PDF《特种机器 人 的基础 科学问题 和发展战略思考》

第期`卜国科学基金・学科进 展与 展望 ・ 特种机器 人 的基础 科学问题和 发展战略思考王树国付宜利 哈 尔滨工 业大学机器人 研 究所 , 哈尔滨 巧0

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1 ) [ 摘要]特种 机器人 与工 业 机器 人相比在 理论基础、技术特 征和 应用 领域等方 面有显著特 点,被列入 许 多国 家 的发展 研 究计 划,吸引了世 界众 多科 学家从 事这 方面的研 究,特种机 器人 已成为当今 国际自动化技 术发 展 的重 要方向.

本文介绍 了特种 机器 人的国内外发展 现状和趋势 , 探讨了特 种 机器 人 的特 点、共性技术 和基本 科学问题 , 并对 我国特种机 器人 发展 战略提 出 了若 干 建议 . 〔 关 键词 〕 特种 机器 人,发展战 略,自动化

1 特 种机 器人研究的应用与科学意义工业 机 器人 作为生产 自动化 设备 , 在现 代 制造 业 中发 挥着 巨 大作 用.进人

2 0 世纪80年代以来,机器人 技术 在信息 技术 、 控制 技术 、 人 工智 能 和传感 技术等 迅速发展 的支 持下,已远 远超出了服务 于制造业 的范 围,被广泛 地 应用 于非制造 领域.在非制造领域 , 应 用机 器人 已成为当今 国际 自动化 技术的重要 发展 方向.目前 国际上对非制造领域机器人(也 称为 A d v a c n d e Ro b o t , 我 国称 为特种 机器 人)的研究和开发 非常活 跃.特种机 器人技 术 主要是 指非 制 造业 中 的各 种先 进机器 人及 其相关 高技 术.特种机 器人是 替代人 在危险、恶劣环境 下作 业必不可少 的 工具 , 可以 辅助 完 成人 类无法完 成 的如 空 间与 深海作业 、 精密操作 、 管道内作 业等 的关键 技术装 备.与工业 机 器人 相比,特种 机 器人 通 常在 非结构环境下 自主工作 , 且更多地 依赖于对环境 信息的获取和智能决 策 能力 . 因此特种机器 人更强调 感知、思维 和复杂 行 动能力「 '

l . 特种 机器 人从 外观 上也远 远脱 离 了最 初工业 机器人 所具 有 的形 状.特种 机器 人融合 了更多 学科 的知 识,如机构学 、 控制工程、计算机科 学、人工智 能、微电子 学、光学、传感 技术、材料科学 、 仿 生学 等,因此 , 特种 机器人研 究不仅能促 进 本学科 的发 展,还可 带动其他学 科 的进 步.特种机器人研究 特别 强 调智 能性和对环 境的适应 性,使其具有更 广阔 的应用 领域 . 特种 机器人 在空 间及海 洋探 索、农业及 食 品加工 、 采掘 、 建筑 、 医疗、服务 、 交 通运输 、 军事和娱 乐等领域都 具有应用前景川 . 针 对各个 领域 的应 用特点,科学技 术人员正在研 制各种类型的特 种机 器人,如空间机 器人、水下机器人 、 服 务机 器人 、 微操 作机器人、仿人机 器人、医疗机器 人、军用 机器人 等.这些 特种机器人将 更加符合 各 应用 领域 的特殊 要求,其功能和智能程 度也大大超 出了工业 机器人 的范 围,使机器人技术 呈现出更 加广阔的发展 空 间川 . 随着 陆地资源 逐 渐枯 竭,深海开发已成为各 国 的重要 战略 目标 . 深 海矿 产 资源 的勘 探与开采,是近几 年国际激烈 竞争 的焦点 之一.作为一 种高技术 手段 , 水 下机器 人在海洋石油开 发、海洋科学研 究、海底 矿藏 勘测 开发 、 海底 打捞救生等方面具 有 重要 的意 义.21世纪我国海 洋 多金 属结核的开采 工作将进 入 中试 阶段 , 大 洋勘 测,中试 采矿装置的安 装、运行、维护、修理都急需多种水下机器人.作业型Auv(自主潜水 器)在海洋 科学研究中,可用 来进行海洋科 学 的各种 测量 、 观测 、 监视 、 布放 和 收回 仪器 . 在军事 领域作 业型AUv与其他 潜 水装 备互 相 配合 , 可在防 险救 生中发 挥特 有的作 用.在我国经 济 结构 调 整发 展战略中,已将城 市化 确定 为产业 增长的重 要拉 动力 . 城 市化进 程的加 快 将有 效地带 动 一系列 传统 产业 和新 兴产业 的高 速增 长.其中,加大 城市地 下空 间开 发利用 的力 度,将城市相关基 础设 施建造在 地下,已成为未来 城镇建设 本文于2X ( j