任务2 了解机器人及智能移动机器人的发展历史

自1959年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快。经过五十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了应用，成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。

随着工业机器人向更深更广的方向发展，以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范围还在不断扩大，从最初的汽车制造业扩展到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑机器人和水电系统维修维护机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生和生活服务等领域，机器人的应用也越来越多，如无人侦察机（飞行器）、警备机器人、医疗机器人和家政服务机器人等均有应用实例。机器人在为提高人类生活质量的各方面发挥着越来越重要的作用。

有关移动机器人的研究始于20世纪60年代末，早期的研究主要从学术角度研究室内机器人的体系结构、控制技术、传感器技术、运动规划和不确定性的处理等，并建立实验系统进行验证。这一时期的代表作是美国斯坦福国际咨询研究所（SRI）的Nils Nilssen和Charles Rosen等人于1972年研制的名为Shakey的自主移动机器人，如图1.6所示。与此同时，最早的操作式步行机器人也研制成功，从而开始了机器人步行机构方面的研究，以解决机器人在不平整地域内的运动问题。多家机构设计并研制出了多足步行机器人，其中最著名的是美国通用电气（General Electric）设计的名为Quadruped的步行机器人，如图1.7所示。由于受当时计算机技术、传感技术以及人工智能技术发展水平所限，移动机器人的智能水平比较低、适应能力比较差，不能在较复杂的环境下正常运行，与人们对它的期望相差甚远。当时人们首次认识到对于人类而言非常简单的直觉技巧，在机器人上却很难通过编程来实现。

图1.6 自主移动机器人Shakey

图1.7 步行机器人Quadruped

20世纪70年代末，随着计算机应用和传感技术的发展，移动机器人研究又出现了新的高潮，特别是在20世纪80年代中期，设计和制造机器人的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司开始研发移动机器人平台，主要用做大学实验室和研究机构的实验平台，从而促进了移动机器人学多种研究方向的出现。20世纪90年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术、高适应性的移动机器人控制技术、真实环境下的规划技术为标志，以智能移动机器人为代表的更高层次的研究展开，成为目前机器人研究领域的热点之一。另外，自从1996年成功地举行第一次世界机器人足球赛以来，一年一度的世界机器人足球赛已经吸引了越来越多的团体参加，极大地推进了移动机器人技术的研究，成为研究和验证人工智能成果的实验床。

我国开展RoboCup足球机器人的研究开始主要将重点放在仿真及决策等方面，但自中国自动化学会机器人竞赛工作委员会于2001年6月21日成立以来，我国机器人竞赛事业进入了一个新的阶段。这几年来委员会连续在不同城市举办了中国机器人大赛暨RoboCup中国公开赛，很大程度上促进了RoboCup足球机器人在中国的发展，为中国机器人发展与世界同步创造了对话和交流的窗口。在此背景下，为适应机器人大赛要求，国内某些机构和部分高校开始研制并陆续推出具有自主知识产权的移动机器人平台，并且迅速发展。2004年以后，国内陆续有多家科研机构及机器人公司开始研制有自主知识产权的智能移动机器人，并进行了市场推广，推动了智能移动机器人及RoboCup足球机器人在国内的发展。2007年第11届机器人世界杯足球赛于美国亚特兰大举行，我国代表队荣获3D组世界冠军、2D组世界亚军；四腿组首次进入实体机器人世界四强；并获得微软机器人组世界冠军；小型机器人八强，综合成绩排名世界第一。