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機(jī)器人（Robot）是一種能夠半自主或全自主工作的智能機(jī)器。機(jī)器人能夠通過編程和自動(dòng)控制來執(zhí)行諸如作業(yè)或移動(dòng)等任務(wù)。歷史上最早的機(jī)器人見于隋煬帝命工匠按照柳抃形象所營(yíng)造的木偶機(jī)器人，施有機(jī)關(guān)，有坐、起、拜、伏等能力。 機(jī)器人具有感知、決策、執(zhí)行等基本特征，可以輔助甚至替代人類完成危險(xiǎn)、繁重、復(fù)雜的工作，提高工作效率與質(zhì)量，服務(wù)人類生活，擴(kuò)大或延伸人的活動(dòng)及能力范圍。
2021年，美國(guó)1/3的手術(shù)是使用機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行的。 2023年，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)（ASU）科學(xué)家研制出了世界上第一個(gè)能像人類一樣出汗、顫抖和呼吸的戶外行走機(jī)器人模型。
組成
機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式的不同，機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類型。出于擬人化的考慮，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執(zhí)行器）和行走部（對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人）等。
驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。它輸入的是電信號(hào)，輸出的是線、角位移量。機(jī)器人使用的驅(qū)動(dòng)裝置主要是電力驅(qū)動(dòng)裝置，如步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等，此外也有采用液壓、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置。
檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。作為檢測(cè)裝置的傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測(cè)得的信息作為反饋信號(hào)送至控制器，形成閉環(huán)控制。另一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動(dòng)作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動(dòng)化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺”，向智能化發(fā)展，例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對(duì)象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個(gè)大的反饋回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度。
控制系統(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成。另一種是分散（級(jí)）式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)器人的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力（力矩）控制。
發(fā)展歷史
1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機(jī)器人萬(wàn)能公司》中，根據(jù)Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞。
1939年 美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會(huì)說77個(gè)字，甚至可以抽煙，不過離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對(duì)家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。
1942年 美國(guó)科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。
1948年 諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機(jī)器中的 通信 和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺機(jī)能的共同規(guī)律，率先提出以計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化工廠。
1954年 美國(guó)人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人，并注冊(cè)了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。
1956年 在達(dá)特茅斯會(huì)議上，馬文·明斯基提出了他對(duì)智能機(jī)器的看法：智能機(jī)器“能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型，如果遇到問題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個(gè)定義影響到以后30年智能機(jī)器人的研究方向。
1959年 德沃爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。
1962年 美國(guó)AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬(wàn)能搬運(yùn)),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國(guó)，掀起了全世界對(duì)機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。
1962年-1963年傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們?cè)囍跈C(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器，包括1961年恩斯特采用的觸覺傳感器，托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器，而麥卡錫1963年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng)，并在1965年，幫助MIT推出了世界上第一個(gè)帶有視覺傳感器，能識(shí)別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。
1965年約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人。Beast已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀(jì)60年代中期開始，美國(guó)麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國(guó)愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。美國(guó)興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。
1968年 美國(guó)斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過控制它的計(jì)算機(jī)有一個(gè)房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺(tái)智能機(jī)器人，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。
1969年 日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺(tái)以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長(zhǎng)期致力于研究仿人機(jī)器人，被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂機(jī)器人的技術(shù)見長(zhǎng)，后來更進(jìn)一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO?！?/p>
1973年 世界上第一次機(jī)器人和小型計(jì)算機(jī)攜手合作，就誕生了美國(guó)Cincinnati Milacron公司的機(jī)器人T3。
1978年 美國(guó)Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。
1984年 英格伯格再推機(jī)器人Helpmate，這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預(yù)言：“我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全”。
1990年 我國(guó)著名學(xué)者周海中教授在《論機(jī)器人》一文中預(yù)言：到二十一世紀(jì)中葉，納米機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式?！?/p>
1998年 丹麥樂高公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對(duì)簡(jiǎn)單又能任意拼裝，使機(jī)器人開始走入個(gè)人世界。
1999年 日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶(AIBO)，當(dāng)即銷售一空，從此娛樂機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。
2002年 美國(guó)iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba，它能避開障礙，自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。iRobot公司北京區(qū)授權(quán)代理商：北京微網(wǎng)智宏科技有限公司。
2006年 6月，微軟公司推出Microsoft Robotics Studio，機(jī)器人模塊化、平臺(tái)統(tǒng)一化的趨勢(shì)越來越明顯，比爾·蓋茨預(yù)言，家用機(jī)器人很快將席卷全球。
分類
誕生于科幻小說之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。
家務(wù)型機(jī)器人：能幫助人們打理生活，做簡(jiǎn)單的家務(wù)活。
操作型機(jī)器人：能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。
程控型機(jī)器人：按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。
示教再現(xiàn)型機(jī)器人：通過引導(dǎo)或其它方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。
數(shù)控型機(jī)器人：不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。
感覺控制型機(jī)器人：利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。
適應(yīng)控制型機(jī)器人：能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。
學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人：能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。
智能機(jī)器人：以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。
我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前，國(guó)際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國(guó)的分類是一致的。
空中機(jī)器人又叫無人機(jī)器，近年來在軍用機(jī)器人家族中，無人機(jī)是科研活動(dòng)最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購(gòu)經(jīng)費(fèi)投入最多、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的領(lǐng)域。80多年來，世界無人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國(guó)為主線向前推進(jìn)的，無論從技術(shù)水平還是無人機(jī)的種類和數(shù)量來看，美國(guó)均居世界之首位。
技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)是機(jī)器人制造商在產(chǎn)品供貨時(shí)所提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。不同的機(jī)器人其技術(shù)參數(shù)不一樣，而且各廠商所提供的技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目和用戶的要求也不完全一樣。但是，機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)一般都應(yīng)有：自由度、定位精度和重復(fù)定位精度、工作范圍、最大工作速度、承載能力等。
自由度
自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，不包括手爪（末端操作器）的開合自由度。在三維空間中描述一個(gè)物體的位姿需要6個(gè)自由度。但是，機(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計(jì)的，可能少于6個(gè)自由度，也可能多于6個(gè)自由度。例如，A4020型裝配機(jī)器人具有4個(gè)自由度，可以在印制電路板上接插電子器件；PUMA562型機(jī)器人具有6自由度，可以進(jìn)行復(fù)雜空間曲面的弧焊作業(yè)。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)看，在完成某一特定作業(yè)時(shí)具有多余自由度的機(jī)器人，就叫作冗余自由度機(jī)器人，亦可簡(jiǎn)稱冗余度機(jī)器人。例如PUMA562機(jī)器人去執(zhí)行印制電路板上接插電子器件的作業(yè)時(shí)，就成為冗余度機(jī)器人。利用冗余的自由度可以增加機(jī)器人的靈活性、躲避障礙物和改善動(dòng)力性能。人的手臂（大臂、小臂、手腕）共有7個(gè)自由度，所以工作起來很靈巧，手部可回避障礙物從不同方向到達(dá)同一個(gè)目的點(diǎn)。
大多數(shù)機(jī)器人從總體上看是個(gè)開鏈機(jī)構(gòu)，但其中可能包含有局部閉環(huán)機(jī)構(gòu)。閉環(huán)機(jī)構(gòu)可提高剛性，但限制了關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍，因而會(huì)使工作空間減小。
定位精度
機(jī)器人精度包括定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指機(jī)器人手部實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置的差異。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人重復(fù)定位其手部于同一目標(biāo)位置的能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個(gè)統(tǒng)計(jì)量來表示。它是衡量一系列誤差值的密集度，即重復(fù)度。
機(jī)器人操作臂的定位精度是根據(jù)使用要求確定的，而機(jī)器人操作臂本身所能達(dá)到的定位精度，取決于定位方式、運(yùn)動(dòng)速度、控制方式、臂部剛度、驅(qū)動(dòng)方式、緩沖方法等因素。
工藝過程的不同，對(duì)機(jī)器人操作臂重復(fù)定位精度的要求也不同。
當(dāng)機(jī)器人操作臂達(dá)到所要求的定位精度有困難時(shí)，可采用輔助工夾具協(xié)助定位的辦法，即機(jī)器人操作臂把被抓取物體送到工、夾具進(jìn)行粗定位，然后利用工、夾具的夾緊動(dòng)作實(shí)現(xiàn)工件的最后定位。這種辦法既能保證工藝要求，又可降低機(jī)器人操作臂的定位要求。
工作范圍
工作范圍是指機(jī)器人操作臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫做工作區(qū)域。因?yàn)槟┒藞?zhí)行器的形狀和尺寸是多種多樣的，為了真實(shí)反映機(jī)器人的特征參數(shù)，所以是指不安裝末端執(zhí)行器時(shí)的工作區(qū)域。工作范圍的形狀和大小是十分重要的。機(jī)器人在執(zhí)行某一作業(yè)時(shí)，可能會(huì)因?yàn)榇嬖谑植坎荒艿竭_(dá)的作業(yè)死區(qū)（dead zone）而不能完成任務(wù)。
機(jī)器人操作臂的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運(yùn)動(dòng)的軌跡來確定。一個(gè)操作運(yùn)動(dòng)的軌跡往往是幾個(gè)動(dòng)作合成的，在確定工作范圍時(shí)，可將運(yùn)動(dòng)軌跡分解成單個(gè)動(dòng)作，由單個(gè)動(dòng)作的行程確定機(jī)器人操作臂的最大行程。為便于調(diào)整，可適當(dāng)加大行程數(shù)值。各個(gè)動(dòng)作的最大行程確定之后，機(jī)器人操作臂的工作范圍也就定下來了。
最大工作速度
通常指機(jī)器人操作臂末端的最大速度。提高速度可提高工作效率，因此提高機(jī)器人的加速減速能力，保證機(jī)器人加速減速過程的平穩(wěn)性是非常重要的。
承載能力
承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。機(jī)器人的載荷不僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，而且還與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見，承載能力是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。通常，承載能力不僅要考慮負(fù)載，而且還要考慮機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。
運(yùn)動(dòng)速度
機(jī)器人或機(jī)械手各動(dòng)作的最大行程確定之后，可根據(jù)生產(chǎn)需要的工作節(jié)拍分配每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間，進(jìn)而確定各動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)速度。如一個(gè)機(jī)器人操作臂要完成某一工件的上料過程，需完成夾緊工件，手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)等一系列動(dòng)作，這些動(dòng)作都應(yīng)該在工作節(jié)拍所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。至于各動(dòng)作的時(shí)間究竟應(yīng)如何分配，則取決于很多因素，不是一般的計(jì)算所能確定的。要根據(jù)各種因素反復(fù)考慮，并試作各動(dòng)作的分配方案，進(jìn)行比較平衡后，才能確定。節(jié)拍較短時(shí)，更需仔細(xì)考慮。
機(jī)器人操作臂的總動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于或等于工作節(jié)拍。如果兩個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，要按時(shí)間較長(zhǎng)的計(jì)算。一旦確定了最大行程和動(dòng)作時(shí)間，其運(yùn)動(dòng)速度也就確定下來了。
分配各動(dòng)作時(shí)間應(yīng)考慮以下要求。
①給定的運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)大于電氣、液（氣）壓元件的執(zhí)行時(shí)間。
?、谏炜s運(yùn)動(dòng)的速度要大于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度。因?yàn)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性一般大于伸縮運(yùn)動(dòng)的慣性。機(jī)器人或機(jī)械手升降、回轉(zhuǎn)及伸縮運(yùn)動(dòng)的時(shí)間要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分配。如果工作節(jié)拍短，上述運(yùn)動(dòng)所分配的時(shí)間就短，運(yùn)動(dòng)速度就一定要提高。但速度不能太高，否則會(huì)給設(shè)計(jì)、制造帶來困難。在滿足工作節(jié)拍要求的條件下，應(yīng)盡量選取較低的運(yùn)動(dòng)速度。機(jī)器人或機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度與臂力、行程、驅(qū)動(dòng)方式、緩沖方式、定位方式都有很大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)具體情況加以確定。
?、墼诠ぷ鞴?jié)拍短、動(dòng)作多的情況下，常使幾個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行。為此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施，以保證動(dòng)作的同步。
應(yīng)用
醫(yī)療行業(yè)
在醫(yī)療行業(yè)中，許多疾病都不能只靠口服外敷藥物治療，只有將藥物直接作用于病灶上或是切除病灶才能達(dá)到治療的效果，現(xiàn)代醫(yī)療手段最常使用的方法就是手術(shù)，然而人體生理組織有許多極為復(fù)雜精細(xì)而又特別脆弱的地方，人的手動(dòng)操作精度不足以安全的處理這些部位的病變，但是這些部位的疾病都是非常危險(xiǎn)的，如果不加以干預(yù)，后果是非常致命的。
隨著科技的進(jìn)展，這些問題逐漸得到解決，微型機(jī)器人的問世為這一問題提供了解決的方法，微型機(jī)器人由高密度納米集成電路芯片為主體，擁有不亞于大型機(jī)器人的運(yùn)算能力和工作能力且可以遠(yuǎn)程操控，其微小的體積可以進(jìn)入人的血管，并在不對(duì)人體造成損傷的情況下進(jìn)行治療和清理病灶。還可以實(shí)時(shí)的向外界反饋人體內(nèi)部的情況，方便醫(yī)生及時(shí)做出判斷和制定醫(yī)療計(jì)劃。有些疾病的檢查和治療手段會(huì)給患者造成大量的痛苦，比如胃鏡，利用微型機(jī)器人就可以在避免增加患者痛苦的前提下完成身體內(nèi)部的健康檢查。截止到2022年，制約微型機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵因素在于成本非常昂貴，稀有金屬的替代品的尋找將成為未來發(fā)展的重要方向。
2021年，美國(guó)1/3的手術(shù)是使用機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行的。機(jī)器人更常被應(yīng)用于醫(yī)院的門診外科手術(shù)中。機(jī)器人助手正在被整合到醫(yī)療領(lǐng)域，以改善服務(wù)質(zhì)量，提高治療和護(hù)理工作的效率。
軍事行業(yè)
將機(jī)器人最早應(yīng)用于軍事行業(yè)始于二戰(zhàn)時(shí)期的美國(guó)，為了減少人員的傷亡，作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行前都會(huì)先派出偵查無人機(jī)到前方打探敵情。在兩軍作戰(zhàn)的時(shí)候，能夠先一步了解敵人的動(dòng)向要比單純?cè)黾颖τ杏玫枚?。隨著科技的進(jìn)步，戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器人在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，從最初的偵查探測(cè)逐漸拓展到戰(zhàn)斗和拆除行動(dòng)。利用無人機(jī)制敵于千里之外成為軍事戰(zhàn)略的首選，拆彈機(jī)器人可以精確的拆彈排彈，避免了拆彈兵在戰(zhàn)斗中的傷亡。擁有完備的軍事機(jī)器人系統(tǒng)逐漸成為一個(gè)現(xiàn)代強(qiáng)國(guó)必不可少的發(fā)展部分。
教育行業(yè)
教育機(jī)器人是一個(gè)新興的概念，多年來，機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展研究方向都是如何應(yīng)用于生活中代替人們完成體力或是危險(xiǎn)工作，而教育機(jī)器人則是以機(jī)器人為媒介，對(duì)人進(jìn)行教育或是對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。教育機(jī)器人作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展非常迅速，其主要形式為一些機(jī)器人啟蒙教育工作室，對(duì)兒童到青年不同的人群進(jìn)行機(jī)器人組裝調(diào)試編程控制等方面的教學(xué)。大型的教育機(jī)器人公司也會(huì)承辦一些從小學(xué)到大學(xué)組的機(jī)器人競(jìng)賽，通常包含窄足、交叉足場(chǎng)地競(jìng)步，體操表演比賽。對(duì)于機(jī)器人的推廣有著極為重要的作用。
地鐵巡檢
2023年，一臺(tái)擁有“超強(qiáng)大腦”的在列車檢修領(lǐng)域試點(diǎn)應(yīng)用的列車智能巡檢機(jī)器人在京港地鐵17號(hào)線次渠南停車場(chǎng)工作。
生產(chǎn)生活
工廠制造業(yè)的發(fā)展歷程十分久遠(yuǎn)，最初的工廠都是以手工業(yè)為主，后來逐漸發(fā)展成手工與機(jī)床結(jié)合的生產(chǎn)方式?，F(xiàn)代社會(huì)的供給需求對(duì)生產(chǎn)力的要求越來越高，工廠對(duì)于人力成本方面的問題也一直難以攻克，尤其對(duì)于工作人員的管理和安全保障是最為難辦的問題。對(duì)于一些會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體粉塵或是有些爆炸和觸電風(fēng)險(xiǎn)的工作場(chǎng)合，機(jī)械臂憑借著良好的仿生學(xué)結(jié)構(gòu)可以代替人手完成幾乎全部的動(dòng)作。為了適應(yīng)大規(guī)模的批量生產(chǎn)，零散的機(jī)械臂逐漸發(fā)展組合成完整的生產(chǎn)流水線，工人只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作和分揀包裝，其余的工作全部都由生產(chǎn)流水線自動(dòng)完成。
隨著技術(shù)的成熟，機(jī)器人和人們的生活的關(guān)系越來越密切，智能家居成為當(dāng)下非常熱門的話題，掃地機(jī)器人算是智能家居推廣的先行者，將機(jī)器人技術(shù)引入住宅可以使生活更加安全舒心，尤其家里有老人和兒童，智能的家居和家政機(jī)器人可以起到自動(dòng)操作調(diào)整模式并保障安全的作用。
實(shí)驗(yàn)室
機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（State Key Laboratory of Robotics）依托于中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所，前身是中國(guó)科學(xué)院機(jī)器人學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室是中國(guó)機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域最早建立的部門重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域著名科學(xué)家蔣新松院士1989-1997年曾任實(shí)驗(yàn)室主任。近二十年來，實(shí)驗(yàn)室在機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論與方法研究方面與國(guó)際先進(jìn)水平同步發(fā)展，并在機(jī)器人技術(shù)前沿探索和示范應(yīng)用等方面取得一批有重要影響的科研成果，充分顯示出實(shí)驗(yàn)室具有解決國(guó)家重大科技問題的能力。中國(guó)在沈陽(yáng)渾南技術(shù)開發(fā)區(qū)的“新松機(jī)器人”公司即是中國(guó)的該科研領(lǐng)域的基地。該實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人學(xué)研究總體水平在國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域處于核心和帶頭地位，是國(guó)內(nèi)外具有重要影響的機(jī)器人學(xué)研究基地。
實(shí)驗(yàn)室定位于為中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、國(guó)家安全和重大科學(xué)工程提供所需要的機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)，研究機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論與方法、發(fā)展可行技術(shù)和平臺(tái)樣機(jī)系統(tǒng)，培養(yǎng)和匯聚從事機(jī)器人學(xué)研究的高水平人才，推動(dòng)中國(guó)先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。主要面向發(fā)展具有感知、思維和動(dòng)作能力的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)，研究機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)理論方法、關(guān)鍵技術(shù)、機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)和機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)。
實(shí)驗(yàn)室堅(jiān)持對(duì)外開放，吸引國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者開展交流與合作研究。通過設(shè)立基金課題，實(shí)驗(yàn)室與國(guó)內(nèi)有關(guān)從事機(jī)器人學(xué)研究的近30所大學(xué)、研究所和企業(yè)建立了聯(lián)系，幾乎涵蓋國(guó)內(nèi)從事機(jī)器人學(xué)研究的所有單位。實(shí)驗(yàn)室結(jié)合自身的發(fā)展方向，有針對(duì)性地與國(guó)內(nèi)外知名科研團(tuán)隊(duì)建立合作關(guān)系。這些合作，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)、了解國(guó)家需求、建立有針對(duì)性的演示驗(yàn)證系統(tǒng)，發(fā)揮了重要作用。
機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室是專注于機(jī)器人技術(shù)研究與開發(fā)的空間，致力于機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。以下是對(duì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的詳細(xì)闡述：
一、實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)
1、高度集成：實(shí)驗(yàn)室將多種智能機(jī)器人技術(shù)集成在一起，包含感知、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)，為科研人員提供全面的技術(shù)支持。
2、開放共享：實(shí)驗(yàn)室對(duì)所有科研人員開放，鼓勵(lì)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的合作，推動(dòng)創(chuàng)新成果的共享。
3、實(shí)踐性強(qiáng)：實(shí)驗(yàn)室配備完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具，如服務(wù)機(jī)械人平臺(tái)、機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)開放平臺(tái)、智能機(jī)械臂、無人機(jī)等，使科研人員可以迅速將理論應(yīng)用于實(shí)踐，增強(qiáng)研發(fā)效率。
4、國(guó)際化視野：實(shí)驗(yàn)室積極開展國(guó)際交流與合作，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，提升我國(guó)智能機(jī)器人領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。
二、研究與應(yīng)用領(lǐng)域
1、研究領(lǐng)域：機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室主要進(jìn)行人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等方面的研究。
2、應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的研究成果廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、教育、互聯(lián)網(wǎng)、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器人可以用于倉(cāng)儲(chǔ)配送一體化自動(dòng)化藥房、自動(dòng)配藥系統(tǒng)、力控按摩、超聲影像系統(tǒng)等；在教育領(lǐng)域，機(jī)器人可以用于智能制造示范線、智能柔性抓取科研與教學(xué)平臺(tái)等。
三、人才培養(yǎng)與學(xué)術(shù)交流
1、人才培養(yǎng)：機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室注重培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，為我國(guó)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提供人才支持。通過實(shí)驗(yàn)室的資源和設(shè)備，學(xué)生能夠在智能機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用開發(fā)，涉及人機(jī)協(xié)作、自主導(dǎo)航和環(huán)境感知等關(guān)鍵領(lǐng)域。
2、學(xué)術(shù)交流：實(shí)驗(yàn)室積極開展國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流與合作，提升我國(guó)智能機(jī)器人領(lǐng)域的國(guó)際地位。通過參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議、舉辦學(xué)術(shù)研討會(huì)等方式，實(shí)驗(yàn)室成員與國(guó)內(nèi)外同行保持緊密聯(lián)系，共同推動(dòng)智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。
四、實(shí)驗(yàn)室案例
以騰訊機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室（RoboticsX）為例，該實(shí)驗(yàn)室自2018年成立以來，匯集了國(guó)內(nèi)頂尖的機(jī)器人研究人才，并力爭(zhēng)在前沿技術(shù)上開辟新的疆域。RoboticsX專注于移動(dòng)、操作與智能決策三大核心能力的研究，通過團(tuán)隊(duì)的努力和集思廣益，已經(jīng)取得了多項(xiàng)具有創(chuàng)新性的成果，如能夠做空翻的Ollie和四足機(jī)器狗Max等。
五、未來發(fā)展
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。未來，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)致力于機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，推動(dòng)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為人類社會(huì)的進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。
綜上所述，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室在智能機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，通過高度集成、開放共享、實(shí)踐性強(qiáng)和國(guó)際化視野等特點(diǎn)，推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的研究與應(yīng)用不斷向前發(fā)展。
研究進(jìn)展
2021年，據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道，美國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種有史以來首次可以自我繁殖的異形機(jī)器人（Xenobots 3.0），《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》發(fā)表了這一研究結(jié)果。
2022年4月，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所基于幾何運(yùn)動(dòng)旋量重建出連續(xù)體機(jī)器人的空間三維形狀，獲得連續(xù)體機(jī)器人的曲率、撓率等信息。相關(guān)成果發(fā)表在IEEE Robotics and Automation Letters上。
2022年9月，美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究人員在100到250微米大小的太陽(yáng)能機(jī)器人上安裝了比螞蟻頭還小的電子“大腦”，這樣它們就可以在不受外部控制的情況下自主行走。該論文發(fā)表在9月21日的《科學(xué)·機(jī)器人》雜志。
2023年，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)（ASU）科學(xué)家研制出了世界上第一個(gè)能像人類一樣出汗、顫抖和呼吸的戶外行走機(jī)器人模型。這一測(cè)試機(jī)器人名為“ANDI”。
上海非夕機(jī)器人科技有限公司研發(fā)的“拂曉”機(jī)器人系全球首臺(tái)自適應(yīng)機(jī)器人?！胺鲿浴睓C(jī)器人像人手一樣擁有底層“元”能力，柔性程度甚至超越人手，拓展了機(jī)器人能力邊界。
機(jī)器人的研究進(jìn)展可以從多個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)，以下是對(duì)當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域主要研究進(jìn)展的概述：
一、技術(shù)創(chuàng)新與硬件發(fā)展
1、核心零部件的進(jìn)步：
高爆發(fā)電機(jī)、高算力芯片、精密減速器、高精度傳感器和長(zhǎng)續(xù)航電池等核心零部件的發(fā)展，為人形機(jī)器人的穩(wěn)定性和性能提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這些技術(shù)的進(jìn)步使得機(jī)器人能夠執(zhí)行更加復(fù)雜和精細(xì)的任務(wù)，滿足多樣化的應(yīng)用需求。
例如，高算力芯片的應(yīng)用提升了機(jī)器人的數(shù)據(jù)處理和決策能力，而高精度傳感器則增強(qiáng)了機(jī)器人的環(huán)境感知能力。
2、人工智能技術(shù)的融合：
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖語(yǔ)法、進(jìn)化算法等AI技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人設(shè)計(jì)中，能夠根據(jù)具體場(chǎng)景和任務(wù)需求自動(dòng)構(gòu)建機(jī)器人的腿足、手臂、軀干等模塊，實(shí)現(xiàn)形態(tài)和控制的協(xié)同優(yōu)化。這種技術(shù)不僅提高了設(shè)計(jì)的效率，也為機(jī)器人的個(gè)性化和定制化打開了大門。
例如，通過生成式AI技術(shù)，機(jī)器人生產(chǎn)廠家正在開發(fā)生成式AI驅(qū)動(dòng)的界面，讓用戶可以通過使用自然語(yǔ)言而不是代碼來更直觀地為機(jī)器人編程。
二、運(yùn)動(dòng)與操作能力
1、復(fù)雜地形行走能力：
機(jī)器人能夠在復(fù)雜地形上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、自適應(yīng)、抗干擾的行走。這得益于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法的優(yōu)化和硬件性能的提升，使得機(jī)器人能夠應(yīng)對(duì)斜坡、階梯、門檻等人類環(huán)境的挑戰(zhàn)。
2、雙臂協(xié)同操作：
雙臂協(xié)同操作技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)器人能夠在下半身不穩(wěn)定的情況下，通過雙臂協(xié)作完成高性能操作任務(wù)。這種技術(shù)不僅提高了機(jī)器人的操作效率，也增強(qiáng)了其應(yīng)對(duì)復(fù)雜任務(wù)的能力。
三、感知與認(rèn)知能力
1、多模態(tài)大模型的發(fā)展：
融合語(yǔ)音、圖像、文本、傳感信號(hào)、3D點(diǎn)云等多模態(tài)信息的能力，提升了機(jī)器人在復(fù)雜場(chǎng)景任務(wù)中的泛化能力。這種多模態(tài)感知技術(shù)使得機(jī)器人能夠更全面地理解環(huán)境和任務(wù)需求，從而做出更準(zhǔn)確的決策。
2、具身智能的研究：
具身智能是指在高變化環(huán)境下能夠做出迅猛、精準(zhǔn)反應(yīng)的高性能智能系統(tǒng)。這種智能系統(tǒng)不僅依賴于虛擬環(huán)境的計(jì)算機(jī)仿真，還緊密結(jié)合了物理空間的機(jī)電系統(tǒng)。通過模擬人的肌肉骨骼系統(tǒng)和神經(jīng)機(jī)理，機(jī)器人能夠展現(xiàn)出更接近人類的高靈巧、高柔順、高智能行為。
四、應(yīng)用拓展與市場(chǎng)前景
1、應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大：
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景從傳統(tǒng)的工業(yè)制造、服務(wù)娛樂等領(lǐng)域擴(kuò)展到更多領(lǐng)域。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器人可以輔助醫(yī)生進(jìn)行精細(xì)手術(shù)操作；在康復(fù)護(hù)理方面，機(jī)器人可以根據(jù)患者需求提供個(gè)性化的康復(fù)訓(xùn)練和護(hù)理服務(wù)。
此外，機(jī)器人在家庭服務(wù)、教育娛樂、公共安全、生產(chǎn)制造、家居等領(lǐng)域也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
2、市場(chǎng)需求的增加：
隨著全球老齡化及勞動(dòng)力短缺等問題的加劇，以及經(jīng)濟(jì)水平的提升和科技進(jìn)步的推動(dòng)，服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)需求不斷增加。特別是在無接觸服務(wù)需求激增的背景下，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用得到了進(jìn)一步推動(dòng)。
預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)，機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量之一。
五、政策與標(biāo)準(zhǔn)制定
各國(guó)政府和國(guó)際組織紛紛制定相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)以支持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，中國(guó)自“十三五”以來就高度重視智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并發(fā)布了多項(xiàng)規(guī)劃和政策以推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時(shí)，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)等國(guó)際組織也在積極推動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作，以保障機(jī)器人產(chǎn)品的安全性和可靠性。
綜上所述，當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域的研究進(jìn)展涵蓋了技術(shù)創(chuàng)新、硬件發(fā)展、運(yùn)動(dòng)與操作能力、感知與認(rèn)知能力、應(yīng)用拓展與市場(chǎng)前景以及政策與標(biāo)準(zhǔn)制定等多個(gè)方面。這些進(jìn)展不僅推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用拓展，也為未來智能化時(shí)代的到來奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)
上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)60-70億人民幣，在全國(guó)名列第一。國(guó)際上機(jī)器人領(lǐng)域排名前四的ABB、FANUC、KUKA、安川等均在上海設(shè)有機(jī)構(gòu)。ABB機(jī)器人事業(yè)總部已落戶上海，機(jī)器人的年產(chǎn)量達(dá)6000臺(tái)，KUKA上月在松江的新工廠已開工，預(yù)計(jì)到2015年產(chǎn)能可達(dá)5000臺(tái)。上海將拓展機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用，使上海發(fā)展成為我國(guó)最大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地、機(jī)器人核心技術(shù)研發(fā)中心、高端制造中心、服務(wù)中心和應(yīng)用中心。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)總規(guī)模
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)近年來持續(xù)快速發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。以中國(guó)市場(chǎng)為例，2024年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將超過700億元人民幣。同時(shí)，人形機(jī)器人市場(chǎng)也呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，2024年中國(guó)人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為21.58億元，這一數(shù)字顯示出機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的巨大潛力和市場(chǎng)空間。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)率非常顯著。以人形機(jī)器人為例，據(jù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所預(yù)測(cè)，中國(guó)在人形機(jī)器人賽道的年均增速將高于全球平均水平。2024年至2030年，中國(guó)人形機(jī)器人市場(chǎng)的復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將超過61%。這種高增長(zhǎng)率預(yù)示著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在未來幾年內(nèi)將持續(xù)蓬勃發(fā)展。
主要參與者
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的主要參與者包括眾多知名的企業(yè)和品牌。例如，在人形機(jī)器人領(lǐng)域，有特斯拉、優(yōu)必選科技、蘋果等科技巨頭以及眾多國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的機(jī)器人整機(jī)廠和零部件供應(yīng)商。這些企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新、市場(chǎng)推廣等方面都取得了顯著的成果，推動(dòng)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
應(yīng)用領(lǐng)域
機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋了工業(yè)制造、醫(yī)療健康、農(nóng)業(yè)、軍事、服務(wù)等眾多領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)成為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。在服務(wù)領(lǐng)域，機(jī)器人也開始承擔(dān)越來越多的任務(wù)，如餐廳服務(wù)、導(dǎo)游等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)擴(kuò)大。
人類與機(jī)器人
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的分工越來越明細(xì)，尤其是在現(xiàn)代化的大產(chǎn)業(yè)中，有的人每天就只管擰一批產(chǎn)品的同一個(gè)部位上的一個(gè)螺母，有的人整天就是接一個(gè)線頭，就像電影《摩登時(shí)代》中演示的那樣，人們感到自己在不斷異化，各種職業(yè)病逐漸產(chǎn)生，于是人們強(qiáng)烈希望用某種機(jī)器代替自己工作，因此人們研制出了機(jī)器人，用以代替人們?nèi)ネ瓿赡切﹩握{(diào)、枯燥或是危險(xiǎn)的工作。由于機(jī)器人的問世，使一部分工人失去了原來的工作，于是有人對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生了敵意?！皺C(jī)器人上崗，人將下崗?！辈粌H在中國(guó)，即使在一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，也有人持這種觀念。其實(shí)這種擔(dān)心是多余的，任何先進(jìn)的機(jī)器設(shè)備，都會(huì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造出更多的社會(huì)財(cái)富，也就必然提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，這已被人類生產(chǎn)發(fā)展史所證明。任何新事物的出現(xiàn)都有利有弊，只不過利大于弊，很快就得到了人們的認(rèn)可。比如汽車的出現(xiàn)，它不僅奪了一部分人力車夫、挑夫的生意，還常常出車禍，給人類生命財(cái)產(chǎn)帶來威脅。雖然人們都看到了汽車的這些弊端，但它還是成了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?。英?guó)一位著名的政治家針對(duì)關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的這一問題說過這樣一段話：“日本機(jī)器人的數(shù)量居世界首位，而失業(yè)人口最少，英國(guó)機(jī)器人數(shù)量在發(fā)達(dá)國(guó)家中最少，而失業(yè)人口居高不下”，這也從另一個(gè)側(cè)面說明了機(jī)器人是不會(huì)搶人飯碗的。
美國(guó)是機(jī)器人的發(fā)源地，機(jī)器人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于日本，其中部分原因就是因?yàn)槊绹?guó)有些工人不歡迎機(jī)器人，從而抑制了機(jī)器人的發(fā)展。日本之所以能迅速成為機(jī)器人大國(guó)，原因是多方面的，但其中很重要的一條就是當(dāng)時(shí)日本勞動(dòng)力短缺，政府和企業(yè)都希望發(fā)展機(jī)器人，國(guó)民也都?xì)g迎使用機(jī)器人。由于使用了機(jī)器人，日本也嘗到了甜頭，它的汽車、電子工業(yè)迅速崛起，很快占領(lǐng)了世界市場(chǎng)。從世界工業(yè)發(fā)展的潮流看，發(fā)展機(jī)器人是一條必由之路。沒有機(jī)器人，人將變?yōu)闄C(jī)器；有了機(jī)器人，人仍然是主人。
機(jī)器人工程就業(yè)方向及前景
機(jī)器人工程專業(yè)的就業(yè)方向及前景分析如下：
一、就業(yè)方向
機(jī)器人工程專業(yè)的畢業(yè)生有多個(gè)就業(yè)方向，包括但不限于：
機(jī)器人制造與開發(fā)：畢業(yè)生可以從事機(jī)器人及其相關(guān)部件的設(shè)計(jì)、制造、組裝以及機(jī)器人系統(tǒng)的集成和應(yīng)用工作。
科研與教育：由于機(jī)器人工程專業(yè)所學(xué)知識(shí)面較廣，畢業(yè)生也可以選擇進(jìn)入國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)高校或頂級(jí)科研院所，從事科學(xué)研究、技術(shù)攻關(guān)或教學(xué)工作。特別是具有博士學(xué)歷的畢業(yè)生，在教學(xué)和科研方面有更多機(jī)會(huì)。
機(jī)器人應(yīng)用：在制造業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，機(jī)器人工程師可以負(fù)責(zé)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，提高效率和準(zhǔn)確性。
無人駕駛與交通智能化：隨著無人駕駛技術(shù)的興起，機(jī)器人工程師在這一領(lǐng)域也有著廣闊的就業(yè)前景，可以參與自動(dòng)駕駛汽車的研發(fā)工作。
醫(yī)療保健與護(hù)理機(jī)器人：在人口老齡化趨勢(shì)加劇的背景下，醫(yī)療機(jī)器人的研發(fā)和維護(hù)成為重要方向，畢業(yè)生可以從事與醫(yī)療機(jī)器人相關(guān)的各項(xiàng)工作。
項(xiàng)目管理與咨詢：機(jī)器人工程項(xiàng)目的推進(jìn)需要專業(yè)人才進(jìn)行項(xiàng)目管理或提供技術(shù)咨詢服務(wù)，這也是畢業(yè)生的一個(gè)就業(yè)選擇。
二、就業(yè)前景
機(jī)器人工程專業(yè)的就業(yè)前景樂觀，主要原因有以下幾點(diǎn)：
產(chǎn)業(yè)需求增長(zhǎng)：智能制造、智慧物流、智慧城市等領(lǐng)域的快速發(fā)展推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的廣泛應(yīng)用。預(yù)計(jì)未來幾年，隨著機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)機(jī)器人工程專業(yè)人才的需求也將不斷增長(zhǎng)。
技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)：機(jī)器人技術(shù)涉及多個(gè)綜合性技術(shù)領(lǐng)域，需要持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)。新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)為機(jī)器人工程專業(yè)的畢業(yè)生提供了更多就業(yè)機(jī)會(huì)。
全球市場(chǎng)需求：機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)全球化，尤其在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，機(jī)器人應(yīng)用成為趨勢(shì)。因此，該專業(yè)的就業(yè)前景也將隨著全球市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)而提升。
此外，從薪資角度來看，機(jī)器人工程專業(yè)的畢業(yè)生也具有較高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在美國(guó)，該專業(yè)本科畢業(yè)起薪可達(dá)6萬(wàn)美元/年，而在國(guó)內(nèi)，從事機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域的工作也屬于中高收入職業(yè)。這進(jìn)一步印證了機(jī)器人工程專業(yè)良好的就業(yè)前景。
綜上所述，機(jī)器人工程專業(yè)提供了多樣化的就業(yè)方向，并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，其就業(yè)前景廣闊，薪資待遇優(yōu)厚。
產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在技術(shù)問題上面臨著多方面的挑戰(zhàn)，以下是對(duì)這些問題的詳細(xì)歸納：
一、技術(shù)難題
1、多模態(tài)感知融合：
問題描述：如何將機(jī)器人多模態(tài)的感官感知（如視覺、聽覺、觸覺等）全部融合起來，以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的全面、準(zhǔn)確理解，是當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)面臨的一大難題。這要求機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)處理并整合來自不同傳感器的信息，以作出正確的決策和行動(dòng)。
解決方案建議：加強(qiáng)跨領(lǐng)域的技術(shù)合作，推動(dòng)傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)和人工智能算法的協(xié)同發(fā)展，提高機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的感知和適應(yīng)能力。
2、計(jì)算能力與能效比：
問題描述：隨著機(jī)器人功能的不斷增加，對(duì)計(jì)算能力的需求也在不斷提高。如何在保證機(jī)器人性能的同時(shí)，降低其能耗，是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展中需要解決的問題。
解決方案建議：發(fā)展高效能、低功耗的處理器和算法，優(yōu)化機(jī)器人的能源管理系統(tǒng)，提高能效比。
3、自主決策與智能水平：
問題描述：雖然機(jī)器人在某些特定任務(wù)上已經(jīng)表現(xiàn)出較高的自主決策能力，但在復(fù)雜、多變的環(huán)境中，其智能水平仍有待提高。
解決方案建議：加強(qiáng)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的理解和應(yīng)對(duì)能力。同時(shí)，探索新的算法和模型，使機(jī)器人能夠更加靈活、自主地完成任務(wù)。
二、材料與制造方案
1、新材料和制造方法：
問題描述：機(jī)器人專家正開始嘗試使用諸如人造肌肉、軟機(jī)器人技術(shù)和新的制造方法，將多種功能整合在一種材料中。但這些先進(jìn)的制造方法大多數(shù)還處于初期階段，因此將它們整合還難以實(shí)現(xiàn)。
解決方案建議：加強(qiáng)新材料和制造方法的研究，推動(dòng)其從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。
問題描述：在復(fù)制肌肉的機(jī)械性能和生物系統(tǒng)提供自身能量的能力方面，仍然存在著巨大的瓶頸。人造肌肉的發(fā)展已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是這種肌肉的健壯性、效率、活力和能量密度都需要提高。將活細(xì)胞嵌入機(jī)器人可以克服為小型機(jī)器人提供動(dòng)力的難題，也可以將自我修復(fù)和嵌入式傳感等生物特性嵌入機(jī)器人，不過如何整合這些部分仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
解決方案建議：加強(qiáng)仿生學(xué)和生物技術(shù)的研究，探索將生物特性應(yīng)用于機(jī)器人的新途徑。
三、能源與續(xù)航
問題描述：能源儲(chǔ)存是移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)主要瓶頸。無人機(jī)、電動(dòng)汽車和可再生能源對(duì)此的需求不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)了電池技術(shù)的進(jìn)步，但多年來，根本挑戰(zhàn)基本沒有改變。這意味著，在電池開發(fā)的同時(shí)，要努力最小化機(jī)器人的用電需求，并且讓它們使用新的能源。讓它們從環(huán)境中獲取能量并通過無線傳輸能量是值得研究的兩種極具前景的研究方向。
解決方案建議：研發(fā)更高效的能源管理系統(tǒng)和新型能源供應(yīng)方式，提高機(jī)器人的續(xù)航能力和使用便利性。
四、安全與標(biāo)準(zhǔn)化
1、安全問題：
問題描述：在與人類共同工作或服務(wù)領(lǐng)域中，保證機(jī)器人操作安全至關(guān)重要。然而，目前許多工業(yè)機(jī)器人安全控制系統(tǒng)還存在缺陷，并未能有效避免意外事故的發(fā)生。安全問題仍然是制約機(jī)器人應(yīng)用范圍拓展的一個(gè)痛點(diǎn)。
解決方案建議：加強(qiáng)機(jī)器人安全控制系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，提高機(jī)器人的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，制定和完善相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保機(jī)器人與人類共處的安全。
2、標(biāo)準(zhǔn)化問題：
問題描述：機(jī)器人科技行業(yè)發(fā)展較為迅速，缺乏一致性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也成為了一個(gè)痛點(diǎn)。不同廠商采用不同的技術(shù)、通訊協(xié)議以及編程語(yǔ)言，給機(jī)器人集成和合作帶來了很大的挑戰(zhàn)。
解決方案建議：加強(qiáng)國(guó)際合作與交流，共同制定和完善機(jī)器人技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過標(biāo)準(zhǔn)化工作，推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的互操作性和可集成性。
五、人機(jī)協(xié)作與互動(dòng)
1、人機(jī)協(xié)作：
問題描述：雖然人機(jī)協(xié)作已成為機(jī)器人技術(shù)的一大趨勢(shì)，但如何確保機(jī)器人與人類在安全、高效的環(huán)境中協(xié)同工作，仍是一個(gè)需要解決的問題。
解決方案建議：加強(qiáng)傳感器、視覺技術(shù)和智能夾具等關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高機(jī)器人的環(huán)境感知和適應(yīng)能力。同時(shí)，探索新的協(xié)作模式和交互方式，使機(jī)器人能夠更好地融入人類工作環(huán)境。
2、社會(huì)互動(dòng)：
問題描述：如果機(jī)器人要進(jìn)入人類的生活，它們將需要學(xué)會(huì)與人類打交道。但這并不簡(jiǎn)單，因?yàn)槲覀儙缀鯖]有具體的人類行為模型，而且我們很容易低估我們與生俱來的人性中的復(fù)雜性。社交機(jī)器人需要能夠感知到細(xì)微的社會(huì)線索，比如面部表情或語(yǔ)調(diào)，理解它們所處的文化和社會(huì)環(huán)境，并對(duì)與它們互動(dòng)的人的心理狀態(tài)進(jìn)行建模，以適應(yīng)與人類進(jìn)行交流，無論是處于短期關(guān)系還是長(zhǎng)期關(guān)系的過程中。
解決方案建議：加強(qiáng)人機(jī)交互技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高機(jī)器人的社交能力和情感理解能力。同時(shí)，加強(qiáng)公眾教育和宣傳，提高人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)的認(rèn)知和理解程度。
綜上所述，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在技術(shù)問題上面臨著多方面的挑戰(zhàn)。為了推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用，需要不斷加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、創(chuàng)新合作模式、完善標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及提高人機(jī)協(xié)作與互動(dòng)能力。
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