任務2 了解機器人及智能移動機器人的發展歷史

自1959年美國研制出世界上第一臺工業機器人以來，機器人技術及其產品發展很快。經過五十多年的發展，工業機器人已在越來越多的領域得到了應用，成為柔性制造系統（FMS）、自動化工廠（FA）、計算機集成制造系統（CIMS）的自動化工具。

隨著工業機器人向更深更廣的方向發展，以及機器人智能化水平的提高，機器人的應用范圍還在不斷擴大，從最初的汽車制造業擴展到其他制造業，進而推廣到諸如采礦機器人、建筑機器人和水電系統維修維護機器人等各種非制造行業。此外，在國防軍事、醫療衛生和生活服務等領域，機器人的應用也越來越多，如無人偵察機（飛行器）、警備機器人、醫療機器人和家政服務機器人等均有應用實例。機器人在為提高人類生活質量的各方面發揮著越來越重要的作用。

有關移動機器人的研究始于20世紀60年代末，早期的研究主要從學術角度研究室內機器人的體系結構、控制技術、傳感器技術、運動規劃和不確定性的處理等，并建立實驗系統進行驗證。這一時期的代表作是美國斯坦福國際咨詢研究所（SRI）的Nils Nilssen和Charles Rosen等人于1972年研制的名為Shakey的自主移動機器人，如圖1.6所示。與此同時，最早的操作式步行機器人也研制成功，從而開始了機器人步行機構方面的研究，以解決機器人在不平整地域內的運動問題。多家機構設計并研制出了多足步行機器人，其中最著名的是美國通用電氣（General Electric）設計的名為Quadruped的步行機器人，如圖1.7所示。由于受當時計算機技術、傳感技術以及人工智能技術發展水平所限，移動機器人的智能水平比較低、適應能力比較差，不能在較復雜的環境下正常運行，與人們對它的期望相差甚遠。當時人們首次認識到對于人類而言非常簡單的直覺技巧，在機器人上卻很難通過編程來實現。

圖1.6 自主移動機器人Shakey

圖1.7 步行機器人Quadruped

20世紀70年代末，隨著計算機應用和傳感技術的發展，移動機器人研究又出現了新的高潮，特別是在20世紀80年代中期，設計和制造機器人的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司開始研發移動機器人平臺，主要用做大學實驗室和研究機構的實驗平臺，從而促進了移動機器人學多種研究方向的出現。20世紀90年代以來，以研制高水平的環境信息傳感器和信息處理技術、高適應性的移動機器人控制技術、真實環境下的規劃技術為標志，以智能移動機器人為代表的更高層次的研究展開，成為目前機器人研究領域的熱點之一。另外，自從1996年成功地舉行第一次世界機器人足球賽以來，一年一度的世界機器人足球賽已經吸引了越來越多的團體參加，極大地推進了移動機器人技術的研究，成為研究和驗證人工智能成果的實驗床。

我國開展RoboCup足球機器人的研究開始主要將重點放在仿真及決策等方面，但自中國自動化學會機器人競賽工作委員會于2001年6月21日成立以來，我國機器人競賽事業進入了一個新的階段。這幾年來委員會連續在不同城市舉辦了中國機器人大賽暨RoboCup中國公開賽，很大程度上促進了RoboCup足球機器人在中國的發展，為中國機器人發展與世界同步創造了對話和交流的窗口。在此背景下，為適應機器人大賽要求，國內某些機構和部分高校開始研制并陸續推出具有自主知識產權的移動機器人平臺，并且迅速發展。2004年以后，國內陸續有多家科研機構及機器人公司開始研制有自主知識產權的智能移動機器人，并進行了市場推廣，推動了智能移動機器人及RoboCup足球機器人在國內的發展。2007年第11屆機器人世界杯足球賽于美國亞特蘭大舉行，我國代表隊榮獲3D組世界冠軍、2D組世界亞軍；四腿組首次進入實體機器人世界四強；并獲得微軟機器人組世界冠軍；小型機器人八強，綜合成績排名世界第一。