柔性触觉传感器

时间:2024-03-15 21:48:57编辑:分享君

机器人是如何发明的?

自从世界进入技术时代以来,人们就开始了对自动化技术的探索,幻想能够制造出一种自动化的智能工具来代替人的部分体力和脑力劳动,去做一些靠人的自身能力很难做到的事。于是一个用电器元件或电子仪器控制的,能够模拟人的四肢动作和部分感觉(甚至具有思维能力)的机械装置便在人们的头脑中诞生了,这就是机器人。这个长期以来的愿望直到20世纪60年代后期才被实现。1966年,一个具有极简单智能的机器人雏形问世了。这是一种只能听从固定和变换工作程序的指令,并能进行简单机械动作的装置,被称为第一代机器人。当时,一架载有氢弹的美国飞机在地中海上空不幸遇难,一枚氢弹坠入海中。为了避免弹体核燃料因破损渗漏产生辐射对打捞人员造成伤害,一个装有电视眼和机械手的简易装置被制造出来。利用它,科学家们毫不费力就将氢弹安全地打捞了上来。同年,美国某家医院安装医疗装备放射线源时,有半支香烟头大小的放射性钻C60掉了出来,结果也是用这种简单的机械人拾起,并放入铅盒内的。从此,机器人引起了各国科学家们的广泛注意和研究。仅在1967年,美国就有75台机器人用于生产。这一年,苏联的人造月球卫星就是指派机器人挖取月球岩石和土壤试样的。第二代机器人已经具有视觉和触觉功能,能在“理解”周围环境的情况下进行工作,是在20世纪60年代末小型电子计算机广泛推广使用和价格降低的条件下出现的。它由电子计算机控制、存贮和处理周围环境反馈的信息,进行判断,然后按既定的要求进行操作。制造第二代机器人的设想早在1958年就在美国被提出来。1961年底,科学家研制出的用电子数字计算机控制的机械手模型,在近10年后才得到推广使用。1970年,丹麦人索伦森制成一个可以操纵挖掘机的电子液压控制式机器人;美国同时也研制出模仿人的肩、肘、腕和手指动作的机器人,可以用几种速度连续行走。以后世界上又陆续出现了有触觉和重量感的机器人。第三代机器人是具有人的简单智力和学习功能的机器人。它能满足两种基本要求:一种是具有较大的自由度和灵活性,能在复杂条件下完成多种处理物品的形状和相对位置的任务;另一种是具有识别环境及其变化,并作出正确判断和进行工作的能力,具有进行联系“思考”和学习的能力。20世纪70年代初,日本科学家研制成功具备“手—眼”装置和带触觉手的智能型机器人。它有两只眼,一只眼用于看图纸,另一只眼协助机械手进行装配,依靠两只眼的协调配合,完成对图纸设计的实际装配工作。1973年7月,日本早稻田大学研制成一种有腿的机器人。它具有人造耳,可根据人们的口头指令作出反应。它还具有识别物品的人造眼和有触觉的人造手,以及可作出简单回答的人造口。这项研制标志着机器人的发展进入了一个新阶段。1974年,美国航空航天局和加省理工学院又研制成具有电视摄像机和激光器功能的人造眼和编入几千个指令的电脑,用于对月球表面进行科学考察。到1978年,智能机器人已发展成具备某些视觉、触觉和温度感应功能,能讲简单的语言和识别图纸与图像,并能对指令作出反应和执行操作。不同类型和用途的机器人已大量应用于生产线上,在陆上、水下和月球表面等人难以或不可能进行工作的地方,机器人都可以大显身手。目前,全球科技工作者对机器人的研制正向着进一步模拟人的部分智能和感觉的方向迅速发展。2000年底日本几家公司还研制成功了能与人一样行走和打乒乓球的机器人。

梅涛的个人简介

梅涛,男,中国科学院合肥智能机械研究所常务副所长、研究员、博士,中国科学技术大学博士生导师,中国科学院青年联合会副主席。1962年出生于江西省南城县,1982年获浙江大学精密机械专业学士学位,2001年获中国科学技术大学力学博士学位。1982年起在中国科学院合肥智能机械研究所从事研究工作,历任研究实习员、助理研究员、副研究员、研究员,曾担任传感技术研究室副主任、主任,于1999年6月起担任常务副所长。曾担任国家“八六三”计划自动化领域特种机器人专业组成员、国家“八六三”计划航天领域空间机器人专题组成员。现任中国自动化学会理事、中国自动化学会机器人专业委员会常务委员、中国电子学会高级会员、中国电子学会敏感技术分会委员、中国仪器仪表学会精密机械分会理事、《国际信息获取学报》主编、《模式识别与人工智能》和《机器人》杂志编委。获得国务院政府特殊津贴、安徽省政府特殊津贴、安徽省优秀青年科技基金资助。1986年至1987年英国Middlesex大学电子工程系机器人与自动化中心访问学者,从事机器人传感器和机器人柔性制造系统研究。1996年美国卡内基梅隆大学计算机系机器人研究所高级访问学者,从事机器人多传感器手爪和人机交互技术研究。1998年至1999年赴香港中文大学机械与自动化系从事微电子机械系统和智能材料系统的合作研究,并协助该校建立了先进微系统实验室和智能材料实验室。研究领域为信息获取科学与技术、特种机器人、微机电系统。负责完成了多项国家“863”计划课题、国家重点科技攻关课题和国家自然科学基金课题,包括“多功能类皮肤型传感器”、“空间机器人多传感器手爪”、“新型谐振力敏传感器”、“智能气体传感器”、“主动式触觉信息获取与解释”、“混合集成力敏传感器”、“半导体力敏传感器”、“基于微机械加工的微型三维力传感器”等课题。采用MEMS、CMOS集成电路和信息融合技术,研制成功具有接触觉、力觉、滑觉和分布压觉的集成化触觉传感器,获发明专利。研制成功具有多维力觉、接近觉、距离觉、触觉等多种传感功能的智能手爪,为中国空间机器人实验系统的建立作出了贡献。已发表论文八十九篇,获专利六项。目前正在研究的项目有国家自然科学基金课题 “体内微机器人外场驱动与控制方法研究” 、“空间机器人形状自适应抓取机构研究”、“一种新的柔性指面触觉传感器的原理及实验研究”和国家863计划课题“舱外移动机器人手眼系统”、“多用途可更换夹持器研究”、“无线肠胃检查机器人关键技术研究”、“爆炸微粒探测阵列研究”,以及中国科学院知识创新工程领域前沿项目“信息获取科学与技术的基本科学问题和关键技术研究”他的说明文《生物入侵者》被作为中学教材。。 (tmei@iim.ac.cn)


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