移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展及趨勢(shì)

1、移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展及趨勢(shì)一、引言 移動(dòng)機(jī)器人，是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中了傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)化控制工程以及人工智能等多學(xué)科的研究成果，代表機(jī)電一體化的最高成就，是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。隨著機(jī)器人性能不斷地完善，移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，而且在城市安全、國(guó)防和空間探測(cè)領(lǐng)域等有害與危險(xiǎn)場(chǎng)合得到很好的應(yīng)用。因此，移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。二 、移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展史 60年代后期，美國(guó)和蘇聯(lián)為完成月球探測(cè)計(jì)劃，研制并應(yīng)用了移動(dòng)機(jī)器人。美國(guó)“探

2、測(cè)者”3號(hào),其操作器在地面的遙控下，完成了在月球上挖溝和執(zhí)行其他任務(wù)。蘇聯(lián)的“登月者”20號(hào)在無(wú)人駕駛的情況下降落在月球表面，操作器在月球表面鉆削巖石，并把土壤和巖石樣品裝進(jìn)回收容器并送回地球。70年代初期，日本早稻田大學(xué)研制出具有仿人功能的兩足步行機(jī)器人。為適應(yīng)原子能利用和海洋開(kāi)發(fā)的需要，極限作業(yè)機(jī)器人和水下機(jī)器人也發(fā)展較快。移動(dòng)機(jī)器人隨其應(yīng)用環(huán)境和移動(dòng)方式的不同，研究?jī)?nèi)容也有很大差別。其共同的基本技術(shù)有傳感器技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)、操作器、控制技術(shù)、人工智能等方面。它有相當(dāng)于人的眼、耳、皮膚的視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器和觸覺(jué)傳感器。移動(dòng)機(jī)構(gòu)有輪式（如四輪式、兩輪式、全方向式、履帶式）、足式（如 6足、

3、4足、2足）、混合式(用輪子和足)、特殊式(如吸附式、軌道式、蛇式)等類型。輪子適于平坦的路面，足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)適于山岳地帶和凹凸不平的環(huán)境。移動(dòng)機(jī)器人的控制方式從遙控、監(jiān)控向自治控制發(fā)展，綜合應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)、問(wèn)題求解、專家系統(tǒng)等人工智能等技術(shù)研制自治型移動(dòng)機(jī)器人。三 、國(guó)內(nèi)外移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀 從二十世紀(jì)八十年代中期開(kāi)始，機(jī)器人已從工廠的結(jié)構(gòu)化環(huán)境進(jìn)入人的日常生活環(huán)境醫(yī)院、辦公室、家庭和其它雜亂及不可控環(huán)境，成為不僅能自主完成工作，而且能與人共同協(xié)作完成任務(wù)或在人的指導(dǎo)下完成任務(wù)的智能服務(wù)機(jī)器人，特別是最近幾年，對(duì)會(huì)清潔地面、割草或充當(dāng)導(dǎo)游、保姆和警衛(wèi)等自主移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)上的進(jìn)步，大家都有目共睹1

4、。中國(guó) 中國(guó)對(duì)服務(wù)機(jī)器人的研究起步很晚，但國(guó)家對(duì)此非常重視，1986年3月才開(kāi)始把研究、開(kāi)發(fā)智能機(jī)器人的內(nèi)容已列入國(guó)家863高科技發(fā)展規(guī)劃中，從1986年至2009年的20多年中，智能機(jī)器人主題在863的旗幟下，團(tuán)結(jié)了近幾千人的研究開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，圓滿完成各項(xiàng)任務(wù)，建成了一批高水平的研究開(kāi)發(fā)基地，造就了一支跨世紀(jì)的研究開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，為我國(guó)21世紀(jì)機(jī)器人技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展奠定了基礎(chǔ)2。日本 日本將機(jī)器人作為一個(gè)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，給予了大力支持，而且日本根據(jù)目前機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題，提出了加強(qiáng)機(jī)器人研究和推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的具體措施，日本機(jī)器人工業(yè)之所以領(lǐng)先世界，一方面和他們的機(jī)器人文化也有關(guān)，在日本，有一種“讓機(jī)器

5、人成為人”的氛圍，在日本，由于人口不多，而且老齡化趨勢(shì)嚴(yán)重，他們需要機(jī)器人來(lái)承擔(dān)勞力的工作，因此培養(yǎng)起濃厚的機(jī)器人文化；另一方面，日本政府也希望機(jī)器人研發(fā)成為本國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，所以投入大量資金，為了攻克更關(guān)鍵的服務(wù)機(jī)器人技術(shù)，日本在2006 年至2010 年間，每年投入1000 萬(wàn)美元用于研發(fā)服務(wù)機(jī)器人2。 韓國(guó) 韓國(guó)將服務(wù)機(jī)器人技術(shù)列為未來(lái)國(guó)家發(fā)展的10大“發(fā)動(dòng)機(jī)”產(chǎn)業(yè)，他們已經(jīng)把服務(wù)型機(jī)器人作為國(guó)家的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)進(jìn)行著重發(fā)展，對(duì)機(jī)器人技術(shù)給予了重點(diǎn)扶持，通過(guò)不斷地努力，韓國(guó)近幾年來(lái)也逐漸躋身研究機(jī)器人的世界潮流。韓國(guó)信息通信部官員表示，雖然韓國(guó)的機(jī)器人技術(shù)起步比美國(guó)、日本和歐洲的競(jìng)爭(zhēng)者

6、要晚，但是有望在未來(lái)510年內(nèi)迎頭趕上。美國(guó) 美國(guó)是機(jī)器人的發(fā)源地，盡管美國(guó)在機(jī)器人發(fā)展史上走過(guò)一條重視理論研究，忽視應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究的曲折道路，但是美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)在國(guó)際上仍一直處于領(lǐng)先地位，其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。歐洲 德國(guó)的社會(huì)環(huán)境卻是有利于機(jī)器人工業(yè)發(fā)展的,因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)，導(dǎo)致勞動(dòng)力短缺，以及國(guó)民技術(shù)水平高，都是實(shí)現(xiàn)使用機(jī)器人的有利條件。到了70年代中后期，政府采用行政手段為機(jī)器人的推廣開(kāi)辟道路,即對(duì)于一些有危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來(lái)代替普通人的勞動(dòng)，這個(gè)計(jì)劃推動(dòng)了服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。德國(guó)經(jīng)過(guò)近十年的努力，其服務(wù)機(jī)器人的研究和應(yīng)用方面在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位：新一代機(jī)

7、器人保姆Care-O-Bot3遍布全身的不計(jì)其數(shù)的傳感器、立體彩色照相機(jī)、激光掃描儀和三維立體攝像頭，讓它既能識(shí)別生活用品也能避免誤傷主人；它還具有聲控或手勢(shì)控制有自我學(xué)習(xí)能力，還能聽(tīng)懂語(yǔ)音命令和看懂手勢(shì)命令。法國(guó)不僅在機(jī)器人擁有量上居于世界前列，而且在機(jī)器人應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍上處于世界先進(jìn)水平，這主要?dú)w功于法國(guó)政府一開(kāi)始就比較重視機(jī)器人技術(shù)，大力支持服務(wù)機(jī)器人研究計(jì)劃，并且建立起一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系，特別是把重點(diǎn)放在開(kāi)展機(jī)器人的應(yīng)用研究上11。四 服務(wù)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)服務(wù)機(jī)器人技術(shù)在本質(zhì)上與所有其它類型的機(jī)器人是相似的,其主要技術(shù)包括:4.1環(huán)境感知傳感器和信號(hào)處理方法多傳感器信息融合技術(shù)

8、的基本原理就像人腦綜合處理信息的過(guò)程一樣，它充分地利用多個(gè)傳感資源，通過(guò)對(duì)各種傳感器及其觀測(cè)信息的合理支配與使用，將各種傳感器在空間和時(shí)間上的互補(bǔ)與冗余信息依據(jù)某種優(yōu)化準(zhǔn)則組合起來(lái)，產(chǎn)生對(duì)觀測(cè)環(huán)境的一致性解釋和描述，多傳感器信息融合技術(shù)按照數(shù)據(jù)的抽象層次分類可分為數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合三種4。4.2 智能控制智能控制主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算等，且逐漸成為成熟的控制思想4。模糊控制源于模糊數(shù)學(xué)，或稱弗晰數(shù)學(xué)，是研究如何表現(xiàn)和處理模糊性現(xiàn)象的一個(gè)數(shù)學(xué)分支6-7，模糊控制是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，從生物學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看

9、，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能為信息處理和推理、聯(lián)想和思維等高級(jí)的思想活動(dòng)10，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是利用工程技術(shù)手段模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能的一種技術(shù)系統(tǒng)，它是一種大規(guī)模并行的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。4.3 導(dǎo)航與定位在服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)中，自主導(dǎo)航是一項(xiàng)核心技術(shù)，是機(jī)器人研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題8。把人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和多傳感器融合技術(shù)相結(jié)合用于服務(wù)機(jī)器人的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，如圖1所示。4.4 路徑規(guī)劃路徑規(guī)劃就是指在服務(wù)機(jī)器人工作空間中找到一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)、可以避開(kāi)障礙物的路徑。路徑規(guī)劃方法大致可以分為傳統(tǒng)方法和智能方法：傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方法主要有以下幾種：自由空間法、圖搜索法、柵格解耦法、人工勢(shì)場(chǎng)法。 圖1

10、服務(wù)機(jī)器人導(dǎo)航定位系統(tǒng)五 、移動(dòng)機(jī)器人的未來(lái)展望智能機(jī)器人的開(kāi)發(fā)研究取得了舉世矚目的成果。那么,未來(lái)智能機(jī)器人技術(shù)將如何發(fā)展呢?日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)對(duì)下一代機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)。提出智能機(jī)器人技術(shù)近期將沿著自主性、智能通信和適應(yīng)性三個(gè)方向發(fā)展。下面我們簡(jiǎn)單介紹人工智能技術(shù)、操作器、移動(dòng)技術(shù)、動(dòng)力源和驅(qū)動(dòng)器、仿生機(jī)構(gòu)等。5.1人工智能技術(shù)在機(jī)器人中的應(yīng)用把傳統(tǒng)的人工智能的符號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用到機(jī)器人中存在哪些困難呢?一般的工業(yè)機(jī)器人的控制器,本質(zhì)是一個(gè)數(shù)值計(jì)算系統(tǒng)。如若把人工智能系統(tǒng)(如專家系統(tǒng))直接加到機(jī)器人控制器的頂層,能否得到一個(gè)很好的智能控制器?并不那么容易。因?yàn)榉?hào)處理與數(shù)值計(jì)算,在知識(shí)表

11、示的抽象層次以及時(shí)間尺度上的重大差距,把兩個(gè)系統(tǒng)直接結(jié)合起來(lái),相互之間將存在通信和交互的問(wèn)題,這就是組織智能控制系統(tǒng)的困難所在。這種困難表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是傳感器所獲取的反饋信息通常是數(shù)量很大的數(shù)值信息,符號(hào)層一般很難直接使用這些信息,需要經(jīng)過(guò)壓縮、變換、理解后把它轉(zhuǎn)變?yōu)榉?hào)表示,這往往是一件很困難而又耗費(fèi)時(shí)間的事。而信息來(lái)自分布在不同地點(diǎn)和不同類型的多個(gè)傳感器。從不同角度,以不同的測(cè)量方法得到不同的環(huán)境信息。這些信息受到干擾和各種非確定性因素的影響,難免存在畸變、信息不完整等缺陷,因此使上述的處理、變換更加復(fù)雜和困難。二是從符號(hào)層形成的命令和動(dòng)作意圖,要變成控制級(jí)可執(zhí)行的指令(數(shù)據(jù)),也要經(jīng)

12、過(guò)分解、轉(zhuǎn)換等過(guò)程,這也是困難和費(fèi)時(shí)的工作。它們同樣受到控制動(dòng)作和環(huán)境的非確定性因素的影響7。人們?yōu)榱颂接懭斯ぶ悄茉跈C(jī)器人中近期的可用技術(shù),暫時(shí)拋開(kāi)人工智能中的各種帶根本性的爭(zhēng)論,如符號(hào)主義與連接主義、有推理和無(wú)推理智能等等,把著眼點(diǎn)放在人工智能技術(shù)中較成熟的技術(shù)上。對(duì)傳統(tǒng)的人工智能來(lái)說(shuō),就是知識(shí)的符號(hào)表示和推理這部分技術(shù),看一看它對(duì)當(dāng)前的機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展會(huì)有什么貢獻(xiàn)。其主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:基于任務(wù)的傳感技術(shù),建立感知與動(dòng)作的直接聯(lián)系,基于傳感器的規(guī)劃和決策,復(fù)雜動(dòng)作的協(xié)調(diào)等。5.2操作器工業(yè)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)制造已趨于成熟,因此在智能機(jī)器人操作器方面的研究,人們的興趣主要集中在各種具有

13、柔性和靈巧性的手爪和手臂上。機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)要適應(yīng)智能機(jī)器人高速、重載、高精度和輕質(zhì)的發(fā)展趨勢(shì)。其中輕質(zhì)化是關(guān)鍵。新型高剛度、抗震結(jié)構(gòu)和材料是目前國(guó)外研究的前沿。機(jī)器人的手、腕以及連接機(jī)構(gòu)是引人注目的研究課題。其中手腕機(jī)構(gòu)的研究注重于快速、準(zhǔn)確、靈活性、柔順性和結(jié)構(gòu)的緊湊性。與人協(xié)調(diào)作業(yè)關(guān)系密切的一類智能機(jī)器人如醫(yī)用機(jī)器人、空間機(jī)器人、危險(xiǎn)品處理機(jī)器人、打毛刺機(jī)器人等,它們都面臨著如何快速、準(zhǔn)確地把人的意志和人手的熟練操作傳送到機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的問(wèn)題。目前,要讓機(jī)器人作業(yè)一個(gè)小時(shí),其軟件編制需要60個(gè)小時(shí),費(fèi)時(shí)又費(fèi)工。改善這種狀況,需要從軟件和硬件兩方面著手。如多指多關(guān)節(jié)靈巧手是一種模擬人的通用手

14、,它能比較逼真地記錄和再現(xiàn)人手的熟練動(dòng)作,受到研究者的青睞。由于它涉及到操作力學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、基于傳感器的控制、傳感器融和等方面的問(wèn)題,研制的難度很大,因此到目前為止,還沒(méi)有一種成熟的產(chǎn)品投放市場(chǎng)8。5.3移動(dòng)技術(shù)移動(dòng)功能是智能機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人顯著的區(qū)別之一。附加了移動(dòng)功能之后,機(jī)器人的作業(yè)范圍大幅度增加,從而使移動(dòng)機(jī)器人的概念也從陸地拓展到水下和空中。近幾年來(lái),在歐美國(guó)家的機(jī)器人研究計(jì)劃中,移動(dòng)技術(shù)占有重要的位置。例如在NASA空間站FREEDOM上搭載的機(jī)器人、NASA和NSF共同開(kāi)發(fā)的南極Erebus活火山探測(cè)機(jī)器人、美國(guó)環(huán)保局主持開(kāi)發(fā)的核廢料處理機(jī)器人HA7BOT中,移動(dòng)技術(shù)都被列為關(guān)鍵

15、技術(shù)。移動(dòng)機(jī)構(gòu)與面向作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)綜合開(kāi)發(fā)是最近出現(xiàn)的新的傾向。因?yàn)闊o(wú)論何種機(jī)器人都需要通過(guò)搭載的機(jī)械手或傳感器來(lái)完成特定的作業(yè)功能。另一個(gè)傾向是移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制與視覺(jué)的結(jié)合日益密切。這種傾向在美國(guó)ALV項(xiàng)目中已初見(jiàn)端倪,最近則越過(guò)了靜態(tài)圖像識(shí)別的框框,進(jìn)入主動(dòng)視覺(jué)和主動(dòng)傳感的階段。顯然,智能機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中自主移動(dòng),或在遙控條件下移動(dòng),視覺(jué)-傳感器-驅(qū)動(dòng)器的協(xié)調(diào)控制不可缺少9。最近幾年,在步行機(jī)構(gòu),雙足步行機(jī),輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)和實(shí)用化等方面都取得了一些進(jìn)展。據(jù)日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)預(yù)測(cè):管內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人將在2007年可達(dá)到實(shí)用化;與人具有同樣步行速度的多足步行機(jī)和雙足步行機(jī)以及不平整地面行

16、走和爬樓梯與人具有相同速度的移動(dòng)機(jī)器人將在2010年可達(dá)到實(shí)用化。5.4動(dòng)力源和驅(qū)動(dòng)器智能機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性要求動(dòng)力源輕、小、出力大。而現(xiàn)有的移動(dòng)機(jī)器人無(wú)一例外地拖著“辮子”。以動(dòng)力源的重量/功率之比為例,目前電池約達(dá)到60g/W(連續(xù)使用小時(shí)),汽油機(jī)約為1.3g/W,都不理想,而且使用有局限性。到目前為止,尚未見(jiàn)到改善動(dòng)力源的有效辦法。電機(jī)仍然是智能機(jī)器人的主要驅(qū)動(dòng)器。要使智能機(jī)器人的作業(yè)能力與人相當(dāng),它的指、肘、肩、腕各關(guān)節(jié)大致需要3-300Nm的輸出力矩和30-60r/min的輸出轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)伺服電機(jī)的重量/功率之比約為30g/W,而人在百米跑和投擲壘球時(shí)腿、肩、臂的出力大約為1g/W,相差

17、甚大。日本在改進(jìn)電機(jī)的性能方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。例如:核工業(yè)機(jī)器人臂和腿的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重量已減輕到原來(lái)的1/10,使機(jī)器人整體自重降低到700kg,但與它只能處理20kg重的工作相比,遠(yuǎn)非令人滿意。人們寄希望于新驅(qū)動(dòng)器。雖然各有誘人的優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)用性方面還達(dá)不到伺服電機(jī)的水平。日本極限作業(yè)機(jī)器人計(jì)劃中,水下機(jī)器人機(jī)械手的手腕和手爪驅(qū)動(dòng)采用了人工肌肉,肌肉本身的重量才5-8g,以20kg/cm2壓力的高壓水為工作介質(zhì),收縮力高達(dá)50kg(管徑3mm)。這是新型驅(qū)動(dòng)器一個(gè)成功的例子?？傊?智能機(jī)器人性能指標(biāo)的改進(jìn)是無(wú)止境的,對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求也越來(lái)越高。什么是客觀的衡量標(biāo)準(zhǔn)呢?一個(gè)容易接受的辦法就是把它

18、與人的體能加以比較。從這個(gè)角度來(lái)看,智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前差距還相當(dāng)大。5.5仿生機(jī)構(gòu)智能機(jī)器人的生命在創(chuàng)新,開(kāi)展仿生機(jī)構(gòu)的研究,可以從生體機(jī)構(gòu)、移動(dòng)模式、運(yùn)動(dòng)機(jī)理、能量分配、信息處理與綜合,以及感知和認(rèn)知等方面多層次得到啟發(fā)。目前,以驅(qū)體為構(gòu)件的蛇形移動(dòng)機(jī)構(gòu)、人工肌肉、仿象鼻柔性臂、人造關(guān)節(jié)、假肢、多肢體動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)等等受到人們的關(guān)注。仿生機(jī)構(gòu)的自由度往往比較多,建立數(shù)學(xué)模型以及基于數(shù)學(xué)模型的控制比較復(fù)雜,借助傳感器獲取信息加以簡(jiǎn)化可能是一條出路10。近年來(lái),機(jī)器人出現(xiàn)了一個(gè)傾向是面向特定功能和作業(yè)開(kāi)發(fā)專用機(jī)器人,以追求高速、高效、單一化和低成本的目的。例如美國(guó)IBM公司設(shè)計(jì)的超高速小型機(jī)

19、器人,以50次/s的速度頻繁往復(fù)于相距數(shù)毫米的兩點(diǎn)間,實(shí)現(xiàn)高密度微型電子器件裝配,定位精度高達(dá)一微米。這種高速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)平衡十分重要,雖然其工作區(qū)域只有13mm×13mm×1mm,但其加速度卻高達(dá)50g。IBM公司的技術(shù)人員對(duì)機(jī)器人學(xué)提出了新的問(wèn)題:如何進(jìn)行機(jī)構(gòu)-控制-傳感-驅(qū)動(dòng)的一體化設(shè)計(jì),滿足機(jī)械手高速高精度定位的要求。眾所周知,機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序是先設(shè)計(jì)臂結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置,然后設(shè)計(jì)控制器。實(shí)踐證明,這種設(shè)計(jì)即使能達(dá)到最佳的靜力學(xué)性能,也往往不能滿足動(dòng)力學(xué)性能。到目前為止,改進(jìn)動(dòng)力學(xué)性能的方法并不多見(jiàn),一般是按常識(shí)、減輕構(gòu)件的重量,匹配減速器的速比等等。大批研發(fā)機(jī)器人和普遍運(yùn)用人工智能機(jī)器人, 聊天機(jī)器人，做菜機(jī)器人。迎賓機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人，娛樂(lè)機(jī)器人， 拉車機(jī)器人等等都已經(jīng)出現(xiàn)并應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，機(jī)器人智能化成為一種發(fā)展趨勢(shì)。六 、結(jié)論機(jī)器人是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，集成了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、計(jì)算機(jī)硬件與軟件、控制與傳感器、模式識(shí)別與人工智能等學(xué)科領(lǐng)域的先進(jìn)理論與技術(shù)。同時(shí)，它又是一類典型的自動(dòng)化機(jī)器，是專用自動(dòng)機(jī)器、數(shù)控機(jī)器的延伸與發(fā)展。當(dāng)前，社會(huì)需求和技術(shù)進(jìn)步都對(duì)機(jī)器人向智能化發(fā)展提出了新的要求。（1）自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)