第一篇：機器人教育現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

機器人教育現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

機器人這個看似高深的類人智能電子產(chǎn)品正在走進(jìn)課堂，走向大眾教育。機器人進(jìn)入教育仍然面臨著許多問題。比如，機器人就像我們平時在電影上看到的機器人嗎？機器人教育就是把機器人當(dāng)玩具嗎？機器人教育就是學(xué)習(xí)編程序嗎？的確，機器人教育還是一個新鮮事物，還有需要期待發(fā)展、完善的地方，我們須要周全地考慮，促進(jìn)它的健康成長。機器人進(jìn)入教育，具有“五種類型”

機器人的發(fā)明、研究及應(yīng)用實踐是以科學(xué)研究和社會生產(chǎn)為需求的，進(jìn)入到教育是其領(lǐng)域的擴大與發(fā)展。但是，由于它所涉及知識的廣泛性和涉及技術(shù)的綜合性，這都使的機器人對教育而言具有更多的價值。根據(jù)有關(guān)機器人教育專家的研究與實踐，機器人對于教育的應(yīng)用可以分為五種類型。

第一種方式，機器人學(xué)科教學(xué)（Robot Subject Instruction，簡稱RSI）

機器人學(xué)科教學(xué)，是指把機器人學(xué)看成是一門科學(xué)，在各級各類教育中，以專門課程的方式，使所有學(xué)生普遍掌握關(guān)于機器人學(xué)的基本知識與基本技能。其教學(xué)目標(biāo)如下。

（1）知識目標(biāo)：了解機器人軟件工程、硬件結(jié)構(gòu)、功能與應(yīng)用等方面的基本知識。

（2）技能目標(biāo)：能進(jìn)行機器人程序設(shè)計與編寫，能拼裝多種具有實用功能的機器人，能進(jìn)行機器人及智能家電的使用維護(hù)，能自主開發(fā)軟件控制機器人。

（3）情感目標(biāo)：培養(yǎng)對人工智能技術(shù)的興趣，真正認(rèn)識到智能機器人對社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。

機器人教育成為學(xué)科課程，尤其對中小學(xué)而言師資、器材、場地及活動經(jīng)費、教學(xué)經(jīng)驗等都具有很大的挑戰(zhàn)。

第二種方式，機器人輔助教學(xué)（Robot-Assisted Instruction，簡稱RAI）

機器人輔助教學(xué)是指師生以機器人為主要教學(xué)媒體和工具所進(jìn)行的教與學(xué)活動。與機器人輔助教學(xué)概念相近的還有機器人輔助學(xué)習(xí)（Robot-Assisted Learning，簡稱RAL），機器人輔助訓(xùn)練（Robot-Assisted Training，簡稱RAT），機器人輔助教育（Robot-Assisted Education，簡稱RAE），以及基于機器人的教育（Robot-Based Education，簡稱RBE）。與機器人課程比較起來，機器人輔助于教學(xué)的特點是它不是教學(xué)的主體，是一種輔助。即充當(dāng)助手、學(xué)伴、環(huán)境或者智能化的器材，起到一個普通的教具所不能有的智能性作用。

第三種方式，機器人管理教學(xué)（Robot-Managed Instruction，簡稱RMI）

機器人管理教學(xué)是指機器人在課堂教學(xué)、教務(wù)、財務(wù)、人事、設(shè)備等教學(xué)管理活動中所發(fā)揮的計劃、組織、協(xié)調(diào)、指揮與控制作用。機器人管理是從組織形式、組織效率等進(jìn)行發(fā)揮其自動化、智能性的特點，即屬于一種輔助管理的功能。

第四種方式，機器人代理（師生）事務(wù)（Robot-Represented Routine，簡稱RRR）

機器人具有人的智慧和人的部分功能，完全能代替師生處理一些課堂教學(xué)之外的其他事務(wù)。比如機器人代為借書，代為作筆記，或者代為頂餐、打飯等。利用機器人的代理事務(wù)功能，目的是提高與學(xué)習(xí)相關(guān)的，能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)效率、質(zhì)量的提高。

第五種方式，機器人主持教學(xué)（Robot-Directed Instruction，簡稱RDI）

機器人主持教學(xué)（RDI）是機器人在教育中應(yīng)用的最高層次。在這一層次中，機器人在許多方面不再是配角，而是成為教學(xué)組織、實施與管理的主人。機器人成為我們學(xué)習(xí)的對象，這

好像是遙不可及的事，但是人工智能結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)、多媒體技術(shù)等讓它成為實現(xiàn)并非太難，只是如何要越來越符合教育的發(fā)展才是更重要的。

縱觀機器人進(jìn)入教育的五大方式，很多功能也是相互輔助、相互關(guān)聯(lián)、相互融合的，我們不易完全的把它們割裂開來，而是相互結(jié)合發(fā)展，共同營造一種豐富多彩的機器人教育。機器人進(jìn)入普教，呈現(xiàn)“四種方式”

機器人教育已經(jīng)進(jìn)入大學(xué)教育，列入了人工智能、自動化等相關(guān)專業(yè)的課程之中，從課程理論到課程實踐已經(jīng)都有一定的成熟。機器教育進(jìn)入普通中小學(xué)的可能性和必然性已經(jīng)初見端倪。

目前，智能機器人教育進(jìn)入中小學(xué)的主要表現(xiàn)在于競賽，通過競賽體現(xiàn)機器人對學(xué)生的設(shè)計能力、創(chuàng)新能力進(jìn)行拉動，以模范的力量推動它全面地進(jìn)入課程設(shè)置。觀察各地中小學(xué)機器人教育的方式大體區(qū)分以為下四種。

第一，通過學(xué)校、少年宮、少科站等單位吸入機器人愛好的部分學(xué)生，組成智能機器人學(xué)習(xí)小組，以學(xué)員制進(jìn)行活動，并可代表地區(qū)參加各類競賽活動。這種形式是機器人進(jìn)入中小學(xué)生視野最初、最多，也是最有效的方法。

第二，把智能機器人技術(shù)學(xué)習(xí)放入綜合實踐活動課中普及，在大中型的城市中非常的普遍，開設(shè)情況相對與經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)較成熟。

第三，把智能機器人作為信息技術(shù)課的內(nèi)容之一進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教育課程,這種形式正在形成期，教材的編寫、課程的常規(guī)性開設(shè)正在起步。但是，這無疑會會為信息技術(shù)學(xué)科帶來新的活力，對目前信息技術(shù)教育重軟件應(yīng)用輕編程開發(fā)的局面會有所改善。

第四，智能機器人教育作為研究性課程的形式進(jìn)入中學(xué)，由于研究性學(xué)習(xí)課程越來越受到重視，由于機器人教育的長期性、個性化決定了如果通過研究性學(xué)習(xí)形式推廣會更有利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但是由于研究性課程的地位決定的課時不足，以及班額過大決定的組織難度，這都會影響機器人教育的整體推進(jìn)。

機器人教育，困境與希望

機器人這個看似高深的類人智能電子產(chǎn)品正在走進(jìn)課堂，走向大眾教育。機器人教育是一個全新的事物，各地也正在陸續(xù)把它納入義務(wù)教育信息技術(shù)教材中。當(dāng)然目前還面臨著許多問題。比如，機器人就像我們平時在電影上看到的機器人嗎？機器人教育就是把機器人當(dāng)玩具嗎？機器人教育等同于學(xué)編程嗎？這些有待解決與完善的問題表明，我們急需根據(jù)理論與實踐為機器人教育尋找更健康的成長之路。

一、機器人教育走進(jìn)基礎(chǔ)教育的形式

機器人教育已經(jīng)進(jìn)入大學(xué)教育，列入了人工智能、自動化等相關(guān)專業(yè)的課程之中，從課程理論到課程實踐漸已成熟。機器人教育進(jìn)入普通中小學(xué)的可能性和必然性也初見端倪。但是，由于中小學(xué)生與大學(xué)生年齡、思維特點的差異，借鑒高校經(jīng)驗的可能性較小。

現(xiàn)在智能機器人教育進(jìn)入中小學(xué)的形式主要表現(xiàn)在競賽活動。通過競賽，對學(xué)生的機器人設(shè)計能力、創(chuàng)新能力進(jìn)行拉動，以一種模范的力量推動它全面地進(jìn)入課程設(shè)置。縱察各地中小學(xué)機器人教育的方式，大體可以分為幾種。

第一，通過學(xué)校、少年宮、少科站等單位吸收機器人愛好者，組成智能機器人學(xué)習(xí)小組，以學(xué)員制進(jìn)行活動，并可代表地區(qū)參加各類競賽活動。這種形式是機器人進(jìn)入中小學(xué)生視野最初、最多，也是最有效的方法。

第二，把智能機器人技術(shù)學(xué)習(xí)放入綜合實踐活動課中普及，在大中型的城市中非常的普遍，開設(shè)情況在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)相對成熟。

第三，把智能機器人作為信息技術(shù)課的內(nèi)容之一進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教育課程,這種形式正在形成期，教材的編寫、課程的常規(guī)性開設(shè)正在起步。當(dāng)然，這無疑會為信息技術(shù)學(xué)科帶來新的活力，對目前信息技術(shù)教育重軟件應(yīng)用輕編程開發(fā)的局面也會有所改善。

第四，智能機器人教育作為研究性課程的形式進(jìn)入中學(xué)，由于研究性學(xué)習(xí)課程越來越受到重視，也由于機器人教育的長期性、個性化決定了如果通過研究性學(xué)習(xí)形式推廣會更有利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但是由于研究性課程的地位決定的課時不足，以及班額過大決定的組織難度過大，都會影響機器人教育的整體推進(jìn)。

二、機器人基礎(chǔ)教育面臨的困境

機器人已經(jīng)成為呼聲很高的創(chuàng)新教育平臺，并且正在大踏步地走向基礎(chǔ)教育。隨著各地中小學(xué)機器人實驗室的迅速建設(shè)，它作為課程，各種活動不成熟的表現(xiàn)也越發(fā)明顯。但是，目前主要還是處于綜合實踐活動的層面，并且遇到了諸多方面的制約。

第一，競賽活動商業(yè)化嚴(yán)重，教育發(fā)展方向偏移

一方面，由于機器人競賽的組織形式，目前大部分是由某些機器人制造商獨立或聯(lián)合舉辦，教育行政部門的監(jiān)管力度不夠，在競賽規(guī)則、裁判確定、獎勵辦法等方面存在較大差異。甚至有些商家通過不當(dāng)競爭，人為通過競賽規(guī)則或功能實現(xiàn)等辦法來限制其他商家的產(chǎn)品，造成選手參加比賽受機型的局限性很大。另一方面，由于競賽的功利化思想和比賽的管理方法不成熟，造成了比賽的“表演”傾向，即學(xué)生比賽成績要看課下的“準(zhǔn)備”程度和機器本身的軟件、硬件裝備程度，這就造成了比賽的即時性和激烈度受到影響，同時存在一定的“投機取巧”式的比賽準(zhǔn)備也影響了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，過度商業(yè)化的運作造成了機器人教育發(fā)展的方向發(fā)生偏移，這對機器人廣泛普及是極其不利的。

第二，資金嚴(yán)重缺乏，配套組件及設(shè)施不夠

機器人的價格比較昂貴，單機一般在萬元以上，各種主機模塊、傳感器及其他配件價格也不菲，少數(shù)人組隊比賽都受到資金方面的壓力都很大，課堂的普及難度就不要說了。究其原因，我想其中一個因素就是市場炒作模糊了機器人概念。尤其是對教學(xué)機器人而言，其結(jié)構(gòu)相對簡單，可開發(fā)性也有局限，甚至作為智能玩具的優(yōu)勢顯著，其造價是可以下降的。如果合理地針對市場進(jìn)行分析與運作，是完全可以既實現(xiàn)盈利又實現(xiàn)普及的。但是，由于競爭的無序和商家的短期行為共同造成了原本教育資金就很欠缺的基礎(chǔ)教育對機器人的采購誤區(qū)。以至于不少地區(qū)建成了大量的機器人實驗室，但是相關(guān)配件及設(shè)施都很差，或干脆沒有，實驗室的作用大打折扣。

第三，教育研究欠缺，教學(xué)活動隨意性強

目前機器人進(jìn)入課程或者參與學(xué)科整合的經(jīng)驗還很少，教育研究成果非常缺乏。尤其對中小學(xué)教師而言它是一種全新的事物，課程內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)業(yè)檢測等都很欠缺。雖然在高中信息技術(shù)新的課程標(biāo)準(zhǔn)中增加了人工智能部分，但是理論比重較大，機器人實踐活動較少，非常不利于開展相關(guān)教學(xué)。在高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，增加了簡易機器人選修課，但是由于受到課程地位和課時的局限，目前效果尚不明顯。雖然，有些教育較發(fā)達(dá)的地區(qū)作為地方課程或校本課程來開設(shè)，但教學(xué)內(nèi)容與活動隨意性都較強。

三、機器人基礎(chǔ)教育發(fā)展的趨勢

機器人教育具有趣味性、創(chuàng)新性和可操作性等特點，它的生命力是非常旺盛的。機器人教育在基礎(chǔ)教育未來的發(fā)展大有希望，并具有以下幾種發(fā)展趨勢方向。

第一，向個性化教育發(fā)展

我們已經(jīng)看到掌上英語學(xué)習(xí)機這種電子產(chǎn)品的普及速度，以及它對英語教育的價值作用，甚至它在內(nèi)容上向著多學(xué)科多元化發(fā)展，在更新方式上向著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。教育機器人完全也可以這樣，以其智能化、小型化的特色成為個性化教育的主力軍團(tuán)之一。隨著教育機器人產(chǎn)量的擴大、價格的降低，它向個人應(yīng)用的普及風(fēng)潮一定也會出現(xiàn)，從而給個性化教育帶來革命。第二，向社區(qū)化教育發(fā)展

機器人在教育方面可能會有一種與其他教育不相同的方式，那就是教育社區(qū)化。就象書畫培訓(xùn)、音樂培訓(xùn)這類已經(jīng)非常成熟的社區(qū)教育已經(jīng)給我們的教育一樣，機器人教育活動中的機型豐富、投資持續(xù)、適合團(tuán)隊等特點給社區(qū)教育的組織帶來可能。在商家的聯(lián)合、社會團(tuán)體的組織下，機器人社區(qū)教育會在時間上更充分、組織活動更靈活、資金循環(huán)更順利等，這會給機器人教育帶來生機。

第三，向課堂化教育發(fā)展

課外活動小組畢竟是小部分人的活動，雖然這對于特長教育有著不可否認(rèn)的作用。但是，課外活動的系統(tǒng)性、普及性和公平性都得不到保證。對于機器人教育這個新鮮事物，課外活動小組的引導(dǎo)作用是非常重要的，但是如果不向?qū)W科課程發(fā)展，其教育理論、教育方法的成熟是緩慢的。所以，隨著下一步新課程的實施，機器人教育走進(jìn)課堂成為一種必然的發(fā)展方向。向課堂教育發(fā)展，需要包括教材建設(shè)、教法研討等幾個步驟，是一個持續(xù)發(fā)展、革新的過程。

總之，機器人教育受科技發(fā)展的影響其創(chuàng)新性、實踐性、發(fā)展性是非常強的，對學(xué)生的技能教育、科技的社會化都具有重要的意義，它帶給我們的教育內(nèi)容和教育形式都帶來更多的驚喜與期待。

第二篇：服務(wù)機器人的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

服務(wù)機器人的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

嵇鵬程 沈惠平

（江蘇工業(yè)學(xué)院機械與能源工程學(xué)院，江蘇 常州2130161）

摘要：智能服務(wù)機器人技術(shù)代表一個國家高科技水平和自動化程度，它具有廣闊的發(fā)展空間和市場前景。本文介紹了服務(wù)機器人的定義和發(fā)展前景，分析了國內(nèi)外服務(wù)機器人的研究現(xiàn)狀，并闡述了當(dāng)前服務(wù)機器人研究領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，最后展示服務(wù)機器人的未來發(fā)展方向和研究趨勢。關(guān)鍵詞：服務(wù)機器人；人工智能；多傳感器信息融合；智能控制 中圖法分類號：TP242.6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

The Current Situation and Development Trend of Service Robot

JI Peng-cheng，SHEN Hui-ping（College of Mechanical and Energy Engineering，Jiangsu Polytechnic University，Changzhou, Jiangsu 213016, China）

Abstract:The technology of the intelligent service robot represents a national high-tech level and the degree of automation, it has a broad development space and market prospects.This article describes the definition and development prospects of service robots, analyses the current situation of service robot research at home and abroad, and introduces the key technologies in the fields of the current service robot research.Finally ,the direction of development and research trends of service robot in the future is showed.Keywords: service robot;artificial intelligence;multi-sensor information fusion;intelligent control 引言

機器人學(xué)的進(jìn)步與應(yīng)用是二十世紀(jì)自動控制最有說服力的成就，是當(dāng)代最高意義的自動化，尤其在當(dāng)今的工業(yè)制造中，機器人學(xué)已取得了最偉大的成功[1]。進(jìn)入二十一世紀(jì)，人們已經(jīng)愈來愈親身地感受到機器人深入生產(chǎn)、生活和社會的堅實步伐。一方面隨著各個國家老齡化越來越嚴(yán)重，更多的老人需要照顧，社會保障和服務(wù)的需求也更加緊迫，老齡化的家庭結(jié)構(gòu)必然使更多的年青家庭壓力增大，而且生活節(jié)奏的加快和工作的壓力，也使得年輕人沒有更多時間陪伴自己的孩子，隨之醞釀而生的將是廣大的家庭服務(wù)機器人市場。另一方面服務(wù)機器人將更加廣泛地代替人從事各種生產(chǎn)作業(yè), 使人類從繁重的、重復(fù)單調(diào)的、有害健康和危險的生產(chǎn)作業(yè)中解放出來[2]。本文對服務(wù)機器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用及其未來發(fā)展進(jìn)行了綜述。國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

1.1 服務(wù)機器人的定義

服務(wù)機器人是機器人家族中的一個年輕成員，到目前為止尚沒有一個嚴(yán)格的定義，不同國家對服務(wù)機器人的認(rèn)識不同。國際機器人聯(lián)合會經(jīng)過幾年的搜集整理，給了服務(wù)機器人一個初步的定義：服務(wù)機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它能完成有益于人類健康的服務(wù)工作[3]，即除了手術(shù)機器人、診斷機器人、護(hù)理機器人、康復(fù)機器人等醫(yī)用機器人外，也包括各種家用機器人、娛樂機器人、體育機器人、玩具機器人、導(dǎo)游機器人、保安機器人、排險機器人、清潔機器人、秘書機器人、建筑機器人、郵---------作者簡介：嵇鵬程（1975-），男，碩士，助教，主要研究方向：服務(wù)機器人。E-mail:jipengcheng.edu@163.com 拾和送信機器人以及加油機器人等。隨著開發(fā)研究的進(jìn)一步開展和價格的大幅度下降，服務(wù)機器人將廣泛進(jìn)入醫(yī)院、家庭、工地、辦公室和體育娛樂場館，直接與人類共處，為人類排憂解難[4]。

1.2 服務(wù)機器人的市場現(xiàn)狀和前景

服務(wù)型機器人可進(jìn)一步區(qū)分為個人和家用機器人與專業(yè)服務(wù)型機器人。

1.2.1 市場調(diào)研與預(yù)測

根據(jù)國際機器人聯(lián)盟（IFR）統(tǒng)計部門于2008年10月公佈的最新資料，全球服務(wù)型機器人市場概況分述如下：①個人和家用服務(wù)型機器人： 至2007年底，個人和家用服務(wù)型機器人累計裝1.3.1置量已超過340萬臺，娛樂休閑用機器人已達(dá)到200萬臺。至 2011年底，全球家務(wù)用機器人將會達(dá)到460萬臺，娛樂休閑用機器人將會達(dá)到735萬臺，合計約1200多萬臺，未來四年服務(wù)機器人市場總值合計約57億美元，到2015年，全球個人和家庭機器人市場的規(guī)模預(yù)計將達(dá)到150億美元，同時，將出現(xiàn)多種類型的個人機器人。②專業(yè)服務(wù)型機器人：至2007年底，全球已有4.9萬臺的使用數(shù)量，預(yù)計到2011年底，將增加5.4萬臺專業(yè)服務(wù)型機器人，總價值約91.2億美元，其中農(nóng)林礦牧用機器人最多，共將有1.9萬臺，防御救災(zāi)與保全機器人預(yù)計將有1.56萬臺銷售量，專業(yè)清潔機器人亦約有4000臺銷售量，醫(yī)療用機器人約達(dá)3420臺，多用途機器人移動平臺約2375臺，水底作業(yè)系統(tǒng)預(yù)估將有超過925臺銷售量。

1.2.2 專家預(yù)測

①中國機器人專家、工程院院士徐揚生教授說：“只要10年時間，機器人將在世界范圍內(nèi)，普及到每個人的日常生活之中。這將是一個巨大的市場，預(yù)計將比現(xiàn)在的汽車市場還要大。”②韓國科學(xué)家預(yù)測：到2015年至2020年，每個韓國家庭將擁有一個機器人。③日本專家估計：到2020年日本將有25%的人口年齡超過65歲，護(hù)理型機器人將供不應(yīng)求。④德國科學(xué)家預(yù)計：將在未來的幾十年間，家庭生活中將出現(xiàn)的最大變化就是機器人的普及，家庭服務(wù)機器人將在日常家庭生活中扮演越來

越重要的角色，承擔(dān)越來越多的工作[5]。

1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

從二十世紀(jì)八十年代中期開始，機器人已從工廠的結(jié)構(gòu)化環(huán)境進(jìn)入人的日常生活環(huán)境—醫(yī)院、辦公室、家庭和其它雜亂及不可控環(huán)境，成為不僅能自主完成工作，而且能與人共同協(xié)作完成任務(wù)或在人的指導(dǎo)下完成任務(wù)的智能服務(wù)機器人，特別是最近幾年，對會清潔地面、割草或充當(dāng)導(dǎo)游、保姆和警衛(wèi)等自主移動機器人技術(shù)上的進(jìn)步，大家都有目共睹[6]。

1.3.1 中國

中國對服務(wù)機器人的研究起步很晚，但國家對此非常重視，1986年3月才開始把研究、開發(fā)智能機器人的內(nèi)容已列入國家863高科技發(fā)展規(guī)劃中，從1986年至2009年的20多年中，智能機器人主題在863的旗幟下，團(tuán)結(jié)了近幾千人的研究開發(fā)隊伍，圓滿完成各項任務(wù)，建成了一批高水平的研究開發(fā)基地，造就了一支跨世紀(jì)的研究開發(fā)隊伍，為我國21世紀(jì)機器人技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[7]。①如圖1所示，這是我國首臺具有國際一流語音交互水平和復(fù)雜動作及智能運動控制水平的“美女機器人”,這款“美女機器人”具有仿真的美女外形，服裝和發(fā)型可以根據(jù)應(yīng)用場合更換。她能夠根據(jù)工作人員說出的指令，馬上完成相應(yīng)的動作,她能夠講英語、四川方言和唱歌、講笑話，可以與游客進(jìn)行語音聊天和知識問答,在移動行走時，她能自動識別途中碰到的障礙物，并做語音提示。②由北京理工大學(xué)牽頭、中科院沈陽自動化所、兵器工業(yè)集團(tuán)惠豐機械有限公司、中科院自動化所等單位參加，通過三年的奮斗，研制的“匯童”仿人機器人（如圖2），取得了重大成果, “匯童”仿人機器人具有視覺、語音對話、力覺、平衡覺等功能的自主知識產(chǎn)權(quán)的仿人機器人，功能達(dá)到了國際先進(jìn)水平，研制的“匯童”仿人機器人在國際上首次實現(xiàn)了模仿太極拳、刀術(shù)等人類復(fù)雜動作。

目前，我國服務(wù)機器人研究技術(shù)已跨入世界先進(jìn)行列，但與日本、美國等國家的技術(shù)相比還是有差距的，我國科技工作者正在 努力向前，熱切地期盼著我們自己水平更高的、功能更強的服務(wù)型機器人與大家見面。

圖1 美女機器人 圖2 “匯童”機器人 Fig.1 Beauty robot

Fig.2 “Huitong”robot

1.3.2 日本 日本將機器人作為一個戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，給予了大力支持，而且日本根據(jù)目前機器人產(chǎn)業(yè)面臨的問題，提出了加強機器人研究和推動機器人產(chǎn)業(yè)化的具體措施，日本機器人工業(yè)之所以領(lǐng)先世界，一方面和他們的機器人文化也有關(guān)，在日本，有一種“讓機器人成為人”的氛圍，在日本，由于人口不多，而且老齡化趨勢嚴(yán)重，他們需要機器人來承擔(dān)勞力的工作，因此培養(yǎng)起濃厚的機器人文化；另一方面，日本政府也希望機器人研發(fā)成為本國的支柱產(chǎn)業(yè)，所以投入大量資金，為了攻克更關(guān)鍵的服務(wù)機器人技術(shù)，日本在2006 年至2010 年間，每年投入1000 萬美元用于研發(fā)服務(wù)機器人。日本服務(wù)機器人技術(shù)的成果例舉如下：①日本發(fā)明出人形的個性機器人保姆“ar”(如圖3)，不僅會洗衣，打掃衛(wèi)生，還會收拾餐具等諸多家務(wù)雜活，它依靠車輪移動，共搭載有5臺照相機以便確認(rèn)家具的位置。在公開展示活動中，“ar”演示了打開洗衣機蓋，將需要清洗的衣物放入洗衣機，用托盤端著餐具送到廚房和拖地等工作。②由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所智能系統(tǒng)研究部門仿人研究小組研制的美女機器人HRP-4C(如圖4)，以用戶為中心的機器人開放架構(gòu)（Centered Robot Open Architecture）開發(fā)而成，該架構(gòu)采用產(chǎn)綜研一直在研發(fā)的實時Linux、機器人使用的“RT（Robot Technology）中間件”、可進(jìn)行機器人仿真的軟件“OpenHRP3”、語音識別技術(shù)以及產(chǎn)綜研開發(fā)的人形機器人“HRP系列”所采用的雙足行走技術(shù)等。

圖3 機器人保姆 圖4 美女機器人HRP-4C Fig.3 Robot nanny

Fig.4 Beauty robot HRP-4C

1.3.3 韓國 韓國將服務(wù)機器人技術(shù)列為未來國家發(fā)展的10大“發(fā)動機”產(chǎn)業(yè)，他們已經(jīng)把服務(wù)型機器人作為國家的一個新的經(jīng)濟(jì)增長點進(jìn)行著重發(fā)展，對機器人技術(shù)給予了重點扶持，通過不斷地努力，韓國近幾年來也逐漸躋身研究機器人的世界潮流。韓國信息通信部官員表示，雖然韓國的機器人技術(shù)起步比美國、日本和歐洲的競爭者要晚，但是有望在未來5～10年內(nèi)迎頭趕上，①韓國科學(xué)家成功研制出世界上最聰明的類人機器人“Android”(如圖5)，它集眾多前沿科技在一身，包括實時數(shù)據(jù)傳輸、音像和力覺感應(yīng)器、高速處理器等，通過它身上裝備的音像及力覺感應(yīng)器可以探測前方物體的運動，能夠識別說話聲，然后向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)器將數(shù)據(jù)處理后會下達(dá)指令給機器人，幫助它與人類以及周圍環(huán)境進(jìn)行互動。②“夏娃機器人2號”(如圖6)是韓國科學(xué)家最新研制的一款娛樂型機器人，這位“女性”機器人不僅能和觀眾進(jìn)行對話，還能和人進(jìn)行眼神接觸，并會表達(dá)各種情緒和唱歌，唱歌時能對上口形和隨著歌曲扭動手臂、臀部和膝蓋。

圖5 機器人Android

圖6 夏娃機器人2號 Fig.5 Robot Android

Fig.6 Eve Robot 2

1.3.4 美國 美國是機器人的發(fā)源地，盡管美國在機器人發(fā)展史上走過一條重視理論研究，忽視應(yīng)用開發(fā)研究的曲折道路，但是美國的機器人技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位，其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強。例如：①專治中風(fēng)的機器人醫(yī)生(如圖7)將在密歇根州圣約瑟夫默西奧克蘭醫(yī)院率先上崗，這種機器人頭部是一個顯示屏，能顯示網(wǎng)絡(luò)另一端醫(yī)生的形象和聲音，顯示屏上方安裝了一個攝像頭，可以把醫(yī)院現(xiàn)場的圖像和聲音傳回給醫(yī)生，有了這種機器人，醫(yī)生在任何地方只要利用一臺筆記本電腦和互聯(lián)網(wǎng)，就可以遠(yuǎn)程遙控機器人為病人提供治療服務(wù)。②美國軍方為戰(zhàn)爭中下半身受傷而不能行走的士兵設(shè)計出了一款新型助殘機器人(如圖8)，它可以直接將用戶的下半身緊緊圍攏起來，以便更好的感知用戶臀部或其他位置的運動，從而提供更加靈敏的操控。

圖7 機器人醫(yī)生 圖8 助殘機器人 Fig.7 Robot doctor

Fig.8 Assistive robot

1.3.5 歐洲 ①德國的社會環(huán)境卻是有利于機器人工業(yè)發(fā)展的,因為戰(zhàn)爭，導(dǎo)致勞動力短缺，以及國民技術(shù)水平高，都是實現(xiàn)使用機器人的有利條件。到了70年代中后期，政府采用行政手段為機器人的推廣開辟道路,即對于一些有危險、有毒、有害的工作崗位，必須以機器人來代替普通人的勞動，這個計劃推動了服務(wù)機器人技術(shù)的發(fā)展。德國經(jīng)過近十年的努力，其服務(wù)機器人的研究和應(yīng)用方面在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位：新一代機器人保姆Care-O-Bot3(如圖9)遍布全身的不計其數(shù)的傳感器、立體彩色照相機、激光掃描儀和三維立體攝像頭，讓它既能識別生活用品也能避免誤傷主人；它還具有聲控或手勢控制有自我學(xué)習(xí)能力，還能聽懂語音命令和看懂手勢命令。②法國不僅在機器人擁有量上居于世界前列，而且在機器人應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍上處于世界先進(jìn)水平，這主要歸功于法國政府一開始就比較重視機器人技術(shù)，大力支持服務(wù)機器人研究計劃，并且建立起一個完整的科學(xué)技術(shù)體系，特別是把重點放在開展機器人的應(yīng)用研究上。這款名為NAO的兩臺雙足智能機器人(如圖10)，是法國阿德巴蘭機器人公司研制的，它具有討人喜歡的外形、溫柔的語音和25個靈活的關(guān)節(jié),能執(zhí)行多種動作指令。

圖9 機器人Care-O-Bot3

圖10 機器人NAO Fig.9 Robot Care-O-Bot3

Fig.10 Robot NAO

③從70年代末開始，英國政府推行并實施

了一系列支持機器人發(fā)展的政策和措施，如廣泛宣傳使用機器人的重要性、在財政上給購買機器人企業(yè)以補貼、積極促進(jìn)機器人研究單位與企業(yè)聯(lián)合等，使英國機器人開始了在生產(chǎn)和服務(wù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用及大力研制的興盛時期。譬如：英國機器人研究公司(RM)開發(fā)的霹靂舞機器人MechRC（如圖11）既能在課堂上大顯身手，會幫助孩子們學(xué)數(shù)學(xué)、幾何、物理、設(shè)計和工程學(xué)，又能跳舞，因為這個機器人身上有著多個靈活的關(guān)節(jié)，通過計算機設(shè)定好的程序，就能做出各種人類的舞蹈動作。④俄羅斯由于沒有國家發(fā)展服務(wù)機器人的統(tǒng)一規(guī)劃，有限的國家訂貨和市場需求使得俄羅斯機器人技術(shù)的發(fā)展以科研和實驗為主，以儲備技術(shù)，便于隨時根據(jù)市場需要制造出高質(zhì)量的機器人，當(dāng)前俄羅斯機器人的技術(shù)面臨的問題是機器人技術(shù)的智能化程度較低，需要不斷地增加功能、完善技術(shù)和提高質(zhì)量。今后，俄羅斯將重點發(fā)展檢查類機器人和室內(nèi)外清掃和清潔機器人 [8]。近幾年來，俄羅斯服務(wù)機器人技術(shù)上也取得可喜的成績：俄羅斯首次研制的人形機器人 “阿涅亞”利用了“新紀(jì)元”公司許多獨特的研究（如圖12），這款機器人機械結(jié)構(gòu)和程序保障系統(tǒng)十分先進(jìn)，它們能用雙腳行走，能與人對話。

在服務(wù)機器人系統(tǒng)中，自主導(dǎo)航是一項核心技術(shù)，是機器人研究領(lǐng)域的重點和難點問題[14]。把人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和多傳感器融合技術(shù)相結(jié)合用于服務(wù)機器人的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，如圖13所示。

圖11 霹靂舞機器人 圖12 “阿涅亞”機器人 Fig.11 Break dance robot

Fig.12 “Anieya”robot 服務(wù)機器人的關(guān)鍵技術(shù)

服務(wù)機器人技術(shù)在本質(zhì)上與所有其它類型的機器人是相似的,其主要技術(shù)包括:

2.1 環(huán)境感知傳感器和信號處理方法

多傳感器信息融合技術(shù)的基本原理就像人腦綜合處理信息的過程一樣，它充分地利用多個傳感資源，通過對各種傳感器及其觀測信息的合理支配與使用，將各種傳感器在空間和時間上的互補與冗余信息依據(jù)某種優(yōu)化準(zhǔn)則組合起來，產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋和描述，多傳感器信息融合技術(shù)按照數(shù)據(jù)的抽象層次分類可分為數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合三種[9]。

2.2 智能控制

智能控制主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計算等，且逐漸成為成熟的控制思想[10]。模糊控制源于模糊數(shù)學(xué)，或稱弗晰數(shù)學(xué)，是研究如何表現(xiàn)和處理模糊性現(xiàn)象的一個數(shù)學(xué)分支[11-12]，模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機數(shù)字控制。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，從生物學(xué)的觀點來看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能為信息處理和推理、聯(lián)想和思維等高級的思想活動[13]，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是利用工程技術(shù)手段模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能的一種技術(shù)系統(tǒng)，它是一種大規(guī)模并行的非線性動力學(xué)系統(tǒng)。

2.3 導(dǎo)航與定位

圖13 服務(wù)機器人導(dǎo)航定位系統(tǒng)

Fig.13 Navigation and positioning systems for service robot

2.4 路徑規(guī)劃

路徑規(guī)劃就是指在服務(wù)機器人工作空間中找到一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)、可以避開障礙物的路徑。路徑規(guī)劃方法大致可以分為傳統(tǒng)方法和智能方法：①傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方法主要有以下幾種：自由空間法、圖搜索法、柵格解耦法、人工勢場法，在這幾種方法中，人工勢場法是傳統(tǒng)算法中較成熟且高效的規(guī)劃方法，它通過環(huán)境勢場模型進(jìn)行路徑規(guī)劃，但是沒有考察路徑是否最優(yōu)[15]。②智能路徑規(guī)劃方法是將遺傳算法、模糊邏輯以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法應(yīng)用到路徑規(guī)劃中，來提高機器人路徑規(guī)劃的避障精度，加快規(guī)劃速度，滿足實際應(yīng)用的需要。其中應(yīng)用較多的算法主要有模糊方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、Q學(xué)習(xí)及混合算法等，這些方法在障礙物環(huán)境已知或未知情況下均已取得一定的研究成果[16]。把模糊控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相融合，形成的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制用于服務(wù)機器人的避障，以BP網(wǎng)絡(luò)作為機體，以基于模糊規(guī)則的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采用CCD攝像機和多個超聲波測距傳感器，對服務(wù)機器人能夠避障進(jìn)行控制，如圖14所示。

圖14 服務(wù)機器人模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖

Fig.14 Chart of fuzzy neural network for service robot 服務(wù)機器人的未來展望

服務(wù)機器人的開發(fā)研究取得了舉世矚目的成果，未來智能機器人技術(shù)將沿著自主性、智能通信和適應(yīng)性三個方向發(fā)展。

3.1 人與機器人的融合

美國科學(xué)家正在研制的獨特機械控制假手臂（如圖15），可以通過“思維力”進(jìn)行控制。當(dāng)患者需要借助于機械手完成某種動作時，他只要簡單地想要做什么即可，大腦發(fā)出的信號會刺激肌肉，相應(yīng)的電脈沖會被電極記錄，隨后信號會轉(zhuǎn)變成控制機械手臂的指令可以完成各種復(fù)雜動作，其中包括拿住物體，它不僅能恢復(fù)患者的動作效能，而且能感受到觸覺。據(jù)日本媒體報道，新開發(fā)的裝置由頭盔狀的傳感器及測量記錄器構(gòu)成（如圖16），如果人設(shè)想使用左手的動作，腦波及腦血流的變化便會參照事先存儲的數(shù)據(jù)，使機器人舉起左手，該技術(shù)今后有可能運用于家務(wù)機器人，幫助人們從事端菜、給植物澆水等家務(wù)和肢體殘疾或癱瘓人士。

圖15 思維力控制假手臂 圖16 意念控制機器人 Fig.15 Fake arm controlled with the power of the thought Fig.16 Robot controlled with the idea

3.2 人工智能技術(shù)的全面應(yīng)用

各種機器學(xué)習(xí)算法的出現(xiàn)推動了人工智能的發(fā)展，強化學(xué)習(xí)、蟻群算法、免疫算法等可以用到服務(wù)機器人系統(tǒng)中，使其具有類似人的學(xué)習(xí)能力，以適應(yīng)日益復(fù)雜的、不確定和非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境。例如：①英國科學(xué)家研發(fā)出首名“機器人科學(xué)家”（如圖17），這款機器人能獨立推理、把理論公式化乃至探索科學(xué)知識，堪稱人工智能領(lǐng)域一大突破。“機器人科學(xué)家”將來可以投身于解開生物學(xué)謎題、研發(fā)新藥、了解宇宙等研究領(lǐng)域。②英國的一種具有語言學(xué)習(xí)能力的類人型機器人（如圖18）即將問世，研究者的目標(biāo)是：機器人將來能夠?qū)φZ言進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，以及在社會化環(huán)境中向他人學(xué)習(xí)，并且把這種語言能力轉(zhuǎn)化為自主化學(xué)習(xí)和處理問題的能力，并且與周圍環(huán)境互動，將來有可能使機器人掌握更多的自主性能力。

3.4 服務(wù)機器人的人性化

技術(shù)進(jìn)步將允許在未來幾年克服當(dāng)前這些技術(shù)（開放空間的導(dǎo)航、學(xué)習(xí)能力和智力行為、多傳感器融合和允許對所有不同類型任務(wù)進(jìn)行高效處理的處理器等）的限制，設(shè)計和使用功能日益強大的機器人，集成技

術(shù)將允許超越由于材料、技術(shù)等形成的目前圖17 機器人科學(xué)家 圖18機器人iCub 限制邊緣，日本專家預(yù)測，在2013年到2027Fig.17 Robot scientist

Fig.18 Robot iCub 年之間，智能機器人系統(tǒng)的發(fā)展將允許機器 人會保留和重復(fù)使用以前已獲得的技能和3.3 傳感器技術(shù)的發(fā)展 技術(shù)，如表1所示，人和機器人的交流將變未來機器人傳感器技術(shù)的研究，除不斷得更加的簡單化了[18]。改善傳感器的精度和可靠性外，對傳感信息 的高速處理、自適應(yīng)多傳感器融合和完善的 結(jié)論 靜、動態(tài)標(biāo)定測試技術(shù)也將成為機器人傳感器研究和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。未來機器人傳感隨著服務(wù)機器人技術(shù)不斷發(fā)展和開發(fā)器研究包括多智能傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳感器成本的不斷下降，服務(wù)機器人將會走進(jìn)千家技術(shù)、虛擬傳感器技術(shù)和臨場感技術(shù)[17]。萬戶，將成為人們生活、工作和學(xué)習(xí)上的好 幫手，相信這一天將很快到來的。表日本專家對服務(wù)機器人技術(shù)的預(yù)測

Tab.1

Japanese experts predicted the technology of service robot 時間 事件

2013年 智能系統(tǒng)的發(fā)展能夠?qū)⒃谂c流程、技能、知識和經(jīng)驗相關(guān)的人類決策方面幫助人類作出決定。2014年

在人機界面的實際使用中，設(shè)置在人機界面中帶有對話與理解功能的虛擬用戶可通過與人類的對話借助信息處理設(shè)備執(zhí)行任務(wù)或程序。

2023年

隨著與生物體隔膜相似功能的人工膜的發(fā)展，人腦可以通過計算機控制電機的技術(shù)使得對假肢進(jìn)行直接和自主控制而不依賴于脊柱或周圍神經(jīng)系統(tǒng)。

2027年

隨著具有視覺功能、聽覺功能、能執(zhí)行其它感官功能智能機器人的發(fā)展，機器人將類

似于人類，能夠思考，作出決定和采取行動。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] The definition of service robot in the questionnaire of the international federation of robotics(IFR)statistics[C]．1998．

[2]

蔡鶴皋．機器人將是21世紀(jì)技術(shù)發(fā)展的熱點

[J]．中國機械工程，2000，11(1-2)：58-60． [3]

金周英．關(guān)于我國智能機器人發(fā)展的幾點思考 [J]．機器人技術(shù)與應(yīng)用，2001，（4）：5-7．

[4]

蔡自興．中國智能機器人研究[J]．莆田學(xué)院學(xué)報，2002，9（3）：36-39．

[5] 吳海鴻．家庭機器人大市場已呼之欲出

[N]． 中國青年報，2006，（6）．

[6]

RoferT，LankenauA，MoratzR．Sevice Robotics

applications and safety issues in an emerging ECAI’2000Berlin，2000．

[7]

國家863計劃智能機器人專家組[M]．北京：

中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001．

[8] 蘇天云．俄羅斯機器人技術(shù)發(fā)展趨勢[J] ．全

球科技經(jīng)濟(jì)瞭望，1999，（2）：10-11． [9]

趙蕊，賀建軍．多傳感器信息融合技術(shù)[J]． 計

算機測量與控制，2007，15(9)：1124-112． [10] 張毅，羅元，鄭太雄等．移動機器人技術(shù)及

其應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007． for their yearly study of world wide robot

market[J]

．

Workshop

W20

in

proceeding

[11] LiR，WallanceA，spefR，etal．Two-axis model development of

cage-rotor

brushless doubly-fed machines[J]．IEEE Trans on Energy Conversion，1991，6（3）：453-460．

[12] HuH．BradyM.A Bayesian approach to real-time obstacle advoidance for an intelligent mobile robot[J]．International Journal of Autonomous Robots．1994，1（1）：64-102． [13] 王灝，毛宗源．機器人的智能控制方法[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2002．

[14] 孟慶春，齊勇，張淑軍等．智能機器人及其發(fā)展[J]．中國海洋大學(xué)學(xué)報，2004，34（5）：831-838．

[15] 莊曉東，孟慶春，高云等．復(fù)雜環(huán)境中基于人工勢場優(yōu)化算法的最優(yōu)路徑規(guī)劃[J]．機器人，2003，25（6）： 531-532．

[16] Chaochang Chiu．Learning Path Planning Using Internation’99 Genetic on

Algorithm

Human-Computer Approach[C]．Proceedings of the HCI Interaction，USA：awrence Erlbaum Associates，1999，（8）：71-75．

[17] 高國富，謝少榮，羅軍等．機器人傳感器及其應(yīng)用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005． [18] Antonio López Peláez，Dimitris． uRobots，genes and bytes technology development and social changes towards

the

year 2020[J]．Technological Forecasting & Social Change，2008（75）：1176–1201．

第三篇：機器人焊接的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢（最終版）

焊接機器人的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

摘要 焊接機器人逐漸走入人類社會，在人們生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著重要作用。文章介紹了焊接機器人應(yīng)用意義和應(yīng)用狀況，從機器人用焊接工藝、焊接機器人系統(tǒng)仿真技術(shù)、機器人專用弧焊電源技術(shù)、多機器人及外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)、焊縫跟蹤技術(shù)、離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)、遙控焊接技術(shù)七個方面闡述了焊接機器人的研究現(xiàn)狀。并對焊接機器人技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞 焊接機器人、技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、智能控制

0 前言

近年來，隨著我國勞動力成本的逐漸提升，以廉價勞動力為支撐的“中國制造”經(jīng)濟(jì)模式難以為繼。焊接作為工業(yè)“裁縫”是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，焊接質(zhì)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性的影響，同時由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)

展，實現(xiàn)焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化與智能化已經(jīng)成為必然趨勢，采用機器人焊接已經(jīng)成為焊接技術(shù)自動化的主要標(biāo)志。焊接機器人應(yīng)用的重要意義

（1）焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度和干伸長量等對焊接結(jié)果有著決定作用。采用機器人焊接時，每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人為因素影響較小，降低了對工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量穩(wěn)定。而人工焊接時，焊接速度、干伸長量等都是變化的，很難做到質(zhì)量的均一性。

（2）改善了勞動條件。采用機器人焊接，工人只需要做一些簡單的參數(shù)調(diào)節(jié)停開機操作，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等。對于點焊來說，工人無需搬運笨重的手工焊鉗，使工人從高強度的體力勞動中解脫出來。

（3）提高勞動生產(chǎn)率。機器人可 24h 連續(xù)生產(chǎn)。隨著高速高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，采用機器人焊接，效率提高得更為明顯

（4）產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。機器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計劃非常明確。

（5）縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減小相應(yīng)的設(shè)備投資。可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。機器人與專機的最大區(qū)別就是可以通過修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。焊接機器人技術(shù)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，國內(nèi)外對焊接機器人的技術(shù)方面的研究都主要集中在七個方面：機器人用焊接工藝、焊接機器人系統(tǒng)仿真技術(shù)、機器人專用弧焊電源技術(shù)、多機器人及外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)、焊縫跟蹤技術(shù)、機器人離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)以及遙控焊接技術(shù)。

2.1 機器人用焊接工藝

在機器人焊接方面，目前最常用的弧焊技術(shù)是氣體保護(hù)焊，這種方法主要包括融化極氬弧焊和富氬混合氣體保護(hù)焊。其次是鎢極氬氣保護(hù)焊，等離子弧焊、切割以及機器人激光焊的數(shù)量有限，比例較低。國外先進(jìn)國家的弧焊機器人已普遍采用高速、高效氣體保護(hù)焊接工藝，如雙絲氣體保護(hù)焊、T.I.M.E焊、熱絲TIG焊、熱絲等離子焊等先進(jìn)的工藝方法，這些工藝方法不僅有效地保證了優(yōu)良的焊接接頭，還使焊接速度和熔敷效率提高數(shù)倍至幾十倍。2.2 焊接機器人系統(tǒng)仿真技術(shù)

機器人研究的跨學(xué)科性是很多研究者對其著迷的關(guān)鍵點，在研發(fā)、設(shè)計和制造過程中經(jīng)常會遇到動力學(xué)、運動學(xué)方面的問題，又因為機器人是多連桿空間結(jié)構(gòu)、自由度較高，在研發(fā)過程中遇到的問題就會更加復(fù)雜多變了。以機械手的仿真技術(shù)為例，在設(shè)計過程中使用機器人理論、CAD和計算機圖形設(shè)計等技術(shù)在計算機中以動畫形式呈現(xiàn)出來，然后對機械手的操作臂控制、運動學(xué)正反解分析和實際運行中在環(huán)境中遇到的抗干擾和避讓問題進(jìn)行仿真模擬，通過這種方法可以很好地解決遇到的問題。

2.3 機器人專用弧焊電源技術(shù)

在研發(fā)焊接機器人時，不僅要關(guān)注機器人系統(tǒng)的研究、設(shè)計和機器人的焊接技術(shù)，還要對弧焊電源給予重視。弧焊電源具有良好的電氣性能，能夠使焊接機器人的功能得到更大發(fā)揮。近年來，弧焊逆變器的技術(shù)已趨于成熟，機器人專用弧焊逆變電源大多為單片機控制的晶體管式弧焊逆變器，并配以精細(xì)的波形控制和模糊控制技術(shù)，工作頻率20～50kHz，最高可達(dá) 200kHz，焊接系統(tǒng)動特性優(yōu)良，適合于機器人自動化和智能化焊接。還有一些特殊功能的電源，如適合鋁及其鋁合金TIG焊的方波交流電源、帶有專家系統(tǒng)的焊接電源等“目前有一種采用模糊控制方法的焊接電源，可以更好地保證焊縫熔寬和熔深基本一致，不僅焊縫表面美觀，還能減少焊接缺陷。弧焊電源不斷向數(shù)字化方向發(fā)展，其特點是：焊接參數(shù)穩(wěn)定，受網(wǎng)路電壓波動、溫升、元器件老化等因素的影響小，具有較高的重復(fù)性，焊接質(zhì)量穩(wěn)定、成形良好”另外，利用DS、快速響應(yīng)，通過主控制系統(tǒng)指令精確控制逆變電源的輸出，使之具有輸出多種電流波形和電弧電壓高速穩(wěn)定調(diào)節(jié)功能，適應(yīng)多種焊接方法對電源的要求。2.4 多機器人及外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)

嚴(yán)格來講，焊接機器人是一個焊接機器人系統(tǒng)或工作站，通常包括焊機系統(tǒng)、機器人控制柜、機器人本體以及送絲單元等。在實際操作中，只有將變位機、焊接機器人以及弧焊電源等進(jìn)行柔性化集成，才能發(fā)揮其作用。當(dāng)給定多機器人系統(tǒng)某項任務(wù)時，首先面臨的問題是如何組織多個機器人去完成任務(wù)，如何將總體任務(wù)分配給各個成員機器人，即機器人之間怎樣進(jìn)行有效地合作。目前，多機器人焊接的協(xié)調(diào)控制是一個目前的研究熱點問題。2.5 焊縫跟蹤技術(shù)

一般情況下弧焊就能夠保證機器人的焊接質(zhì)量，但在焊接工作的條件、環(huán)境、或者焊接過程中加工誤差，應(yīng)力精度發(fā)生變化時，往往會使焊炬偏離焊縫，致使焊縫質(zhì)量缺陷甚至失敗。在這種情況下，就要對焊縫進(jìn)行實時測查，檢測焊縫偏差，調(diào)節(jié)焊接參數(shù)和焊接路徑等，以保障焊縫質(zhì)量。焊縫跟蹤技術(shù)是以傳感器技術(shù)以及焊縫跟蹤控制理論為基礎(chǔ)的。

（1）傳感器技術(shù)。近些年，隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，在原有的基本傳感器的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了一種新型的傳感器，智能傳感器。智能傳感器技術(shù)在機器人傳感研究方面起到了重要的推動作用。電弧傳感器的工作原理是直接從焊接電弧本身獲取焊縫偏差信息，不需要任何附加裝置，具有成本低、實時性強等優(yōu)點。光傳感器中最具吸引力的莫過于視覺傳感器。它是光傳感技術(shù)與計算機的圖像和視覺處理方法有機整合后產(chǎn)生的技術(shù)，可以有效提高弧焊機器人的適應(yīng)能力。光傳感器除了視覺傳感器外，還包括光譜、光纖、光電、紅外等種類。

（2）焊縫跟蹤控制理論與方法。智能控制的雛形是模糊控制，它借鑒了人類思維的模糊性，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)中的模糊關(guān)系、推理和決策等得出了控制動作。模糊控制具有魯棒性和自適應(yīng)等優(yōu)點，能夠很好地適應(yīng)時變的焊接機器人系統(tǒng)，它為機器人焊接技術(shù)的發(fā)展和研究奠定了一個良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是由人類大腦神經(jīng)的工作機理受到啟發(fā)而研究出的控制系統(tǒng)，對非線性的、時變的焊接系統(tǒng)具有很好的適應(yīng)能力。機器人通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件系統(tǒng)能夠?qū)Νh(huán)境和工作進(jìn)行記憶、聯(lián)想和學(xué)習(xí)。和傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)不同，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在對焊接參數(shù)的處理上有其獨特特點：

系統(tǒng)在經(jīng)歷的環(huán)境和任務(wù)中能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)，在遇到事件時，系統(tǒng)可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)或經(jīng)歷過的事例中進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和調(diào)出，無需專家指導(dǎo)。

由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的自身特點，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的機器人接收到的數(shù)據(jù)可以是模糊的或是不精確、不完整的。

輸入和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系沒有直接關(guān)系時，是沒有成型的算法或模型可以使用的。

2.6機器人離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)

機器人離線編程系統(tǒng)是機器人編程語言的拓廣，它利用計算機圖形學(xué)的成果，建立起機器人及其工作環(huán)境的模型，利用一些規(guī)劃算法，通過對圖形的控制和操作，在不使用實際機器人的情況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃，進(jìn)而產(chǎn)生機器人程序。自動編程技術(shù)的核心是焊接任務(wù)、焊接參數(shù)、焊接路徑和軌跡的規(guī)劃技術(shù)。針對弧焊應(yīng)用，自動編程技術(shù)可以表述為在編程各階段中輔助編程者完成獨立的具有一定實施目的和結(jié)果的編程任務(wù)技術(shù)，具有智能化程度高、編程質(zhì)量和效率高等特點。離線編程技術(shù)的理想目標(biāo)是實現(xiàn)全自動編程，即只需輸入工件模型，離線編程系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)會自動制定相應(yīng)的工藝過程，并最終生成整個加工過程的機器人程序。目前，還不能實現(xiàn)全自動編程，自動編程技術(shù)是當(dāng)前研究的重點。2.7遙控焊接技術(shù)

遙控焊接是指人離開現(xiàn)場在安全環(huán)境中對焊接設(shè)備和焊接過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，從而完成完整的焊接工作。如核電站設(shè)備的維修，海洋工程建設(shè)以及未來的空間站建設(shè)中都要用到焊接，這些環(huán)境中的焊接工作不適合人親臨現(xiàn)場，而目前的技術(shù)水平還不可能實現(xiàn)完全的自主焊接，因此需要采用遙控焊接技術(shù)。目前美國、歐洲、日本等對遙控焊接進(jìn)行了深入的研究，國內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)也正在進(jìn)行這方面的研究。焊接機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種包括 3D 電腦圖形學(xué)技術(shù)、多功能傳感器的交互接口技術(shù)和高清顯示技術(shù)在內(nèi)的對事件的現(xiàn)實性從空間和時間上進(jìn)行分解后重新組合的技術(shù)，它能夠被用在臨場感通訊和遙控機器人等方面。另外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還能夠被用于焊接過程的模擬，這樣一來我們就可以在實際焊接之前先在電腦上先完成c數(shù)字化d焊接過程，再用已經(jīng)完成的數(shù)字化操作來指導(dǎo)實際的焊接工作。這一仿真過程可以讓用戶在還沒有進(jìn)行后期焊接就可先了解未來產(chǎn)品的情況，進(jìn)而達(dá)到有效預(yù)測評價生產(chǎn)系統(tǒng)的性能的效果，而且實際操作前先進(jìn)行仿真實驗，可以對各種工藝方案進(jìn)行比較，進(jìn)而選取和優(yōu)化多機器人焊接軌跡。3.2 焊接機器人控制系統(tǒng)

開放式、模塊化控制系統(tǒng)將是焊接機器人控制系統(tǒng)研究的重點方向。其他的研究熱點還有基于PC機網(wǎng)絡(luò)式控制器以及機器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化。離線編程的實用化將是在線編程的可操作性之外的編程技術(shù)的研究重點。3.3 多傳感器信息智能融和技術(shù)

隨著傳感器種類和數(shù)量愈來愈多地使用在機器人系統(tǒng)中，諸如靜電電容式距離傳感器、超聲波觸覺傳感器、基于光纖陀螺慣性測量的 3D 運動傳感器等各種新型傳感器如雨后春筍般出現(xiàn)。但是，我們都知道單一傳感信號在輸入信息方面的可靠性不是特別保準(zhǔn)，而智能機器人對這一條件有要求很高，所以它就無法達(dá)到其要求，在此情形下多傳感器智能信息融合技術(shù)便出現(xiàn)了，它可以 對各種信息進(jìn)行綜合的處理，并通過這些信息正確理解環(huán)境，進(jìn)而達(dá)到機器人系統(tǒng)可以準(zhǔn)而快地處理獲得的各種信息的目的。

4結(jié)論

不可否認(rèn)，焊接機器人技術(shù)在以前和當(dāng)前的工業(yè)發(fā)展中均扮演中十分重要的角色，在未來肯定還會繼續(xù)甚至扮演越來越重要的角色。最近幾年，我國在機器人弧焊電源、仿真技術(shù)與離線編程、信息傳感、智能控制、焊縫跟蹤等方

面進(jìn)行了大量研究，并對多項技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)。相信在不久的將來，焊接機器人將為我們在越來越廣的領(lǐng)域提供更加優(yōu)質(zhì)高效的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]施春芳．焊接機器人技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的研究

[J]．中國科技投資，2012，6（24）.[2]王田苗，陶永．服務(wù)機器人技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

[J]．中國科學(xué)：信息科學(xué)，2012，30（2）.[3]朱萬輝.七自由度焊接機器人控制系統(tǒng)設(shè)計

[D]．安徽工業(yè)大學(xué)，2012.[4]宋金虎．我國焊接機器人的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

[J]．電焊機，2009,39（4）

[5]呂超榮.焊接機器人技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的研究

[J]．綜述-研究，2015（1）

第四篇：中小學(xué)機器人教育的現(xiàn)狀與對策期

口／盧燕 趙曉聲

中小學(xué)機器人教育主要包括機器人教學(xué)、機器人項目實踐和機器人競賽等內(nèi)容。它極大地豐富了信息技術(shù)教育的內(nèi)涵，并且機器人項目的挑戰(zhàn)性、操作性、創(chuàng)新性以及團(tuán)隊合作等特點，完全符合青少年的自我價值需求，學(xué)生的多學(xué)科綜合運用能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作精神和競爭意識能夠在機器人教育中得到有效培養(yǎng)。可以說，機器人教育既是素質(zhì)教育的重要組成部分，又是展示素質(zhì)教育的理想平臺。機器人教育的核心理念是創(chuàng)新思維和科學(xué)品質(zhì)，這與國家科技創(chuàng)新戰(zhàn)略的靈魂與宗旨是不謀而合的。中小學(xué)機器人教育對提高社會公眾科學(xué)素養(yǎng)具有基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性作用。近年來，隨著國家基礎(chǔ)教育新課程改革的不斷深入實施，我國中小學(xué)機器人教育有了較快發(fā)展，但整體尚處于起步階段，有很多課題亟待研究。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提升到了國家戰(zhàn)略的高度，中小學(xué)機器人教育作為創(chuàng)新教育的有效載體和實踐領(lǐng)域，必將迎來更為廣闊的發(fā)展空間。在這樣的背景下，對中小學(xué)機器人教育現(xiàn)狀和問題的研究則十分有必要。

進(jìn)展和趨勢

1．在推進(jìn)素質(zhì)教育方面的成效顯著

機器人教育作為一種全新的教育教學(xué)實踐，正受到許多學(xué)校的重視和關(guān)注。筆者從2005年開始接觸機器人教育至今，切身感受到了這一變化。積極參加機器人項目的學(xué)生都有一個顯著特點：良好的表達(dá)能力、強烈的挑戰(zhàn)精神和競爭意識。這些孩子學(xué)習(xí)成績優(yōu)異，在學(xué)校的各項活動中表現(xiàn)出眾，具有很強的綜合素質(zhì)。筆者在與一些校長的交流中發(fā)現(xiàn)，這些學(xué)生的優(yōu)異表現(xiàn)，在很大程度上影響了一所學(xué)校對機器人教育、素質(zhì)教育的認(rèn)知深度。2．在硬件建設(shè)、教材建設(shè)和師資建設(shè)上不斷完善

機器人教育的硬件環(huán)境包括活動室、調(diào)試場地、相關(guān)電子設(shè)備及器材等，軟件主要有機器人教材、課外教學(xué)資源、教學(xué)策略和教學(xué)方法等。幾年來，我國中小學(xué)機器人教育在硬件建設(shè)、教材建設(shè)和師資建設(shè)等方面有了長足發(fā)展。尤其近5年來，陜西省建有機器人實驗室的中小學(xué)校從5所增加到近5 0所。陜西省教育廳組織了多期中小學(xué)機器人輔導(dǎo)教師培訓(xùn)班，培養(yǎng)了一支機器人教育骨干教師隊伍。3．各級各類競賽活動廣泛開展

幾年來，參與各級各類機器人競賽的學(xué)校和學(xué)生人數(shù)逐年增多，參與范圍逐年擴大。以全國中小學(xué)生電腦制作活動陜西省機器人競賽選拔賽為例，5年來，陜西省累計有130多所學(xué)校的近1500名學(xué)生參加，參賽項目逐年增多，覆蓋區(qū)域逐年擴大，而且機器人教育不再局限于城市學(xué)校，已向全省農(nóng)村學(xué)校發(fā)展。4．校外教育初具規(guī)模

以陜西省為例，目前機器人校外教育主要有兩種形式：第一種是政府投入的校外教育，從2006年開始由省教育廳牽頭，為全省各縣區(qū)的校外活動中心配備教育機器人，已裝備50多個縣區(qū)；第二種是由民間資本運營的校外培訓(xùn)機構(gòu)，目前主要集中在西安市，較有影響的校外培訓(xùn)機構(gòu)有5家。這些培訓(xùn)機構(gòu)的最大優(yōu)勢是：有課程體系、有專業(yè)教師（部分培訓(xùn)教師由省內(nèi)外有一定影響的機器人輔導(dǎo)教師兼任）。同時，他們的經(jīng)費有保障（民間資本投資）、投入有計劃，使機器人創(chuàng)新教育的持續(xù)發(fā)展得以保證。5．研究探索有了一定發(fā)展

在中國期刊全文數(shù)據(jù)庫中以“機器人教育”、“機器人教學(xué)”、“機器人競賽”為關(guān)鍵詞，以“主題”為搜索范圍，時間范圍為2005年—2009年進(jìn)行檢索，結(jié)果如下表所示。

從上表可見，雖然中小學(xué)機器人教育方面的研究探索進(jìn)展較慢，但正受到越來越多的關(guān)注。“十一五”全國教育技術(shù)研究規(guī)劃首次將《普通中學(xué)開設(shè)智能機器人課程的實踐研究》作為專項課題單列，全國有近20所學(xué)校申報并結(jié)題。綜上所述，我們可以得出這樣的結(jié)論：中小學(xué)機器人教育已經(jīng)步入了發(fā)展的快車道，在學(xué)校理念、環(huán)境建設(shè)、師資建設(shè)、競賽活動以及社會氛圍等方面已經(jīng)具備了一定基礎(chǔ)，其發(fā)展趨勢十分明晰，那就是向課堂化教學(xué)發(fā)展、向?qū)W校常規(guī)教育教學(xué)發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上，在社會范圍內(nèi)向個性化教育發(fā)展、向社區(qū)化教育發(fā)展。

問題及原因

1．教育行政部門的激勵機制不夠完善

雖然機器人教育已經(jīng)得到了國家的高度重視，也形成了良好的社會效應(yīng)，但總體而言，教育行政部門的引導(dǎo)作用還不夠顯著，尤其是教育部和各省級教育行政部門還沒有出臺切實可行的機器人教育推動辦法。市、縣級教育行政部門缺少國家和省級教育部門的政策支持，在活動資金方面舉步維艱，往往處于心有余而力不足的被動局面。2．課程標(biāo)準(zhǔn)和評價機制缺失，機器人教學(xué)難以走進(jìn)課堂

教育部于2003年頒布的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》首次在“通用技術(shù)”科目中設(shè)立了“簡易機器人制作”這一選修模塊，并在“信息技術(shù)”科目中也以選修的形式設(shè)立了“人工智能初步”模塊。雖然這一舉措在課程標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)上算是邁出了第一步，但幾年過去了，國家一直沒有對機器人課程或人工智能課程做進(jìn)一步的完善和修改，尤其是沒有將機器人課程列入考試范圍，學(xué)校開展機器人教育既缺少明確的課程大綱指導(dǎo)，也缺少必要的考試評價機制，極大地制約著機器人課堂教學(xué)的開展。

3．沒有統(tǒng)一的機器人教材，機器人產(chǎn)品各自為政

國家課程標(biāo)準(zhǔn)的缺失和地方課程的滯后，導(dǎo)致機器人教育缺少統(tǒng)一的教材支持。目前使用的機器人教材大多都由機器人廠家提供。由于此類教材的編寫過程缺乏科學(xué)規(guī)劃和教育工作者的參與，沒有明確的教學(xué)目標(biāo)，更像是“產(chǎn)品說明書”或“產(chǎn)品用戶指南”，在實際教學(xué)中難以發(fā)揮作用。國家課程標(biāo)準(zhǔn)的缺失也導(dǎo)致市場上的機器人產(chǎn)品缺少統(tǒng)一規(guī)范，生產(chǎn)廠家十分繁雜，且自成體系、互不兼容，開放共享程度很低。尤為重要的是，在投入生產(chǎn)前，對這些產(chǎn)品的論證沒有教育工作者的參與，換言之，這樣的機器人產(chǎn)品沒有教育理念的支持，嚴(yán)重降低了其教育價值。

4．機器人競賽的價值導(dǎo)向存在誤區(qū)

機器人競賽是普及機器人教育的重要途徑。機器人競賽是一種任務(wù)設(shè)計導(dǎo)向的教育活動，其根本目的是教育。由于目前機器人教育沒有相應(yīng)的考試評價機制，機器人競賽成了唯一的“顯性”測評手段，機器人教育的“投入產(chǎn)出效益”很大程度上只能通過競賽來體現(xiàn)。這直接影響了機器人競賽的價值取向——教育價值淡化，競賽成績高于一切。這導(dǎo)致機器人競賽存在商業(yè)化運作傾向，學(xué)生自主設(shè)計的程度降低，比賽中也經(jīng)常見到惡性競爭現(xiàn)象。

對策與建議

1．教育部門在機制建設(shè)、政策完善和課程標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面應(yīng)切實發(fā)揮作用

教育部門要制訂明確的機器人教育發(fā)展規(guī)劃，在課程體系建設(shè)、考試評價和激勵機制等方面加以保障。從目前來看，課程標(biāo)準(zhǔn)和評價激勵措施的制定已經(jīng)刻不容緩。課程標(biāo)準(zhǔn)是機器人教育發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，直接決定著教材開發(fā)、師資建設(shè)的進(jìn)度，其重要意義不言自明。評價激勵措施對剛剛走上發(fā)展快車道的機器人教育更為重要，完善評價激勵措施不僅是對學(xué)校和教師勞動成果的尊重，也是不可或缺的行政推動舉措，筆者呼吁政府和教育行政部門盡快出臺相關(guān)評價激勵政策，將機器人教育納入中考范圍，提高學(xué)校和教師的積極性，使機器人教育常規(guī)化、普及化。

2．積極建設(shè)、開發(fā)校本課程或校本教材

在三級課程體系下，校本課程的開發(fā)能夠有效地實現(xiàn)機器人教育的價值。各學(xué)校應(yīng)該根據(jù)實際，在合理選擇機器人產(chǎn)品的同時，盡量統(tǒng)一教學(xué)內(nèi)容，逐步對機器人教材進(jìn)行二次開發(fā)，將其轉(zhuǎn)化為適合學(xué)校機器人教學(xué)實際的校本教材，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)校本課程。陜西省西安高級中學(xué)在多年開展機器人教學(xué)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了校本教材《智能機器人》，并建設(shè)了與之配套的《機器人教育網(wǎng)》；西安交通大學(xué)附屬小學(xué)也建設(shè)了校本教材。這兩所學(xué)校的校本教材既能用于常規(guī)教學(xué)，也是學(xué)生課外學(xué)習(xí)的優(yōu)秀資源，為中小學(xué)機器人校本課程建設(shè)做出了有益探索。

3．加大機器人教師隊伍建設(shè)力度

機器人教育的深入發(fā)展離不開教師隊伍的建設(shè)，教師隊伍建設(shè)離不開多層次的教師培訓(xùn)。一般來說，培訓(xùn)分為骨干培訓(xùn)與全員培訓(xùn)。骨干培訓(xùn)由省、市教育部門組織，全員培訓(xùn)則由縣、區(qū)教育部門組織，也包括各學(xué)校的校本培訓(xùn)。我們應(yīng)將骨干培訓(xùn)與全員培訓(xùn)相結(jié)合、集中培訓(xùn)與日常學(xué)習(xí)實踐相結(jié)合，重點從教育思想、教學(xué)理念和技術(shù)素養(yǎng)幾個方面實現(xiàn)師資培養(yǎng)的突破。各學(xué)校要保持機器人研究團(tuán)隊（包括機器人輔導(dǎo)教師和學(xué)生）的梯度發(fā)展，保證高質(zhì)量的研究團(tuán)隊和充足的研究時間，不斷為機器人教育注入活力。4．不斷完善環(huán)境建設(shè)

環(huán)境建設(shè)是開展機器人教育的前提和基礎(chǔ)。各學(xué)校要加大投入，因地制宜，積極建設(shè)機器人實驗室，不斷完善硬件環(huán)境建設(shè)，為機器人教育的開展創(chuàng)造條件。同時，各級政府也要在環(huán)境建設(shè)方面對學(xué)校給予支持。

5．處理好機器人競賽與普及教育的關(guān)系

機器人競賽的根本價值是其教育價值，競賽是手段，而不是目的。在積極參加競賽的同時，更要注意大面積地對學(xué)生進(jìn)行普及教育，實現(xiàn)競賽與普及教學(xué)相互依存、相互促進(jìn)，避免機器人教育走入“競賽至上”的誤區(qū)。這要求我們，一方面要合理利用資源，學(xué)校可將競賽機器人和教學(xué)機器人分開使用，還可以使用機器人模擬系統(tǒng)或者自主研發(fā)一些適合學(xué)生動手制作的簡易機器人，解決競賽機器人數(shù)量有限導(dǎo)致的“小眾化”問題；另一方面，要積極開發(fā)課外學(xué)習(xí)資源，為大多數(shù)學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的平臺，提高學(xué)生的機器人素養(yǎng)。

任何新事物的發(fā)展和成長都是長期、動態(tài)的過程，機器人教育也是如此。中小學(xué)機器人教育的發(fā)展不僅受社會經(jīng)濟(jì)條件的制約（資金投入、硬件建設(shè)等），更與全社會的教育價值觀（應(yīng)試教育為主的教育體制）和教育發(fā)展的自身規(guī)律（自適應(yīng)性和自為性）緊密相關(guān)。目前來看，盡快形成切合實際的、具有指導(dǎo)意義的機器人課程大綱是當(dāng)務(wù)之急。■

（作者單位：陜西西安建筑科技大學(xué)

陜西省電化教育館）

信息窗

北京市小學(xué)電化教育專業(yè)委員會

第十二屆年會召開

北京市小學(xué)電化教育專業(yè)委員會第十二屆主題年會暨“三優(yōu)”評選活動于10月12日～14日在北京延慶縣召開。

本次年會由北京市小學(xué)電化教育專業(yè)委員會主辦，延慶縣教育信息中心、延慶縣第一小學(xué)、第二小學(xué)、第三小學(xué)、第四小學(xué)、十一學(xué)校協(xié)辦。北京市教委教育信息與網(wǎng)絡(luò)中心主任武裝出席開幕式，各區(qū)縣年會理事校校長、執(zhí)行理事及信息與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工作人員共計300多人參加會議。

會議對2011年“三優(yōu)聯(lián)評”（優(yōu)秀教學(xué)課件、優(yōu)質(zhì)錄像課、優(yōu)秀論文）工作進(jìn)行了全面總結(jié)，并為獲獎?wù)哳C發(fā)了獲獎證書，獲獎單位和教師在大會上進(jìn)行了交流研討。14日，與會代表集體到延慶縣第三小學(xué)聆聽研討課。

第五篇：掃地機器人的發(fā)展趨勢

智科技·慧生活

掃地機器人的發(fā)展趨勢

只要環(huán)顧一下你家里所用的家電，你就能發(fā)現(xiàn)家電產(chǎn)品的趨勢——高端智能化。而且事實證明越來越人性化、會思考的產(chǎn)品讓人們的生活更加輕松便捷。作為最消耗體力的家務(wù)之一，掃地、拖地曾經(jīng)是讓很多人都頭疼的事情。不過現(xiàn)在好了，科技的發(fā)展讓我們可以偷懶了，手持式無線吸塵器的出現(xiàn)讓我們擺脫了大桶的束縛，輕輕松松打掃家；掃地/拖地機器人的出現(xiàn)更是帶我們進(jìn)入了無人打掃的新時代，簡直是懶人的福音啊！

這幾年隨著家用清潔機器人市場的飛速發(fā)展，ILIFE智能掃地機器人的銷量持續(xù)提升。不管是毛發(fā)克星‘V3’掃地機器人，還是今年全新推出的能規(guī)劃會導(dǎo)航的掃地機器人都成為掃地機器人市場的寵兒，獲得越來越多人的關(guān)注和信賴。

星圖數(shù)據(jù)監(jiān)測了國內(nèi)近幾年掃地機器人線上銷售數(shù)據(jù)。根據(jù)其發(fā)布的2016年上半年七大主流電商平臺掃地機器人的銷售數(shù)據(jù)顯示，今年上半年，掃地機器人占吸塵器類產(chǎn)品總銷售額的比例已經(jīng)達(dá)到13.3%，而去年這一比例甚至還不足1%。只用了一年的時間，線上掃地機器人的滲透率就獲得大幅提高。

智科技·慧生活

而根據(jù)GFK之前發(fā)布的數(shù)據(jù)，中國沿海地區(qū)家務(wù)機器人的滲透率在4-5%左右，2015年中國掃地機器人市場零售規(guī)模在50億元左右。隨著市場普及率的提升，預(yù)計2017年國內(nèi)家務(wù)機器人規(guī)模將達(dá)到75億元，2018年會增長至120億元。根據(jù)廣發(fā)證券發(fā)展研究中心的數(shù)據(jù)，掃地機器人在家務(wù)清潔機器人的占比超過96%，占據(jù)了絕大部分的市場份額。

快速提升的市場份額和未來巨大的想像空間，使得這幾年涉足掃地機器人的廠商、品牌也迅速擴大。作為立足深圳，面向全球的國產(chǎn)掃地機器人品牌——ILIFE，無論是在線上還是線下，ILIFE都有清晰的產(chǎn)品線，讓消費者能夠清楚地了解產(chǎn)品的規(guī)格和功能，無論是智能掃地機器人、還是導(dǎo)航掃地機器人，ILIFE的每個產(chǎn)品都有獨特的優(yōu)勢，讓每個消費者選購到真正適合真正滿意的產(chǎn)品。

從價格上來看，數(shù)據(jù)顯示，目前掃地機器人的價格已經(jīng)開始呈現(xiàn)小幅下降趨勢。去年上半年，線上掃地機器人的主流價格區(qū)間集中在2000元以上，銷售占比為41.1%，到今年上半年，主流價格區(qū)間降為1000-1500元之間，銷售占比為35.3%，2000元以上掃地機器人占比已下降至32.4%，價格的下降也將帶來銷售的增長和滲透率的提高。作為擁有自主研發(fā)生

智科技·慧生活

產(chǎn)優(yōu)勢的ILIFE掃地機器人品牌，在價格上一如既往走的是親民路線，絕大部分都屬于千元左右的高性價比機型，在保障功能的同時，為消費者貢獻(xiàn)了一個親民又好用的掃地機器人品牌。這樣的掃地機器人品牌，你關(guān)注了么?