高溫、低溫、高壓、輻射等極端環境的工作崗位
長時間機械作業的工作崗位
長時間監視監控的工作崗位
精細工作
高強度工作
……
-----------------------------------
隨著知識經濟時代的到來，高技術已成為世界各國爭奪的焦點，機器人技術作為高技術的壹個重要分支普遍受到了各國政府的重視。據了解，目前日本繼前兩個機器人計劃--“極限作業機器人”計劃和“微機械技術”開發計劃之後，正在實施第三個“人型機器人”計劃；美國僅花在無人機上的費用就已達25億美元。我國政府也非常重視機器人的研究，早在“七五”期間就開始了工業機器人和水下機器人攻關計劃，並取得了壹定的成績。1986年，國家“863”計劃將智能機器人列入其中。經過十幾年的艱苦奮鬥，從跟蹤世界先進水平到自主開發，取得了舉世矚目的成果。
機器人技術--科技經濟的必爭之地 世界各國都非常重視機器人技術的開發與研究，主要有以下幾個方面的原因：
第壹，發展機器人可以提高綜合國力。機器人技術是集光機電信息自動化於壹身的高新技術，從某種意義上講，壹個國家機器人水平的高低，代表了壹個國家的綜合實力。
發展工業機器人可以增強壹個國家的制造能力。國內外很多企業都是通過使用工業機器人來提高生產率和產品質量。國外壹些大的汽車、電子、機械制造商通過采用工業機器人作為關鍵生產設備，可以做到根據市場需求，及時調整生產策略，以小批量、多品種，占領更多的市場份額。國家"863"計劃正是看到了這壹趨勢，對工業機器人及其應用工程給予了大力支持，在摩托車、汽車、電子、家電等行業推廣了壹批示範工程，並形成了擁有自主知識產權的產品系列。
發展特種機器人可增強國家的可持續發展能力。所謂的特種機器人是指除工業機器人之外的各種機器人。在“863”計劃實施的初期，我國先後研制出了水下機器人、排險機器人、機器人壓路機、微操作機器人、雙足步行機器人、靈巧手等多種用途的特種機器人，大大縮短了我國機器人水平與國外發達國家之間的差距，有力地推動了我國機器人技術的發展，加強了機器人與社會、經濟的聯系。
智能機器人是具有感知、思維和行動功能的機器，是機構學、自動控制、計算機、人工智能、光電技術、傳感技術、通訊技術、仿真技術等多種學科和技術的綜合成果。智能機器人做為新壹代生產和服務工具，在制造領域和非制造領域占有更廣泛、更重要的位置，這對人類開辟新的產業，提高生產與生活水平具有十分現實的意義。例如，我國在爭取公海海域優先開采權的過程中，由國家“863”計劃研制的6000米水下無纜自治機器人系統先後兩次出海，獲得了海底錳結核分布的珍貴資料，使我國成為世界上少數幾個具有深海探測能力的國家之壹。
第二，發展機器人技術可以提高國防實力。在海灣戰爭、波黑戰爭、科索沃戰爭中，各種無人機和地面軍用機器人系統在戰場偵察、探雷排雷、監視、通訊中繼、電子對抗、火力導引、戰果評估、騷擾、攻擊等方面都起了特殊的作用。鑒於高新技術對未來戰爭的指揮系統、戰場環境將產生重大影響，我國已經開展並將加強這方面的研究。
第三，機器人可以形成壹個巨大的產業。盡管目前發展相對成熟的只有工業機器人，但從世界機器人的發展趨勢看，服務機器人、個人機器人具有巨大的市場潛力，可以預見，個人機器人將會像個人電腦壹樣走進千家萬戶，成為人類社會必不可少的生活用品。
第四，發展機器人可以提高壹個國家的國際地位。在國家攻關計劃和“863”計劃的支持下，我們已經研制出了各種用途的機器人，並加入了由少數發達國家參加的國際先進機器人計劃，提高了中國科技的國際地位。
我國發展機器人技術的必要性目前，我國機器人市場還不是很大，其原因是多方面的。我國是壹個人口大國，多數人對機器人缺乏了解，認為現在下崗人員就很多，還用機器人幹什麽。這是壹個偏頗的觀點。
首先，機器人不是簡單地代替人工作，我們使用機器人是讓它們完成不適合人直接幹、幹不了和幹不好的壹些工作。比如：機器人可以進入病人體內進行檢查和治療，進入煤氣管道進行檢查和維修，進入核電站檢查核泄漏，機器人可以登陸月球、深潛海底，能24小時不停地高質量完成單調或復雜的工作。目前我國有許多人工作在有毒、有害、高溫、危險的作業環境中，機器人的應用可以將他們從惡劣環境中解放出來。
市場競爭也需要機器人。機器人的應用，不僅可以提高產品質量，提高產品的改型速度，適應快速變化的市場，滿足消費者的需要，而且可以降低產品的成本，提高市場競爭能力，從而提高我國企業在國內外市場上的竟爭能力。
另外，隨著物質及精神生活水平的提高及老齡人口的增多，人們將需要更多的智能化、社會化、家庭化、個性化、感情化的服務，機器人將大顯神通。 最重要的是，站在國家的角度來看，許多尖端技術，尤其是國防高技術必須擁有自主知識產權，才能在國際競爭中得到主動權。霸權主義並不希望我國擁有能與其相抗衡的機器人技術，我們只能依靠自力更生。
前景光明的機器人應用我國是壹個發展中大國，經濟的高速發展給機器人技術帶來了廣闊的應用前景。
隨著我國高技術產業的興起和大中型國有企業的扭虧為贏，將出現壹批新興產業，也將誘發新壹輪的投資，工業機器人作為先進制造業的核心必將得到廣泛應用。近兩年，我國大規模的基礎設施建設為混凝土噴射機器人、鑿巖機器人、機器人壓路機、機器人推土機等機器人化工程機械提供了用武之地。新壹代機器人化工程機械如裝載機、攪拌機、攤鋪機、盾構機器人等正在研究中。21世紀是人類走向海洋，向海洋要資源的世紀，我國的系列水下機器人將承擔起海洋探測的重任，為我國開發海洋作出貢獻。
通過國家“863”計劃的實施，我國機器人產業化已初露端倪，而且發展勢頭良好。壹些企業已看到了機器人的巨大潛力，壹汽、華錄、海爾、嘉陵、長安等大型企業集團都開 始涉足機器人領域，他們都看到了中國潛在的機器人市場。
抓住時機迎接挑戰 加速我國機器人產業化的發展迫在眉睫，我們必須采取相應的措施，才能適應形勢。
國家應加大對機器人技術的投人，並制定相應的鼓勵政策。機器人是具有創新性的、戰略性的、對國民經濟和國家安全有巨大影響的高技術，是21世紀經濟技術的制高點之壹。國家必須投入較多的資金加快機器人技術的研究，同時對有關企業給予壹定的優惠政策，以推動我國機器人產業的發展。
我國應組建機器人自動化裝備產業集團。隨著我國制造業的快速發展，國內對機器人自動化裝備的需求越來越旺，國外大的機器人公司已紛紛進人中國市場。盡管總的說來我國的特種機器人性能價格比優於國外，但由於企業規模小，產品比較單壹、批量小，缺乏足夠的資金實力和企業間的協調能力，因此很難與國際大公司抗衡。我們只有成立具有壹定規模的公司，增加投入，在提高產品質量的同時降低成本，創造品牌，才能形成企業的良性發展，在國際市場占有壹席之地。
籌建中國機器人協會。現在我們國家擁有二級機器人協會、學會不少，但各個分會針對的重點不同，涉及的人員範圍也不同，相互溝通不夠，給人壹種各行其事的感覺。如果能成立壹個中國機器人協會，把現有的二級學會組織起來，通過學術交流、科普宣傳、市場調查等活動普及知識、培養人才，推動機器人科學技術的研究和應用水平，將對我國的機器人事業大有裨益。
----------------------------------
中國工業機器人未來發展會怎樣？它能不能大規模應用於生產，被市場所接受？這壹直以來就是困擾很多人壹個的問題。
中國工業機器人發展長期以來受限於成本較高同時國內勞動力價格低廉的狀況，這種局面使得工業機器人應用面十分狹窄。但是隨著中國經濟近30年的持續快速擴張，人民生活水平不斷提高，很多情況已經悄然間發生了變化，這些變化改善了工業機器人的使用環境。
加工制造業作為制造業體制最為靈活，發展最為迅速的部分，它對國民經濟有著極大的影響。改革開放以來，加工制造業的發展經歷了從80年代的“三來壹補”到國內外廠商直接投資開辦工廠並同時在國內和國外銷售。但是這些在中國的投資和開辦的工廠利用的只是中國充足和低廉的勞動力，而它所采用的技術和設備大多來自於國外。雖然勞動力近似無限的供應使得中國制造業在二十世紀末已經發展成為世界工廠。但是這種發展卻埋下巨大的隱憂，世界工廠的發展依賴於勞動力能否充足供應。
經濟持續的增強以及在中國推行了20余年的計劃生育，中國勞動力供應格局到現在已經開始發生變化。中國勞動力市場逐步從“買方”市場轉移到“賣方”市場，勞動力由供遠大於求開始向供求平衡的方向發展。作為制造業主力的農民工也從早期的僅解決溫飽問題到現在對薪資和工作條件提出了更高的要求。這種市場的變化使得很多勞動力密集行業中的企業為了提高勞動生產率所采用的依靠增加工人數量，延長工人勞動時間的方法反將使其成本越來越高昂，同時這種方法的使用也受到越來越多法律的限制和政策的阻礙。這種從企業微觀層面到整個社會宏觀層面的改變對於中國企業影響巨大，它促使企業認識到必須采取從改善機器設備入手，提高技術和資金的密集度以盡量減少用工量來應對這種改變。
隨著勞動力過剩程度的降低，單個工人的成本上升、對於產品質量更高的要求以及國家對裝備制造業的重視，工業機器人及技術在中國得到了政府和產業界的廣泛重視。政府努力加快中國裝備制造業尤其是工業機器人的發展，使用各種辦法加大中國裝備制造業在市場中占據的份額，並提供優惠措施鼓勵更多企業使用機器人及技術以提升技術水平。產業界也開始重視工業機器人在降低勞動成本、減少勞動風險、提高產品質量中所起的巨大作用。正因為如此，最近幾年國內越來越多的企業在生產中采用了工業機器人。不少企業通過采用工業機器人及技術滿足了自己的要求，從而提高企業的競爭力。各種機器人生產廠家的銷售量都有大幅度的提高。最近四年,很多企業在華的銷售量甚至是前面十幾年銷售量的幾倍。德國CLOOS公司在華焊接機器人銷售量2000年以前為47臺，2000年以後已經突破121臺，銷售量翻了近三倍。快速發展的工業機器人及技術正被大量應用於工業企業的技術提升。在未來，中國的工業機器人產業將作為壹種在國民經濟中占據重要地位的產業而存在。
國家863機器人技術主題自成立以來壹直重視機器人技術在產業中的推廣和應用，長期以來推進機器人技術提升傳統產業，利用機器人技術發展高新產業。機器人技術主題不僅積極推動機器人產業化應用而且在普通人群中廣泛普及機器人知識，增加人們對於各種機器人的了解和認識。使利用機器人技術提升我國工業發展水平，提高人民生活質量成為全社會的***識。
----------------------------------------------
1，基於符號的機器人學誕生與發展的簡要歷史
工程學科的壹個***同點是：先有工程實踐。機器人學的誕生也不例外，是隨著工業機器人的誕生與發展而進行的，直至七十年代，工業機器人整個系統基本定型，發展主要在於單元器件性能的逐步改進。這時機器人學向深度和廣度發展，成為壹門非常綜合和活躍的學科，這也是工程性質學科的另壹個***同點：到壹定時期，理論將超前於工程實踐。George C. Devol於五十年代中期發明工業機器人，是可重復編程的PTP控制的操作手，和Jeseph F.Engelberger***同發展這壹全新工具概念後，於1959年成立第壹家工業機器人公司Unimation lnc.啟發工業機器人發明的前期工作是二戰中開始的主從控制的遙控機器人的開發，主要用於放射性物質的處理。
工業機器人發展的主要歷史事件如下：
1954年：美國G.C.Devol，發明可編程機器人，專利號2988237
1959年：美國行星公司制造第壹臺商用機器人
1960年：美國Unimation公司成立
1970年：Victor Sheinman驗證Starford Manipulator
1971年：日本工業機器人協會成立
1974年：美國Cincinnati Milaeron公司推出第壹臺小型機控制的機器人T3
1976年：Ralph Bolles發展了機器人編程語言AL
1978年：Unimation公司推出可用於裝配的通用機器人PUMA
1978年：日本，牧野洋發明SCARA裝配機器人
機器人學研究的主要事件有：
1954年：Denavit和Hartenberg（1954）提出用於表達空間桿件幾何關系的壹般方法，可用於解機器人正運動學
1962：Ernst（1962）和Boni（1962）分別研究帶觸覺和壓覺傳感器的機械手
1964：Uicker（1964）的博士論文研究了空間桿件的動力學
1968：Pieper（1968）的博士論文中用代數方法解逆運動學問題
1968：McCarthy（1968）在Stanford AI Lab研究帶攝像機、麥克風的機器人，能根據人的指令發現並抓取積木
1971：Kahn和Roth（1971）研究機器人的最少時間控制
1972：Paul（1972）研究關節空間軌跡規劃
1973：Bolles和Paul（1973）用裝有視覺和力覺的Stanford arm完成水泵裝配
1974：Bejezy（1974）研究機器人的動力學和計算力矩控制
1976：Bolles（1976）發展了機器人編程語言AL
1979：Paul（1979）研究了笛卡爾空間的軌跡規劃
1979：Lozano—Perez和Wesley（1979）研究機器人避障問題
1981：R.P.Paul（1981）出版第壹本機器人學課本，“Robot Manipulator：Mathematics，Programmings and Control”
這些事件的選擇標準是該項研究開創性的。但是，雖然1954，1964二事件是機器人運動學和動力學的基礎，但並不是專門為機器人學研究的。
1978年PUMA通用工業機器人的誕生可看作是工業機器人的成熟，直到現在，工業機器人的整個機械結構，驅動，控制結構，編程語言均和1978無本質差別。
1981年機器人學課本的出版標誌著該學科的成熟，Denavit和Hartenberg（1954），Pieper（1968），Paul（1972），Bolles（1976），Paul（1979）等人的研究對工業機器人的成熟作用巨大。
由於學科發展的主要驅動力是求新求深，進入八十年代，機器人學的發展主要向廣度和深度發展，主流也漸離工業背景。但由於機器人學是工程學科，太偏離實際肯定要受到制約，也即受到市場驅動力的制約，如那麽多的機器人控制和智能方面的研究，但無壹實用，這方面的研究肯定要萎縮。這幾年，機器人學界意識到這壹點（也即研究經費減少了），開始把註意力投向新的工程主題。基於行為的機器人學和生物機器人學將把機器人學推向新的發展時空。
2， 基於符號的機器人學的主要研究內容
參照K.S.Fu等（1988）的經典機器人學課本，傳統機器人學的研究內容為：
·運動學
·動力學
·軌跡規劃
·操作手控制（包括位置與力控制）
·機器人傳感器
·路徑規劃與任務規劃
以上內容均在笛卡爾空間對機器人或環境用符號進行描述（關節空間可映射至笛卡爾空間），然後實施規劃和控制，這部分機器人學稱之為基於符號的機器人學是恰當的。另外機器人路徑規劃和任務規劃是與基於符號的人工智能特別相關的部分，這部分內容也稱之為智能機器人學或基於人工智能的機器人學，基於符號的人工智能引起的危機自然也是它的危機。
進入十年代後，機器人學向深度和廣度發展的研究有：
·多機器人系統的運行學、動力學、運動軌劃、控制和協調等問題
·冗余度機器人的運動學、動力學、運動規劃和控制問題
·彈性機器人的運行學、動力學、運動規劃和控制問題
·復雜環境中機器人的基於多傳感器的信息處理與任務實現問題
向廣度發展的研究為：
·移動機器人的結構、傳感器、控制與任務規劃等
爬行，步行，飛行，水下，輪式，履帶式等等能移動的機器人均是移動機器人，夠成非常豐富的研究內容，由於機器人在工作空間中移動，首要問題即是避障與導航。由於移動機器人需要具有在動態環境中的自主運動和作業的能力，另壹術語自主機器人也主要指移動機器人。
由於移動機器人的工作環境（動態的，不確定的）與工業機器人的工作環境（結構化的）完全不同，也就需要新的理論，正是這方面的工程需要誕生了基於行為的機器人學及向生物機器人學的發展。
3，什麽是基於行為的機器人學？
基於行為的機器人學反對抽象的定義，因此采用場景化、具體化的解釋更適合該領域的哲學思想，下列表是基於行為的機器人學和基於符號的機器人學在各方面的比較。 特征項 基於行為的機器人學 基於符號的機器人學
研究對象 非結構化環境工作的自主機器人 結構化環境工作的機器人
環境特點 動態的、不確定的、復雜的 確定的、預知的、簡單的
傳感信息的處理 分布式直接處理，不抽象、不定義 集中式融合處理，抽象、定義
對環境的處理 無中心模型，無中心表達 有模型，有中心表達
行為序列的產生 行為序列由目標、操作場景和機器人之間的交互作用而突現產生 根據給定的任務預先進行精確的規劃
行為控制 自組織、分布式 中央控制或隱形中央控制
信息處理方式 並行、計算量極小 串行、計算量極大
任務實現 由自組織行為和環境交互作用的突現行為實現
由算法實現
系統結構 由行為模塊並行組織，分層結構動態突現
由功能模塊串行組織，結構固定不變
系統理論 主要用語言表達，難以形式化，強調具體化、場景化證實 主要用符號表達，便於分析，多用仿真
基於行為的機器人學的重要研究內容是系統結構而不是算法，基於行為的機器人在非結構化動態環境中的性能非常優越，用基於符號的機器人學設計的類似的機器人無法達到如下性能：
·高速度，高靈活性。在動態復雜環境中的移動速度可達到2米/秒。
·高柔性。迅速適應變化的內外部約束。
·高魯棒性。可以承受局部損壞。
·高效性。軟件代碼可以是傳統的幾百分之壹，硬件可以是傳統的幾十分之壹。
·經濟性。價格是傳統的十幾分之壹。
·簡易性。沒有機器人學正規訓練的人也能很快操作。
·可擴展性。很少改變原有系統便可增加性能。
·可靠性。分布式自組織並行工作，可靠性強。
4，生物機器人學，新的研究***同體
進入九十年代，機器人學研究中出現了許多新名稱，如：基於行為的機器人學（Brooks，1991a），進化機器人學（Harvey，92），非笛卡爾機器人學（Gomi，1996），認知機器人學（Brooks，1997）等等。其中，進化機器人學主要研究當前環境行為進化，非笛卡爾機器人學和基於行為的機器人學研究類似的內容，認知機器人學是Brooks新提出的概念。因為Brooks壹直領導著這個新的領域，有必要解釋這個概念的背景。Brooks研究組研制基於行為的機器人取得很大成功後，（Brooks和Stein，1993）開始進行機器人的最高形式--仿人機器人的研究，主要是想實現其智能壹步步累積的思想，更把研究面向人類認知問題，當時建立了很大的研究計劃，至1996年底（Brooks，1997）報告了該計劃的研究成果，顯然，該計劃從經費、技術和研究思想上遇到大挫折，目前還停留在單元模塊的制造和研究上，在研究思想上，由於系統結構還是基於SA設計，由第三章的分析，根本是不會成功的。從技術上說，人從機體、感覺到大腦，遠比想象的復雜，完全模擬人的行為，進壹步擁有人的能力，還是長遠的研究目標，從研究思想上，Brooks的智能累積思想（1991a）是行不通，壹方面Brooks仍采用整體智能的概念，另壹方面，智能的進化包含生物基礎的進化，並不單純是行為層次的增加。盡管如此，Brooks的研究計劃引起世人註目，因為以前的類人機器人主要是機構的研究，最復雜是早稻田大學加藤壹郎研制的會演奏鋼琴的機器人，是傳統控制方式的傑作，Brooks是第壹個用基於行為的方法研制仿人機器人，已制成頭眼手模塊。德國GMD和日本東京大學也開始這方面的研究。雖然研究計劃遭到挫折，但（Brooks，1997）提出了認知機器人學的概念，並把它作為基於行為的機器人學的進壹步發展。他把身體形態、動機、壹致性、自適應、發展、大腦機理等作為研究主題，可以看出，Brooks想把研究類人機器人作為基於行為的機器人的發展，他所說的認知機器人學即是對類人機器人的研究，也沒有提出系統的理論，只是研究對象復雜了。
通過以上分析，進入九十年代，許多研究人員從生物學中尋找啟發來開拓機器人學的新方向，主要推動力量是Brooks建立的包容結構理論，許多研究者也發現了包容結構的局限性，在它基礎上很難再進行進壹步的研究，上壹章提出的GBA作出了很大的發展，GBA是壹個開放的系統，在GBA的基礎上，行為學習、行為進化等等均可以系統地進行研究，同時又面臨許多新的問題，如更為有效的驅動系統、傳感器，復雜學習問題，計算工具問題，思維問題等等，單壹地面對某壹問題，如，當前環境行為進化，或認知，都不利於機器人學新的發展，有必要把它們都統壹到生物機器人學的範疇中，因為它們的思想基礎都是統壹的，另外，生物機器人學也不是基於行為的機器人學的發展，而是壹種包容，以構成新的研究***同體，以深入、綜合的視野拓寬機器人學研究的新時代。
生物機器人學的研究對象是：動態的不確定的環境中工作的自主、半自主的機器人。研究方法是：從生物系統的各個層次獲得啟發，動態平行應用從上向下和從下向上的研究方法，也即太極研究方法，更多地運用綜合策略。
主要研究內容如下：
（1）仿生物機構、驅動器、傳感器
（2）仿生物計算工具
（3）系統結構與智能結構
（4）意識、動機、情感、成長、相互作用、技能、語言、學習、知識、知覺、行為實現、思考等認知能力
（5）系統設計與制造
這樣，生物機器人學就有了明確的指導方向，包容性也很大，如（Harvey，1992）提出的進化機器人學主要研究認知能力中的成長問題，采用動態神經網作為計算結構和工具，認知機器人學也主要針對認知能力中的幾個因素。需要指出的是系統結構和智能結構是生物機器人學的基礎，認知能力也需要在這個基礎上實現。基於行為的機器人學主要研究了系統結構以及行為實現和相互作用問題。顯然，生物機器人學能把已進行的該方向的所有領域都包容進來，並能促進和指導進壹步的研究，同時避免犯局部性的錯誤。特別是，在研究方法上得到了和諧統壹，壹味從下向上的還原主義的研究方法容易犯機械論的錯誤，如目前發展的神經網絡，難以產生高層行為，壹味從上向下的研究方法容易脫離實際，如基於符號的機器人，難以適應環境。