人是一條必由之路。沒(méi)有機(jī)器人，人將變?yōu)闄C(jī)器；有了機(jī)器人，人仍然是主人。
機(jī)器人工程就業(yè)方向及前景
機(jī)器人工程專業(yè)的就業(yè)方向及前景分析如下：
一、就業(yè)方向
機(jī)器人工程專業(yè)的畢業(yè)生有多個(gè)就業(yè)方向，包括但不限于：
機(jī)器人制造與開發(fā)：畢業(yè)生可以從事機(jī)器人及其相關(guān)部件的設(shè)計(jì)、制造、組裝以及機(jī)器人系統(tǒng)的集成和應(yīng)用工作。
科研與教育：由于機(jī)器人工程專業(yè)所學(xué)知識(shí)面較廣，畢業(yè)生也可以選擇進(jìn)入國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)高?；蝽敿?jí)科研院所，從事科學(xué)研究、技術(shù)攻關(guān)或教學(xué)工作。特別是具有博士學(xué)歷的畢業(yè)生，在教學(xué)和科研方面有更多機(jī)會(huì)。
機(jī)器人應(yīng)用：在制造業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，機(jī)器人工程師可以負(fù)責(zé)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，提高效率和準(zhǔn)確性。
無(wú)人駕駛與交通智能化：隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的興起，機(jī)器人工程師在這一領(lǐng)域也有著廣闊的就業(yè)前景，可以參與自動(dòng)駕駛汽車的研發(fā)工作。
醫(yī)療保健與護(hù)理機(jī)器人：在人口老齡化趨勢(shì)加劇的背景下，醫(yī)療機(jī)器人的研發(fā)和維護(hù)成為重要方向，畢業(yè)生可以從事與醫(yī)療機(jī)器人相關(guān)的各項(xiàng)工作。
項(xiàng)目管理與咨詢：機(jī)器人工程項(xiàng)目的推進(jìn)需要專業(yè)人才進(jìn)行項(xiàng)目管理或提供技術(shù)咨詢服務(wù)，這也是畢業(yè)生的一個(gè)就業(yè)選擇。
二、就業(yè)前景
機(jī)器人工程專業(yè)的就業(yè)前景樂(lè)觀，主要原因有以下幾點(diǎn)：
產(chǎn)業(yè)需求增長(zhǎng)：智能制造、智慧物流、智慧城市等領(lǐng)域的快速發(fā)展推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的廣泛應(yīng)用。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，隨著機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)機(jī)器人工程專業(yè)人才的需求也將不斷增長(zhǎng)。
技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)：機(jī)器人技術(shù)涉及多個(gè)綜合性技術(shù)領(lǐng)域，需要持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)。新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)為機(jī)器人工程專業(yè)的畢業(yè)生提供了更多就業(yè)機(jī)會(huì)。
全球市場(chǎng)需求：機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)全球化，尤其在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，機(jī)器人應(yīng)用成為趨勢(shì)。因此，該專業(yè)的就業(yè)前景也將隨著全球市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)而提升。
此外，從薪資角度來(lái)看，機(jī)器人工程專業(yè)的畢業(yè)生也具有較高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在美國(guó)，該專業(yè)本科畢業(yè)起薪可達(dá)6萬(wàn)美元/年，而在國(guó)內(nèi)，從事機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域的工作也屬于中高收入職業(yè)。這進(jìn)一步印證了機(jī)器人工程專業(yè)良好的就業(yè)前景。
綜上所述，機(jī)器人工程專業(yè)提供了多樣化的就業(yè)方向，并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，其就業(yè)前景廣闊，薪資待遇優(yōu)厚。
產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)題
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在技術(shù)問(wèn)題上面臨著多方面的挑戰(zhàn)，以下是對(duì)這些問(wèn)題的詳細(xì)歸納：
一、技術(shù)難題
1、多模態(tài)感知融合：
問(wèn)題描述：如何將機(jī)器人多模態(tài)的感官感知（如視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)等）全部融合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的全面、準(zhǔn)確理解，是當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)面臨的一大難題。這要求機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)處理并整合來(lái)自不同傳感器的信息，以作出正確的決策和行動(dòng)。
解決方案建議：加強(qiáng)跨領(lǐng)域的技術(shù)合作，推動(dòng)傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)和人工智能算法的協(xié)同發(fā)展，提高機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的感知和適應(yīng)能力。
2、計(jì)算能力與能效比：
問(wèn)題描述：隨著機(jī)器人功能的不斷增加，對(duì)計(jì)算能力的需求也在不斷提高。如何在保證機(jī)器人性能的同時(shí)，降低其能耗，是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展中需要解決的問(wèn)題。
解決方案建議：發(fā)展高效能、低功耗的處理器和算法，優(yōu)化機(jī)器人的能源管理系統(tǒng)，提高能效比。
3、自主決策與智能水平：
問(wèn)題描述：雖然機(jī)器人在某些特定任務(wù)上已經(jīng)表現(xiàn)出較高的自主決策能力，但在復(fù)雜、多變的環(huán)境中，其智能水平仍有待提高。
解決方案建議：加強(qiáng)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的理解和應(yīng)對(duì)能力。同時(shí)，探索新的算法和模型，使機(jī)器人能夠更加靈活、自主地完成任務(wù)。
二、材料與制造方案
1、新材料和制造方法：
問(wèn)題描述：機(jī)器人專家正開始嘗試使用諸如人造肌肉、軟機(jī)器人技術(shù)和新的制造方法，將多種功能整合在一種材料中。但這些先進(jìn)的制造方法大多數(shù)還處于初期階段，因此將它們整合還難以實(shí)現(xiàn)。
解決方案建議：加強(qiáng)新材料和制造方法的研究，推動(dòng)其從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。
問(wèn)題描述：在復(fù)制肌肉的機(jī)械性能和生物系統(tǒng)提供自身能量的能力方面，仍然存在著巨大的瓶頸。人造肌肉的發(fā)展已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是這種肌肉的健壯性、效率、活力和能量密度都需要提高。將活細(xì)胞嵌入機(jī)器人可以克服為小型機(jī)器人提供動(dòng)力的難題，也可以將自我修復(fù)和嵌入式傳感等生物特性嵌入機(jī)器人，不過(guò)如何整合這些部分仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
解決方案建議：加強(qiáng)仿生學(xué)和生物技術(shù)的研究，探索將生物特性應(yīng)用于機(jī)器人的新途徑。
三、能源與續(xù)航
問(wèn)題描述：能源儲(chǔ)存是移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)主要瓶頸。無(wú)人機(jī)、電動(dòng)汽車和可再生能源對(duì)此的需求不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)了電池技術(shù)的進(jìn)步，但多年來(lái)，根本挑戰(zhàn)基本沒(méi)有改變。這意味著，在電池開發(fā)的同時(shí)，要努力最小化機(jī)器人的用電需求，并且讓它們使用新的能源。讓它們從環(huán)境中獲取能量并通過(guò)無(wú)線傳輸能量是值得研究的兩種極具前景的研究方向。
解決方案建議：研發(fā)更高效的能源管理系統(tǒng)和新型能源供應(yīng)方式，提高機(jī)器人的續(xù)航能力和使用便利性。
四、安全與標(biāo)準(zhǔn)化
1、安全問(wèn)題：
問(wèn)題描述：在與人類共同工作或服務(wù)領(lǐng)域中，保證機(jī)器人操作安全至關(guān)重要。然而，目前許多工業(yè)機(jī)器人安全控制系統(tǒng)還存在缺陷，并未能有效避免意外事故的發(fā)生。安全問(wèn)題仍然是制約機(jī)器人應(yīng)用范圍拓展的一個(gè)痛點(diǎn)。
解決方案建議：加強(qiáng)機(jī)器人安全控制系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，提高機(jī)器人的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，制定和完善相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保機(jī)器人與人類共處的安全。
2、標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題：
問(wèn)題描述：機(jī)器人科技行業(yè)發(fā)展較為迅速，缺乏一致性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也成為了一個(gè)痛點(diǎn)。不同廠商采用不同的技術(shù)、通訊協(xié)議以及編程語(yǔ)言，給機(jī)器人集成和合作帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。
解決方案建議：加強(qiáng)國(guó)際合作與交流，共同制定和完善機(jī)器人技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化工作，推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的互操作性和可集成性。
五、人機(jī)協(xié)作與互動(dòng)
1、人機(jī)協(xié)作：
問(wèn)題描述：雖然人機(jī)協(xié)作已成為機(jī)器人技術(shù)的一大趨勢(shì)，但如何確保機(jī)器人與人類在安全、高效的環(huán)境中協(xié)同工作，仍是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。
解決方案建議：加強(qiáng)傳感器、視覺(jué)技術(shù)和智能夾具等關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高機(jī)器人的環(huán)境感知和適應(yīng)能力。同時(shí)，探索新的協(xié)作模式和交互方式，使機(jī)器人能夠更好地融入人類工作環(huán)境。
2、社會(huì)互動(dòng)：
問(wèn)題描述：如果機(jī)器人要進(jìn)入人類的生活，它們將需要學(xué)會(huì)與人類打交道。但這并不簡(jiǎn)單，因?yàn)槲覀儙缀鯖](méi)有具體的人類行為模型，而且我們很容易低估我們與生俱來(lái)的人性中的復(fù)雜性。社交機(jī)器人需要能夠感知到細(xì)微的社會(huì)線索，比如面部表情或語(yǔ)調(diào)，理解它們所處的文化和社會(huì)環(huán)境，并對(duì)與它們互動(dòng)的人的心理狀態(tài)進(jìn)行建模，以適應(yīng)與人類進(jìn)行交流，無(wú)論是處于短期關(guān)系還是長(zhǎng)期關(guān)系的過(guò)程中。
解決方案建議：加強(qiáng)人機(jī)交互技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高機(jī)器人的社交能力和情感理解能力。同時(shí)，加強(qiáng)公眾教育和宣傳，提高人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)的認(rèn)知和理解程度。
綜上所述，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在技術(shù)問(wèn)題上面臨著多方面的挑戰(zhàn)。為了推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用，需要不斷加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、創(chuàng)新合作模式、完善標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及提高人機(jī)協(xié)作與互動(dòng)能力。
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