遥操作机器人原理及其关键技术的介绍

　　机器人在现代 的工 业生产 中获得 了广泛 的应用 。但 其研究 与应用 目前仍 面 临诸多 难题 ，如 ： （1）在动态的 、非结构化 的环境 中，现有 的机器人 对环境 的适应能力有限 ； （2）对 于一些 复 杂任务 ，由于受机器人成 本 和 功 能 的 限制 ，机 器 人 还 不 能 独 立 完成 ； （3）很多场合需要机 器人 服从 人 的 “指 挥 ” 或主 动地辅助人 ，增强人 的感 知和体 能。由于机器人面临的以上种种 问题 ，20世 纪 80年代末 ，人机结 合 的理念出现并得 以发展 。这在 当时具 有重要意义 ，主要体现在 两方 面 ：首先 。人机结合理 念纠正 了当时人们脱离实 际而盲 目追求 全 自动化的错误观念 ，从而使人工智能研究重新 步人 正轨 ；其次 ，为人工智能和 系统论研究 开辟 了新的道路 。在 20多年 的发展 中 。人机 结合的理论不断得到完善 ，并逐渐应用到航空航 天和工业自动化控制等诸多领域 ，本文研究 的是 人机结 合领域的一个重要分支—— 工业 生产中的人机合作 。本文将简述工业生产 中人机合作 的研究 现状 、主要 形式 、关键问题和存在 的困难 。 1 人机合作的发展现状 1987年 LENAT… 等 提 出 人 机 合 作 ，并 预 测 ： “ ‘系统 ’将使智能计算机 和智能人 之间形成 一种 同事关系 ，人和计算机各 自完成 自己最擅 长的任务 ，系统 的智能是这种合作 的产物 。人 与计算 机的这种合作可能达到天衣无缝 并极其 自然 的境 地 ，以至于技 能 、知识及想法是在人脑 中还 是在计 算机的知识结构 中都没有什 么关 系 ，从这样 的人机 系统 中将 出现超人 的智慧和能力 。”20世纪 60年 代发展 起 来 的遥操 作机 器人 ，起始 阶段 主要 是基于主从 遥控机器人 的机械结构设计 ，目前 已逐渐 转向人与机器人合作上来 ，充分发挥人与机器人各 自的特长 ，人给 出操纵 的信号 ，控制机器人在危险的或人不能到达 的区域工作 。机 器人 实时采集工作现场的信息反馈给人进行分 析 ，决 策 ，给出机器人的 控制 信号 。1995年美 国西北 大 学 的爱德华和迈科尔博士 提 出的人机 合作 机器 人 Cobot，是 一种被动式人机合作 机 器人。Cobot的应 用解决 了传 统工业机器人不能与人在一个作业 空间直接合作工作 的问题 。近年来 又有研究人 员提出人机协同机械手 ，用于实 现工件 的交换 和数控机床的上下料等工作 。还有学者 提出了 “以人 为 中心 的机器人 系统 ” ，其本质特 征主要有两 点 ： （1）强 调 “以人 为本 ” 的思 想 ，即人 是命令 和需求 的主体 ，机器人应 能够感知环境 和人的需求 ，进而主动地为人服务 ，充 当人 的智 能助手或代理 ； （2）机器 人和人 是一种 “合 作” 关 系 ，强调人的智能应参与到机 器的控制中去。