第一篇：機(jī)器人概述課程論文

《機(jī)器人概述》課程論文

題 目：院（系）：專(zhuān) 業(yè)：學(xué) 號(hào)：姓 名：授課教師：完成日期：

智能居家機(jī)器人

外國(guó)語(yǔ)學(xué)院

商務(wù)英語(yǔ) xxx xxx xxx 2016年10月16日

智能居家機(jī)器人

xxx

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、石墨烯、3D等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了智能居家機(jī)器人的飛速發(fā)展。尤其在家庭日常事務(wù)、遠(yuǎn)程辦公、兒童看管、老人看護(hù)、個(gè)人安保等方面取得了舉世矚目的成就。早期家居機(jī)器人效率低，撞墻頻頻，跌倒了就爬不起來(lái)，也處理不了拖地后的臟水和掃一堆的垃圾。不過(guò)，新一代的智能居家機(jī)器人，已經(jīng)不可同日而語(yǔ)了，無(wú)論打掃衛(wèi)生還是照顧孩子，它們都能夠做得有板有眼，游刃有余。最重要的是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，人口老齡化、“空巢”現(xiàn)象、留守兒童、人口紅利逐漸褪去等社會(huì)問(wèn)題和現(xiàn)象的加重，不同的單位，機(jī)構(gòu)，家庭等對(duì)智能居家機(jī)器人的需求空前增長(zhǎng)，同時(shí)，創(chuàng)造了龐大的智能居家機(jī)器人市場(chǎng)。互聯(lián)網(wǎng)，IT技術(shù)，影像技術(shù)，材料技術(shù)的發(fā)展為智能居家機(jī)器人提供了可靠的軟硬件的支持，以及現(xiàn)代營(yíng)銷(xiāo)方式，消費(fèi)方式為智能居家機(jī)器人的普及提供了有力的保障。

關(guān)鍵詞：新科技，家居，機(jī)器人

1老人看護(hù)

我國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì)以來(lái)，呈現(xiàn)出老年人口基數(shù)大、增速快、高齡化、失能化、空巢化趨勢(shì)明顯的態(tài)勢(shì)，再加上我國(guó)未富先老的國(guó)情和家庭小型化的結(jié)構(gòu)疊加在一起，養(yǎng)老問(wèn)題異常嚴(yán)峻。2015年2月26日，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布2014年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。公報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2014年年末我國(guó)60周歲及以上人口數(shù)為21242萬(wàn)人，占總?cè)丝诒戎貫?5.5%；65周歲及以上人口數(shù)為13755萬(wàn)人，占比10.1%，首次突破10%。數(shù)據(jù)顯示，2014年末全國(guó)大陸總?cè)丝跒?36782萬(wàn)人，比上年末增加710萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)常住人口為74916萬(wàn)人，占總?cè)丝诒戎貫?4.77%。全年出生人口1687萬(wàn)人，出生率為12.37‰；死亡人口977萬(wàn)人，死亡率為7.16‰；自然增長(zhǎng)率為5.21‰。全國(guó)人戶(hù)分離的人口為2.98億人，其中流動(dòng)人口為2.53億人。［1］此外，養(yǎng)老除了保障老年人的基本生活之外，還需要大量的適合老年人心理、醫(yī)學(xué)等諸多方面的專(zhuān)業(yè)護(hù)理服務(wù)。未來(lái)養(yǎng)老的發(fā)展應(yīng)該是老年人的生活保障逐漸走向社會(huì)化，轉(zhuǎn)變家庭養(yǎng)老為社會(huì)養(yǎng)老，由政府承擔(dān)是大趨勢(shì)。盡管機(jī)構(gòu)養(yǎng)老在中國(guó)老年福利服務(wù)體系中處于補(bǔ)充地位，但其作用卻是相當(dāng)大的。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，特別是人口老齡化、家庭小型化、農(nóng)村城市化，人民群眾對(duì)于養(yǎng)老服務(wù)的需求將會(huì)越來(lái)越大，現(xiàn)有的養(yǎng)老設(shè)施總量很難滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的養(yǎng)老需求。不僅如此，由于養(yǎng)老服務(wù)隊(duì)伍整體素質(zhì)不高，從業(yè)人員的職業(yè)化建設(shè)滯后，中國(guó)現(xiàn)有養(yǎng)老服務(wù)隊(duì)伍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)養(yǎng)老事業(yè)發(fā)展的客觀需求。中國(guó)城市老年人失能和半失能的達(dá)到14.6%，農(nóng)村已經(jīng)超過(guò)20%，這部分老人需要專(zhuān)業(yè)的護(hù)理和照顧，按照老年人與護(hù)理人員比例3：1推算，全國(guó)最少需要1000萬(wàn)名養(yǎng)老護(hù)理員。［2］ 針對(duì)以上問(wèn)題我認(rèn)為可以通過(guò)智能居家機(jī)器人得以解決，我們可以個(gè)性化定制和推出普通大眾版。智能居家機(jī)器人在老人看護(hù)方面，可以節(jié)省人力超過(guò)80%，通過(guò)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算，及時(shí)的逐一或智能匹配回答大量用戶(hù)的問(wèn)題，為眾多白領(lǐng)和獨(dú)生子女家庭解決工作的后顧之憂(yōu)，同時(shí)，也能很好的照顧老人的日常生活，包括飲食起居和情感問(wèn)題。通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)及時(shí)反饋老人提的每一個(gè)問(wèn)題并耐心解答，深度數(shù)據(jù)挖掘，根據(jù)聊天內(nèi)容進(jìn)行訪客數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及客戶(hù)問(wèn)題分析和客戶(hù)新需求收集，深度挖掘數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)生成分析報(bào)表，幫助智能居家機(jī)器人及時(shí)調(diào)整應(yīng)答策略，同時(shí)自主學(xué)習(xí)知識(shí)，自動(dòng)收集類(lèi)似問(wèn)題和問(wèn)法，匹配相似問(wèn)法自動(dòng)學(xué)習(xí)，提升智能問(wèn)答準(zhǔn)確率，結(jié)合訪客的選擇和機(jī)器人的智能判斷，自動(dòng)補(bǔ)充和完善系統(tǒng)不具備的知識(shí)庫(kù)詞條，快速完成自我學(xué)習(xí)，把握用戶(hù)心理，智能居家機(jī)器人還能查詢(xún)天氣，講笑話，能為用戶(hù)帶來(lái)更好的體驗(yàn)感。如果老人表現(xiàn)出思念子女的表情或行為時(shí)，他會(huì)及時(shí)感應(yīng)到并及時(shí)在曲面顯示器上出現(xiàn)老人子女的畫(huà)面，運(yùn)用最新的影像和顯示技術(shù)營(yíng)造出一種老人平時(shí)和家人在一起的場(chǎng)面從而緩解老年人的孤獨(dú)之感。當(dāng)老人外出散步時(shí)，智能居家機(jī)器人的自動(dòng)導(dǎo)航和安保功能會(huì)及時(shí)啟動(dòng)，從而防止老人走失和遭遇意外事故。如果老人患有慢性或突發(fā)疾病時(shí)，智能居家機(jī)器人可以在與老人交談和對(duì)視的過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并啟動(dòng)應(yīng)急程序做出相應(yīng)的行動(dòng)，該就醫(yī)的就醫(yī)，該吃藥的吃藥或聯(lián)系急救中心和老人的家庭醫(yī)生，從而確保老人的在家安全。

2兒童看管

隨著農(nóng)村父母離鄉(xiāng)進(jìn)城打工、經(jīng)商人數(shù)的增多，農(nóng)村兒童留守農(nóng)村而無(wú)人照管的人數(shù)也在不斷增多，調(diào)查顯示：我國(guó)有1.2億農(nóng)民常年在城市務(wù)工經(jīng)商，產(chǎn)生了近2000萬(wàn)留守兒童，其中14歲以下占86.5%.他們失去父母庇護(hù)，身心、學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)都面臨著失管、失教和失衡，由此引發(fā)了諸多社會(huì)問(wèn)題，同時(shí)，也引起了社會(huì)各界對(duì)這個(gè)群體的關(guān)注。［3］調(diào)查中發(fā)現(xiàn)這些孩子由于父母長(zhǎng)年在外務(wù)工，留守在家由祖父母、外祖父母或其他親戚朋友作為臨時(shí)監(jiān)護(hù)人，由他們照管孩子的一切，當(dāng)然其中還存在家中無(wú)人看管的現(xiàn)象。根據(jù)留守兒童家庭狀況，家庭環(huán)境及臨時(shí)監(jiān)護(hù)人的文化素質(zhì)，年齡等諸多因素的影響，留守兒童問(wèn)題主要有以下幾種類(lèi)型：無(wú)能為力，只管“吃”的放縱型；隔代教育，只顧“給”的溺愛(ài)型；寄居他家，無(wú)法管的放縱型。

為此，我們推出智能居家機(jī)器人兒童版，以此幫助在外務(wù)工的農(nóng)村的父母和兒童，既為農(nóng)村父母解決后顧之憂(yōu)又為農(nóng)村兒童帶來(lái)快樂(lè)的童年。首先，智能居家機(jī)器人可以幫助兒童及時(shí)完成學(xué)業(yè)任務(wù)并提供不同的參考方案對(duì)不同年齡段的兒童的德智體美進(jìn)行全方面的培養(yǎng)。其次，針對(duì)不同的學(xué)科和個(gè)體及時(shí)調(diào)用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的資源提供解決方案，并用云計(jì)算技術(shù)快速匹配最佳解決方案。再次，針對(duì)不同年齡段兒童的心理特點(diǎn)和發(fā)展，及時(shí)解決兒童出現(xiàn)的心理問(wèn)題和行為問(wèn)題。最后，統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)外和平臺(tái)內(nèi)外的資源，快速調(diào)用數(shù)據(jù)資源，制定最佳的兒童培養(yǎng)方案并及時(shí)根據(jù)具體情況調(diào)整相應(yīng)的培養(yǎng)方案。如果，兒童在學(xué)校遭遇意外事故時(shí)智能居家機(jī)器人可以及時(shí)啟動(dòng)安保功能，為兒童提供全方位的安保服務(wù)，不但可以防止校園欺凌事件的發(fā)生而且可以防止兒童性格的畸形發(fā)展。如果，兒童在家做家務(wù)時(shí)智能居家機(jī)器人可以提供必要的幫助，通過(guò)3D技術(shù)和最新的影像技術(shù)，會(huì)讓兒童感覺(jué)到跟著智能居家機(jī)器人干家務(wù)就像跟著父母做家務(wù)一樣，同時(shí)，也可以維持和培養(yǎng)親情關(guān)系。如果，兒童思念父母時(shí)智能居家機(jī)器人可以及時(shí)從兒童的表情，動(dòng)作，語(yǔ)言等方面及時(shí)得到反饋并及時(shí)切換到相應(yīng)的模式，較為真實(shí)的還原兒童與父母在一起的生活場(chǎng)景，防止兒童出現(xiàn)心理疾病，緩解兒童的思念之情。

3家庭日常

與柴米油鹽醬醋茶等有關(guān)的瑣事是我們常見(jiàn)的家務(wù)事，同時(shí)，這些瑣事也是我們的日常生活中必不可或缺的。不論是早晨的衛(wèi)生打掃，早餐制作還是豐盛午晚餐的烹制和小孩老人的照看都是每一個(gè)家庭共同面臨的問(wèn)題。為此我們推出一款家庭版的智能居家機(jī)器人來(lái)處理這些瑣事或重復(fù)而又單調(diào)的家庭事務(wù)。首先，智能居家機(jī)器人可以幫你解決飲食問(wèn)題，他可以根據(jù)家庭成員的不同口味和身體情況制作出不同的美食，也可以根據(jù)天氣，心情，膳食均衡等為個(gè)人制作專(zhuān)用的食譜和飲品。其次，智能居家機(jī)器人還可以充分利用自身平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)資源，定期或不定期的更新或匹配適合家庭成員的菜譜并可以預(yù)防一系列“富貴病”，制定個(gè)人或家庭的相應(yīng)膳食指南。最重要的是智能居家機(jī)器人可以確保家庭成員外出或休息時(shí)可能在廚房發(fā)生的意外事故，比如：家用燃?xì)獾男孤詠?lái)水管泄漏，家用電器漏電等常見(jiàn)的意外事故。如果發(fā)生這些意外事故，智能居家機(jī)器人可以第一時(shí)間啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急程序從而確保家庭成員的安全并將意外事故的損失降到最低。

4遠(yuǎn)程辦公

隨著生活節(jié)奏的不斷加快和人口紅利的逐漸褪去，高素質(zhì)人才的短缺個(gè)人的工作量有一定的增加，為此我們可以讓智能居家機(jī)器人代替人們做一些程式化的工作或復(fù)雜工作的前期準(zhǔn)備工作和后期的掃尾工作。在前期的準(zhǔn)備工作他可以利用數(shù)據(jù)平臺(tái)和云計(jì)算技術(shù)快速找尋和匹配相應(yīng)的資料，在后期的掃尾工作中他可以利用數(shù)據(jù)平臺(tái)或互聯(lián)網(wǎng)資源，查找已有的類(lèi)似案例優(yōu)化和美化用戶(hù)的工作案例。

最重要的是他還可以根據(jù)個(gè)人的性格，知識(shí)結(jié)構(gòu)，愛(ài)好，崗位要求和年齡等智力和非智力因素制定適合個(gè)人發(fā)展的中長(zhǎng)期規(guī)劃，同時(shí)也可根據(jù)個(gè)人的具體情況和外部環(huán)境的變化及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化相應(yīng)的方案。隨著相應(yīng)方案的變化，智能居家機(jī)器人可以提供相應(yīng)的培訓(xùn)資料并為用戶(hù)提供最新的信息以供參考。除此之外，這一系列復(fù)雜的程序可以利用IFTTT技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，最終利用智能手機(jī)輕松的搞定一切，從而組成和運(yùn)作一系列復(fù)雜而又不可或缺的物聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)然，再好的程序如果過(guò)于復(fù)雜而用戶(hù)無(wú)法獲得滿(mǎn)意的體驗(yàn)，再完美的設(shè)計(jì)也是白搭，不過(guò)好在不管你是高級(jí)程序員還是農(nóng)民工，只要你能夠熟練的使用智能手機(jī)，那么你也可以輕松的通過(guò)智能手機(jī)玩轉(zhuǎn)IFTTT技術(shù)從而盡情體驗(yàn)智能居家機(jī)器人給你帶來(lái)的如詩(shī)如畫(huà)般的生活，從而真正的實(shí)現(xiàn)智能居家并增加生活的樂(lè)趣，讓你從此愛(ài)上生活，同時(shí)，也會(huì)讓你擁有更多的可支配時(shí)間去做你喜歡或更有意義的事而不是把時(shí)間浪費(fèi)到一些瑣事和多次重復(fù)而又枯燥的事情上。

結(jié)論

我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，人口老齡化、“空巢”現(xiàn)象、留守兒童、人口紅利逐漸褪去等社會(huì)問(wèn)題和現(xiàn)象的加重，不同的單位，機(jī)構(gòu)，家庭等對(duì)智能居家機(jī)器人的需求空前增長(zhǎng)，創(chuàng)造了巨大的智能居家機(jī)器人市場(chǎng)，同時(shí)，也為其提供了根本的發(fā)展動(dòng)力。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了智能居家機(jī)器人的飛速發(fā)展。尤其在家庭日常事務(wù)、遠(yuǎn)程辦公、兒童看管、老人看護(hù)、個(gè)人安保等方面取得了舉世矚目的成就。因此，智能居家機(jī)器人的應(yīng)用前景非常廣闊，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展直接推動(dòng)了智能居家機(jī)器人的發(fā)展。最為重要的是，先進(jìn)的消費(fèi)理念和消費(fèi)結(jié)構(gòu)以及飛速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智能居家機(jī)器人的普及提供了可靠的保障。現(xiàn)有的居家機(jī)器人的功能都非常的單一或市場(chǎng)占有率都較低，更不能滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求和全方位的服務(wù)，軟硬件更新速度慢和機(jī)器人的自我學(xué)習(xí)能力以及用戶(hù)的體驗(yàn)較差。綜合影響智能居家機(jī)器人發(fā)展的各種復(fù)雜因素，智能居家機(jī)器人的普及和市場(chǎng)前景是非常可觀的，并且很可能是下一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)口。

［參考文獻(xiàn)］

［1］ 馮慧陽(yáng).基于第六次人普查數(shù)據(jù)談中國(guó)人口老齡化新變化[J].商業(yè)文化（上半月），2011（08）.［2］ 徐文杰.中國(guó)人口老齡化現(xiàn)狀及對(duì)策研究—基于社會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的分析[J].東方企業(yè)文化，2011（18）.［3］ 李萍.農(nóng)村留守兒童常見(jiàn)的心理問(wèn)題及其教育對(duì)策[J].湖南社會(huì)科學(xué),2011年06期.

第二篇：水下機(jī)器人發(fā)展概述

水下機(jī)器人發(fā)展概述

1水下機(jī)器人發(fā)展背景

在浩瀚的宇宙中，有一個(gè)蔚藍(lán)色的星球，那是人類(lèi)賴(lài)以生存的地方——地球。地球的表面積為5.1億平方公里，而海洋的面積為3.6億平方公里。地球表面積的71%被海洋所覆蓋。在煙波浩渺的海洋深處，蘊(yùn)藏著什么樣的寶藏？是否存在著智慧生命？海底生物是怎樣生活的？海底的地形地貌又是什么樣的？所有這一切都使海洋充滿(mǎn)了神秘的色彩，也吸引了無(wú)數(shù)科學(xué)家、探險(xiǎn)家為之探索。從遠(yuǎn)古時(shí)代起，人們就泛舟于海上。從19世紀(jì)起，人們開(kāi)始利用各種手段對(duì)海洋進(jìn)行探察。20世紀(jì)，水下機(jī)器人技術(shù)作為人類(lèi)探索海洋的最重要的手段，受到了人們普遍的關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)，海洋作為人類(lèi)尚未開(kāi)發(fā)的處女地，已成為國(guó)際上戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，因而也成為高技術(shù)研究的重要領(lǐng)域。毫不夸張地說(shuō)，本世紀(jì)是人類(lèi)進(jìn)軍海洋的世紀(jì)。人類(lèi)關(guān)注海洋，是因?yàn)殛懮系馁Y源有限，海洋中卻蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源、生物資源和能源。另一個(gè)重要原因是，占地球表面積49％的海洋是國(guó)際海底區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的資源不屬于任何國(guó)家，而屬于全人類(lèi)。但是如果哪一個(gè)國(guó)家有技術(shù)實(shí)力，就可以獨(dú)享這部分資源。因此爭(zhēng)奪國(guó)際海底資源也是一項(xiàng)造福子孫后代的偉大事業(yè)。水下機(jī)器人作為一種高技術(shù)手段，在海底這塊人類(lèi)未來(lái)最現(xiàn)實(shí)的可發(fā)展空間中起著至關(guān)重要的作用，發(fā)展水下機(jī)器人的意義是顯而易見(jiàn)的。

２水下機(jī)器人的定義與分類(lèi)

２．１水下機(jī)器人的定義與概述

水下機(jī)器人也稱(chēng)作無(wú)人水下潛水器（ｕｎｍａｎｎｅｄ ｕｎｄeｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ，ＵＵＶ），它并不是一個(gè)人們通常想象的具有類(lèi)人形狀的機(jī)器，而是一種可以在水下代替人完成某種任務(wù)的裝置。在外形上更像一艘微小型潛艇，水下機(jī)器人的自身形態(tài)是依據(jù)水下工作要求來(lái)設(shè)計(jì)的。生活在陸地上的人類(lèi)經(jīng)過(guò)自然進(jìn)化，諸多的自身形態(tài)特點(diǎn)是為了滿(mǎn)足陸地運(yùn)動(dòng)、感知和作業(yè)要求，所以大多數(shù)陸地機(jī)器人在外觀上都有類(lèi)人化趨勢(shì)，這是符合仿生學(xué)原理的。水下環(huán)境是屬于魚(yú)類(lèi)的“天下”，人類(lèi)身體的形態(tài)特點(diǎn)與魚(yú)類(lèi)相比則完全處于劣勢(shì)，所以水下運(yùn)載體的仿生大多體現(xiàn)在對(duì)魚(yú)類(lèi)的仿生上。目前水下機(jī)器人大部分是框架式和類(lèi)似于潛艇的回轉(zhuǎn)細(xì)長(zhǎng)體，隨著仿生技術(shù)的不斷發(fā)展，仿魚(yú)類(lèi)形態(tài)甚至是運(yùn)動(dòng)方式的水下機(jī)器人將會(huì)不斷發(fā)展。水下機(jī)器人工作在充滿(mǎn)未知和挑戰(zhàn)的海洋環(huán)境中，風(fēng)、浪、流、深水壓力等各種復(fù)雜的海洋環(huán)境對(duì)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和控制干擾嚴(yán)重，使得水下機(jī)器人的通信和導(dǎo)航定位十分困難，這是與陸地機(jī)器人最大的不同，也是目前阻礙水下機(jī)器人發(fā)展的主要因素。

２．２水下機(jī)器人的分類(lèi)

水下潛水器根據(jù)是否載人分為載人潛水器和無(wú)人潛 水器兩類(lèi)。載人潛水器由人工輸入信號(hào)操控各種機(jī)動(dòng)與 動(dòng)作，由潛水員和科學(xué)家通過(guò)觀察窗直接觀察外部環(huán)境，其優(yōu)點(diǎn)是由人工親自做出各種核心決策，便于處理各種 復(fù)雜問(wèn)題，但是人生命安全的危險(xiǎn)性增大。由于載人需 要足夠的耐壓空間、可靠的生命安全保障和生命維持系 統(tǒng)，這將為潛水器帶來(lái)體積龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、造

價(jià)高昂、工作環(huán)境受限等不利因素。無(wú)人水下潛水器就是人們常說(shuō) 的水下機(jī)器人，由于沒(méi)有載人的限制，它更適合長(zhǎng)時(shí)間、大范圍和大深度的水下作業(yè)。無(wú)人潛水器按照與水面支持系統(tǒng)間聯(lián)系方式的不同可以分為下面兩類(lèi)。

（１）有纜水下機(jī)器人，或者稱(chēng)作遙控水下機(jī)器人（ｒｅｍｏｔｅｌｙ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ，簡(jiǎn)稱(chēng)ＲＯＶ），ＲＯＶ需要由電纜 從母船接受動(dòng)力，并且Ｒ０Ｖ不是完全自主的，它需要人 為的干預(yù)，人們通過(guò)電纜對(duì)Ｒ０Ｖ進(jìn)行遙控操作，電纜對(duì) ＲｏＶ像“臍帶”對(duì)于胎兒一樣至關(guān)重要，但是南于細(xì)長(zhǎng) 的電纜懸在海中成為ＲＯＶ最脆弱的部分，大大限制了 機(jī)器人的活動(dòng)范圍和工作效率。

（２）無(wú)纜水下機(jī)器人，常稱(chēng)作自治水下機(jī)器人或智 能水下機(jī)器人（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ，簡(jiǎn)稱(chēng) ＡＵＶ），ＡｕＶ自身?yè)碛袆?dòng)力能源和智能控制系統(tǒng)，它能 夠依靠自身的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行決策與控制，完成人們 賦予的工作使命。ＡｕＶ是新一代的水下機(jī)器人，由于 其在經(jīng)濟(jì)和軍事應(yīng)用上的遠(yuǎn)大前景，許多國(guó)家已經(jīng)把智能水下機(jī)器人的研發(fā)提上日程。有纜水下機(jī)器人都是遙控式的，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式不同 可分為拖曳式、（海底）移動(dòng)式和浮游（自航）式三種。無(wú)纜水下機(jī)器人都是自治式的，它能夠依靠本身的自主決 策和控制能力高效率地完成預(yù)定任務(wù)，擁有廣闊的應(yīng)用前景，在一定程度上代表了目前水下機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)。

２．３自治水下機(jī)器人

自治水下機(jī)器人，又稱(chēng)智能水下機(jī)器人，是將人工智能、探測(cè)識(shí)別、信息融合、智能控制、系統(tǒng)集成等多方 面的技術(shù)集中應(yīng)用于同一水下載體上，在沒(méi)有人工實(shí)時(shí)控制的情況下，自主決策、控制完成復(fù)雜海洋環(huán)境中的 預(yù)定任務(wù)使命的機(jī)器人。俄羅斯科學(xué)家Ｂ．Ｃ．亞斯特列 鮑夫等人所著的《水下機(jī)器人》中指出第３代智能水下機(jī)器人是一種具有高度人工智能的系統(tǒng)，其特點(diǎn)是具有高度的學(xué)習(xí)能力和自主能力，能夠?qū)W習(xí)并自主適應(yīng)外界環(huán)境變化。執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中不需要人工干預(yù)，設(shè)定任務(wù) 使命給機(jī)器人后，由其自主決定行為方式和路徑規(guī)劃，軍事領(lǐng)域中各種戰(zhàn)術(shù)甚至戰(zhàn)略任務(wù)都依靠其自主決策 來(lái)完成。智能水下機(jī)器人能夠高效率地執(zhí)行各種戰(zhàn)略 戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，擁有廣泛的應(yīng)用空間，代表了水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展方向。

3水下機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

3．1 國(guó)外水下機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，主要以美國(guó)、日本以及西方發(fā)達(dá)國(guó)家為代表，他們的發(fā)展技術(shù)幾乎可以代表了全世界水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展水平。著名的一些研究機(jī)構(gòu)有美國(guó)麻省理工學(xué)院MIT Sea Grant’s AUV實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)海軍研究生院智能水下運(yùn)載研究中心、美國(guó)伍慈侯海洋學(xué)院、美國(guó)佛羅里達(dá)大西洋高級(jí)海洋系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)緬因州大學(xué)海洋系統(tǒng)工程實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)夏威夷大學(xué)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、日本東京大學(xué)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、英國(guó)還是技術(shù)中心等。

美國(guó)是最先發(fā)展水下機(jī)器人的國(guó)家，他們掌握著水下機(jī)器人較高的技術(shù)水平。由美國(guó)海軍研究生院的Phoenix AUV 和性能更優(yōu)越的 Aries AUV ,主要用于研究智能控制、規(guī)劃與導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別等技術(shù);麻省理工學(xué)院的智能機(jī)器人 Odyssey II 主要用于海冰下的檢測(cè)和標(biāo)圖;斯坦福大學(xué)的 OTTER 的研究目的是使其成為科學(xué)和工業(yè)界在開(kāi)發(fā)海洋的一種常用工具;美國(guó)的新罕布什爾州自主水下系統(tǒng)研發(fā)所與俄羅斯遠(yuǎn)東科學(xué)院水下技術(shù)研究所聯(lián)合開(kāi)發(fā)出太陽(yáng)能自主水下機(jī)器人 ,其計(jì)劃的

最終目的是開(kāi)發(fā)一艘具有超過(guò)一年續(xù)航力的太陽(yáng)能自主水下機(jī)器人。美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的布魯克斯(RodneyA.Brooks)模擬人類(lèi)大腦物理結(jié)構(gòu)的基于連接主義的反射性 ,以移動(dòng)式機(jī)器人研究為背景 ,提出以一種依據(jù)行為來(lái)劃分層次和構(gòu)造模塊的思路。它的特點(diǎn)基本與分層遞階體系相反。

日本憑借其在智能機(jī)器人先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在水下機(jī)器人方面也不甘落后，取得了突躍式的進(jìn)步，并且成為這個(gè)領(lǐng)域的佼佼者。智能水下機(jī)器人是將人工智能、自動(dòng)控制、模式識(shí)別、信息融合與理解、系統(tǒng)集成等技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的載體上 ,在無(wú)人駕駛的情況下自主地完成復(fù)雜海洋環(huán)境中預(yù)定任務(wù)的機(jī)器人。日本對(duì)于無(wú)人有纜潛水器的研制比較重視，不僅有近期的研究項(xiàng)目，而且還有較大型的長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃。目前，日本正在實(shí)施一項(xiàng)包括開(kāi)發(fā)先進(jìn)無(wú)人遙控潛水器的大型規(guī)劃。這種無(wú)人有纜潛水器系統(tǒng)在遙控作業(yè)、聲學(xué)影像、水下遙測(cè)全向推力器、海水傳動(dòng)系統(tǒng)、陶瓷應(yīng)用技術(shù)水下航行定位和控制等方面都要有新的開(kāi)拓與突破。這項(xiàng)工作的直接目標(biāo)是有效地服務(wù)于200米以?xún)?nèi)水深的油氣開(kāi)采業(yè)，完全取代目前由潛水人員去完成的危險(xiǎn)水下作業(yè)。

歐洲方面，根據(jù)歐洲尤里卡計(jì)劃，英國(guó)、意大利將聯(lián)合研制無(wú)人遙控潛水器。這種潛水器性能優(yōu)良，能在6000米水深持續(xù)工作250小時(shí)，比現(xiàn)在正在使用的只能在水下4000米深度連續(xù)工作只有l(wèi)2小時(shí)的潛水器性能優(yōu)良的多。按照尤里卡EU-191計(jì)劃還將建造兩艘無(wú)人遙控潛水器，一艘為有纜式潛水器，主要用于水下檢查維修；另一艘為無(wú)人無(wú)纜潛水器，主要用于水下測(cè)量。這項(xiàng)潛水工程計(jì)劃將由英國(guó)；意大利、丹麥等國(guó)家的l7個(gè)機(jī)構(gòu)參加。

法國(guó)方面，1980年法國(guó)國(guó)家海洋開(kāi)發(fā)中心建造了“逆戟鯨”號(hào)無(wú)人無(wú)纜潛水器，最大潛深為6000米。1987年，法國(guó)國(guó)家海彈開(kāi)發(fā)中心又與一家公司合作，共同建造“埃里特”聲學(xué)遙控潛水器。用于水下鉆井機(jī)檢查、海底油機(jī)設(shè)備安裝、油管輔設(shè)、錨纜加固等復(fù)雜作業(yè)。這種聲學(xué)遙控潛水器的智能程度要比“逆戟鯨”號(hào)高許多。1688年，美國(guó)國(guó)防部的國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局與一家研究機(jī)構(gòu)合作，投資2360萬(wàn)美元研制兩艘無(wú)人無(wú)纜潛水器。1990年，無(wú)人無(wú)纜潛水器研制成功，定名為“UUV”號(hào)。這種潛水器重量為6.8噸，性能特別好，最大航速10節(jié)，能在44秒內(nèi)由0加速到10節(jié)，當(dāng)航速大于3節(jié)時(shí)，航行深度控制在土1米，導(dǎo)航精度約0.2節(jié)/小時(shí)，潛水器動(dòng)力采用銀鋅電池。這些技術(shù)條件有助于高水平的深海研究。

3.2 國(guó)內(nèi)水下機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)從上世紀(jì)70年代開(kāi)始較大規(guī)模地開(kāi)展?jié)撍餮兄乒ぷ?起步較其他發(fā)達(dá)國(guó)家晚了很多，但是在過(guò)去的幾十年內(nèi)，我國(guó)水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展還是取得了很大的進(jìn)步，并且取得了一些重要的成果。我國(guó)先后研制成功以援潛救生為主的7103 艇(有纜有人)、I型救生鐘(有纜有人)、QSZ 單人常壓潛水器(有纜有人)、8A4 水下機(jī)器人ROV(有纜無(wú)人)和軍民兩用的HR—01 ROV,RECON IV ROV 及CR-01A 6000m 水下機(jī)器人AUV(無(wú)人無(wú)纜)等, 使我國(guó)潛水器研制達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。2011年7月26日上午，中國(guó)載人潛水器“蛟龍”號(hào)在第二次下潛試驗(yàn)中成功突破5000米水深大關(guān)，最大下潛深度達(dá)到5057米，創(chuàng)造了中國(guó)載人深潛新的歷史，“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器5000米深潛成功，意味著中國(guó)載人深潛水平已位居世界前列。標(biāo)志著中國(guó)具備了到達(dá)全球70%以上海洋深處進(jìn)行作業(yè)的能力，極大增強(qiáng)了中國(guó)科技工作者進(jìn)軍深海大洋、探索海洋奧秘的信心和決心。

4.水下機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)

4.1總體技術(shù)

水下機(jī)器人是一種技術(shù)密集性高、系統(tǒng)性強(qiáng)的工程，涉及到的專(zhuān)業(yè)學(xué)科多達(dá)幾十種，各學(xué)科之間彼此互相牽制，單純地追求單項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，就會(huì)顧此失彼。解決這些矛盾除有很強(qiáng)的系統(tǒng)概念外，還需加強(qiáng)協(xié)調(diào)。在滿(mǎn)足總體技術(shù)要求的前提下，各單項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的確定要相互兼顧。為適應(yīng)較大范圍的航行，從流體動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看，水下機(jī)器人的外形采用低阻的流線型體。結(jié)構(gòu)盡可能采用重量輕、浮力大、強(qiáng)度高、耐腐蝕、降噪的輕質(zhì)復(fù)合材料。

4.2仿真技術(shù)

水下機(jī)器人工作在復(fù)雜的海洋環(huán)境中，由智能控制完成任務(wù)。由于工作區(qū)域的不可接近性，使得對(duì)真實(shí)硬件與軟件體系的研究和測(cè)試比較困難。為此在水下機(jī)器人的方案設(shè)計(jì)階段，要進(jìn)行仿真技術(shù)研究，內(nèi)容為兩部分：

4.2.1平臺(tái)運(yùn)動(dòng)仿真

按給定的技術(shù)指標(biāo)和水下機(jī)器人的工作方式，設(shè)計(jì)機(jī)器人平臺(tái)外形并進(jìn)行流體動(dòng)力試驗(yàn)，獲得仿真用的水動(dòng)力參數(shù)。在建立運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型、確定邊界條件后，用水動(dòng)力參數(shù)和工況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，解算各種工況下平臺(tái)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)評(píng)估平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如有差異,則通過(guò)調(diào)整平臺(tái)尺寸、重心浮心等技術(shù)參數(shù)后再次仿真,??,直至滿(mǎn)足要求為止。

4.2.2控制硬、軟件的仿真

在水中對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)試和檢測(cè)具有很大的風(fēng)險(xiǎn)，因此有必要在控制硬、軟件裝入平臺(tái)前，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)先對(duì)單機(jī)性能進(jìn)行檢測(cè)，再對(duì)集成后的系統(tǒng)在仿真器上做陸地模擬仿真試驗(yàn)，并評(píng)估仿真后的性能。內(nèi)容包括動(dòng)密封、抗干擾、機(jī)電匹配、軟件調(diào)試。根據(jù)結(jié)果，進(jìn)行修改和完善。因而需研究和開(kāi)發(fā)一套用于控制系統(tǒng)仿真的仿真器。仿真器主要由模擬平臺(tái)、等效載荷、模擬通訊接口、仿真工作站等組成。在仿真器上對(duì)控制系統(tǒng)的仿真，可以減少湖海試時(shí)的調(diào)試工作量，避免由海中不確定因素帶來(lái)的麻煩。

4.3水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)

目前，水下機(jī)器人用于水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別的設(shè)備僅限于合成孔徑聲納、前視聲納和三維成像聲納等水聲設(shè)備。

4.3.1合成孔徑聲納

用時(shí)間換空間的方法、以小孔徑獲取大孔徑聲基陣的合成孔徑聲納，非常適合尺度不大的水下機(jī)器人，可用于偵察、探測(cè)、高分辨率成像，大面積地形地貌測(cè)量等，為水下機(jī)器人提供一種性能很好的探測(cè)手段。

4.3.2前視聲納組成的自主探測(cè)系統(tǒng)

前視聲納的圖像采集和處理系統(tǒng)，在水下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理下自主采集和識(shí)別目標(biāo)圖像信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤和對(duì)水下機(jī)器人的引導(dǎo)。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)，找出用于水下目標(biāo)圖像特征提取和匹配的方法，建立數(shù)個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，在目標(biāo)圖像像素點(diǎn)較少的情況下，較好的解決數(shù)個(gè)目標(biāo)的分類(lèi)和識(shí)別。系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)結(jié)果，能提供目標(biāo)與機(jī)器人的距離和方位，為水下機(jī)器人避碰與作業(yè)提供依據(jù)。

4.3.3三維成像聲納

用于水下目標(biāo)的識(shí)別的三維成像聲納，是一個(gè)全數(shù)字化、可編程、具有靈活性和易修改的模塊化系統(tǒng)。可以獲得水下目標(biāo)的形狀信息，為水下目標(biāo)識(shí)別提供了有利的工具。

4.4智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)是提高水下機(jī)器人的自主性，在復(fù)雜的海洋環(huán)境中完成各種任務(wù)，因此研究水下機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件體系、硬件體系和控制技術(shù)十分重要。智能控制技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)是人工智能技術(shù)、各種控制技術(shù)在內(nèi)的集成，相當(dāng)于人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。軟件體系是水下機(jī)器人總體集成和系統(tǒng)調(diào)度，直接影響智能水平，它涉及到基礎(chǔ)模塊的選取、模塊之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)（信息）與控制流、通訊接口協(xié)議、全局性信息資源的管理及總體調(diào)度機(jī)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)與水下機(jī)器人的研究任務(wù)應(yīng)是一致的，也是提高智能水平（自主性和適應(yīng)性）的關(guān)鍵技術(shù)之一。不斷改進(jìn)和完善體系結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)未來(lái)的預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)能力，使系統(tǒng)更具有前瞻性和自主學(xué)習(xí)能力。

4.5規(guī)劃與決策技術(shù)

規(guī)劃與決策是指對(duì)自主式水下機(jī)器人在有海流區(qū)域工作時(shí)姿態(tài)和路徑的規(guī)劃與決策，主要確保水下機(jī)器人工作時(shí)艏向嚴(yán)格頂流。有兩種路徑規(guī)劃方法，一種是坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)法，基本思想是將坐標(biāo)系繞著Z軸旋轉(zhuǎn)，直到X正半軸方向指向來(lái)流方向，在工作中保證機(jī)器人的姿態(tài)始終與X正半軸方向一致。另一種是基于柵格的位形空間激活值傳播法。該方法能方便地實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)化條件，并適用于各種復(fù)雜的環(huán)境，具有較佳的控制生成路徑能力和可擴(kuò)展性，而且算法本身具有內(nèi)在的并行性，很好地滿(mǎn)足了機(jī)器人艏向盡量頂流的要求。

4.6水下導(dǎo)航(定位)技術(shù)

用于自主式水下機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)有多種，如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、重力導(dǎo)航系統(tǒng)、海底地形導(dǎo)航系統(tǒng)、地磁場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)、引力導(dǎo)航系統(tǒng)、長(zhǎng)基線、短基線和光纖陀螺與多普勒計(jì)程儀組成推算系統(tǒng)等，由于價(jià)格和技術(shù)等原因，目前被普遍看好的是光纖陀螺與多普勒計(jì)程儀組成推算系統(tǒng)，該系統(tǒng)無(wú)論從價(jià)格上、尺度上和精度上都能滿(mǎn)足水下機(jī)器人的使用要求，國(guó)內(nèi)外都在加大力度研制。

4.7通訊技術(shù)

為了有效的監(jiān)測(cè)、傳輸數(shù)據(jù)﹑協(xié)調(diào)和回收等，水下機(jī)器人需要通訊。目前的通訊方式主要有光纖通訊、水聲通訊。

4.7.1光纖通訊

由光端機(jī)（水面）﹑水下光端機(jī)﹑光纜組成。其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)率高（100Mbit/s），很好的抗干擾能力。缺點(diǎn)，限制了水下機(jī)器人的工作距離和可操縱性，一般用于帶纜的水下機(jī)器人TUV、ROV。

4.7.2水聲通訊

由于聲波在水中的哀減慢，對(duì)于需要中遠(yuǎn)距離通訊的水下機(jī)器人，水聲通訊是唯一的、比較理想的一種方式。實(shí)現(xiàn)水聲通訊最主要的障礙是隨機(jī)多途干擾，要滿(mǎn)足較大范圍和高數(shù)據(jù)率傳輸要求，需解決多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)。要達(dá)到實(shí)用程度，仍然有大量的工作要做。

4.8能源系統(tǒng)技術(shù)

水下機(jī)器人、特別是續(xù)航力大的自主航行水下機(jī)器人，需要具有體積小、重量輕、能量密度高、多次反復(fù)使用、安全和低成本的能源系統(tǒng)。

4.8.1熱系統(tǒng)

熱系統(tǒng)是將能源轉(zhuǎn)換成水下機(jī)器人的熱能和機(jī)械能，包括封閉式循環(huán)、化學(xué)和核系統(tǒng)。其中由化學(xué)反應(yīng)（鉛酸電池、銀鋅電池、鋰電池）給水下機(jī)器人提供能源是現(xiàn)今一種比較實(shí)用的方法。

4.8.2電-化能源系統(tǒng)

質(zhì)子交換膜燃料電池具有水下機(jī)器人的動(dòng)力裝置所需的性能。該電池的特點(diǎn)是能量密度大、高效產(chǎn)生電能，工作時(shí)熱量少，能快速啟動(dòng)和關(guān)閉。該電池技術(shù)難點(diǎn)是合適的安靜泵、氣體管路布置、散熱、固態(tài)電解液以及燃料和氧化劑的有效存儲(chǔ)。21世紀(jì)燃料電池將極大地改變?nèi)藗兊纳詈推髽I(yè)環(huán)境。隨著生產(chǎn)成本、穩(wěn)定性等課題得到解決，燃料電池可望成為水下機(jī)器人的主導(dǎo)性能源系統(tǒng)。

5水下機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

縱觀水下機(jī)器人的發(fā)展歷史，無(wú)論是載人潛器還是ROV或AUV，都代表了一定歷史時(shí)期潛水器技術(shù)發(fā)展的狀況及市場(chǎng)的需求。現(xiàn)階段水下機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)AUV代表了未來(lái)水下機(jī)器人研究的方向

當(dāng)前在各類(lèi)水下機(jī)器人研究中，AUV是一個(gè)熱點(diǎn)，我們可以通過(guò)大量的國(guó)際會(huì)議了解到當(dāng)前國(guó)際上水下機(jī)器人研究發(fā)展的這種趨勢(shì)。另外，各國(guó)對(duì)AUV研究的投資也比其它類(lèi)型機(jī)器人的投資要多得多。對(duì)AUV的研究范圍比較廣泛，既包括當(dāng)前的應(yīng)用研究也著眼于未來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)研究，從經(jīng)濟(jì)型到復(fù)雜型，有軍用的也有民用的，幾乎覆蓋了AUV的各種類(lèi)型。

事實(shí)上，AUV是一種非常適合于海底搜索、調(diào)查、識(shí)別和打撈作業(yè)的既經(jīng)濟(jì)又安全的工具。在軍事上，AUV亦是一種有效的水中兵器。與載人潛水器相比較，它具有安全（無(wú)人）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、尺寸小、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。而與ROV相比，它具有活動(dòng)范圍大、潛水深度深、不怕電纜纏繞、可進(jìn)入復(fù)雜結(jié)構(gòu)中、不需要龐大水面支持、占用甲板面積小和成本低等優(yōu)點(diǎn)。AUV代表了未來(lái)水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展方向，是當(dāng)前世界各國(guó)研究工作的熱點(diǎn)。當(dāng)前AUV的發(fā)展趨勢(shì)為更深、更遠(yuǎn)、功能更強(qiáng)大，特別是未來(lái)海上作戰(zhàn)等軍事需求的增加，給AUV的發(fā)展帶來(lái)了無(wú)限生機(jī)，也預(yù)示著AUV開(kāi)始走向應(yīng)用階段。

更深——向深海發(fā)展

地球上97%的海洋深度在6000米以上，稱(chēng)之為深海。研制6000米的潛水器是許多國(guó)家的目標(biāo)。美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、中國(guó)等都擁有自己的6000米級(jí)的AUV。盡管ROV和載人潛器也能達(dá)到這個(gè)深度，但發(fā)展AUV比其它潛器的造價(jià)要低得多，更經(jīng)濟(jì)。圖7為我國(guó)第一臺(tái)6000米自治水下機(jī)器人“CR-01”，它主要用于太平洋洋底多金屬結(jié)核的調(diào)查。

更遠(yuǎn)——向遠(yuǎn)程發(fā)展

AUV的分類(lèi)方法有幾種，其中一種是按照航程的遠(yuǎn)近分為遠(yuǎn)程和近程兩類(lèi)。所謂遠(yuǎn)程是指AUV一次補(bǔ)充能源連續(xù)航行超過(guò)100海里以上，而小于100海里稱(chēng)為近程。遠(yuǎn)程AUV涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括能源技術(shù)、遠(yuǎn)程導(dǎo)航技術(shù)和實(shí)時(shí)通信技術(shù)。因此，許多研究機(jī)構(gòu)都在開(kāi)展上述關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，以期獲得突破性的進(jìn)展。也只有在上述關(guān)鍵技術(shù)解決后，才能保證遠(yuǎn)程AUV計(jì)劃的實(shí)施。

功能更強(qiáng)大——向作業(yè)型及智能化方向發(fā)展

現(xiàn)階段的AUV只能用于觀察和測(cè)量，沒(méi)有作業(yè)能力，而且智能水平也不高。將來(lái)的AUV將引入人的智能，更多地依賴(lài)傳感器和人的智能。還要在AUV上安裝水下機(jī)械手，使AUV具有作業(yè)能力，這是一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)。

(2)ROV廣泛應(yīng)用于水下作業(yè)中

從1953年世界上出現(xiàn)第一艘遙控潛水器，在近五十年的時(shí)間里，ROV從誕生到走向?qū)嵱没?/p>

目前全世界ROV的數(shù)量超過(guò)1000臺(tái)，是其他各類(lèi)潛水器總和的數(shù)十倍，這主要是由于ROV具有以下特點(diǎn)：

1>通過(guò)與水面相聯(lián)的電纜向無(wú)人遙控潛器提供能源，作業(yè)時(shí)間不受能源的限制;2> 操作者直接在水面控制和操作ROV，人的介入使得許多復(fù)雜的控制問(wèn)題變得簡(jiǎn)單；3> 可以用于水下作業(yè)，這一點(diǎn)是現(xiàn)階段AUV無(wú)法達(dá)到的。例如ROV與載人潛器可以協(xié)同作業(yè)，完成對(duì)各種失事飛機(jī)、潛艇等的打撈任務(wù)。

6水下機(jī)器人的應(yīng)用前景

隨著人類(lèi)開(kāi)發(fā)海洋的步伐不斷加快，水下機(jī)器人行業(yè)也逐漸火熱起來(lái)，各種用途的水下機(jī)器人的身影活躍在海洋開(kāi)發(fā)的最前線。自從２０世紀(jì)５０年代末美國(guó)華盛頓大學(xué)建造了主要用于水文調(diào)查的第一艘無(wú)纜水下機(jī)器人??“ＳＰＵＲＶ”之后，人們便對(duì)無(wú)纜水下機(jī)器人產(chǎn)生濃厚的興趣，但由于各個(gè)配套系統(tǒng)技術(shù)上的限制，致使智能水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展多年徘徊不前。隨著 材料、電子、計(jì)算機(jī)等新技術(shù)的飛速發(fā)展及海洋研究、開(kāi)發(fā)和軍事領(lǐng)域的迫切需求，智能水下機(jī)器人再次引起海洋開(kāi)發(fā)領(lǐng)域和各國(guó)軍方的關(guān)注。２０世紀(jì)９Ｏ年代后，智能水下機(jī)器人各項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始逐步走向成熟，由于智能水下機(jī)器人在海洋研究和海洋開(kāi)發(fā)中具有遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景，在未來(lái)的水下信息獲取、深水資源開(kāi)發(fā)、精確打擊和“非對(duì)稱(chēng)情報(bào)對(duì)抗戰(zhàn)”中也會(huì)有廣泛的應(yīng)用，因此智能水下機(jī)器人技術(shù)對(duì)世界各國(guó)來(lái)說(shuō)都是一個(gè)重要的、值得積極研發(fā)的領(lǐng)域。

第三篇：服務(wù)機(jī)器人行業(yè)概述

服務(wù)機(jī)器人行業(yè)概述

一、服務(wù)機(jī)器人定義

機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則行動(dòng)。按照國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟IFR（International Federation of Robotics）的分類(lèi)，機(jī)器人一般分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人指用于非工業(yè)生產(chǎn)，具備半自主或全自主工作模式，可在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中為人類(lèi)提供有益服務(wù)的設(shè)備。

相比于工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人更靠近下游終端消費(fèi)者，因此服務(wù)機(jī)器人的客戶(hù)群體更加廣泛。更加靠近終端消費(fèi)者使得服務(wù)機(jī)器人具備耐用消費(fèi)品如電子類(lèi)、家電類(lèi)產(chǎn)品的屬性。目前，服務(wù)機(jī)器人主要從事維護(hù)保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護(hù)等，應(yīng)用范圍十分廣泛。

二、服務(wù)機(jī)器人分類(lèi)

（一）從實(shí)體形態(tài)來(lái)分，可以分為虛擬服務(wù)機(jī)器人和實(shí)體服務(wù)機(jī)器人。

1）虛擬服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于商業(yè)化，例如銀行、電信系統(tǒng)的自動(dòng)客服應(yīng)答系統(tǒng)等，例如蘋(píng)果的Siri、微軟的小冰等都是虛擬服務(wù)機(jī)器人。

2）實(shí)體服務(wù)機(jī)器人就是通常意義下的具備實(shí)物的機(jī)器人，包括送餐、客服導(dǎo)購(gòu)、陪護(hù)、教育機(jī)器人等。實(shí)物服務(wù)機(jī)器人主要是基于功能性需求場(chǎng)景開(kāi)發(fā)。

（二）根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)分，可以分為個(gè)人/家用機(jī)器人和專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人。

服務(wù)機(jī)器人個(gè)人/家庭機(jī)器人教育/娛樂(lè)機(jī)器人家政服務(wù)機(jī)器人

陪護(hù)/助殘機(jī)器人

其他機(jī)器人

軍用機(jī)器人

專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人

醫(yī)用機(jī)器人

農(nóng)業(yè)機(jī)器人

其他機(jī)器人

（三）根據(jù)形態(tài)區(qū)分：可以分為人形機(jī)器人和非人形機(jī)器人

人形機(jī)器人：包含頭、軀干、四肢這種結(jié)構(gòu)，同時(shí)行為、決策和感知也類(lèi)似于人。非人形機(jī)器人：人形機(jī)器人以外的服務(wù)機(jī)器人。

三、服務(wù)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈

服務(wù)機(jī)器人行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游、中游和下游。

上游企業(yè)是指生產(chǎn)各種服務(wù)機(jī)器人所需零部件的零部件供應(yīng)商或材料供應(yīng)商。其中，主要零部件包括自動(dòng)焊機(jī)、電子器件、微處理器、機(jī)器人用伺服電機(jī)、高精度減速器、機(jī)加件、氣動(dòng)元器件、傳感器、電池、單板機(jī)、舵機(jī)等，歸屬于標(biāo)準(zhǔn)零部件、電子設(shè)備以及電子元器件等。中游制造環(huán)節(jié)包括總裝廠、操作系統(tǒng)提供商、云系統(tǒng)提供商等。下游則主要是醫(yī)療、家用、農(nóng)用、軍事等行業(yè)和領(lǐng)域的消費(fèi)和流通環(huán)節(jié)。

案例：

酒店服務(wù)機(jī)器人“潤(rùn)”解決了移動(dòng)技術(shù)難題。實(shí)現(xiàn)了中國(guó)第一個(gè)批量投入使用且全球酒店市場(chǎng)占有率第一名的成績(jī)，正是借助酒店服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品的落地和規(guī)模化發(fā)展，云跡科技完成了從技術(shù)積累到應(yīng)用探索的重要過(guò)程，也正是因?yàn)檎嬲趯?shí)際場(chǎng)景里面的商業(yè)化應(yīng)用，研發(fā)和推出了大家認(rèn)可的智能機(jī)器人底盤(pán)產(chǎn)品“水滴”。依托機(jī)器人底盤(pán)“水滴”技術(shù)的云跡科技的服務(wù)酒店機(jī)器人“潤(rùn)”，目前已經(jīng)在復(fù)雜的商業(yè)生活場(chǎng)景中累積服務(wù)里程已超5萬(wàn)公里（超過(guò)赤道的周長(zhǎng)），這在整個(gè)服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域都是一個(gè)突破。

第四篇：課程概述

課程概述

教育技術(shù)中級(jí)網(wǎng)絡(luò)課程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“網(wǎng)絡(luò)課程”）是以《教育技術(shù)培訓(xùn)教程》（教學(xué)人員版·中級(jí)）（師大版）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“教材”）為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)課程秉承了教材理念、吸收了教材精華，并在總結(jié)多次面授和遠(yuǎn)程培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，整合了培訓(xùn)過(guò)程中產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)資源和豐富成果，且充分吸收各地教師學(xué)員的合理反饋和建議，重新設(shè)計(jì)和規(guī)劃了網(wǎng)絡(luò)課程，力爭(zhēng)在保持原有教材的優(yōu)勢(shì)和特色基礎(chǔ)上，形成實(shí)用價(jià)值與創(chuàng)新風(fēng)格高度融合的特色課程。

網(wǎng)絡(luò)課程的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)首先體現(xiàn)在“內(nèi)容”上。所依據(jù)的教材《教育技術(shù)培訓(xùn)教程》在上海市及多個(gè)教材試點(diǎn)培訓(xùn)中取得了良好的培訓(xùn)成效，教材的設(shè)計(jì)理念與體系構(gòu)造得到了受訓(xùn)學(xué)員們的高度認(rèn)可，特別是問(wèn)題設(shè)計(jì)、活動(dòng)設(shè)計(jì)、資源利用、環(huán)境創(chuàng)設(shè)、評(píng)估選擇等為教師學(xué)員們形成進(jìn)行單元教學(xué)系統(tǒng)性設(shè)計(jì)以及實(shí)施技術(shù)整合的教學(xué)過(guò)程的能力提供具體實(shí)用的策略方法，其教學(xué)意義充分體現(xiàn)在：

中觀教學(xué)設(shè)計(jì)，切實(shí)推進(jìn)課程改革：教材提倡中觀教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)單元層面的教學(xué)設(shè)計(jì)，滲透了的問(wèn)題化設(shè)計(jì)和研究性學(xué)習(xí)思想的現(xiàn)代教學(xué)理念，將授導(dǎo)型課程與研究型課程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，特別適合對(duì)新課程改革的推進(jìn)。

直面真實(shí)教學(xué)情境，解決培訓(xùn)難題：教材中的貫穿始終的作品完成序列，始終強(qiáng)調(diào)從現(xiàn)行的“課程標(biāo)準(zhǔn)”與教材入手，通過(guò)正確表述學(xué)習(xí)目標(biāo)，將研究、創(chuàng)新、合作等理念統(tǒng)整在為真實(shí)教學(xué)服務(wù)的“軌道”上，從而使得培訓(xùn)成果可以直接用于日常教學(xué)，解決了“學(xué)習(xí)”與“工作”兩層皮的教師培訓(xùn)難題，受到學(xué)員們的普遍好評(píng)。

第五篇：機(jī)器人課程設(shè)計(jì)方案

“機(jī)器人”科目設(shè)計(jì)方案

背景分析

機(jī)器人是現(xiàn)代工業(yè)中的重要分支，它涉及到機(jī)器人制造中的各個(gè)領(lǐng)域，如自主行為控制、人工智能、動(dòng)態(tài)管理、機(jī)械設(shè)計(jì)等，在一定程度上代表著一個(gè)國(guó)家工業(yè)的尖端水平，機(jī)器人主要分為工業(yè)機(jī)器人、蛇形機(jī)器人、輪式移動(dòng)機(jī)器人和智能機(jī)器人。他們能在人們所處的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中工作；能使用人們所用的工具；以及一系列傳感器信號(hào)的處理。機(jī)器人的技術(shù)組成機(jī)器人由機(jī)械部分、傳感部分、控制部分三大部分組成．這三大部分可分成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)六個(gè)子系統(tǒng)。

我校具有一定的機(jī)器人中一些優(yōu)秀的輔導(dǎo)師資力量，也擁有一定的開(kāi)始機(jī)器人興趣課程的歷史，在前幾年的機(jī)器人教學(xué)嘗試過(guò)程中積累了一定的有關(guān)機(jī)器人教學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，完善機(jī)器人教學(xué)，并形成了一系列機(jī)器人教學(xué)的教學(xué)體系。

現(xiàn)在評(píng)價(jià)學(xué)生一個(gè)能力已經(jīng)不僅僅是看學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，而更多看重的是學(xué)生的綜合素質(zhì)，而機(jī)器人的課程就是旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)所開(kāi)展的，本課程以傳統(tǒng)課程上所沒(méi)有的動(dòng)手活動(dòng)和理論學(xué)習(xí)模式相結(jié)合的模式，在豐富多彩的教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，團(tuán)隊(duì)配合能力和科學(xué)探索精神。

科目簡(jiǎn)介

本課程是以機(jī)器人介紹和制作為主，主要通過(guò)介紹現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展和自己動(dòng)手制作幾個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人為主要內(nèi)容，通過(guò)機(jī)器人的制作培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，通過(guò)制造機(jī)器人時(shí)的分組培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，通過(guò)將機(jī)器人以一定目的進(jìn)行改造培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，通過(guò)機(jī)器人的比賽養(yǎng)成一定的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

一、知識(shí)與技能

1、初步了解機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)，知道機(jī)器人的發(fā)展歷史，了解現(xiàn)在機(jī)器人的現(xiàn)狀

2、掌握一些簡(jiǎn)單的機(jī)器的搭建，能過(guò)手腦并用，模仿創(chuàng)造

3、了解一些基本的機(jī)器編程知識(shí)，掌握一定的智能機(jī)器人的搭建和編程知識(shí)

二、過(guò)程與方法

1、通過(guò)小組合作制作機(jī)器人的過(guò)程養(yǎng)成學(xué)生的合作交流能力

2、通過(guò)對(duì)已有的機(jī)器人的進(jìn)行給予一定目的的改造，養(yǎng)成一定的科學(xué)創(chuàng)新能力

三、情感態(tài)度價(jià)值觀

1、在機(jī)器人的競(jìng)賽中體會(huì)成功的喜悅，感受競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)

2、通過(guò)對(duì)現(xiàn)代機(jī)器人知識(shí)的了解，養(yǎng)成熱愛(ài)科學(xué)的精神

3、通過(guò)對(duì)于機(jī)器人的改造，體會(huì)科學(xué)創(chuàng)造的熱趣 內(nèi)容框架

“機(jī)器人”科目?jī)?nèi)容框架

篇目 基礎(chǔ)篇 主題名稱(chēng)

第一章：機(jī)器人總覽

內(nèi)容要點(diǎn)

第一章的主要目的是向

1、現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展和介紹（1課時(shí)）學(xué)生介紹現(xiàn)代機(jī)器人的2、人類(lèi)的朋友——觀看電影《霹靂5號(hào)》（2課時(shí)）

有關(guān)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于這門(mén)課程的興趣，通過(guò)對(duì)機(jī)器人的現(xiàn)在趨勢(shì)介紹和電影觀看產(chǎn)生對(duì)機(jī)器人這門(mén)課程的興趣

制造篇 第二章：機(jī)器人制造

1、競(jìng)速四腳機(jī)器人制造（2課時(shí)）

第二章的主要內(nèi)容是對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)器人的制造，主

2、競(jìng)速四腳機(jī)器人競(jìng)速比賽（1課時(shí)）要是制造四腳和六腳兩

3、六腳機(jī)器人制造（2課時(shí)）

4、六腳機(jī)器人爬坡比賽（1課時(shí)）

5、六腳機(jī)器人手搖發(fā)電機(jī)動(dòng)力負(fù)重比賽（1課時(shí)）

創(chuàng)造篇 第三章：機(jī)器人的改造

第三章的內(nèi)容主要是是個(gè)機(jī)器人和有關(guān)的比賽

1、將直走的四腳機(jī)器人改造為走曲線對(duì)四腳機(jī)器人的一些改的機(jī)器人（2課時(shí)）

造，通過(guò)討論和和交流讓

2、四腳機(jī)器人曲線競(jìng)速比賽（1課時(shí)）學(xué)生能自己思考解決方

3、四腳機(jī)器人保齡球比賽（2課時(shí)）案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意思

和解決問(wèn)題的能力

智能篇 第四章：智能機(jī)器人編程介紹

1、介紹樂(lè)高智能機(jī)器人編程講解（2課時(shí)）

本章主要基于樂(lè)高智能機(jī)器人編程實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生簡(jiǎn)單接觸機(jī)器人編程的基本知識(shí)和基本技能

未來(lái)篇 第五章：暢想未來(lái)

第五章主要讓學(xué)生自己

1、總結(jié)交流，暢想未來(lái)的機(jī)器人藍(lán)圖交流，總結(jié)本課程學(xué)習(xí)過(guò)（1課時(shí)）

程中的收獲，交流經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)得失

科目實(shí)施

一、實(shí)施對(duì)象 初中六、七年級(jí)學(xué)生

二、組織策略

采取自主報(bào)名的方式，同學(xué)自主報(bào)名參加機(jī)器人的課程，在課程中一4-5人為一組組成小組來(lái)完成機(jī)器人的搭建，創(chuàng)造。

三、學(xué)習(xí)方式

1、情景創(chuàng)設(shè)

這一部分主要是為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)對(duì)機(jī)器人發(fā)展的前景創(chuàng)設(shè)，為學(xué)生了解機(jī)器人的發(fā)展提供一個(gè)平臺(tái)，讓學(xué)生能夠知道，了解現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)機(jī)器人的原理，機(jī)制產(chǎn)生興趣，愿意去對(duì)機(jī)器人這一項(xiàng)目進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)，對(duì)搭建機(jī)器人產(chǎn)生興趣

2、動(dòng)手實(shí)踐

這一部分是這門(mén)科目的重點(diǎn)內(nèi)容，這一部分的內(nèi)容主要結(jié)合松江區(qū)中小學(xué)機(jī)器人大賽的相關(guān)器材和項(xiàng)目讓學(xué)生以小組為單位在已有材料的基礎(chǔ)上搭建機(jī)器人的已完成相關(guān)的目的，在小組合作的基礎(chǔ)上，用自己的學(xué)習(xí)和創(chuàng)造能力，模仿老師給予的機(jī)器人模型利用材料來(lái)完成兩個(gè)分別是四腳和六腳的機(jī)器人，同時(shí)開(kāi)發(fā)自己的想象力，在一定的規(guī)定下對(duì)機(jī)器人進(jìn)行改造，是機(jī)器人能更好的完成所需要完成的任務(wù)。在完成了已有的任務(wù)的過(guò)程之后，老師還會(huì)對(duì)學(xué)生提出一定的要求，要求學(xué)生對(duì)現(xiàn)有的機(jī)器人進(jìn)行改造，使學(xué)生用同樣的機(jī)器人部件，進(jìn)過(guò)改

進(jìn)和設(shè)計(jì)，來(lái)完成其他不同的任務(wù)。

3、機(jī)器人競(jìng)賽

本部分的任務(wù)是針對(duì)學(xué)生的已經(jīng)完成的機(jī)器人進(jìn)行測(cè)試，讓學(xué)生以小組為單位，針對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)的要求，來(lái)對(duì)機(jī)器人搭建的完成情況來(lái)進(jìn)行測(cè)試和比賽，同時(shí)增加學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)

科目評(píng)價(jià)

一、評(píng)價(jià)內(nèi)容

1、知識(shí)方面

對(duì)現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展有一定的認(rèn)識(shí)，知道機(jī)器人的設(shè)計(jì)原理 知道一些智能機(jī)器的編程方式

2、技能方面

能否掌握2種機(jī)器人的搭建方式和制作技巧 掌握通過(guò)知識(shí)原理對(duì)機(jī)器人進(jìn)行小許改造的能力 掌握一定的探究機(jī)器人搭建操作的能力

3、情感態(tài)度價(jià)值觀

能否進(jìn)行有效的小組合作來(lái)完成任務(wù) 能否建立起對(duì)現(xiàn)代工業(yè)科技并發(fā)揚(yáng)科學(xué)的精神

二、評(píng)價(jià)方式

1、競(jìng)賽名次

通過(guò)機(jī)器人的完成任務(wù)情況的完成的完成度來(lái)確定名次

2、教師點(diǎn)評(píng)

有教師談些適當(dāng)?shù)募?lì)性的評(píng)語(yǔ)

設(shè)計(jì)人：二中初中 顧匯礽