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1.機器人基本結構

下圖中標識了機器人的結構。它是由輸入設備、控制器、輸出設備三個部分組成。從這個角度來說，機器人是一種高度集成了各種設備的機器。

 

下圖中所示是特斯拉機器人組裝工廠的一角，是目前最先進的工業機器人。他們能夠協同工作，共同來組裝完成一輛汽車。它與我們想象中的機器人最大的不同之處在于它會協同工作。

2.機器人系統架構

機器人的工作模式是see-think-act，所以自然而然地就形成了“傳感一計劃一行動”（SPA）結構。從感知進行映射，經過一個內在的世界模型的構造，再由此模型規劃一系列的行動，最終在真實的環境中執行這些規劃。與之對應的軟件結構稱為經典模型，也稱為層次模型、功能模型、工程模型或三層模型，這是一種由上至下執行的可預測的軟件結構。

SPA機器人系統最典型的結構是建立三個抽象層，分別稱為行駛層（Pilot）（最低層）、導航層（Navigator）（中間層）、規劃層（Planner）（最高層）。傳感器獲取的數據經過下面兩層的預處理后達到最高“智能”層作實施決策，實際的行駛（如導航和行駛功能）由下面各層執行，最低層再次成為與小車的接口，將駕駛指令發送給機器人的執行器。

3.機器人系統

把各種傳感器、控制模塊、執行構件等多個設備組合在一起，構建一個機器人系統，面臨很多復雜的問題，這樣機器人專用的中間件就會起到很大作用；研究開發機器人需要高度整合各種各樣設備，如果完全從零開始開發，那么在技術上、時間上、金錢上都需要投入巨大的成本。把機器人需要的各類軟件要素總結在一起，專門開發用于機器人的中間件，再開發機器人的效率就大為提升，人們就能夠實現高速開發、提升可維護性，可以與外部系統更靈活聯動。

1）高效利用網絡環境

機器人接收到信息和命令后，組合指令來執行系列任務。這樣常需要機器人連網隨時獲取指令和利用外部資源，特別是存在云端服務器上的資源。

2）機器人專用中間件

開發者在實際研究開發構建機器人時，面臨的最大困難是怎樣把多個構成要素組合為一個整體系統。機器人專用中間件可以很好地幫助解決問題，機器人專用中間件有RT和ROS兩種。RT有開源版本的OpenHRP3；ROS（Robot Operating System）是一個在歐美地區廣泛應用的機器人開發開源平臺。

3）連接到云端的機器人

物聯網把設備連接到互聯網，當云計算和機器人技術結合后，就成了云機器人。以前生產線上的設備靠PLC控制器編程，在小范圍進行設備控制。現在由于物聯網技術的快速發展，創造了物聯網機器人。

4.機器人相關技術

機器人技術通常可以分為三個部分：感知、認知和行為控制。感知基于視覺、聽覺及各種傳感器的信息處理；認知部分負責更高級的語義處理，如推理、規劃、記憶、學習等；行為控制部分則是專門對機器人的行為進行控制。

5.機器人新技術 1)“軟體的機器人”——柔性機器人技術

柔性機器人技術是指將柔性材料用于機器人的研發、設計和制造上，控制方式采用記憶合金、氣體驅動等。因為柔性材料能夠可控地改變自身的形狀，所以在管道故障檢查、醫療診斷、偵查探測領域應用廣泛。目前應用比較成功的方向：機器人的抓取，在對軟性的、易碎的物品抓取方面，軟體機器人要優于傳統的剛性機器人；醫療康復，輔助穿戴式柔性設備目前也取得了成功。

2)“機器人可變形”一一液態金屬控制技術

液體金屬即液態金屬，主要應用于消費電子領域，這種金屬具有熔融后塑形能力強、高硬度、抗腐蝕、高耐磨等特點。

《終結者》中的液態金屬機器人T1000的身體是由可還原記憶的液態金屬構成，T1000的每一滴液態金屬都是它的CPU，這些CPU擁有獨立的思維，既可以分散獨立工作，也能自我組合，相互協作。

在2014年發現電控可變形液態金屬后，清華醫學院和中科院理化技術研究所合作在2015年3月研制出完全擺脫外部電力，可以自主運動的液態金屬機器。這一成果為研制實用化智能馬達、血管機器人、流體泵送系統、柔性執行器乃至更為復雜的液態金屬機器人奠定了基礎。

3)“生物信號控制的機器人”——生肌電控制技術