1、設(shè)計(jì)背景

　　“robot”一詞源自捷克語“robota”，意謂“強(qiáng)迫勞動(dòng)”。1920年捷克斯洛伐克作家薩佩克寫了一個(gè)名為《洛桑萬能機(jī)器人公司》的劇本，他把在洛桑萬能機(jī)器人公司生產(chǎn)勞動(dòng)的那些家伙取名“Robot”，漢語音譯為“羅伯特”，捷克語意為“奴隸”——薩佩克把機(jī)器人的地位確定為只管埋頭干活、任由人類壓榨的奴隸，他們存在的價(jià)值只是服務(wù)于人類。他們沒有思維能力，不能思考，只是類似人的機(jī)器，以便使人擺脫勞動(dòng)。

　　1946年，美國的德沃爾發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機(jī)器的運(yùn)動(dòng)。1954年，德沃爾又獲得可編程機(jī)器手專利，這種機(jī)器手臂按程序進(jìn)行工作，可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序，因此具有通用性和靈活性。1959年，大學(xué)攻讀伺服理論的英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，這種機(jī)器人外形有點(diǎn)像炮塔，基座上有一個(gè)大機(jī)械臂，大臂可以繞軸在基座上轉(zhuǎn)動(dòng)，大臂上又伸出一個(gè)小機(jī)器臂，它相對大臂可以伸出或縮回。小臂頂有一個(gè)腕子，可繞小臂轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行撫養(yǎng)和側(cè)搖。腕子前頭是手，即操作器。這個(gè)機(jī)器人的功能和人的手臂的功能相似，這是世界上第一臺(tái)真正的實(shí)用工業(yè)機(jī)器人。

　　到目前為止，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展過程大致可以分為以下3個(gè)階段：

　　第一代為可編程示教再現(xiàn)型機(jī)器人，其特征是機(jī)器人能夠按照事先教給它們的程序進(jìn)行重復(fù)工作。1959年美國人英格伯格和德沃爾制造的世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人就屬于示教再現(xiàn)型，即人手把著機(jī)械手，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍，或者人用示教控制盒發(fā)出指令，讓機(jī)器人的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)，一步步完成它應(yīng)當(dāng)完成的各個(gè)動(dòng)作；

　　第二代機(jī)器人（20世紀(jì)70年代）是具有一定的感覺功能和自適應(yīng)能力的離線編程機(jī)器人，其特征是可以根據(jù)作業(yè)對象的狀況改變作業(yè)內(nèi)容，即所謂的“知覺判斷機(jī)器人”；

　　第三代機(jī)器人（20世紀(jì)80年代中期以后）是智能機(jī)器人，這種機(jī)器人帶有多種傳感器，能夠?qū)⒍喾N傳感器得到的信息進(jìn)行融合，能夠有效的適應(yīng)變化的環(huán)境，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力和自治功能。

　　而對于機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)分支——移動(dòng)機(jī)器人，它的研究始于60年代末期，斯坦福研究院（SRI）的Nits Nilssen和Charles Rosen等人， 在1966年至1972年間研制出了名為Shake的自主移動(dòng)機(jī)器人。

　　進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，人們的研究方向逐漸轉(zhuǎn)移到了面向?qū)嶋H應(yīng)用的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的研究，并逐步形成了自主式移動(dòng)機(jī)器人AMR（Indoor Autonomous Mobile Robot）概念。美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）專門立項(xiàng)，制定了地面天人作戰(zhàn)平臺(tái)的戰(zhàn)略計(jì)劃。從此在全世界掀開了全面研究室外移動(dòng)機(jī)器人的序幕，如DARPA的“戰(zhàn)略計(jì)算機(jī)”計(jì)劃中的自主地面車輛（ALV）計(jì)劃（1983—1990），能源部制訂的為期10年的機(jī)器人和智能系統(tǒng)計(jì)劃（RIPS）（1986—1995），以及后來的空間機(jī)器人計(jì)劃：日本通產(chǎn)省組織的極限環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人計(jì)劃：歐洲尤里卡中的機(jī)器人計(jì)劃等。初期的研究，主要從學(xué)術(shù)角度研究室外機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)和信息處理，并建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。雖然由于80年代對機(jī)器人的智能行為期望過高，導(dǎo)致室外機(jī)器人的研究未達(dá)到預(yù)期的效果，但卻帶動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為探討人類研制智能機(jī)器人的途徑積累了經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，也推動(dòng)了其它國家對移動(dòng)機(jī)器人的研究與開發(fā)。

　　在國內(nèi)，從“七五”開始，我國的移動(dòng)機(jī)器人研究開始起步，經(jīng)過多年來的發(fā)展，己經(jīng)取得了一定的成績。清華大學(xué)智能移動(dòng)機(jī)器人于1994年通過鑒定。涉及到五個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：基于地圖的全局路徑規(guī)劃技術(shù)研究（準(zhǔn)結(jié)構(gòu)道路網(wǎng)環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃、具有障礙物越野環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃、自然地形環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃）；基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃技術(shù)研究（基于多種傳感器信息的“感知一動(dòng)作”行為、基于環(huán)境勢場法的“感知一動(dòng)作”行為、基于模糊控制的局部路徑規(guī)劃與導(dǎo)航控制）；路徑規(guī)劃的仿真技術(shù)研究（基于地圖的全局路徑規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬、室外移動(dòng)機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬、室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人局部路徑規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬）；傳感技術(shù)、信息融合技術(shù)研究（差分全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、 磁羅盤和光碼盤定位系統(tǒng)、超聲測距系統(tǒng)、視覺處理技術(shù) 信息融合技術(shù)）；智能移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)（智能移動(dòng)機(jī)器人THMR—111的體系結(jié)構(gòu)、高效快速的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)）。香港城市大學(xué)智能設(shè)計(jì)、自動(dòng)化及制造研究中心的自動(dòng)導(dǎo)航車和服務(wù)機(jī)器人。中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所的AGV和防爆機(jī)器人。中國科學(xué)院自動(dòng)化所自行設(shè)計(jì)、制造的全方位移動(dòng)式機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)于1996年研制成功的導(dǎo)游機(jī)器人等等。