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智能机器人实习: 

智能机器人实习 工程训练中心 创新实践研究室

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成绩考核办法 总分100分 1、以实习态度、劳动纪律为依据，满分15分 2、以实习报告成绩为依据，满分30分 3、以完成考核情况为依据，满分55分

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创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界先进民族之林。 ————江泽民

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知识经济时代要求什么样的人才： 1、良好的素质（思想道德、文化、专业、心理） 2、较强的综合能力、创新能力、技术专长 3、较强的适应能力、竞争能力 《2004年中国教育绿皮书》： 素质教育归纳为五个方面： 1、面向全体学生 2、促进学生全面发展 3、重视学生创新精神和实践能力 4、发展学生主动精神、重视学生个性发展 5、着眼于学生终身可持续发展 学生的四种素质：思想道德、文化、专业、心理 教师：传授知识、培养能力、提高素质，三者缺一不可

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教学目标 机器人实习是面向全校本科生开设的以智能机器人为实习平台，进行个人智能机器人的应用系统实验，以及对智能机器人的机电控制系统进行实习、认知与研究。 使学生在动手能力、创造能力、综合能力、合作能力和进取精神等方面得到培养，充分调动学生的积极性和激发学习兴趣与创造热情，提高学生的综合素质，并使我校工程训练中心在学生能力培养方面处于国内先进水平。

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机器人实训项目内容(实习实训2天) 第一单元 1、讲解新世纪高等工程技术发展趋势及前沿动态； 2、讲解机器人的基本概念、分类、机器人技术的发展趋势； 3、讲解能力风暴机器人的系统组成结构； 第二单元 4、讲解能力风暴机器人硬件结构、驱动系统、传感器系统； 5、讲解能力风暴机器人使用注意事项； 6、讲解机器人的连接方法、自检方法，学生练习； 7、讲解能力风暴机器人的编程方法VJC； 8、学生练习编写程序； 第三单元 9、讲解编程方法，学生练习编写程序； 第四单元 10、学生进行机器人人工智能项目设计并完成； 11、学生完成实训报告。

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机器人实训项目内容(实习实训2.5天) 第一单元 1、讲解新世纪高等工程技术发展趋势及前沿动态； 2、讲解机器人的基本概念、分类、机器人技术的发展趋势； 3、讲解能力风暴机器人的系统组成结构； 第二单元   4、讲解能力风暴机器人硬件结构、驱动系统、传感器系统； 5、讲解能力风暴机器人使用注意事项； 6、讲解机器人的连接方法、自检方法； 7、学生练习机器人的连接和自检、下载表演程序； 8、讲解能力风暴机器人的编程方法VJC、JC； 第三单元 9、讲解编程方法，学生练习编写程序； 第四单元 10、讲解编程方法，学生练习编写程序； 11、学生进行机器人人工智能项目设计； 第五单元 12、学生继续进行机器人人工智能项目设计并完成； 13、学生完成实训报告。

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当代工程技术发展趋势 一、信息技术革命作用日益增强 1958年研制出第一块硅集成电路，从此信息技术由电子管、半导体器件跨入以集成电路为基石的阶段而飞速发展。 信用卡由磁带型向芯片型转变 信息和知识在战争中能发挥重要作用

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二、精密、微型化技术的演进与革命方兴未艾 微电子技术的发展，1995年进入吉规模（GSI）集成时代。 集成电路芯片集成度每隔18个月就翻一番 微机械技术给社会带来深刻影响 微机电系统 纳米级制造技术

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三、新材料技术 功能材料的小型化、信息化 结构材料的复合化

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四、生物技术的发展 五、综合集成技术 系统工程，软件集成，综合集成演示，科学的计划管理 柔性制造系统（FMS） 计算机集成制造系统（CIMS） 并行工程（Concurrent Engineering）工作模式

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20世纪，人类取得了辉煌的成就，从量子理论、相对论的创立，原子能的使用，脱氧核糖核酸双螺旋结构的发现，到信息技术的腾飞，人类基因组工作草图的绘就，世界科技发生了深刻的变革。信息技术、生物技术、新材料技术、先进制造技术、海洋技术、航空航天技术等都取得了重大突破，极大地提高了社会生产力。

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智能机器人所包含的技术 机械设计与制造 电子电工技术 计算机原理 网络、程序设计 传感器 自动控制 数字信号处理 优化设计 人工智能 机器人学

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机器人 是20世纪才出现的新名词。1920年，捷克剧作家Capek在他的《罗萨姆万能机器人公司（R.U.R）》剧本中，第一次提出了机器人（robot）这个词。robota本是强制劳动 的意思，Capek在二十世纪工业革命后技术和生产快速发展的背景下，根据它造出具有“奴隶机器”含义的新词robot。 它反映着人类希望制造出象人一样会思考，有劳动 的机器代替自己工作的愿望。但在当时，机器人一词也仅仅具有科幻意义，并不具备现实意义，真正使机器人成为现实是 20世纪工业机器人出现以后。

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机器人时代（上） 机器人时代（下）

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古代机器人 机器马车 写字机器人 地动仪

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关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准。方式多样： 按 负载重量 按 控制方式 按 自由度 按 结构 按 应用领域 按 控制器的信息输入方式 按 智能程度 按 移动性

例：JIRA: 

例：JIRA

按用途: 

按用途 工业机器人 探索机器人 服务机器人 军事机器人 农业机器人 娱乐机器人 研究用机器人

工业用机器人: 

工业用机器人 机器人中最庞大的族群，2003年达81，800台 2003年工业机器人年销售量年均增长19％。 2004-2007年，世界工业机器人的增长主要集中在北美及欧洲。 日本和美国工业机器人的年销售量分别增长年均增长25％和28%。 同期，欧盟的年销售量增加到4％。

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2003年世界工业机器人数量分布图(UNECE/IFR及各国机器人协会)

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2003年制造业中每万名雇员所拥有的工业机器人数量

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一汽“红旗”轿车机器人焊接线 搬运机器人 弧焊机器人 汽车装配机器人

探索机器人：Pyramid Rover: 

探索机器人：Pyramid Rover

探索：火星探测机器人: 

探索：火星探测机器人 火星机器人Beagle 2 火星探测机器人：“旅居者”

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2004年初登上火星的自主机器人孪生兄弟－“勇气 （Spirit）”、“机遇（Opportunity）”号

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水下机器人 “探索者号”水下1000米机器人

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水下6000米无缆自治机器人

军用：扫雷机器人: 

军用：扫雷机器人

军用：飞行侦察机器人: 

军用：飞行侦察机器人

农用机器人: 

农用机器人 除草机器人 嫁接机器人

林业机器人: 

林业机器人 伐根机器人 移栽机器人

服务：导盲机器人、家用机器人: 

服务：导盲机器人、家用机器人 《= 三菱重工推出家用机器人“牛若丸”

服务：就餐辅助机器人: 

服务：就餐辅助机器人 SECOM开发出日本首台就餐辅助机器人

服务：辅助机器人: 

服务：辅助机器人 身穿HAL3号的模特 iBOT

服务：警卫、医护机器人: 

服务：警卫、医护机器人 售价950万日元的警卫机器人C4型 医护型智能机器人“PARO”。以“善解人意”为目的进行研究，开发出了此款海豹型机器人。可望在对住院病人的治疗方面发挥作用。

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服务：吸尘器机器人

研究产品：T7S-Type2: 

研究产品：T7S-Type2 三洋电机和Tmsuk联合开发的4足行走机器人“T7S-TYPE2”。可以 象动物一样移动着重心前进，速度可达35m／分。全长750mm。

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美国“蜘蛛”机器人

研究：斯坦佛大学机器人实验室 1: 

研究：斯坦佛大学机器人实验室 1 The Stanford Arm，Victor Scheinman, Hand-Eye Project, Stanford Artificial Intelligence Laboratory, 1969 因60年代末期开发的斯坦佛手眼系统而载入史册。

研究：斯坦佛大学机器人实验室2: 

研究：斯坦佛大学机器人实验室2 该实验室在操作臂、机器学习、导航和机器视觉等方面进行了大量的研究。 移动机械手臂柔顺性视频

研究：斯坦佛大学机器人实验室3: 

研究：斯坦佛大学机器人实验室3 Traversing varied obstacles under planning control Crossing stepping stones, demonstrating real-time replanning Hopping in place, demonstrating passive stability 3D Hopping on tile floor under remote control 3D Demonstration of sensor-compensated leg positioning 3D Hopping on carpet using attitude feedback sensor

研究：卡内基梅隆大学机器人所1: 

研究：卡内基梅隆大学机器人所1 Mars Autonomy

研究：麻省理工AI Lab 1: 

研究：麻省理工AI Lab 1 Kismet is an expressive robotic creature with perceptual and motor modalities tailored to natural human communication channels.

研究：麻省理工AI Lab 2: 

研究：麻省理工AI Lab 2

研究：麻省理工AI Lab 3: 

研究：麻省理工AI Lab 3 Angry Calm Interest Sad Surprise Happy

研究：麻省理工AI Lab 3: 

研究：麻省理工AI Lab 3

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   南加利福尼亚大学机器人研究所    http://www-robotics.usc.edu/nav2.html     Swiss Federal Institute of Technology机器人所    http://www.ifr.mavt.ethz.ch/    卡内基梅隆大学机器人研究所    http://www.ri.cmu.edu/    The Laboratory Robotics Interest Group    http://lab-robotics.org/    Michigan大学机器人实验室    http://project.ee.mtu.edu/~veronica/    MIT人工智能研究中心    http://www.ai.mit.edu/    Oxford大学机器人研究所    http://www.robots.ox.ac.uk/    Stanford大学机器人实验室

仿生研究：MIT: 

仿生研究：MIT 模拟蜗牛爬行的机器人。长约25厘米，像蜗牛爬行，能沿着湿润有粘性的液体表面滑行。机器蜗牛的作用原理在于有弹性的胶膜，硅酮树脂和水、甘油混合物被用作粘性物质。

研究：微型机器人: 

研究：微型机器人 精工爱普生开发成功体积仅7.8cm3、重12.5g的微型机器人“Monsieur II-P”，

研究用机器人: 

研究用机器人 通过形状记忆合金模仿肌肉的收缩来实现人工肌肉的功能。用背部的金属纤维振动翅膀（TOKI公司） ERATO开发 用于运动控制研究的机器人morph 。身高34cm、动作灵敏迅速。

研究用机器人: 

研究用机器人 日本法政大学高岛研究所的“萨克斯管自动演奏机器人”。 日本防卫大学校瀑田研究室开发的单杠运动机器人“Tackey”，能放手在空中作空翻动作

娱乐：AIBO (Sony公司): 

娱乐：AIBO (Sony公司) 6种感情：喜悦 ,忧郁，生气，奇怪，恐惧与不满 4种本能：爱恨,搜索,移动,攻击性 AIBO的感觉 触觉： 听觉 视觉 平衡感： 情感表达

娱乐：SDR-4X (Sony公司): 

娱乐：SDR-4X (Sony公司)

娱乐：SDR-4X (Sony公司): 

娱乐：SDR-4X (Sony公司) SDR-4X.MPEG

研究产品：ASIMO(本田公司): 

研究产品：ASIMO(本田公司) 具有能理解人的姿势和动作的意思并自律地行动的智能化技术。 对接近的人问候、跟随人、移动到指定的场所及识别人脸并呼叫名字等人的应对能力 通过网络进行信息提供和向导等服务。 它是世界上第一个具有这些综合性智能化技术的人型特征机器人

研究产品：ASIMO(本田公司): 

打招呼 爬坡 下楼梯1 下楼梯2 研究产品：ASIMO(本田公司) ASIMO2

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研究产品：韩国HUBO机器人

研究平台产品 iRobot(MIT): 

研究平台产品 iRobot(MIT)

研究平台产品: ActiveMedia: 

研究平台产品: ActiveMedia

研究平台产品：Grandar: 

研究平台产品：Grandar AS-R AS-RF

研究平台机器人的用途: 

研究平台机器人的用途 多方向研究平台: 多传感器融合 运动控制 视频编码 网络控制 计算智能 语音识别 多机器人协调 国内外大型机器人比赛平台 应用项目开发平台 与课程相整合的体验式教学平台

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我国的研究成果 SMA六足微笑型机器人 细小工业管道机器人 移动探测系统 “先行者”类人型机器人 多指灵巧手

机器人的比赛: 

机器人的比赛 目的：研究型探索/教育型普及+娱乐 著名比赛： Trinity College Fire-Fighting Contest 三一学院的灭火比赛 RoboCup FIRA Cup CCTV机器人电视大赛

广茂达杯智能机器人大赛: 

广茂达杯智能机器人大赛 中国国内最早的全国性机器人比赛 比赛内容 灭火比赛 足球比赛 创新制作比赛 机器人擂台赛 机器人戏剧表演比赛

RoboCup: 

RoboCup 2004 Lisbon, portugal June27 - July 5th, 2004 RoboCup

　　RoboCup成立于1996年，并于当年在日本举行了表演赛，以后每年举办一届。其波及的范围越发广泛，比赛的类型也不断增加。RoboCup竞赛现在分为仿真组、小型机器人组、中型机器人组、四腿机器人组（SONY公司发起）和类人机器人组。: 

　　RoboCup成立于1996年，并于当年在日本举行了表演赛，以后每年举办一届。其波及的范围越发广泛，比赛的类型也不断增加。RoboCup竞赛现在分为仿真组、小型机器人组、中型机器人组、四腿机器人组（SONY公司发起）和类人机器人组。

RoboCup: 

RoboCup Middle Size League Small size league 4-Legged Robot League Humanoid League Robocop Junior RoboCupSoccer Simulation

FIRA Cup: 

FIRA Cup

新世纪的期望: 

新世纪的期望 21世纪将是机器人的世纪 2005年实用于清洁、玩具、简单服务 2015年达到老鼠的智力水平 2030年达到猴子的智力水平 2050年在微生物领域应用。

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机器人是一种具有自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等特性的机器 （1967年日本森政弘 ） 机器人具有如下3个条件： （1967年日本加藤一郎 ） 1，具有脑、手、脚等三要素的个体； 2，具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器； 3，具有平衡觉和固有觉的传感器。 机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以 此系统的使用方法作为研究对象 （1988年法国埃斯皮奥） 工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的 可编程操作机。 （1987年国际标准化组织） 机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。 机器人的定义

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什么是机器人技术 ●机器人技术是机器人的设计、制造和应用的 技术。它是电子技术、机械技术、光电技术、声 学、传感器技术、电子计算机技术、自动控制技 术等相关技术相互渗透、相互结合的综合性技术。 ●机器人是机电一体化的技术密集型产品。

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随着知识经济的到来，高技术成为世界各国争夺的焦点，机器人技术作为其中重要分支受到各国的普遍重视。 一、发展机器人可以提高综合国力。 二、发展机器人技术可以提高国防实力。 三、机器人可以形成一个巨大的产业。 四、发展机器人可以提高国家的国际地位。

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机器人技术的发展 1958年美国UNIMATION公司推出第一台工业机器人。 比起号称“机器人王国”的日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。 1954年，电子学家德沃尔获得了一项“可编程序机械手”的专利，这是一种象人手臂的机械手，它按程序进行工作，这种程序可以根据不同工作需要来编制，因此，具有通用性和灵活性，由此，热衷于机器人研究的物理学家英格伯格想到，如果能制造出这种机器，可象人一样学习别人干活的动作，之后便能自动重复进行操作。 在1958年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台真正实用的工业机器人，并很快得到了应用。     随后，他们成立了世界上第一家机器人制造工厂--尤尼梅逊公司，并将第一批机器人称为"尤尼梅物"，意思是"万能自动"，英格伯格因此被称为"工业机器人之父“

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60-70年代，传感技术、工业自动化以及人工智能 的发展，机器人向实用化发展，用于焊接、喷涂中。 80年代，机器人发展为具有移动机构、通过传感器 控制的机器。工业机器人进入普及时代，在汽车、电子等行业大量使用。

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90年代，随着信息技术的发展，研制出具有感知、决策、动作能力的智能机器人。 它不仅具有感觉能力，而且还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力，因而能够完成更加复杂的动作。中央电脑控制手臂和行走装置，使机器人的手完成作业，脚完成移动，机器人能够用自然语言与人对话。 智能机器人在发生故障时，通过自我诊断装置能自我诊断出故障部位，并能自我修复。今天，智能机器人的应用范围大大地扩展了，除工农业生产外，机器人应用到各行各业，机器人已具备了人类的特点。机器人向着智能化、拟人化方向发展的道路，是没有止境的。

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机器人技术发展趋势 　(1)网络机器人技术　 　　通信网络技术的发展完全能够将各种机器人连接到计算机网络上，并通过网络对机器人进行 有效的控制。这种技术包括网络遥操作控制技术、众多信息组的压缩与扩展方法及传输技术 等。     (2)虚拟机器人技术　 　　许多特种机器人在使用时， 遥控是一个主要手段。基于多传感、多媒体和虚拟现实、增强现实（或临场感） 的虚拟遥控操作和人机交互，将成为需要共同发展的一项技术。     (3)多智能体协调控制技术 　　用于实现决策和操作自治性的、由多智能体组成的群行为控制是一个具有挑战性的关键技术 ，这里包括任务的解释和表达、学习、实时推理和广义反应能力、监控和异况处理、多智能 体协调等。    

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　(4)微型和微小型技术 　　这是一项由技术驱动的新领域，尽管微型/小型尺寸的机器人实用化还要等几年，但是这个 时代即将到来。     (5)软机器人技术　 　　许多特种机器人，特别是用于医疗和护理、休闲和娱乐等场合时，经常处于与人共存的环境 中。现在的大多数机器人，由于在设计时未考虑与人共存，用的是金属等硬材料。软机器人 技术要求其结构和相应的控制以及所用的传感器，在机器人意外地碰撞人或相互碰撞时是“ 软”的，增强人对机器人的安全感和亲近感。     (6)新型机构、新型控制器、新型传感器及体系结构的研究　

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为了防止机器人伤害人类，科幻作家阿西莫夫1950年在《我是机器人》一书中提出了“机器人三原则”：       　　1．机器人不应伤害人类；       　　2．机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；       　　3．机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。       这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。 机器人三原则

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能力风暴个人机器人： 面向能力培养的智能机器人开发平台 AS-U微型计算机板 CD－ROM(含JC1.0软件) ABS底盘、外壳等 直流电机和减速器 驱动轮和缓冲导向轮 镍氢电池、智能充电器 传感器

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如何运用能力风暴个人机器人作通用实验 和研发平台

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通用实验平台

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研究与开发台

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AS-U机器人使用注意事项 1 运行前充饱电，能使机器人运行效果更好。 2  轻拿轻放，防止摔落地面。 3  碰撞环是机器人最易损坏的部件，请注意保护。使用机器人时， 不要提持、拉扯、 捧托碰撞环。 4  没有特殊情况，不要拆卸电池。如果确实要拆卸，应按住电池上 的小塑料片，使之贴住池身，以脱离卡槽，然后轻轻拔下来。 5  串口通信线连接在机器人上时，最好不要按复位键。否则容易死机。 6 避免让机器人长时间堵转，以免烧毁芯片，应及时将机器人拿起。