機械手項目研究的背景

『壹』 誰知道機械手的發展歷史

機械手的發展歷史:
機械手是在機械化，自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。它是機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人的智能和適應性。在現代生產過程中，機械手被廣泛的運用於自動生產線中，機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，並越來越廣泛地得到了應用。
機械手首先是從美國開始研製的。1958年美國聯合控制公司研製出第一台機械手。它的結構是：機體上安裝一個回轉長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構，控制系統是示教形的。1962年，美國聯合控制公司在上述方案的基礎上又試製成一台數控示教再現型機械手。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統仿照坦克炮塔，臂可以回轉、俯仰、伸縮、用液壓驅動；控制系統用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機械手就是在這個基礎上發展起來的。同年，美國機械製造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機械手。該機械手的中央立柱可以回轉、升降採用液壓驅動控制系統也是示教再現型。這兩種出現在六十年代初的機械手，是後來國外工業機械手發展的基礎。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學，麻省理工學院聯合研製一種Unimate-Vicarm型工業機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用於裝配作業，定位誤差小於±1毫米。聯邦德國KnKa公司還生產一種點焊機械手，採用關節式結構和程序控制。
目前，機械手大部分還屬於第一代，主要依靠人工進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機械手正在加緊研製。它設有微型電子計算控制系統，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種感測器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。第三代機械手則能獨立完成工作中過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯系，並逐步發展成為柔性製造系統FMS和柔性製造單元FMC中的重要一環節。

『貳』 機械手的背景

機械手
mechanical hand

能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用於機械製造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機械手主要由手部和運動機構組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2～3個自由度。

機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續軌跡控制機械手等。

機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用於原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。

『叄』 機械手研究的目的和意義，國內外研究現狀和未來趨勢，急啊

目前，在來國內很多工廠自的生產線上數控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、生產效率低。為了提高生產加工的工作效率,降低成本,並使生產線發展成為柔性製造系統,適應現代自動化大生產,針對具體生產工藝,利用機器人技術，設計用一台裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產率。
機械手是在自動化生產過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產力。機械手越來越廣泛的得到了應用，在機械行業中它可用於零部件組裝
，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數控機床、組合機床上使用更普遍。它適應於中、小批量生產，可以節省龐大的工件輸送裝置，結構緊湊，而且適應性很強。目前我國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規模和產業化水平低，機械手的研究和開發直接影響到我國自動化生產水平的提高，從經濟上、技術上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設計是非常有意義的。

『肆』 現代機器人的背景

自1946年第一台數字電子計算機問世以來，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發展。
大批量生產的迫切需求推動了自動化技術的進展，其結果之一便是1952年數控機床的誕生。與數控機床相關的控制、機械零件的研究又為機器人的開發奠定了基礎。
另一方面，原子能實驗室的惡劣環境要求某些操作機械代替人處理放射性物質。在這一需求背景下，美國原子能委員會的阿爾貢研究所於1947年開發了遙控機械手，1948年又開發了機械式的主從機械手。

『伍』 機械手設計開題報告特色與創新怎麼寫

第一步分析論文標題：我以一個標題為例：「Al添加對WC-Co超細硬質合金腐版蝕性能的影響」假權設這是論文題目，這里的關鍵是Al、WC-Co超細硬質合金、腐蝕性能。
然後根據拆解關鍵詞就得到有關第一點要求的一些背景：我們可以查閱比如WC-Co超細硬質合金添加Al的研究，還可以查閱WC-Co超細硬質合金腐蝕性能的研究等。然後根據這個背景引出WC-Co超細硬質合金中添加Al相比於其它的方法有何優點，這樣就把目的和現實意義給講清楚了。
第二段是講該領域的研究成果，這個時候我們就可以搜索：Al添加對WC-Co超細硬質合金腐蝕性能的影響。和這個更加相關的文章了。然後從中摘取一些研究成果的文字或者新聞報道等做一個簡單的介紹。
最後就闡述你想通過怎樣的實驗方法來驗證你論文中提出的課題。這里可以參考前面說道的國內國外研究現狀里使用的一些實驗方法實驗手段。再根據學校實際情況可以安排的設備進行一個大概構思。

『陸』 機器人產生的背景什麼為什麼要發展機器人

首先我介紹一下機器人產生的背景，機器人技術的發展，它應該說是一個科學技術發展共同的一個綜合性的結果，也同時，為社會經濟發展產生了一個重大影響的一門科學技術，它的發展歸功於在第二次世界大戰中，各國加強了經濟的投入，就加強了本國的經濟的發展。
另一方面它也是生產力發展的需求的必然結果，也是人類自身發展的必然結果，那麼人類的發展隨著人們這種社會發展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中，實現人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發展過程中的一個客觀需要。
那麼什麼是機器人呢？人們一般的理解來看，機器人是具有一些類似人的功能的機械電子裝置，或者叫自動化裝置，它仍然是個機器，它有三個特點，一個是有類人的功能，比如說作業功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動作，它還有一個特點是根據人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點，就是它可以編程，改變它的工作、動作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的機器或機械電子裝置。但從完整的更為深遠的機器人定義來看，應該更強調機器人智能，所以人們又提出來機器人的定義是能夠感知環境，能夠有學習、情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機器。那麼這給機器人提出來更高層次的要求，展望21世紀，機器人將是一個與20世紀計算機的普及一樣，會深入地應用到各個領域，在21世紀的前20年是機器人從製造業走向非製造業的發展一個重要時期，也是智能機器人發展的一個關鍵時期。

剛才我們用了短暫的時間，講了機器人的發展以及我們對機器人的看法，進行了簡單地介紹，相信大家在今後的學習中，能夠加入到我們研究機器人這個行列中。

全文

首先我介紹一下機器人產生的背景，機器人技術的發展，它應該說是一個科學技術發展共同的一個綜合性的結果，同時，為社會經濟發展產生了一個重大影響的一門科學技術，它的發展歸功於在第二次世界大戰中各國加強了經濟的投入，就加強了本國的經濟的發展。比如說日本，戰後以後開始進行汽車的工業，那麼這時候由於它人力的缺乏，它迫切需要一種機器人來進行大批量的製造，提高生產效率降低人的勞動強度，這是從社會發展需求本身的一個需求。另一方面它也是生產力發展的需求的必然結果，也是人類自身發展的必然結果，那麼人類的發展隨著人們逐漸的這種社會發展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中,來需求能夠解放人的一種奴隸。那麼這種奴隸就是代替人們去能夠從事復雜和繁重的體力勞動，實現人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發展過程中的一個客觀需要。但另一方面，盡管人們有各種各樣的好的想法，但是它也歸功於電子技術，計算機技術以及製造技術等相關技術的發展而產生了提供了強大的技術保證。

那麼下面我談一下就人們很關心的問題，為什麼要發展機器人?那麼簡單說，機器人有三個方面是我們必要去發展的理由:一個是機器人幹人不願意乾的事，把人從有毒的、有害的、高溫的或危險的，這樣的環境中解放出來，同時機器人可以干不好乾的活，比方說在汽車生產線上我們看到工人天天拿著一百多公斤的焊鉗,一天焊幾千個點，就重復性的勞動，一方面他很累，但是產品的質量仍然很低；另一方面機器人幹人幹不了的活，這也是非常重要的機器人發展的一個理由，比方說人們對太空的認識，人上不去的時候，叫機器人上天，上月球，以及到海洋，進入到人體的小機器人，以及在微觀環境下，對原子分子進行搬遷的機器人，都是人們不可達的工作。上述方面的三個問題，也就是說機器人發展的三個理由。

那麼什麼是機器人呢?這個問題是一個非常有意思的一個問題。但人們一般的理解，機器人是具有一些類似人的功能的機械電子裝置或者叫自動化裝置，它仍然是個機器。它有三個特點：一個是有類人的功能，比如說作業功能；感知功能；行走功能；還能完成各種動作，它還有一個特點是根據人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點，就是它可以編程，改變它的工作、動作、工作的對象和工作的一些要求。它是人造的機器或機械電子裝置，所以這個機器人仍然是個機器。但是目前還沒有一個統一的有關機器人定義，一般來說我們認為機器人是計算機控制的可以編程的目前能夠完成某種工作或可以移動的自動化機械，這是美國工程師協會定的一個定義，但日本和其他國家也對機器人有不同的看法，他們認為從完整的更為深遠的機器人定義來看，應該更強調機器人智能，所以人們又提出來機器人的定義是能夠感知環境，能夠有學習、情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機器。那麼這給機器人提出來更高層次的要求，那麼比方說機器人在這里邊可以代替人進行焊接，焊接的環境是非常復雜的，可以搬運，它在生產線中搬運玻璃和各種各樣的一些零件的搬運的工作，還可以在生產線中碼垛等等，這都是把人從繁重的體力勞動中解放出來的一個例子。

那麼機器人怎麼產生的呢？這是在1920年，有一個捷克斯洛伐克的一個作家叫卡佩克，他寫了一本科幻小說，叫《羅薩姆的機器人萬能公司》。這本小說中他構思了一個和幻想了一個機器人，它的名字叫羅伯特，也就是我們英文中的Robot，它可以不吃飯，它能夠不知疲勞的，不知疲倦地進行工作。在1920年前後，大家也知道是在第一次世界大戰以後，是各國工業發展比較迅速的時期，我們看到電影《摩登時代》，卓別林主演的人變成了機器人，在生產線中天天的進行勞動。人們在這種煩躁的體力勞動中就幻想有一種能代替人完成這樣工作的想像、一種需要，這個小說在1924年和1927年的時候被紛紛傳到了日本、法國和歐洲國家，還變成了一種當時的木偶劇和一些話劇，所以這樣的一個機器人的名詞就向全世界鋪展開來，當時人們還認為是一個科幻小說，還沒有把它跟我們日常的學習工作和生產結合起來。

但通過這樣一個小說，一個羅伯特這樣一個名詞，它體現了人類長期的一種願望，這種願望就是創造出一種機器，能夠代替人進行各種工作。這種想法是機器人產生的一種客觀的要求，那麼真正機器人的發展是在1947年，美國橡樹嶺國家實驗室在研究核燃料的時候，大家知道核燃料，它有X射線對人體是有傷害的，必須有一台機器來完成像搬運和核燃料的處理這樣的工作。在1947年產生了世界上第一台主從遙控的機器人，那麼1947年以後大家知道，是計算機電子技術發展比較迅速的時期，因此各國已經開始利用當時的一些現代的技術，進行了機器人研究。那麼在1962年美國研製成功PUMA通用示教再現型機器人，那麼這就標志著機器人走向成熟，應該說第一台可用的機器人在1947年產生，真正意義的機器人在1962年產生。那麼相繼不久，在英國等國家，也相繼研究出一些機器人，那麼到了20世紀60年代末，日本人將它的國民經濟的汽車工業與機器人進行結合，它購買了美國的專利，在日本進行了再次開發和生產機器人。到20世紀70年代的時候，日本已經將這種示教再現型的機器人進行了工業化，出現了很多公司，現在的像ABB，MOTOMAN，還有安川公司，還有很多機器人公司像OTC等等公司。它們都是已經將機器人進行了工業化，進行了批量生產，而且成功的用於了汽車工業，使機器人正式的走向應用。

在20世紀70年代到20世紀80年代初期，工業機器人變成產品以後，得到全世界的普遍應用以後，那麼很多研究機構開始研究第二代具有感知功能的機器人，出現了瑞典的ABB公司，德國的KUKA機器人公司，日本幾家公司和日本的FUNAC公司，都在工業機器人方面都有很大的作為，同時我們也看到機器人的應用在不斷拓寬，它已經從工業上的一些應用，擴展到了服務行業，擴展了它的作業空間，向海洋空間和服務醫療等等行業的使用。所以從這張圖可以看出機器人發展的幾個過程。

那麼總結一下，我們認為，機器人有三個發展階段，那麼也就是說，我們習慣於把機器人分成三類，一種是第一代機器人，那麼也叫示教再現型機器人，它是通過一個計算機，來控制一個多自由度的一個機械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出來，然後發出指令，這樣的話機器人可以重復的根據人當時示教的結果，再現出這種動作，比方說汽車的點焊機器人，它只要把這個點焊的過程示教完以後，它總是重復這樣一種工作，它對於外界的環境沒有感知，這個力操作力的大小，這個工件存在不存在，焊的好與壞，它並不知道，那麼實際上這種從第一代機器人，也就存在它這種缺陷，因此，在20世紀70年代後期，人們開始研究第二代機器人，叫帶感覺的機器人，這種帶感覺的機器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機器人抓一個物體的時候，它實際上力的大小能感覺出來，它能夠通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個雞蛋，它能通過一個觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。

那麼第三代機器人，也是我們機器人學中一個理想的所追求的最高級的階段，叫智能機器人，那麼只要告訴它做什麼，不用告訴它怎麼去做，它就能完成運動，感知思維和人機通訊的這種功能和機能，那麼這個目前的發展還是相對的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機器人實際上並沒有存在，而只是隨著我們不斷的科學技術的發展，智能的概念越來越豐富，它內涵越來越寬。

那麼從三代機器人發展過程中，從另一個方面，我們對機器人從應用的角度進行了分類，比如說工業機器人，它包括點焊、弧焊、噴漆、搬運、碼垛，在工業現場中工作的這種機器人，我們統稱為工業機器人，那麼從不同的應用中，到水下去作業的叫水下機器人，到空間作業的叫空間機器人，同時又存在農業、林業、牧業，對醫療機器人叫醫用機器人，還包括娛樂機器人，建築和居室上用的機器人，所以從應用分類，它包括從行業、應用角度，也可以進行這樣簡單的分類。

下面我簡單介紹一下我國機器人發展的基本概況。剛才談到了日本在20世紀60年代和美國都在開始進行機器人的研究，由於我們國家存在很多其他的各種因素、問題。我們國家在機器人的研究，在20世紀70年代後期，當時我們在國家北京舉辦一個日本的工業自動化產品展覽會，在這個會上有兩個產品，一個是數控機床，一個是工業機器人，這個時候，我們國家的許多學者，看到了這樣一個方向，開始進行了機器人的研究，但是這時候研究，基本上還局限於理論的探討階段，那麼真正進行機器人研究的時候，是在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發展，發展最迅速的時候，是在1986年我們國家成立了863計劃是高技術發展計劃，就將機器人技術作為一個重要的發展的主題，國家投入將近幾個億的資金開始進行了機器人研究，使得我們國家在機器人這一領域得到很快地、迅速地發展。

目前主要單位像中科院沈陽自動化所，原機械部的北京自動化所，像哈爾濱工業大學，北京航空航天大學，清華大學，還包括中科院北京自動化所等等的一些單位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前這幾年來看，我們國家在高校里邊，有很多單位從事機器人研究，很多研究生和博士生都在從事機器人方面的研究，目前我們國家比較有代表性的研究，有工業機器人，水下機器人，空間機器人，核工業的機器人，都在國際上應該處於領先水平，總體上我們國家與發達國家相比，還存在很大的差距，主要表現在，我們國家在機器人的產業化方面，目前還沒有固定的成熟的產品，但是在上述這些水下、空間、核工業，一些特殊機器人方面，我們取得了很多有特色的研究成就。

下邊我簡單介紹一下工業機器人的一些情況，到目前為止，工業機器人是最成熟，應用最廣泛的一類機器人，世界總量目前已經銷售110萬台，這是1999年的統計，但這110萬台在已經進行裝備使用的是75萬台，這個量也是不小的。總體情況看，日本在工業機器人這一塊，是首位的，成為機器人的王國，美國發展也很迅速，目前在新安裝的台數方面，已經超過了日本，中國剛開始進入產業化的階段，已經研製出多種工業機器人樣機，而有小批量在生產中使用，這也是整個在日本、美國以及我們國家在工業機器人情況的一些比較。

這是點焊機器人，點焊機器人剛才講的，主要是針對汽車生產線，提高生產效率，提高汽車焊接的質量，降低工人的勞動強度的一種機器人。它的特點是通過機器人對兩個鋼板進行點焊的時候，需要承載一個很大的焊鉗，一般在幾十公斤以上，那麼它的速度要求在每秒鍾一米五到兩米這樣的高速運動，所以它一般來說有五到六個自由度，負載三十到一百二十公斤，工作的空間很大，大概有兩米，這樣一個球形的工作空間，運動速度也很高，那麼自由度的概念，就是說，是相對獨立運動的部件的個數，就相當於我們人體，腰是一個回轉的自由度，我們大臂可以抬起來，小臂可以彎曲，那麼這就三個自由度，同時腕部還有一個調整姿態來使用的三個自由度，所以一般的機器人有六個自由度，就能把空間的三個位置，三個姿態，機器人完全實現，當然也有小於六個自由度的，也有多於六個自由度的機器人，只是在不同的需要場合來配置。

弧焊機器人也是工業機器人中一個最重要的方面，像我們汽車的後橋，進行焊接的時候，它連續焊接，所以它的特點是連續軌跡控制，所以它要求的軌跡精度要求非常高，一般來說也是五到六個自由度，由於它焊槍比較小，所以在五到十公斤就可以了，這個方面是在國際和國內應用非常大的一類機器人，在另一方面像搬運和鉚接，這些工作場合下，像搬運，主要是要求機器人有很高的速度，承載能力很多、很強，像日本的大庫機器人，它可以承載三百公斤，抓取、來進行搬運和碼垛。

第二類是服務機器人，隨著工業化的發展，尤其近十年以來，機器人的發展的應用領域在不斷拓寬，目前一個很重要的特徵，大家都知道，機器人已經從製造業逐漸轉向了非製造業和服務行業，剛才談的汽車製造屬於是製造業，但服務行業包括清潔、加油、救護、搶險、救災這些等等，都屬於非製造行業和服務行業，那麼這里邊跟工業機器人相比，它有一個很重要的不同，它主要是一個移動平台，它能夠移動、去運動，上面有一些手臂進行操作，同時還裝有一些像力覺感測器和視覺感測器、超聲測距感測器等等。它對周邊的環境進行識別，來判斷它的運動，完成某種工作，這是服務機器人的基本的一個特點。

比方說這里邊有幾張圖片，這是在美國，他們研製的像大型客機這種清洗工作，如果人來做的話十分繁重，那麼大一個機體來清洗的話，工作量是很大，而且也很不方便，那麼他們採用這種機器人來實現像飛機的這些清洗的工作，包括一些國家開發像高層建築的清洗機器人，這也都是服務行業的機器人，還包括像家庭使用的，還有一些賓館和一些公共場合使用的這種清潔機器人，對地面來進行清掃，還包括網球場上能夠自動地把撒下的球，集中收集起來，這種機器人也都是存在的。

另一個方面的服務機器人應用，在汽車加油機器人這塊也很有意思，包括我們現在的一些加油站，都是用自動的計量裝置，實現了有的這種自動計量，但是還仍然用人去操作，但可以看到在一些美國的高速公路上，汽車流量很大，包括夜間都要對汽車進行加油，工作也很煩瑣，所以現在很多國家在開發這種自動的加油機器人，它可以自動的計量，自動的把汽車油嘴放到汽車油箱里邊去，這也都是服務機器人的一種體現。

導盲機器人它針對盲人這種安全性考慮，類似於一個小狗的形狀，它能夠對道路的一些障礙，運動的車輛和行人進行判斷，來引導這個盲人進行安全的行走，這個確實對提高盲人的安全，是非常必要的。

再有導游禮儀機器人，這也是服務機器人，體現出一種智能的，一個體現的代表，在很多大的公司它需要對產品進行宣傳，它製作出一些各種卡通形狀的機器人，能夠跟人進行簡單的對話，介紹產品等等，這在一些賓館能夠接待一些客人等等增加企業或者賓館的這種對社會的影響。

家務機器人主要體現在像一些對地毯和地板定期的它能夠進行清掃和吸塵，它這個機器人很有意思，它有感測器，它能夠把傢具和人能識別出來，它自動的按照一種規律，能根據路徑把地面全部的清掃干凈，這也是家務中一些機器人的表現。

那麼表演娛樂機器人，現在很多國家在開發這種像動物園、還有娛樂中心、還有迪斯尼這樣的一個大型的游園，它為了增加趣味性，把研究出像模仿人，包裝成各種人的樣子，它能夠說話唱歌和表演，這樣還能跟人進行交流，這樣的機器人，還包括把機器人包裝成各種有趣的動物，像恐龍、大象、獅子，還有一些小的卡通式的這種動物，它已經完成像動物的一些動作的模仿，模仿它的聲音，同時還跟人進行交流，尤其是比較有趣的是一個彈鋼琴機器人，早期在日本的時候，彈了一首世界著名的名曲，在當時，在機器人界引起了很大的轟動，那麼這個機器人特點，它要求手指非常靈活，自由度也特別多，而且在彈的過程中，還要有力控制和感覺的控制，所以它相對來說是對機器人機構和控制方面提高更高的要求。

還有像這種機器人的演奏家，包括它的拉小提琴，這個小提琴在樂器里邊最復雜的，難度最高的一種樂器，它能通過樂曲拉小提琴，力的控制、協調、速度等等，都要進行選擇或者自動的判斷，還包括這也是一個機器人在做一個表演，等等就是在服務機器人方面，它很寬的一個應用領域，它跟人的需求越來越接近，那麼總結一下它有幾個關鍵技術，從技術上的方面有四個，一個是移動機構，前面看過幾種機器人它跟工業機器人不一樣，大多數的服務機器人，它是移動的，有輪式、履帶式、還有步行式的，包括還有組合式的，這種移動機構，對環境感知功能，這也是服務機器人最重要的特點，因為它所處的環境，不像工業機器人對一個固定的環境，固定的機座，固定樣子來實現的，那麼這個環境也許是未知的，也許是變化的，包括清掃機器人，屋子的形狀，一家一個樣子，傢具的擺放不一樣，甚至，還有一些人在走動，這些非結構環境使得它能夠准確的描述和感知和判斷，這一點來講，就表現出服務機器人具有一定的人的智能的這種功能。

另一個方面是能源技術，大家知道，早期做仿人形機器人，都帶一個「辮子」，因為它能量提供不足，那麼電池能量很小，所以現在的這種服務機器人，理想的這種能源它要求是密度高，輸出電壓比較恆定，內阻小、耐高溫，還可以充電，成本低，尤其在密度高這個方面是十分重要的，所以能源技術是未來移動機器人發展中的一個十分關鍵的一個問題，還有控制技術，控制技術在感知環境的過程中，它也需要跟人進行交互，它既然是服務，人總要跟它接觸，那麼如何跟人進行交互，那麼就需要一個開放式的友好的連接介面，包括語音功能，圖形編程方式等等。

另一個方面的體現在農林畜產機器人這方面，國際上也有些很大的進展，可能對我們國家農業機器人，林業機器人是否需要，我們也在探討，那麼對於一些發達國家農業人口十分有限，包括在一些農副產品，松籽的採集，量很大，非常麻煩的一件事情，這樣的話，一個機器人能夠對像西紅柿，蘋果等水果，它通過形狀和顏色，來判斷它的成熟度，然後摘取，這個確實提高了農業自動化的一個方面的研究，包括我們國家已經研製成功嫁接機器人，對一些像嫁接，機器人採摘以後，能夠對兩個樹枝進行自動的對接，然後將樹枝纏起來，這個在中國農業大學已經研製成功，還包括林業機器人，林業機器人主要對於農林產品，像松籽進行採摘，還包括像樹根，進行採伐的時候，要拔出來，和植樹這方面也都有開發，更有意思的是在牧業的機器人，包括澳大利亞，綿羊和羊是非常多的一種，他們國家產量最大的一個產業，那麼綿羊，剪羊毛這個量很大，那麼它人力又有限，所以它在致力於開發剪羊毛機器人，它首先通過機械手，把一個羊給固定住，通過攝影機把羊的形狀識別出來，然後，用這種所謂的剪子，然後根據它的形狀，自動地把羊毛剔出來，同時呢，還不破壞它的皮膚，因為一個羊一個模樣所以它操作的難度是很大的，對環境的感知要求很高的，所以這個技術也是非常復雜的。

建築機器人在國外，用量、需求在逐漸增加，建築機器人它主要解決，像我們築路機器人，也都需要建築機器人，包括噴塗，挖掘機，包括像一些建築的模塊化的預制板來進行拼接，都需要一些自動化的裝置，還包括家庭裝修的時候，像牆壁的粉刷這個量也很大，而且也很臟，對人體有害，現在國外一些公司，在開發面向家庭的粉刷這種機器人已經得到了小批量的使用，這是在建築方面的一些體現。

還有像食品包裝，縫紉這也都是說，面向服務家庭也食品這方面的應用，包括對香腸的這種包裝，實際上它一方面提高了自動化水平，但另一方面，也提高了衛生程度，不然的話人類參與的話，總會帶來一些不衛生的因素，包括服裝裁剪，現在我們做衣服，人們越來越追求個性化，那麼現在從他們有些大學在研究，包括你希望的樣子，包括你站在這塊兒給你掃描以後，把你的體型給你掃描出來，機器人能自動地給你設計出適合你這種身材的樣子，通過你的選擇和修改，然後機械手自動地對它的布料進行裁剪，最後，還有一些生產線能夠自動縫紉，在英國，很多國家，也都在開發這樣的一些機器人裝置。

還包括消防救護機器人，在日本發展的比較多，那麼像高樓建築一旦發生火災，那麼大家知道這是很危險的事情，也是很痛苦的事情，那麼通過機器人來輔助來進行救護，把人從高樓救下來，然後進行搶救，包括高樓著火的時候，它可以用這種機械爬到大樓上去，進行噴水，或者是進行切斷一些電纜等等這樣的工作，都可以用機器人來完成。

那麼醫療機器人，是近五年來發展比較迅速的一個新的應用領域，那麼這個也可以看到幾個方面，包括人是一個非常珍貴的生物，那麼包括人的眼球、神經、血管都很精細，那麼如果人手術的時候，醫生來手術，一個是疲勞，另一個人手操作的精度還是有限的，那麼這是在德國，一些大學裡面，面向人的脊椎，如腰間盤突出這種病，進行識別以後，能夠自動地用機器人來輔助進行定位，進行操作和手術。還有一類叫康復機器人，康復機器人像比方說，現在發病量比較大的是偏癱和半身不遂這種病患，當他恢復治療完以後，需要對他的肢體進行鍛煉和恢復，那麼如果醫生是有限的，不可能一個醫生，天天給一個病人進行按摩或牽引這樣的工作，那麼家庭的人員都上班，沒有時間照顧，那麼用一個機器人，可以對他的手進行牽動，天天強迫他進行鍛煉，使人的肌肉的恢復達到最好，更為精細的工作像很多大學和一些醫院在開發像人的腦手術，這個是很危險的事情，但是，已經得到了很好的例證，包括北航開發出了對人腦的定位和鑽孔這樣的工作，還包括像美國已經有一千多例機器人對人眼球進行手術，這樣的機器人，還包括通過遙控操作的辦法，實現對人的胃腸這種手術，大家在電視里邊看到，一個機械手，大概有手指這樣粗細的一個機械手，通過插入腹臟以後，人在屏幕上操作這個機器手，同時對它用激光的方法對病灶進行激光的治療，這樣的話，人就不用很大幅度地破壞人的身體，這實際對人的一種解放，是非常好一種機器人，醫療機器人它也很復雜，一方面它完全自動去完成各種工作，是有困難的，一般來說都是人來參與，這是美國開發的一個林白手術這樣一個例子，人通過在屏幕上，通過一個遙控操作手來控制另一個機械手，實現通過對人的腹腔進行手術，前幾年我們國家展覽會上，美國已經成功的實現了對人的心臟瓣膜的手術和搭橋手術，這已經在機器人領域中，引起了很大的轟動，還包括，AESOP的這種外科手術機器人，它實際上通過一些儀器能夠對人的一些病變進行檢查，通過一個機械手就能夠實現對人的某些部位進行手術，還包括遙操作機械手，以及多個醫生可以在機器人共同參與下進行手術，包括機器人給大夫醫生拿鉗子、鑷子或刀子來代替護士的工作，同時把照明能夠自動的給醫生的動作聯系起來，醫生的手到哪兒，照明就去哪兒，這樣非常好的，一個醫生的助手。

那麼還有幾個例子，像人肩關節的手術，還包括腦外科神經手術，那麼這個手術應該難度是很大的，風險是很大的，但是人在參與下，實現了准確的定位，對人體的恢復是十分有益的。另一個比較體現機器人應用的一個顯示度的一個研究，是水下機器人，首先我們要回答為什麼要開發水下機器人，那麼人隨著人們的對陸地資源的這種不斷地消耗，人們也已經認識到，我們怎麼樣去獲得更多的資源，人們把目光已經放到宇宙和水下，那麼海洋的資源是非常豐富的，包括礦產資源像銅、錳、鎳、鈷這些資源是地面資源的上千倍，這個資源是非常大的，包括空間，那麼海底探測、海上打撈、海下偵查、排險，包括我們看的電影《泰坦尼克號》，大概我們看到了一個小機器人來進行水下拍攝，還包括俄羅斯的核潛艇，發生事故以後，實際上很多大學希望能夠參與，能夠用機器人來進行救護等等，那麼反過來說水下的應用中，機器人是大顯身手的，因為人在海底下的工作，是非常危險的，這個方面，應該說在美國、法國、俄羅斯研究的是水平比較高，那麼這是法國的一個水下作業機器人，在日本「海溝號」潛水器已經到了水下幾千米，進行了海底的探測和海底的一些礦物的收集這樣的工作。

『柒』 研究機械手的目的及意義

目的：為了代替人類在某些苛刻的場合從事生產,或用於流水作業回,以機械手往復的工作,節約答人的體力.
意義：由於機械手在生活中的大量運用,使得人類的生產率有了大幅的提高,同時也改善了我們的工作環境.讓人類的生活變得越來越智能化.