机器人快换装置设计计算过程

A. 一台移动的小型机器人有哪些结构

到目前为止，地面移动机器人的行驶机构主要分为履带式、腿式和轮式三种。这三种行驶机构各有其特点[2]。

（1）履带

履带最早出现在坦克和装甲车上，后来出现在某些地面行驶的机器人上，它具有良好的稳定性能、越障性能和较长的使用寿命，适合在崎岖的地面上行驶，但是当地面环境恶劣时，履带很快会被磨损甚至磨断，沉重的履带和繁多的驱动轮使得整体机构笨重不堪，消耗的功率也相对较大。此外，履带式机构复杂，运动分析及自主控制设计十分困难。

（2）腿式

腿式机构具有出色的越野能力，曾经得到机器人专家的广泛重视，取得了较大的成果。根据腿的数量分类，有三腿、四腿、五腿和六腿等各种行驶结构。这里我们简单介绍一种典型的六腿机构。

一般六腿机构都采用变换支撑腿的方式，将整体的重心从一部分腿上转移到另一部分腿上，从而达到行走的目的。行走原理为:静止时，由六条腿支撑机器人整体。需要移动时，其中三条腿抬起成为自由腿(腿的端点构成三角形)，机器人的重心便以谌条支撑腿上，然后自由腿向前移动，移动的距离和方位由计算机规划，但必须保证着地时自由腿的端点构成三角形。最后支撑腿向前移动，重心逐渐由支撑腿过渡到自由腿，这时自由腿变成支撑腿，支撑腿变成自由腿，从而完成一个行走周期。

腿式机器人特别是六腿机器人，具有较强的越野能力，但结构比较复杂，而且行走速度较慢。

（3）轮式

轮式机器人具有运动速度快的优点，只是越野性能不太强。现在的许多轮式己经不同于传统的轮式结构，随着各种各样的车轮底盘的出现，实现了轮式与腿式结构相结合，具有与腿式结构相媲美的越障能力。如今人们对机器人机构研究的重心也随之转移到轮腿结合式机构上来了。

本文设计的移动机器人不仅要求具有一般轮式机器人移动速度快、控制简单的特点，还要具有较好的越障能力，因此本文选择轮腿式相结合的轮腿机构作为行驶机构。

2.1.2 驱动形式的选择

驱动部分是机器人系统的重要组成部分，机器人常用的驱动形式主要有液压驱动、气压驱动、电气驱动三种基本类型[3]。

（1）液压驱动

液压驱动是以高压油作为介质，体积较气压驱动小，<率质量比大，驱动平稳，且系统的固有效率高，快速性好，同时液压驱动调速比较简单，能在很大范围实现无级调速。但由于压力高，总是存在漏油的危险，这不仅影响工作稳定性和定位精度，而且污染环境，所以需要良好的维护，以保证其可靠性。液压驱动比电动机的优越性就是它本身<安全性，由于电动机存在着电弧和引爆的可能性，要求在易爆区域中所带电压不超过9V，但液压系统不存在电弧问题。

（2）气压驱动

在所有的驱动方式中，气压驱动是最简单的。使用压力通常在0.4～0.6Mpa，最高可达1Mpa。用气压伺服实现高精度是困<的，但在满足精度的场合下，气压驱动在所有的机器人驱动形式中是质量最轻、成本最低的。气压驱动主要优点是气源方便，驱动系统具有缓冲作用，结构简单，成本低，可以在高温、粉尘等恶劣的环境中工作。其缺点是：功率质量比小，装置体积大，同时由于空气的可压缩性使得机器人<任意定位时，位姿精度不高。

（3）电气驱动

电气驱动是利用各种电机产生的力或转矩，直接或经过减速机构去驱动负载，减少了由电能变为压力能的中间环节，直接获得要求的机器人运动。电气驱动是目前机器人是用得最多的一种驱动方式。其特点是易于控制，运动精度高，响应快，使用方便，驱动力较大，信号监测、传递、处理方便，成本低廉，驱动效率高，不污染环境，可以采用多种灵活的控制方案。

B. 工具快换装置能快速装卸机器人的末端操作器吗

工具快换装置是可以快速装卸机器人的末端操作器。

机器人工具快换装置使单个机器人能够在制造和装备过程中交换使用不同的末端执行器以增加柔性，被广泛应用于自动点焊、弧焊、材料抓举、冲压、检测、卷边、装配、材料去除、刺清理、包装等操作，具有生产线更换快速、有效降低停I时间等多种优势。

C. 末端执行器的位姿是由哪两部分变量构成的

末端执行器的位姿是由姿态与位置两部分变量构成的。

末端执行器包含机器人抓手，机器人工具快换装置，机器人碰撞传感器，机器人旋转连接器，机器人压力工具，机器人喷涂枪，机器人毛刺清理工具，机器人弧焊焊枪，机器人电焊焊枪等等。

机器人手爪是未端执行器的一种形式，机器人未端执行器是安装在机器人手腕上用来进行某种操作或作业的附加装置。

末端执行器设计要求：

无论是夹持式还是吸附式，机器人的末端执行器还需要有满足作业所需要的重复精度。应该尽可能的使机器人末端执行器的结构简单并且且紧凑，质量轻，以减轻手臂的负荷。专用较通用的机器人末端执行器结构较简单，但工作效率高，而且能够完成各种作业。

而对于“万能”末端执行器来说可能会带来结构较复杂，费用昂贵等缺点，因此提倡设计使用可快速更换的系列化的且通用化的专用机器人末端执行器。

D. 多功能工业机器人如何实现多功能

可以通过换枪盘切换不同的装夹具或焊枪实现
上海桥田智能设备有限公司是一家专注于机器人工具快换装置，换枪盘和工业自动化智能设备的高科技制造型企业。是国内唯一掌握机器人工具快换装置，换枪盘核心技术，并批量生产机器人工具快换装置，换枪盘的企业。其机器人工具快换装置，换枪盘已被国际主流机器人公司和国内知名企业集团广泛应用。

E. 机器人自动换枪装置(一带三)是什么意思

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坚守那一丝温柔 1 
2016-3-17

操作

机器人工具快换装置
1.别名：机器人夹具快换器；机器人换枪盘；机器人末端执行器；机器人快换接头；机器人工具快换
2.产品说明：
机器人工具快换由两部分组成，分别称为主盘和工具盘，两部分的设计可以自动锁紧连接同时可以连通和传递例如电信号、气体、水等等介质。大多数的机器人连接器使用气体锁紧主盘和工具盘。机器人工具快换装置为自动更换工具并连通各种介质提供了极大的柔性。工具快换装置的主盘安装在一台机器人上，CNC设备上或者其他结构上。工具盘安装在工具上，例如抓具、焊枪或毛刺清理工具等。机器人工具快换装置也被称为自动工具快换装置（Tool Changer）、机器人工具快换、机器人连接器、机器人连接头等等
3.优点：
1. 生产线更换可以在数秒内完成； 
2. 维护和修理工具可以快速更换，大大降低停工时间； 
3. 通过在应用中使用1个以上的末端执行器，从而使柔性增加； 
4. 使用自动交换单一功能的末端执行器，代替原有笨重复杂的多功能工装执行器。

F. 中国制造2025在机器人领域的重点有些什么

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

工业机器人的典型应用包括焊接、刷漆、组装、采集和放置（例如包装、码垛和SMT）、产品检测和测试等，具有高效性、持久性、高效率和准确性。

工业机器人是先进制造业的关键支撑装备。大力发展工业机器人产业，对于打造中国制造新优势，推动工业转型升级，加快制造强国建设具有重要意义。

发展工业机器人，要重点打造四种基本能力，五种关键零部件，六种标志性产品。

四项基础能力

一、机器人共性关键技术

在工业领域，共性关键技术大致可分为两类：

1.工业机器人关键技术：重点突破高性能工业机器人工业设计、运动控制、精确参数辨识补偿、协同作业与调度、示教/编程等关键技术。

2.新一代机器人技术：重点开展人工智能、机器人深度学习等基础前沿技术研究，突破机器人通用控制软件平台、人机共存、安全控制、高集成一体化关节、灵巧手等核心技术。

为加强共性关键技术研究，《机器人产业发展规划（2016－2020年）》强调，针对智能制造和工业转型升级对工业机器人的需求，重点突破制约我国机器人发展的共性关键技术。积极跟踪机器人未来发展趋势，提早布局新一代机器人技术的研究。

二、机器人创新中心

《机器人产业发展规划（2016－2020年）》强调，充分利用和整合现有科技资源和研发力量，组建面向全行业的机器人创新中心，打造政产学研用紧密结合的协同创新载体。

重点围绕人工智能、感知与识别、机构与驱动、控制与交互等，开展基础和共性关键技术研究，深入开展高端制造业领域的前沿基础研究和应用基础研究，推进科技成果的转移扩散和商业化应用，强化国际交流与合作，培养机器人专业研发设计人才。

三、机器人产业标准

《机器人产业发展规划（2016－2020年）》强调，要发挥企业参与制修订标准的积极性，研究制订一批机器人国家标准、行业标准和团体标准，主要包括机器人用RV减速机通用技术条件等通用技术标准、机器人整机电磁兼容技术要求和试验方法等检测标准、工业机器人编程和操作图形用户接口等通信控制标准、设计平台标准和喷涂机器人系统应用规范等应用标准。

四、国家机器人检测与评定中心

《机器人产业发展规划（2016－2020年）》强调，建立并完善以国家机器人检测与评定中心为代表的机器人检验与认证机构，面向机器人整机及关键功能部件两方面内容开展检测与评定工作。

整机性能评价包括：安全、性能、环境适应性、噪音水平、电磁兼容性、可靠性及测控软件评价等；

功能部件检测评定包括：零件质量、零部件安全及性能、噪声、环境适应性、材质和接口等。

五种关键零部件

一、高精密减速器

精密减速器，在机械传动领域是连接动力源和执行机构之间的中间装置，通常它把电动机、内燃机等高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮，啮合输出轴上的大齿轮，从而达到降低转速，增加转矩的目的。

没有减速器，机器人关节臂就不能正常运转。

精密减速机根据精度可分为标准精度和高精度；根据用途可分为军用和民用；根据运行的环境可分为标准环境、低温环境、清洁室环境和真空环境。

目前国际上具备大规模生产能力且产品性能可靠的RV减速器制造企业较少，全球绝大多数市场份额已被日本企业占据。国产减速器价格虽然便宜，供货期短，但产品性能与国外产品存在较大差距。因此，国产减速器大多只能供给中、低端机器人使用，无法满足高端机器人市场需求。

为此，《机器人发展规划》明确，通过发展高强度耐磨材料技术、加工工艺优化技术、高速润滑技术、高精度装配技术、可靠性，探索寿命检测技术以及新型传动机理，发展适合机器人应用的高效率、低重量、长期免维护的系列化减速器。

二、高性能机器人专用伺服电机和驱动器

伺服电机作为控制系统中的执行元件，是影响机器人工作性能的主要因素之一。机器人伺服系统由伺服电机、伺服驱动器、指令机构三大部分构成，伺服电机是执行机构，就是靠它来实现运动的，伺服驱动器是伺服电机的功率电源，指令机构是发脉冲或者给速度用于配合伺服驱动器正常工作的。

目前，高启动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛的应用。国产伺服电机在以下方面仍需突破：

一是外形普遍较长，外观粗糙，很难应用在一些高档机器人上面。

二是信号接插件的可靠性需要改进，而且需要朝小型化、高密度化以及与伺服电机本体的集成设计的方向优化，方便安装、调试、更换。

三是另一项核心技术——高精度的编码器，尤其机器人上用的多圈绝对值编码器，严重依赖进口，是制约我国高档机器人发展的很大瓶颈。

四是缺失基础性研究，包括绝对值编码器技术、高端电机的产业化制造技术等等。

五是伺服系统各部分产业协同不够，导致伺服电机和驱动系统整体性能难以发挥。

伺服电机不仅直接关乎国内机器人企业的市场竞争力，长远来看，对于整个中国机器人产业的发展具有战略意义。为此《机器人发展规划》特别强调，通过高磁性材料优化、一体化优化设计、加工装配工艺优化等技术的研究，提高伺服电机的效率，降低功率损失，实现高功率密度。发展高力矩直接驱动电机、盘式中空电机等机器人专用电机。

三、高速高性能控制器

指挥机器人工作的是人类吗？不，是控制器。工业机器人控制器主要控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，操作顺序及动作的时间等。

控制器是发布命令的“决策机构”，是自动化工厂的大脑。掌握控制器的主导权，相当于控制了机器人的性能。在中国，四大家族的控制器市场占比为53%，其中，发那科占比16%，库卡占比14%，ABB机器人占比12%。而国产品牌控制器市场占比不及16%，可见在中国控制器领域，国产程度较低。

目前国产控制器市场主要存在以下问题：

1、国产控制器可控制的机器人类型齐全，但在操作精度、稳定性、响应速度、易用性等方面还有很大的进步空间。

2、机器人本体和零部件绑定效应强，一般成熟的机器人企业都能实现本体和核心零部件的自主研发和掌控，因此，国产单纯做控制器的企业难以突围。

3、国产控制器性价比高，这个既是优势也是劣势，优势是可占领对机器人精度要求不高的中低端市场和新兴领域；劣势主要表现在对于高端市场，道阻且长。

为此，《机器人发展规划》特别强调，通过高性能关节伺服、振动抑制技术、惯量动态补偿技术、多关节高精度运动解算及规划等技术的发展，提高高速变负载应用过程中的运动精度，改善动态性能。发展并掌握开放式控制器软件开发平台技术，提高机器人控制器可扩展性、可移植性和可靠性。

四、传感器

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并将其按一定规律转换成电信号或者其他可供测量的信号输出，以满足信息传输、处理、储存、显示、记录、控制等要求。

工业机器人的准确操作取决于对其自身状态、操作对象及作业环境的准确认识，这种认识正是通过传感器实现的。

由于行业起步晚、竞争压力大，我国传感器发展依然面临三大困境。

首先是关键技术尚未突破。传感器的设计技术囊括了多种学科、理论、材料和工艺知识，突破起来十分困难，目前，在人才匮乏、研发成本高昂、企业恶性竞争激烈的情况下，我国还没有突破传感器一些共性关键技术。

其次是产业化能力不足。国内传感器产品不配套且不成系列，重复生产、恶性竞争多发，使得产品可靠性较差、低端偏移较为严重，只能长期依赖国外进口。

再次是资源不集中。目前我国传感器企业有1600余家，但大都以小微企业为主，盈利能力不强，缺乏技术引领的龙头企业，最终导致资金、技术、企业布局、产业结构、市场等方面都变现出分散的状态，资源得不到有效集中，产业发展也迟迟无法走向成熟。

为此，《机器人发展规划》特别强调重点开发关节位置、力矩、视觉、触觉等传感器，满足机器人产业的应用需求。

五、末端执行器

末端执行器指的是任何一个连接在机器人边缘（关节）具有一定功能的工具。这可能包含机器人抓手，机器人工具快换装置，机器人碰撞传感器，机器人旋转连接器，机器人压力工具，顺从装置，机器人喷涂枪，机器人毛刺清理工具，机器人弧焊焊枪，机器人电焊焊枪等等。机器人末端执行器通常被认为是机器人的外围设备，机器人的附件，机器人工具，手臂末端工具（EOA）。

随着工业机器人快速发展，末端执行器也获得了庞大的应用与发展空间。为此，《机器人发展规划》特别强调，要重点开发抓取与操作功能的多指灵巧手和具有快换功能的夹持器等末端执行器，满足机器人产业的应用需求。

六大标志性机器人

中国制造业想要实现智能制造，不仅需要开发、应用多种多样的工业机器人，更要加快发展以全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人为代表的六大标志性工业机器人，推进工业机器人向中高端迈进。

1.全自主编程智能工业机器人

根据《机器人产业发展规划》的相关规定，满足智能制造及先进制造业发展的全自主编程工业机器人，自由度要在6以上，适应工件尺寸范围在1m*1m*0.3m以上。该类工业机器人需要具备智能工艺专家系统，自动获取信息，生成作业程序（全过程非示教，自动编程时间小于1秒），以满足喷涂、抛光、打磨等复杂的作业要求。

2.弧焊机器人

弧焊机器人即用于自动弧焊的工业机器人，其组成原理与点焊机器人基本相同，主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。弧焊机器人通常由机器人本体、控制系统、示教器、焊接电源、焊枪、焊接夹具、安全防护设施等多个部分组成。

在向中高端升级的过程中，弧焊机器人要广泛应用焊缝轨迹电弧跟踪、高压接触感知、焊缝坡口宽度电弧跟踪等多种关键技术，集中研发6自由度多关节机器人，达到中厚板弧焊机器人额定负载≥10kg，薄板弧焊机器人额定负载6kg等技术指标。

3.人机协作机器人

人机协作机器人是与人类在共同工作空间中有近距离互动的机器人，是当下工业机器人领域的发展重点。以往大部分的工业机器人是自动作业或是在有限的导引下作业，不需要考虑和人类近距离互动。而随着工业4.0越来越近，人与机器携手合作、发挥各自的专长，也就越来越必要，越来越迫切了。

面向未来智造趋势的人机协作机器人，应是6自由度以上的多关节机器人，自重负载比小于4，重复定位精度±0.05mm，力控精度<5N，碰撞安全监测响应时间<0.3s，选配本体感应皮肤的整臂安全感应距离<1cm，防护等级IP54。应适用于柔性、灵活度和精准度要求较高的行业（如电子、医药、精密仪器等），同时满足更多工业生产中的操作需要。

4.重载AGV

AGV即无人搬运车(Automated Guided vehicle)的简称。通过装备自动化导引装置，AGV可以沿规定路径行驶，并完成物料搬运与安全保护，可代替叉车及拖车等传统搬运设备，实现少人化乃至无人化操作。

AGV机器人具有极高的工作效率，不仅大大降低了人工成本，也极大地减少了工作中的意外事故，因此在工业领域异常火热，也是未来智能制造领域必不可少的搬运装备。

在促进工业机器人迈向中高端领域的过程中，重载机器人是一大标志性产品。根据《机器人发展规划》，重载AGV的指标有以下几项——

驱动方式：全轮驱动；最大负载能力40000Kg；最大速度：直线20m/min；转弯半径：2m；辅助磁导航精度：±10mm；防碰装置：激光防碰；举升装置：车体自举升；举升行程：最大100mm。

5.双臂机器人

随着现代制造业不断向智能制造方向迈进，单臂机器人的局限性越来越明显，不能完成的工作任务、不能适应工作场景越来越多。在此情况下，双臂机器人应运而生。双臂双动力器人模仿了人体双臂的协作原理、具备双臂分别操作功能。双臂甚至多臂协作机器人，完美适应并有效促进了智能制造，实现了机器与人的完美协同、共存共享。

根据《机器人产业发展规划》，双臂机器人的核心指标包括以下几个方面——

每个单臂6自由度以上，关节转动速度≥±180°/s，双臂平均功耗<500W，拥有双臂碰撞检测的路径规划功能，集成双目视觉定位误差<1mm，2指/3指柔性手爪行程≥50mm，抓取力≥30N，重复定位精度±0.05mm，适用于3C电子等行业的零件组装产线。

6.真空（洁净）机器人

真空（洁净）机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中，实现晶圆在真空腔室内的传输。研发真空机器人的关键技术包括真空环境下传动润滑、直驱控制、动态偏差检测与校正及碰撞检测与保护等。

真空机械手通用性强、用量大、受限制、难进口，是制约半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件，当下已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。

根据相关政策标准，符合我国智能制造确实的真空机器人，应满足真空最大负载15kg，洁净最大负载210kg，重复定位精度±0.05～0.1mm等核心指标。

G. 智能科学与技术（机器人方向）专业具体学什么考研方向是什么

智能科学与技术专业考研方向1：计算机技术
计算机技术是（专业硕士）工程下的二级学科专业。计算机技术领域重点研究得是如何扩展计算机系统的功能和发挥计算机系统在各学科、各类工程、人类生活和工作中的作用。
计算机技术是信息社会中的核心技术，也是实现现代化的关键技术之一。计算机领域包括计算机软、硬件系统的设计、开发以及与其他领域紧密相关的应用系统的研究、开发和应用、涉及计算机科学与技术学科理论、技术和方法等等。

智能科学与技术专业考研方向2：计算机科学与技术

计算机科学与技术专业学生主要学习计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基础知识和基本技能与方法，接受从事计算机应用开发和研究能力的基本训练等。
本专业学生主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识，接受从事研究与应用计算机的基本训练，具有研究和开发计算机系统的基本能力。
智能科学与技术专业毕业生有两条职业路线：
第一类路线，纯技术路线；信息产业是朝阳产业，对人才提出了更高的要求，因为这个行业的特点是技术更新快，这就要求从业人员不断补充新知识，同时对从业人员的学习能力的要求也非常高；
第二类路线，由技术转型为管理，这种转型尤为常见于计算机行业，比方说编写程序，是一项脑力劳动强度非常大的工作，随着年龄的增长，很多从事这个行业的专业人才往往会感到力不从心，因而由技术人才转型到管理类人才不失为一个很好的选择。

智能科学与技术专业考研方向3：电子与通信工程

电子通信工程英文名为Electronics and Communication Engineering，是电子科学与技术和信息技术相结合，构建现代信息社会的工程领域，利用电子科学与技术和信息技术的基本理论解决电子元器件、集成电路、电子控制、仪器仪表、计算机设计与制造及与电子和通信工程相关领域的技术问题，研究电子信息的检测、传输、交换、处理和显示的理论和技术。
电子与通信工程领域工程硕士要求掌握本领域扎实的基础理论和宽广的专业知识以及管理知识，较为熟练地掌握一门外国语，掌握解决工程问题的先进技术方法和现代技术手段，具有创新意识和独立承担工程技术或工程管理等方面的能力。
学生毕业后可在通信企事业单位从事通信网络的设计和维护工作，并能从事通信系统的建设、监理及通信设备的生产、营销等方面工作。

智能科学与技术专业考研方向4：控制科学与工程

控制科学与工程是研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。控制科学以控制论、系统论、信息论为基础，研究各应用领域内的共性问题，即为了实现控制目标，应如何建立系统的模型，分析其内部与环境信息，采取何种控制与决策行为；而与各应用领域的密切结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。
本专业方向主要研究工业自动控制装置，系统可靠性评估及设计，控制系统的自动测试方法，数据信息采集、传输、处理、转换方法和相应设备，新型传感器和仪表，传感器数据融合理论及应用，动态系统故障诊断技术，工业现场总线技术，高速企业网络组成及安全技术，新型大功率电子器件及应用，嵌入式系统的研究及相关产品的开发。
控制科学与工程专业考研学校推荐：清华大学、北京航空航天大学、东北大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、浙江大学、华中科技大学、西安交通大学、国防科学技术大学。

H. 工业机器人想要一机多用，怎么实现

工业机器人想要一机多用，需要靠工业编程实现。。。。。。，只有编的出复杂的程序，工业机器人才能做的出复杂的动作。。。。这是绝对的因果关系。。。。当然现在有一个新办法技巧，某些不易编程或较复杂的动作，可以由技术工人作示范，手动带着机器人手臂一起做，然后让机器人主脑形成记忆。从而自动编程来实现、完成。。。。。。。。。。。

I. 机器人产生的背景什么为什么要发展机器人

首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。
另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。
那么什么是机器人呢？人们一般的理解来看，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置，或者叫自动化装置，它仍然是个机器，它有三个特点，一个是有类人的功能，比如说作业功能，感知功能，行走功能，还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作、动作、工作的对象，和工作的一些要求，它是人造的机器或机械电子装置。但从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以人们又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求，展望21世纪，机器人将是一个与20世纪计算机的普及一样，会深入地应用到各个领域，在21世纪的前20年是机器人从制造业走向非制造业的发展一个重要时期，也是智能机器人发展的一个关键时期。

刚才我们用了短暂的时间，讲了机器人的发展以及我们对机器人的看法，进行了简单地介绍，相信大家在今后的学习中，能够加入到我们研究机器人这个行列中。

全文

首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。比如说日本，战后以后开始进行汽车的工业，那么这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，这是从社会发展需求本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中,来需求能够解放人的一种奴隶。那么这种奴隶就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。但另一方面，尽管人们有各种各样的好的想法，但是它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。

那么下面我谈一下就人们很关心的问题，为什么要发展机器人?那么简单说，机器人有三个方面是我们必要去发展的理由:一个是机器人干人不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题，也就是说机器人发展的三个理由。

那么什么是机器人呢?这个问题是一个非常有意思的一个问题。但人们一般的理解，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置，它仍然是个机器。它有三个特点：一个是有类人的功能，比如说作业功能；感知功能；行走功能；还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。它是人造的机器或机械电子装置，所以这个机器人仍然是个机器。但是目前还没有一个统一的有关机器人定义，一般来说我们认为机器人是计算机控制的可以编程的目前能够完成某种工作或可以移动的自动化机械，这是美国工程师协会定的一个定义，但日本和其他国家也对机器人有不同的看法，他们认为从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以人们又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求，那么比方说机器人在这里边可以代替人进行焊接，焊接的环境是非常复杂的，可以搬运，它在生产线中搬运玻璃和各种各样的一些零件的搬运的工作，还可以在生产线中码垛等等，这都是把人从繁重的体力劳动中解放出来的一个例子。

那么机器人怎么产生的呢？这是在1920年，有一个捷克斯洛伐克的一个作家叫卡佩克，他写了一本科幻小说，叫《罗萨姆的机器人万能公司》。这本小说中他构思了一个和幻想了一个机器人，它的名字叫罗伯特，也就是我们英文中的Robot，它可以不吃饭，它能够不知疲劳的，不知疲倦地进行工作。在1920年前后，大家也知道是在第一次世界大战以后，是各国工业发展比较迅速的时期，我们看到电影《摩登时代》，卓别林主演的人变成了机器人，在生产线中天天的进行劳动。人们在这种烦躁的体力劳动中就幻想有一种能代替人完成这样工作的想像、一种需要，这个小说在1924年和1927年的时候被纷纷传到了日本、法国和欧洲国家，还变成了一种当时的木偶剧和一些话剧，所以这样的一个机器人的名词就向全世界铺展开来，当时人们还认为是一个科幻小说，还没有把它跟我们日常的学习工作和生产结合起来。

但通过这样一个小说，一个罗伯特这样一个名词，它体现了人类长期的一种愿望，这种愿望就是创造出一种机器，能够代替人进行各种工作。这种想法是机器人产生的一种客观的要求，那么真正机器人的发展是在1947年，美国橡树岭国家实验室在研究核燃料的时候，大家知道核燃料，它有X射线对人体是有伤害的，必须有一台机器来完成像搬运和核燃料的处理这样的工作。在1947年产生了世界上第一台主从遥控的机器人，那么1947年以后大家知道，是计算机电子技术发展比较迅速的时期，因此各国已经开始利用当时的一些现代的技术，进行了机器人研究。那么在1962年美国研制成功PUMA通用示教再现型机器人，那么这就标志着机器人走向成熟，应该说第一台可用的机器人在1947年产生，真正意义的机器人在1962年产生。那么相继不久，在英国等国家，也相继研究出一些机器人，那么到了20世纪60年代末，日本人将它的国民经济的汽车工业与机器人进行结合，它购买了美国的专利，在日本进行了再次开发和生产机器人。到20世纪70年代的时候，日本已经将这种示教再现型的机器人进行了工业化，出现了很多公司，现在的像ABB，MOTOMAN，还有安川公司，还有很多机器人公司像OTC等等公司。它们都是已经将机器人进行了工业化，进行了批量生产，而且成功的用于了汽车工业，使机器人正式的走向应用。

在20世纪70年代到20世纪80年代初期，工业机器人变成产品以后，得到全世界的普遍应用以后，那么很多研究机构开始研究第二代具有感知功能的机器人，出现了瑞典的ABB公司，德国的KUKA机器人公司，日本几家公司和日本的FUNAC公司，都在工业机器人方面都有很大的作为，同时我们也看到机器人的应用在不断拓宽，它已经从工业上的一些应用，扩展到了服务行业，扩展了它的作业空间，向海洋空间和服务医疗等等行业的使用。所以从这张图可以看出机器人发展的几个过程。

那么总结一下，我们认为，机器人有三个发展阶段，那么也就是说，我们习惯于把机器人分成三类，一种是第一代机器人，那么也叫示教再现型机器人，它是通过一个计算机，来控制一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果，再现出这种动作，比方说汽车的点焊机器人，它只要把这个点焊的过程示教完以后，它总是重复这样一种工作，它对于外界的环境没有感知，这个力操作力的大小，这个工件存在不存在，焊的好与坏，它并不知道，那么实际上这种从第一代机器人，也就存在它这种缺陷，因此，在20世纪70年代后期，人们开始研究第二代机器人，叫带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉，比如说力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉和人进行相类比，有了各种各样的感觉，比方说在机器人抓一个物体的时候，它实际上力的大小能感觉出来，它能够通过视觉，能够去感受和识别它的形状、大小、颜色。抓一个鸡蛋，它能通过一个触觉，知道它的力的大小和滑动的情况。

那么第三代机器人，也是我们机器人学中一个理想的所追求的最高级的阶段，叫智能机器人，那么只要告诉它做什么，不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，感知思维和人机通讯的这种功能和机能，那么这个目前的发展还是相对的只是在局部有这种智能的概念和含义，但真正完整意义的这种智能机器人实际上并没有存在，而只是随着我们不断的科学技术的发展，智能的概念越来越丰富，它内涵越来越宽。

那么从三代机器人发展过程中，从另一个方面，我们对机器人从应用的角度进行了分类，比如说工业机器人，它包括点焊、弧焊、喷漆、搬运、码垛，在工业现场中工作的这种机器人，我们统称为工业机器人，那么从不同的应用中，到水下去作业的叫水下机器人，到空间作业的叫空间机器人，同时又存在农业、林业、牧业，对医疗机器人叫医用机器人，还包括娱乐机器人，建筑和居室上用的机器人，所以从应用分类，它包括从行业、应用角度，也可以进行这样简单的分类。

下面我简单介绍一下我国机器人发展的基本概况。刚才谈到了日本在20世纪60年代和美国都在开始进行机器人的研究，由于我们国家存在很多其他的各种因素、问题。我们国家在机器人的研究，在20世纪70年代后期，当时我们在国家北京举办一个日本的工业自动化产品展览会，在这个会上有两个产品，一个是数控机床，一个是工业机器人，这个时候，我们国家的许多学者，看到了这样一个方向，开始进行了机器人的研究，但是这时候研究，基本上还局限于理论的探讨阶段，那么真正进行机器人研究的时候，是在七五、八五、九五、十五将近这二十年的发展，发展最迅速的时候，是在1986年我们国家成立了863计划是高技术发展计划，就将机器人技术作为一个重要的发展的主题，国家投入将近几个亿的资金开始进行了机器人研究，使得我们国家在机器人这一领域得到很快地、迅速地发展。

目前主要单位像中科院沈阳自动化所，原机械部的北京自动化所，像哈尔滨工业大学，北京航空航天大学，清华大学，还包括中科院北京自动化所等等的一些单位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前这几年来看，我们国家在高校里边，有很多单位从事机器人研究，很多研究生和博士生都在从事机器人方面的研究，目前我们国家比较有代表性的研究，有工业机器人，水下机器人，空间机器人，核工业的机器人，都在国际上应该处于领先水平，总体上我们国家与发达国家相比，还存在很大的差距，主要表现在，我们国家在机器人的产业化方面，目前还没有固定的成熟的产品，但是在上述这些水下、空间、核工业，一些特殊机器人方面，我们取得了很多有特色的研究成就。

下边我简单介绍一下工业机器人的一些情况，到目前为止，工业机器人是最成熟，应用最广泛的一类机器人，世界总量目前已经销售110万台，这是1999年的统计，但这110万台在已经进行装备使用的是75万台，这个量也是不小的。总体情况看，日本在工业机器人这一块，是首位的，成为机器人的王国，美国发展也很迅速，目前在新安装的台数方面，已经超过了日本，中国刚开始进入产业化的阶段，已经研制出多种工业机器人样机，而有小批量在生产中使用，这也是整个在日本、美国以及我们国家在工业机器人情况的一些比较。

这是点焊机器人，点焊机器人刚才讲的，主要是针对汽车生产线，提高生产效率，提高汽车焊接的质量，降低工人的劳动强度的一种机器人。它的特点是通过机器人对两个钢板进行点焊的时候，需要承载一个很大的焊钳，一般在几十公斤以上，那么它的速度要求在每秒钟一米五到两米这样的高速运动，所以它一般来说有五到六个自由度，负载三十到一百二十公斤，工作的空间很大，大概有两米，这样一个球形的工作空间，运动速度也很高，那么自由度的概念，就是说，是相对独立运动的部件的个数，就相当于我们人体，腰是一个回转的自由度，我们大臂可以抬起来，小臂可以弯曲，那么这就三个自由度，同时腕部还有一个调整姿态来使用的三个自由度，所以一般的机器人有六个自由度，就能把空间的三个位置，三个姿态，机器人完全实现，当然也有小于六个自由度的，也有多于六个自由度的机器人，只是在不同的需要场合来配置。

弧焊机器人也是工业机器人中一个最重要的方面，像我们汽车的后桥，进行焊接的时候，它连续焊接，所以它的特点是连续轨迹控制，所以它要求的轨迹精度要求非常高，一般来说也是五到六个自由度，由于它焊枪比较小，所以在五到十公斤就可以了，这个方面是在国际和国内应用非常大的一类机器人，在另一方面像搬运和铆接，这些工作场合下，像搬运，主要是要求机器人有很高的速度，承载能力很多、很强，像日本的大库机器人，它可以承载三百公斤，抓取、来进行搬运和码垛。

第二类是服务机器人，随着工业化的发展，尤其近十年以来，机器人的发展的应用领域在不断拓宽，目前一个很重要的特征，大家都知道，机器人已经从制造业逐渐转向了非制造业和服务行业，刚才谈的汽车制造属于是制造业，但服务行业包括清洁、加油、救护、抢险、救灾这些等等，都属于非制造行业和服务行业，那么这里边跟工业机器人相比，它有一个很重要的不同，它主要是一个移动平台，它能够移动、去运动，上面有一些手臂进行操作，同时还装有一些像力觉传感器和视觉传感器、超声测距传感器等等。它对周边的环境进行识别，来判断它的运动，完成某种工作，这是服务机器人的基本的一个特点。

比方说这里边有几张图片，这是在美国，他们研制的像大型客机这种清洗工作，如果人来做的话十分繁重，那么大一个机体来清洗的话，工作量是很大，而且也很不方便，那么他们采用这种机器人来实现像飞机的这些清洗的工作，包括一些国家开发像高层建筑的清洗机器人，这也都是服务行业的机器人，还包括像家庭使用的，还有一些宾馆和一些公共场合使用的这种清洁机器人，对地面来进行清扫，还包括网球场上能够自动地把撒下的球，集中收集起来，这种机器人也都是存在的。

另一个方面的服务机器人应用，在汽车加油机器人这块也很有意思，包括我们现在的一些加油站，都是用自动的计量装置，实现了有的这种自动计量，但是还仍然用人去操作，但可以看到在一些美国的高速公路上，汽车流量很大，包括夜间都要对汽车进行加油，工作也很烦琐，所以现在很多国家在开发这种自动的加油机器人，它可以自动的计量，自动的把汽车油嘴放到汽车油箱里边去，这也都是服务机器人的一种体现。

导盲机器人它针对盲人这种安全性考虑，类似于一个小狗的形状，它能够对道路的一些障碍，运动的车辆和行人进行判断，来引导这个盲人进行安全的行走，这个确实对提高盲人的安全，是非常必要的。

再有导游礼仪机器人，这也是服务机器人，体现出一种智能的，一个体现的代表，在很多大的公司它需要对产品进行宣传，它制作出一些各种卡通形状的机器人，能够跟人进行简单的对话，介绍产品等等，这在一些宾馆能够接待一些客人等等增加企业或者宾馆的这种对社会的影响。

家务机器人主要体现在像一些对地毯和地板定期的它能够进行清扫和吸尘，它这个机器人很有意思，它有传感器，它能够把家具和人能识别出来，它自动的按照一种规律，能根据路径把地面全部的清扫干净，这也是家务中一些机器人的表现。

那么表演娱乐机器人，现在很多国家在开发这种像动物园、还有娱乐中心、还有迪斯尼这样的一个大型的游园，它为了增加趣味性，把研究出像模仿人，包装成各种人的样子，它能够说话唱歌和表演，这样还能跟人进行交流，这样的机器人，还包括把机器人包装成各种有趣的动物，像恐龙、大象、狮子，还有一些小的卡通式的这种动物，它已经完成像动物的一些动作的模仿，模仿它的声音，同时还跟人进行交流，尤其是比较有趣的是一个弹钢琴机器人，早期在日本的时候，弹了一首世界著名的名曲，在当时，在机器人界引起了很大的轰动，那么这个机器人特点，它要求手指非常灵活，自由度也特别多，而且在弹的过程中，还要有力控制和感觉的控制，所以它相对来说是对机器人机构和控制方面提高更高的要求。

还有像这种机器人的演奏家，包括它的拉小提琴，这个小提琴在乐器里边最复杂的，难度最高的一种乐器，它能通过乐曲拉小提琴，力的控制、协调、速度等等，都要进行选择或者自动的判断，还包括这也是一个机器人在做一个表演，等等就是在服务机器人方面，它很宽的一个应用领域，它跟人的需求越来越接近，那么总结一下它有几个关键技术，从技术上的方面有四个，一个是移动机构，前面看过几种机器人它跟工业机器人不一样，大多数的服务机器人，它是移动的，有轮式、履带式、还有步行式的，包括还有组合式的，这种移动机构，对环境感知功能，这也是服务机器人最重要的特点，因为它所处的环境，不像工业机器人对一个固定的环境，固定的机座，固定样子来实现的，那么这个环境也许是未知的，也许是变化的，包括清扫机器人，屋子的形状，一家一个样子，家具的摆放不一样，甚至，还有一些人在走动，这些非结构环境使得它能够准确的描述和感知和判断，这一点来讲，就表现出服务机器人具有一定的人的智能的这种功能。

另一个方面是能源技术，大家知道，早期做仿人形机器人，都带一个“辫子”，因为它能量提供不足，那么电池能量很小，所以现在的这种服务机器人，理想的这种能源它要求是密度高，输出电压比较恒定，内阻小、耐高温，还可以充电，成本低，尤其在密度高这个方面是十分重要的，所以能源技术是未来移动机器人发展中的一个十分关键的一个问题，还有控制技术，控制技术在感知环境的过程中，它也需要跟人进行交互，它既然是服务，人总要跟它接触，那么如何跟人进行交互，那么就需要一个开放式的友好的连接接口，包括语音功能，图形编程方式等等。

另一个方面的体现在农林畜产机器人这方面，国际上也有些很大的进展，可能对我们国家农业机器人，林业机器人是否需要，我们也在探讨，那么对于一些发达国家农业人口十分有限，包括在一些农副产品，松籽的采集，量很大，非常麻烦的一件事情，这样的话，一个机器人能够对像西红柿，苹果等水果，它通过形状和颜色，来判断它的成熟度，然后摘取，这个确实提高了农业自动化的一个方面的研究，包括我们国家已经研制成功嫁接机器人，对一些像嫁接，机器人采摘以后，能够对两个树枝进行自动的对接，然后将树枝缠起来，这个在中国农业大学已经研制成功，还包括林业机器人，林业机器人主要对于农林产品，像松籽进行采摘，还包括像树根，进行采伐的时候，要拔出来，和植树这方面也都有开发，更有意思的是在牧业的机器人，包括澳大利亚，绵羊和羊是非常多的一种，他们国家产量最大的一个产业，那么绵羊，剪羊毛这个量很大，那么它人力又有限，所以它在致力于开发剪羊毛机器人，它首先通过机械手，把一个羊给固定住，通过摄影机把羊的形状识别出来，然后，用这种所谓的剪子，然后根据它的形状，自动地把羊毛剔出来，同时呢，还不破坏它的皮肤，因为一个羊一个模样所以它操作的难度是很大的，对环境的感知要求很高的，所以这个技术也是非常复杂的。

建筑机器人在国外，用量、需求在逐渐增加，建筑机器人它主要解决，像我们筑路机器人，也都需要建筑机器人，包括喷涂，挖掘机，包括像一些建筑的模块化的预制板来进行拼接，都需要一些自动化的装置，还包括家庭装修的时候，像墙壁的粉刷这个量也很大，而且也很脏，对人体有害，现在国外一些公司，在开发面向家庭的粉刷这种机器人已经得到了小批量的使用，这是在建筑方面的一些体现。

还有像食品包装，缝纫这也都是说，面向服务家庭也食品这方面的应用，包括对香肠的这种包装，实际上它一方面提高了自动化水平，但另一方面，也提高了卫生程度，不然的话人类参与的话，总会带来一些不卫生的因素，包括服装裁剪，现在我们做衣服，人们越来越追求个性化，那么现在从他们有些大学在研究，包括你希望的样子，包括你站在这块儿给你扫描以后，把你的体型给你扫描出来，机器人能自动地给你设计出适合你这种身材的样子，通过你的选择和修改，然后机械手自动地对它的布料进行裁剪，最后，还有一些生产线能够自动缝纫，在英国，很多国家，也都在开发这样的一些机器人装置。

还包括消防救护机器人，在日本发展的比较多，那么像高楼建筑一旦发生火灾，那么大家知道这是很危险的事情，也是很痛苦的事情，那么通过机器人来辅助来进行救护，把人从高楼救下来，然后进行抢救，包括高楼着火的时候，它可以用这种机械爬到大楼上去，进行喷水，或者是进行切断一些电缆等等这样的工作，都可以用机器人来完成。

那么医疗机器人，是近五年来发展比较迅速的一个新的应用领域，那么这个也可以看到几个方面，包括人是一个非常珍贵的生物，那么包括人的眼球、神经、血管都很精细，那么如果人手术的时候，医生来手术，一个是疲劳，另一个人手操作的精度还是有限的，那么这是在德国，一些大学里面，面向人的脊椎，如腰间盘突出这种病，进行识别以后，能够自动地用机器人来辅助进行定位，进行操作和手术。还有一类叫康复机器人，康复机器人像比方说，现在发病量比较大的是偏瘫和半身不遂这种病患，当他恢复治疗完以后，需要对他的肢体进行锻炼和恢复，那么如果医生是有限的，不可能一个医生，天天给一个病人进行按摩或牵引这样的工作，那么家庭的人员都上班，没有时间照顾，那么用一个机器人，可以对他的手进行牵动，天天强迫他进行锻炼，使人的肌肉的恢复达到最好，更为精细的工作像很多大学和一些医院在开发像人的脑手术，这个是很危险的事情，但是，已经得到了很好的例证，包括北航开发出了对人脑的定位和钻孔这样的工作，还包括像美国已经有一千多例机器人对人眼球进行手术，这样的机器人，还包括通过遥控操作的办法，实现对人的胃肠这种手术，大家在电视里边看到，一个机械手，大概有手指这样粗细的一个机械手，通过插入腹脏以后，人在屏幕上操作这个机器手，同时对它用激光的方法对病灶进行激光的治疗，这样的话，人就不用很大幅度地破坏人的身体，这实际对人的一种解放，是非常好一种机器人，医疗机器人它也很复杂，一方面它完全自动去完成各种工作，是有困难的，一般来说都是人来参与，这是美国开发的一个林白手术这样一个例子，人通过在屏幕上，通过一个遥控操作手来控制另一个机械手，实现通过对人的腹腔进行手术，前几年我们国家展览会上，美国已经成功的实现了对人的心脏瓣膜的手术和搭桥手术，这已经在机器人领域中，引起了很大的轰动，还包括，AESOP的这种外科手术机器人，它实际上通过一些仪器能够对人的一些病变进行检查，通过一个机械手就能够实现对人的某些部位进行手术，还包括遥操作机械手，以及多个医生可以在机器人共同参与下进行手术，包括机器人给大夫医生拿钳子、镊子或刀子来代替护士的工作，同时把照明能够自动的给医生的动作联系起来，医生的手到哪儿，照明就去哪儿，这样非常好的，一个医生的助手。

那么还有几个例子，像人肩关节的手术，还包括脑外科神经手术，那么这个手术应该难度是很大的，风险是很大的，但是人在参与下，实现了准确的定位，对人体的恢复是十分有益的。另一个比较体现机器人应用的一个显示度的一个研究，是水下机器人，首先我们要回答为什么要开发水下机器人，那么人随着人们的对陆地资源的这种不断地消耗，人们也已经认识到，我们怎么样去获得更多的资源，人们把目光已经放到宇宙和水下，那么海洋的资源是非常丰富的，包括矿产资源像铜、锰、镍、钴这些资源是地面资源的上千倍，这个资源是非常大的，包括空间，那么海底探测、海上打捞、海下侦查、排险，包括我们看的电影《泰坦尼克号》，大概我们看到了一个小机器人来进行水下拍摄，还包括俄罗斯的核潜艇，发生事故以后，实际上很多大学希望能够参与，能够用机器人来进行救护等等，那么反过来说水下的应用中，机器人是大显身手的，因为人在海底下的工作，是非常危险的，这个方面，应该说在美国、法国、俄罗斯研究的是水平比较高，那么这是法国的一个水下作业机器人，在日本“海沟号”潜水器已经到了水下几千米，进行了海底的探测和海底的一些矿物的收集这样的工作。

J. 求高手帮我设计一个简单机器人的电路，高分追加求解！

敬请仔细阅读以下文稿，里面有世界顶级的机器人设计，相关内容已经在中国专利网上公开了。
中国科学普及馆的展出项目世界一流，可以免费下载展品的设计资料；游客如果奉献和公开创新设计与原型，经过专家的评审达到原创，同时具有新颖鲜明的教育效果，可以退回门票费用，同时给予奖励。这就是改革开放、科学发展观的伟大成果，当属领军全球的开拓创新、独树一帜的重大实践。
以下举措，能从根本上迅速提高全民素质，树立严谨的科学态度，培训锻炼手工技巧，增强工业基础，花费小，无需正面交锋就将学术骗子、装神弄鬼的伪科学、泛滥的学术腐败、经济贪污诈骗犯滋生的土壤彻底清除，剥除他们崇高、耀眼的伪装，揭开虚伪的面具和骗局、捅破华丽的遮羞布，无形剿灭由来已久而且浪费资源、消耗青少年宝贵青春时光、毫无意义的传统科普宣传，请你就在当地实施吧。

严肃而重大的课题：
雷锋！向我看齐！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
考核科技馆的量化指标，检验当代雷锋的刚性指标
现在招聘科技馆人员和选择展品的要求严格了，要能够自行设计、制造世界上一流、国际上领先的创新展项，而且要撰写优秀的文件，将设计、采购、制造、装配、工艺过程、夹具、量具、理论推算分析过程、调整、校正、整定、标定、维修、检测、今后的发展、如何简化为在国际上有竞争力的产品、如何做形象宣传等等的清晰文件，并且向全社会无偿公开，公诸于众，推进全国人民的科学素质，促进国家竞争力。具有历史性突破的、不同反响的公益性质。
你能达到这个硬指标吗？
欢迎你来展示，我们期待着你的到来！
这就是革命性的脱胎换骨地变化，是科学发展观的里程碑性质的变革。
对于国内科学普及展览馆的建设提出以下要求，对于高等院校的教材编写、教学实验、毕业论文、教师的论文、职业培训，都提出同样的要求，应该作为国策、国家战略来严格推广实行，并且作为科学发展观、可持续发展、社会资源充分利用率的量化考核刚性指标：
关键是展项要创新，展项的技术资料要完全公开。
要做经得起历史检验的贡献，要有历史意义，要服务大众，要有勇气和魄力，要充分、高效率地使用社会资源，特别是对于国家财政拨款资助的事业部门、特别是对于国家财政拨款资助的科研项目。
科学普及展览的人流大（反映了群众对科技的渴求，也凸显了现在教育的缺失，核心意义的匮乏）、同一原理和相同设计的产品有许多企业在低水平重复生产，并不是好事情。
现有的展项在设计、制造上就有明确缺陷，损坏率高，演示和互动不能深刻地揭示其工程和科学上的本质；每个展项没有可以供参观者免费下载或低价下载的电子文档系统、详细地解说，特别是要完全公开地介绍材料、元器件的采购地点、采购价格，非标准部件的加工过程，调试过程，设计和制造时受到的约束，希望参观者今后回去简化、改进、发展的具体建议，就是要达到参观者能制造商业化的产品出售；现有展品制造者都是奔钱而来的，对设计资料保密，使维修成本高、维修周期长（有的要运回去维修），明显影响展览效果；准备就此无偿提供超过百项创新展项，由附近的各大学在学学生制造，只需提供公共交通费用就可以了。这就是国家战略，立国之本；尤其要指出，现在大学本科和研究生的实验课、毕业论文、创新研究都缺乏工程技术的支持，将国家宝贵的资源变成了垃圾，所以就业难，产品在国际市场上档次上不去，对发达国家没有高端的威慑力。
籍此，票价不是问题，还可以提高，不但在学的学生会来，社会上待业的人员、企业上的技术骨干都会来，就是要通过免费的创新教育与基础技能快速教育，来提高国民的素质。本人已经在**的展览馆，深圳高交会上，以参观者的身份用各种原型通过英语免费向欧美、日本人介绍了国际市场上尚未出现的许多创新技术。***通过授权在国内外同行销售全套的创新展项，还可以创收嘛。
以现有的运行方式，运行费用当然居高不下。
本人已经有一个展项的完整资料、原型送达****，欢迎全球任何人免费仿制和改进，这个机器人供电方式，就是从数学分析的结果提出的工程结构，从工程应用上已经是完整的；不足之处是目前只能做到概率解，请观众在将来做出纯数学的解析解，目前一般的数学研究所和普通的数学博士还无法解答；有两项展项将向有关部门送审，看是否在保密限制之内，因为具备创新的军事用途。
现在的大学生上完实验课，你在实验室门口堵住他，向他借来实验教材，就这本教程的内容提问，只要是问题准确、细致，他们保准回答不上来，他刚才还懵懵懂懂的呀，问老师也是瞠目结舌；如果要他制造实验设备那就是八格牙鲁、死啦死啦地也没辙。现在的学校教学仪器都是从社会上采购来的，实验讲义的原稿是教学仪器供应商提供的，其他就可想而知了。到了研究生，就是在国外原版科技文献和数据库指导下的进口软件系统、硬件平台、市场上采购的模块以及专用集成电路和组件的系统集成，科技快餐，现代技术大拼盘。
现已向****免费提供的原型是机器人从平面、曲面、台阶上，用脚或轮子取得动力电源，就不必像日本本田机器人那样背后背负动力电池；清华大学毕业的机器人专业博士到北京交通大学工作后制造并在深圳高交会上展出的机器人还拖带供电电缆呢，又环保、又创新，还提出了四驱车竞赛的新方法；****就是爱国主义、国防军事、科学普及教育的展项；至于超越国外飞行模拟训练舱，能产生可控***的设备基础资料，都已经通知到****，在附近的企业就能制造出来，以本人的孤陋寡闻，尚未见识过同类装置。还可以指导在学学生撰写发明专利申请文件（大学知识产权课程和专利代理律师都不教你！），凡此种种，都是提高票价吸引观众的硬道理。
现在理工科学生的金工实习、电子元器件装配实习，都是在组装一样的基础零件和电路板，完成后请教师评分后就当废品扔掉；毕业论文、创新工程等等都丑陋的不堪入目，任由学生下载网上的资料初级模仿；***就在**中，应该为祖国的下一代提供实践的课题、充分使用学生的实验与教学经费，本人愿意义务指导他们制造各种创新展项，引导他们跨过书本内容与市场联系与参与社会竞争的门槛。
你们在维修上有什么问题，可以发电子邮件通知我：或者拨打电话：，本人将尽快予以答复，因为工业、设备、仪器上的问题，一般都要到现场拆卸、测量、观察分析。
中国制造的工业装置和仪器，基本上都是模仿发达国家现有产品而来的，在简化原有设计上就有重新设计的缺陷，材质不足等等问题；所以，你们的展品故障的彻底解决，往往都是要重新设计更完善的部件、重新制造零件，原来的制造部门又有许多保密，就不能等同于维修进口设备，例如机场的飞机维修公司，就有波音公司完整的维修手册，对于各种故障的分析、处理，都有非常细致的书面规定，我途经见到他们的厚度5厘米的维修手册成排地准备着。
本人长期都在为改善自己的工作环境而奔忙，大约要在1年后到2年后才告一段落，在此之前，如果不是你们同意本人制造本人独立设计的展品，就暂时不到你们那里上班了。至于你们有什么疑难问题，本人可以召之即来、来之能战，战之能胜、挥之则去，不保证能解决问题，将会尽快赶到，如果解决了问题，将留下完整的电子文档，说明材料、零件的采购地点、今后的对策，也敬请你们报销来往公共交通费用为盼。
准备提供创新展项。部分基本素材请见光盘（已经送达****），涉及的范围和领域将很广阔。
本人认可文化大革命时期知识诀窍完全无偿公开的方式，认为那是对中国工业基础和科技水平推动的最有效方式，是对社会资源最高的利用率，是中国国情迫切需要的。
一些发达国家使用国家科研经费的研究项目，部分相关的资料是公开的，例如对太空探索所取得的基础资料是公开的，为全球任何人进行分析和研究提供入门。中国科学院的院士也曾经集体签名表示要尽可能公开科研资料。
本人提供的展品，将完全公开全部设计、制造资料、全部图纸、配件采购地点和价格、加工方式、调试修改过程、计算机程序。这些资料可以由你们向观众提供光盘、允许观众下载，是否收费、是否允许在网上公开、是否允许他人复制展品后出售或展出、是否申请发明专利、是否有偿特许国内外科学普及展览部门生产和展出均由你们决定。欢迎观众提出修改意见，如果经过测试有进步意义，你们可以自行改进原来展品。
对于低龄、低学历的观众，目前不能看懂光盘中的内容，随着年龄、阅历、学历、经验的增长，在升学、工作后，必将逐步加深理解；无论如何，都比当下走马观花的效果要强。进一步的发展，是用电子文档回答观众的专题问题、为观众特殊要求制造展出项目、为企业提供应用技术服务，解决技术难题，而且继续贯彻答复完全公开的原则。还可以为观众提供亲手制造展出项目的实践环境。
对于控制部分，尽量采用模拟计算机、尽量采用分立元器件，其次才是采用通用集成电路构成的电子线路。
对于机械部分，要预先作成本预算，采用数控加工中心制造的外观和性能好，价格必然高；手工用电动工具加工就必然是本人倒赔加工费用，工时长、不规整，适合于限定收购价格的要求，同时指出，在国内外，手工加工为主制造的装置，市场价值一概高于采用机床加工为主和批量生产的装置。
本人足够大度，在没有先决经济要求的条件下，允许任何方面运用本人独立提出的基础设计资料制造展品。而且，对于制造成本高于5000元的展品，如果没有出售展品累积的资金，本人一律不做，由你们自由选择制造单位和个人。
提出这种方式的背景
由于本人清楚地知道如今各校的学生模拟电路设计能力低下，也就是部分学生能编制一般的计算机程序罢了。从模拟电路到高频电路，不是给出线路就可以模仿出来的；以医疗电子仪器为例，进口仪器对于信号处理前置部分，就有用分立元器件为主的，国内按照原线路仿造，性能就达不到原装的水平，这就是对基础电子线路理解不深刻的体现。
只要本科生调试不出来的，研究生也一样，解决的方法就是采用专用集成电路、采用进口整机，系统集成嘛。
就以本人文化大革命时期在**的现场亲自观察，*****厂自制了射流逻辑控制的冲床机械进料装置、***厂自制车床和刨床、***厂自制半自动车床、***厂自制线切割机床等等，都在生产中实际发挥了作用。究其技术支持，是当时的图纸在国内完全无偿交流、行业之间免费复制设计图纸，当年时兴全国统一设计、大合作、集体攻关、大协作、全国一盘棋。
如今在举国科研体制下，相互封锁，以邻为壑，大家都是互相为敌，勾心斗角，尔虞我诈，一个工作单位内都相互敌对、保密、封锁。就中国的工业基础而言，在市场竞争之下，从日用品到工业装备，零配件不通用、没有互换性；设计图纸严格保密，给维修带来了极大地困难；其结果是各企业同功能产品的生产模具大量重复，在生产、物流、销售和维修行业的配件仓库储存量大；结局是日用品、设备报废快、社会资源浪费巨大。
国家对科研院所、高等院校投入的教育和科研经费巨大，而低水平重复研究现象普遍，在校学生的创新设计基本上都派不上实际用场。学生就知道上网下载线路，科技书籍无法直接指导基础设计，教师自己也茫茫不知所然；企业中个别生产设计能力强者，以市场占有率为目标，并不公开技术诀窍，也不对国外先进产品构成技术威胁。
所以，十分有必要将基础教育与生产实际向结合的题材技术关键向社会免费公开，只要不是涉及到该领域前沿、不是与军事技术直接相关的，都有这个必要，以此提高全民的科学素质，这就是一个战略的眼光和决策。
古人有曰：取法乎上，仅得乎中，取法乎上，仅得其中；取法乎中，仅得其下。引领世界科技潮流对于国内工程技术人员是太难了点，他们还迷茫地摸不着北呢，要想赶超世界先进水平实在是不知所措。领导要他们将产品升级换代、改变产品结构，他们还在对国外产品跟踪、模仿、进行逆向工程的圈子里面打转呢。所以，就要提供具备实用价值的展品，达到奢侈品的档次；这样对于参观者具备前瞻性，企业能通过简化设计，做出进军世界市场的高端产品。
(网友xiajhua8) 创新升级改造引进消化吸收，变成学、偷、搬、抄以及改退。头目到死都不明白。
为了节约开支，就以机电与电子技术为主题。
财务与招标
你们可以指定、推荐任何有资质的公司，本人与该公司之间进行财务的联系；也可以与你们实报实销，接受财务审计。
本人身先士卒，率先垂范，无私奉献，勇于奉献，甘当铺路石、道钉、铁轨、螺丝钉、销钉、枕木、基石，创建公益性质的就业见习基地、免费培训基地、产业孵化基地，无偿地用不可替代的方式鼓励和支持任何人创业。
送你去观看美国航天飞机发射与返航，请你去按动核爆炸实验的按钮，你又能学到什么？
必须全面调查社会现状，要从基本设计依据学起，要知道根据功能采用何种结构，找到最佳的器材采购地点，熟悉具体的加工工艺过程，这才是完整、系统、全过程地学习进程。
用金融投资来拉动内需、增加就业机会就太俗套、太浅显了、在目前的社会环境下也太腐败了；人们所说的“充电”提升自己的能力，化学二次电源的充放电是有循环寿命的，容量要随着充放电次数增加而递减地！人是可以植入义齿，它与人们与生俱来的牙齿区别之一就是无天然的根基，要经常清理，而且不容易清理；我们要发掘新的商业空间，更换化学电源的活性物质、赋予新的反应机理。

以上举措，能从根本上迅速提高全民素质，树立严谨的科学态度，培训锻炼手工技巧，增强工业基础，花费小，将学术骗子、经济贪污诈骗犯滋生的土壤彻底清除，剥除他们崇高的伪装，请你就在当地实施吧。

报告首长：
那就向领导汇报超前、前瞻、跨越时代的宏伟目标。

报告首长：
俺的回答世界领先，全球首创，举世无双，有胆识，开启民智、功德无量！！！！

报告首长：
给你世界上最前卫、最先进的创意！！！！
颠覆全球历史的革命创新！！！！！确保参观者豁然开朗！

请示首长：
按照以上国家战略治理科技馆，每间经过整改的科技馆，能对中国各方面的发展提供多大的贡献？请用统计数字来表示为盼。