特種機器人

　　特種機器人是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種機器人總稱。特種機器人應用于專業(yè)領(lǐng)域，一般由經(jīng)過專門培訓的人員操作或使用的，輔助和/或代替人執(zhí)行任務(wù)的機器人。注：特種機器人指除工業(yè)機器人、公共服務(wù)機器人和個人服務(wù)機器人以外的機器人。一般專指專業(yè)服務(wù)機器人。

       按照服務(wù)范圍和用途的不同，特種機器人可以分為民用和軍用兩大類。其中民用機器人又可分為：家務(wù)機器人、醫(yī)用機器人、娛樂機器人、機器人化機器等。軍用機器人又可分為：排爆機器人、偵察機器人、戰(zhàn)場機器人、掃雷機器人、空中機器人、水下機器人，有些分支發(fā)展很快，如空中機器人，即無人機，廣泛地應用于現(xiàn)代戰(zhàn)爭中。

　　首先說下什么是特種機器人。

　　特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進機器人，包括：服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等。

　　實用上，機器人（Robot）是自動執(zhí)行工作的機器裝置。機器人可接受人類指揮，也可以執(zhí)行預先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。機器人執(zhí)行的是取代或是協(xié)助人類工作的工作，例如制造業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。

　　機器人可以是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。

　　歐美國家認為：機器人應該是由計算機控制的通過編排程序具有可以變更的多功能的自動機械，但是日本不同意這種說法。日本人認為“機器人就是任何高級的自動機械”，這就把那種尚需一個人操縱的機械手包括進去了。因此，很多日本人概念中的機器人，并不是歐美人所定義的。

　　現(xiàn)在，國際上對機器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說來，人們都可以接受這種說法，即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！?/p>

　　機器人能力的評價標準包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等；機能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續(xù)運行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此，可以說機器人是具有生物功能的空間三維坐標機器。

分類

　　根據(jù)特種機器人所應用的主要行業(yè)，可將特種機 器 人 分 為：農(nóng) 業(yè) 機 器 人、電 力 機 器 人、建 筑 機 器 人、 物流機器人、醫(yī)用機器人、護理機器人、康復機器人、安 防 與 救 援 機 器 人、軍 用 機 器 人、核 工 業(yè) 機 器 人、礦 業(yè)機器人、石油化工機器人、市政工程機器人和其他行業(yè)機器人。  

　　根據(jù)特種機器人使用的空間（陸域、水域、空中、太空），可將特種機器人分為：地面機器人、地下機器 人、水面機器人、水下機器人、空中機器人、空間機器人和其他機器人。

　　根據(jù)特種機器人的運動方式分為:輪式機器人、履帶式機器人、足腿式機器人、蠕動式機器人、 飛行式機器人、潛游式機器人、固定式機器人、噴射式機器人、穿戴式機器人、復合式機器人和其他運動方式機器人

　　按功能分類：特種機器人的功能分類與行業(yè)相關(guān)，常見的功能主要包括采掘、安裝、檢測、維護、維修、巡檢、偵察、 排爆、搜救、輸送、診斷、治療、康復、清潔等。

發(fā)展史

　　1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》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“機器人”這個詞。

　　1939年美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會說77個字，甚至可以抽煙，不過離真正干家務(wù)活還差得遠。但它讓人們對家用機器人的憧憬變得更加具體。

　　1942年美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學術(shù)界默認的研發(fā)原則。

　　1948年諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機器中的 通信 和控制機能與人的神經(jīng)、感覺機能的共同規(guī)律，率先提出以計算機為核心的自動化工廠。

　　1954年美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機器人，并注冊了專利。這種機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年在達特茅斯會議上，馬文·明斯基提出了他對智能機器的看法：智能機器“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”。這個定義影響到以后30年智能機器人的研究方向。

　　1959年德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人。隨后，成立了世界上第一家機器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機器人之父”。

　　1962年美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬能搬運),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機器人，并出口到世界各國，掀起了全世界對機器人和機器人研究的熱潮。

　　1962年-1963年傳感器的應用提高了機器人的可操作性。人們試著在機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帶有視覺傳感器，能識別并定位積木的機器人系統(tǒng)。

　　1965年約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室研制出Beast機器人。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60年代中期開始，美國麻省理工學院、斯坦福大學、英國愛丁堡大學等陸續(xù)成立了機器人實驗室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機器人，并向人工智能進發(fā)。

　　1968年美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機器人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,不過控制它的計算機有一個房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺智能機器人，拉開了第三代機器人研發(fā)的序幕。

　　1969年日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機器人。加藤一郎長期致力于研究仿人機器人，被譽為“仿人機器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機器人和娛樂機器人的技術(shù)見長，后來更進一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。

　　1973年世界上第一次機器人和小型計算機攜手合作，就誕生了美國CincinnatiMilacron公司的機器人T3。

　　1978年美國Unimation公司推出通用工業(yè)機器人PUMA，這標志著工業(yè)機器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。

　　1984年英格伯格再推機器人Helpmate，這種機器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預言：“我要讓機器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全”。

　　1998年丹麥樂高公司推出機器人(Mind-storms)套件，讓機器人制造變得跟搭積木一樣，相對簡單又能任意拼裝，使機器人開始走入個人世界。

　　1999年日本索尼公司推出犬型機器人愛寶(AIBO)，當即銷售一空，從此娛樂機器人成為目前機器人邁進普通家庭的途徑之一。

　　2002年丹麥iRobot公司推出了吸塵器機器人Roomba，它能避開障礙，自動設(shè)計行進路線，還能在電量不足時，自動駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機器人。

　　2006年6月，微軟公司推出MicrosoftRoboticsStudio，機器人模塊化、平臺統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯，比爾·蓋茨預言，家用機器人很快將席卷全球。

分類篇

　　誕生于科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。

　　操作型機器人：能自動控制，可重復編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。

　　程控型機器人：按預先要求的順序及條件，依次控制機器人的機械動作。

　　示教再現(xiàn)型機器人：通過引導或其它方式，先教會機器人動作，輸入工作程序，機器人則自動重復進行作業(yè)。

　　數(shù)控型機器人：不必使機器人動作，通過數(shù)值、語言等對機器人進行示教，機器人根據(jù)示教后的信息進行作業(yè)。

　　感覺控制型機器人：利用傳感器獲取的信息控制機器人的動作。

　　適應控制型機器人：機器人能適應環(huán)境的變化，控制其自身的行動。

　　學習控制型機器人：機器人能“體會”工作的經(jīng)驗，具有一定的學習功能，并將所“學”的經(jīng)驗用于工作中。

　　智能機器人：以人工智能決定其行動的機器人。

　　我國的機器人專家從應用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種機器人。所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進機器人，包括：服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務(wù)機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前，國際上的機器人學者，從應用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機器人，這和我國的分類是一致的。

　　空中機器人又叫無人機，近年來在軍用機器人家族中，無人機是科研活動最活躍、技術(shù)進步最大、研究及采購經(jīng)費投入最多、實戰(zhàn)經(jīng)驗最豐富的領(lǐng)域。80多年來，世界無人機的發(fā)展基本上是以美國為主線向前推進的，無論從技術(shù)水平還是無人機的種類和數(shù)量來看，美國均居世界之首位。

概述篇

       下面是引用的:

       實用上，機器人（Robot）是自動執(zhí)行工作的機器裝置。機器人可接受人類指揮，也可以執(zhí)行預先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。機器人執(zhí)行的是取代或是協(xié)助人類工作的工作，例如制造業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。

       機器人可以是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產(chǎn)物。在工業(yè)、醫(yī)學甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。

       歐美國家認為：機器人應該是由計算機控制的通過編排程序具有可以變更的多功能的自動機械，但是日本不同意這種說法。日本人認為“機器人就是任何高級的自動機械”，這就把那種尚需一個人操縱的機械手包括進去了。因此，很多日本人概念中的機器人，并不是歐美人所定義的。

       國際上對機器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說來，人們都可以接受這種說法，即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！?/p>

       機器人能力的評價標準包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等；機能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續(xù)運行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此，可以說機器人是具有生物功能的空間三維坐標機器。

品種篇

“別動隊”無人機

       縱觀無人機發(fā)展的歷史，可以說現(xiàn)代戰(zhàn)爭是推動無人機發(fā)展的動力。而無人機對現(xiàn)代戰(zhàn)爭的影響也越來越大。一次和二次世界大戰(zhàn)期間，盡管出現(xiàn)并使用了無人機，但由于技術(shù)水平低下，無人機并未發(fā)揮重大作用。朝鮮戰(zhàn)爭中美國使用了無人偵察機和攻擊機，不過數(shù)量有限。在隨后的越南戰(zhàn)爭、中東戰(zhàn)爭中無人機已成為必不可少的武器系統(tǒng)。而在海灣戰(zhàn)爭、波黑戰(zhàn)爭及科索沃戰(zhàn)爭中無人機更成了主要的偵察機種。

法國“紅隼”無人機

       越南戰(zhàn)爭期間美國空軍損失慘重，被擊落飛機2500架，飛行員死亡5000多名，美國國內(nèi)輿論嘩然。為此美國空軍較多地使用了無人機。如“水牛獵手”無人機在北越上空執(zhí)行任務(wù)2500多次，超低空拍攝照片，損傷率僅4%。AQM-34Q型147火蜂無人機飛行500多次，進行電子竊聽、電臺干擾、拋撒金屬箔條及為有人飛機開辟通道等。

高空無人偵察機

       在1982年的貝卡谷地之戰(zhàn)中，以色列軍隊通過空中偵察發(fā)現(xiàn)。敘利亞在貝卡谷地集中了大量部隊。6月9日，以軍出動美制E-2C“鷹眼”預警飛機對敘軍進行監(jiān)視，同時每天出動“偵察兵”及“猛犬”等無人機70多架次，對敘軍的防空陣地、機場進行反復偵察，并將拍攝的圖像傳送給預警飛機和地面指揮部。這樣，以軍準確地查明了敘軍雷達的位置，接著發(fā)射“狼”式反雷達導彈，摧毀了敘軍不少的雷達、導彈及自行高炮，迫使敘軍的雷達不敢開機，為以軍有人飛機攻擊目標創(chuàng)造了條件。

鬼怪式無人機

       1991年爆發(fā)了海灣戰(zhàn)爭，美軍首先面對的一個問題就是要在茫茫的沙海中找到伊拉克隱藏的飛毛腿導彈發(fā)射器。如果用有人偵察機，就必須在大漠上空往返飛行，長時間暴露于伊拉克軍隊的高射火力之下，極其危險。為此，無人機成了美軍空中偵察的主力。在整個海灣戰(zhàn)爭期間，“先鋒”無人機是美軍使用最多的無人機種，美軍在海灣地區(qū)共部署了6個先鋒無人機連，總共出動了522架次，飛行時間達1640小時。那時，不論白天還是黑夜，每天總有一架先鋒無人機在海灣上空飛行。

       為了摧毀伊軍在沿海修筑的堅固的防御工事，2月4日密蘇里號戰(zhàn)艦乘夜駛至近海區(qū)，先鋒號無人機由它的甲板上起飛，用紅外偵察儀拍攝了地面目標的圖像并傳送給指揮中心。幾分鐘后，戰(zhàn)艦上的406毫米的艦炮開始轟擊目標，同時無人機不斷地為艦炮進行校射。之后威斯康星號戰(zhàn)艦接替了密蘇里號，如此連續(xù)炮轟了三天，使伊軍的炮兵陣地、雷達網(wǎng)、指揮通信樞紐遭到徹底破壞。在海灣戰(zhàn)爭期間，僅從兩艘戰(zhàn)列艦上起飛的先鋒無人機就有151架次，飛行了530多個小時，完成了目標搜索、戰(zhàn)場警戒、海上攔截及海軍炮火支援等任務(wù)。

發(fā)射Brevel無人機

       在海灣戰(zhàn)爭中，先鋒無人機成了美國陸軍部隊的開路先鋒。它為陸軍第7軍進行空中偵察，拍攝了大量的伊軍坦克、指揮中心、及導彈發(fā)射陣地的圖像，并傳送給直升機部隊，接著美軍就出動“阿帕奇”攻擊型直升機對目標進行攻擊，必要時還可呼喚炮兵部隊進行火力支援。先鋒機的生存能力很強，在319架次的飛行中，僅有一架被擊中，有4～5架由于電磁干擾而失事。

       除美軍外，英、法、加拿大也都出動了無人機。如法國的“幼鹿”師裝備有一個“馬爾特”無人機排。當法軍深入伊境內(nèi)作戰(zhàn)時，首先派無人機偵察敵情，根據(jù)偵察到的情況，法軍躲過了伊軍的坦克及炮兵陣地。

       1995年波黑戰(zhàn)爭中，因部隊急需，“捕食者”無人機很快就被運往前線。在北約空襲塞族部隊的補給線、彈藥庫、指揮中心時，“捕食者”發(fā)揮了重要的作用。它首先進行偵察，發(fā)現(xiàn)目標后引導有人飛機進行攻擊，然后再進行戰(zhàn)果評估。它還為聯(lián)合國維和部隊提供波黑境內(nèi)主要公路上軍車移動的情況，以判斷各方是否遵守了和平協(xié)議。美軍因而把“捕食者”稱作“戰(zhàn)場上的低空衛(wèi)星”。其實衛(wèi)星只能提供戰(zhàn)場上的瞬間圖像，而無人機可以在戰(zhàn)場上空長時間盤旋逗留，因而能夠提供戰(zhàn)場的連續(xù)實時圖像，無人機還比使用衛(wèi)星便宜得多。

       1999年3月24日，以美國為首的北約打著“維護人權(quán)”的幌子對南聯(lián)盟開始了狂轟濫炸，爆發(fā)了震驚世界的“科索沃戰(zhàn)爭”。在持續(xù)78天的轟炸過程中，北約共出動飛機3.2萬架次，投入艦艇40多艘，扔下炸彈1.3萬噸，造成了二戰(zhàn)以來歐洲空前的浩劫。

       南聯(lián)盟多山、多森林的地形以及多陰雨天的氣候條件，大大影響了北約偵察衛(wèi)星及高空偵察機的偵察效果，塞軍的防空火力又很猛，有人偵察機不敢低飛，致使北約空軍無法識別及攻擊云層下面的目標。為了減少人員的傷亡，北約大量使用了無人機?？扑魑謶?zhàn)爭是世界局部戰(zhàn)爭中使用無人機數(shù)量最多、無人機發(fā)揮作用最大的戰(zhàn)爭。無人機盡管飛得較慢，飛行高度較低，但它體積小，雷達及紅外特征較小，隱蔽性好，不易被擊中，適于進行中低空偵察，可以看清衛(wèi)星及有人偵察機看不清的目標。

       在科索沃戰(zhàn)爭中，美國、德國、法國及英國總共出動了6種不同類型的無人機約200多架，它們有：美國空軍的“捕食者”（Predator）、陸軍的“獵人”（Hunter）及海軍的“先鋒”（Pioneer）；德國的CL-289；法國的“紅隼”（Crecerelles）、 “獵人”，以及英國的“不死鳥”（Phoenix）等無人機。

       無人機在科索沃戰(zhàn)爭中主要完成了以下一些任務(wù)：中低空偵察及戰(zhàn)場監(jiān)視，電子干擾，戰(zhàn)果評估，目標定位，氣象資料搜集，散發(fā)傳單以及營救飛行員等。

       科索沃戰(zhàn)爭不僅大大提高了無人機在戰(zhàn)爭中的地位，而且引起了各國政府對無人機的重視。美國參議院武裝部隊委員會要求，10年內(nèi)軍方應準備足夠數(shù)量的無人系統(tǒng)，使低空攻擊機中有三分之一是無人機；15年內(nèi)，地面戰(zhàn)車中應有三分之一是無人系統(tǒng)。這并不是要用無人系統(tǒng)代替飛行員及有人飛機，而是用它們補充有人飛機的能力，以便在高風險的任務(wù)中盡量少用飛行員。無人機的發(fā)展必將推動現(xiàn)代戰(zhàn)爭理論和無人戰(zhàn)爭體系的發(fā)展。

機器警察

       所謂地面軍用機器人是指在地面上使用的機器人系統(tǒng)，它們不僅在和平時期可以幫助民警排除炸彈、完成要地保安任務(wù)，在戰(zhàn)時還可以代替士兵執(zhí)行掃雷、偵察和攻擊等各種任務(wù)，美、英、德、法、日等國均已研制出多種型號的地面軍用機器人。