机器人在医学的应用

第一篇：机器人在医学的应用

机器人在医学上的作用

吴大卫

101014322 机械10-3班

摘要：

医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一，其发展前景非常看好。近年来，医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注，研究工作蓬勃兴起。第一代手术机器人已经用于世界各地的许多手术室中。这些机器人不是真正的自动化机器人，它们不能自已进行手术，但是它们向手术提供了有用的机械化帮助。这些机器仍然需要外科医生来操作它们并对其输入指令。

关键字：机器人

机器人系统

临床手术

自动控制 导航 引言：

机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自问世以来，就一直备受瞩目。40余年来，有关它的研究取得了长足的进展。各种形态、功能的机器人相继面世，而未来的机器人将是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。正是由于机器人在多方面应用的可能性，才使得机器人在财会方面也是可以取得成就的。

在本课程学习中，我了解了机器人的定义。它是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。同时，我了解到了机器人主要是由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。机器人大致分为家务型机器人、操作型机器人、程控型机器人、示教再现型机器人、数控型机器人、感觉控制型机器人、适应控制型机器人、学习控制型机器人、智能机器人等几类。随着科技的进步，相信机器人必将在人们生产活动以及生活方面发挥重要作用。而未来的高科技军事，高科技战争，也必然离不开机器人。

机器人在医学方面的应用非常广泛，主要由：

1、实验室机器人：由于在实验室操作复杂，但都是一些简单的如取样、离心、混合等操作，人操作起来费时，而且精度也不是控制的很好。随着自动化水平提高，实验室机器人也将发挥重要作用。

2、医疗康复机器人：从八十年代开始，医疗康复机器人有了很大发展，其应用范围已扩展到人们生活的各个领域，如机器人动作执行系统(机械手)、智能型轮椅、家庭日常生活和职业用生活护助及作业辅助型机器人等。

3、外科手术机器人：外科手术机器人的应用领域主要分为微创外科手术机器人和手术中影像引导医用机器人。

4、生物机器人：生物机器人是医学机器人领域的最高层次，即机器人能实现象人一样的移动、动作执行、视觉、触角、思维等功能。近期研究表明，上述功能的实现对于目前的机器人来说还相当困难。日本现在进行的手指触觉机器人的研究已有很大的进展，该手指能根据获取物体的材料特性和三维外形的信息执行相应的动作。

1、外科手术机器人

第一代手术机器人已经用于世界各地的许多手术室中。这些机器人不是真正的自动化机器人，它们不能自已进行手术，但是它们向手术提供了有用的机械化帮助。这些机器仍然需要外科医生来操作它们并对其输入指令。这些手术机器人的控制方法是远程控制和语音启动。最近开发出来的两种手术机器人有：达芬奇手术系统、ZEUS 机器人手术系统。1.1、达芬奇手术系统

它是美国第一个可在手术室使用的机器人系统，由Intuitive Surgical公司开发的。达芬奇系统使用的技术使外科医生可以到达肉眼看不到的外科手术点，这样他们就可以比传统的外科手术更精确地进行工作。价值 1 百万美元的达芬奇系统由两个主要部件组成： 1.1.1、外科医生控制台

主刀医生坐在控制台中，位于手术室无菌区之外，使用双手(通过操作两个主控制器)及脚(通过脚踏板)来控制器械和一个三维高清内窥镜。正如在立体目镜中看到的那样，手术器械尖端与外科医生的双手同步运动。1.1.2、床旁机械臂系统

床旁机械臂系统(Patient Cart)是外科手术机器人的操作部件，其主要功能是为器械臂和摄像臂提供支撑。助手医生在无菌区内的床旁机械臂系统边工作，负责更换器械和内窥镜，协助主刀医生完成手术。为了确保患者安全，助手医生比主刀医生对于床旁机械臂系统的运动具有更高优先控制权。1.1.3、成像系统

成像系统(Video Cart)内装有外科手术机器人的核心处理器以及图象处理设备，在手术过程中位于无菌区外，可由巡回护士操作，并可放置各类辅助手术设备。外科手术机器人的内窥镜为高分辨率三维(3D)镜头，对手术视野具有10倍以上的放大倍数，能为主刀医生带来患者体腔内三维立体高清影像，使主刀医生较普通腹腔镜手术更能把握操作距离，更能辨认解剖结构，提升了手术精确度 1.2、ZEUS 机器人手术系统

由Computer Motion公司制作，在欧洲已经可以使用。它有一个计算机工作站、一个视频显示器和控制手柄，用于移动手术台上安装的手术仪器。ZEUS系统目前在美国只被批准用于医疗试验，而德国医生已经使用此系统进行了冠心病搭桥手术。

ZEUS系统得到了自动化内窥镜定位（AESOP）机器人系统的协助。由 Computer Motion公司于1994年发布的AESOP是FDA批准使用的第一台可以用于手术室协助手术的机器人。AESOP比达芬奇系统和ZEUS系统要简单得多。AESOP基本上只是一个机械臂，用于医生定位内窥镜——一种插入病人体内的外科照相机。脚踏板或声音软件用于医生定位照相机，这就让医生的手空出来继续进行手术。

2、医疗康复机器人

康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支，它的研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展,也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。目前,康复机器人的研究主要集中在康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢和康复治疗机器人等几个方面。2.1、康复机械手

医疗康复领域的一个重要应用场合就是恢复四肢残废者手和腿实现象正常人一样的功能，即在残废者和周围环境间安装上一机械假肢作为媒介，使前者能象正常人一样用意识控制手足活动，执行各种任务。

机械手包括手足型和搬运及移动型。手足型机械手包括肌电控制前臂假手、能步行及上下楼梯的动力假腿和具有知觉的能动假手等。搬运及移动型机器人包括患者升降机、抱起机器人、输送及转送机器人和移动升降器等。随着人们生活水平的提高，人类的平均寿命持续增长，人类社会向老龄化社会发展，与此相适应的康复机器人的应用领域也逐渐向为老年人服务而倾斜，其应用前景十分广阔。2.2、医院机器人系统

医院机器人系统主要是医院内部搬运机器人，其主要功能是运送食物、药品及一些医疗器械、病人病历档案等，它不同于一般的位置固定的生产装配场合中应用的工业机器人。国外研究的一种叫“HelpMater”的机器人已经在医院内使用，它能够24小时高效工作。医院工作人员能把医院内走廊，电梯的几何和断层图象信息输入到该机器人的控制系统内使其能自动工作。另外日本的机械工程实验室已在研究一种能提升病人的机器人，该机器人能够将病人从病床上提升起来并把其运送到医院卫生间、食堂等其它地方。但是该系统所需的各项技术如能量供应、人机交互系统等还有待于进一步解决和完善。2.3、智能轮椅

随着社会的发展和人类文明程度的提高，人们特别是残疾人愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量和生活自由度。因为各种交通事故、天灾人祸和种种疾病，每年均有成千上万的人丧失一种或多种能力（如行走、动手能力等）。因此，对用于帮助残障人行走的机器人轮椅的研究已逐渐成为热点，如西班牙、意大利等国，中国科学院自动化研究所也成功研制了一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的机器人轮椅。

机器人轮椅主要有口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能。机器人轮椅关键技术是安全导航问题，采用的基本方法是靠超声波和红外测距，个别也采用了口令控制。超声波和红外导航的主要不足在于可控测范围有限，视觉导航可以克服这方面的不足。在机器人轮椅中，轮椅的使用者应是整个系统的中心和积极的组成部分。对使用者来说，机器人轮椅应具有与人交互的功能。这种交互功能可以很直观地通过人机语音对话来实现。尽管个别现有的移动轮椅可用简单的口令来控制，但真正具有交互功能的移动机器人和轮椅尚不多见。

3、讨论与展望

国外关于医学机器人的研究虽然已取得了不少成就，但离生物机器人还有相当的距离，因此还有很多工作要做。国内关于这方面的研究较少，主要是集中在假肢领域，希望能对医学机器人领域加强研究。这一领域需要机械、电子等各方面知识，所以应集中集团力量，赶上发达国家水平，研制出医学领域的各种机器人，从而研究生物机器人。

4、总结

机器人技术被列为863计划发展的主题之一，著名的自动控制专家宋健在2(XX)年国际自控联世界大会上的致辞中说:“机器人学的进步和应用是2O世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。”微操作机器人系统作为一项典型的多学科交叉的成果，为机器人技术开拓了新的应用领域。它的成功使生物医学工程实验摆脱了对培养特殊操作人员的依赖，实现了高效率、高成功率、高难度的操作，可以说是生物医学工程实验手段的一次革命性变革。同时，此项操作在疾病的诊断与治疗、新药物的研究与制造、器官移植、功能基因研究等方面都将有广泛而重要的应用，对基因工程的发展产生重要的影响，在后人类基因组计划中发挥很大的作用，可以为制药等新兴产业带来巨大的经济效益。

1、朱世强，王宣银．机器人技术及其应用．杭州：浙江大学出版社，2002

2、王田苗．走向产业化的先进机器人技术．中国制造业信息化，2005

3、吴瑞详．机器人技术与应用．北京：北京航空航天大学出版社，1994

4、高立明，林良明，颜国正，戎荣.医学机器人的进展.中国医疗器械杂志1997

5、初铭宇.机器人手术开创科技医学新领域.今日科苑。2010

第二篇：浅谈机器人在社会应用的可能性

浅谈机器人在社会应用的可能性

班级：

学号： 姓名： 指导老师

摘要：

机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自问世以来，就一直备受瞩目。40余年来，有关它的研究取得了长足的进展。各种形态、功能的机器人相继面世，而未来的机器人将是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。正是由于机器人在多方面应用的可能性，才使得机器人在财会方面、救援方面也是可以取得成就的。本文拟就机器人的现状与发展前景，探讨机器人发展的多方面可能性。

你初印象中的机器人是什么样子的呢？是不是说一个长的像机器人样子的玩意就是机器人呢？其实说起机器人，我们头脑里马上会联想到那些会唱歌跳舞干工作而且有头有手的小东西。其实那只是机器人的狭意理解。人们提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。人们提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。可以说与人类类比的话，机器人的完整意义应该是一种可以代替人进行某种工作的智能程序化及自动化设备。

关键词：机器人 人工智能 财会 连续型机器人 救援 医学领域

中图分类号： 《科图法》 50 71 技术科学

引言：机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，机器人的应用领域例如生产业、建筑业，或是危险的工作，工业自动化领域，如汽车制造医疗领域，如远程协助机器人，微纳米机器人军事领域，如单兵机器人，拆弹机器人，小型侦查机器人（也属于无人机），美国大狗这样的多用途负重机器人科研勘探领域，如水下勘探机器人，地震废墟等的用于搜查的机器人，煤矿利用的机器人娱乐的，大学生足球机器人大赛的，德国慧鱼„„还有检查石油管道的机器人，航天用的修理航天器的焊接机器人，高楼大厦用的擦玻璃的机器人，考察金字塔用的蛇形机器人等，范围非常广。

正文：

一、机器人的现状

作为人类２０世纪最伟大的发明之一，机器人在短短的几十年内发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。

一直以来，机器人就在逐步融入我们的生活中，每一年我们都可以看见新的机器人面世，也可以看到越来越多的机器人应用到各个领域。目前机器人行业的发展与30年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。

机器人从面世到进入本世纪，发展可以不可以不谓之快，各国对其的研究与投产从未间断。据国际机器人联盟调查，2004年，全球个人机器人约有200万台，到2008年，还将有700万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20世纪70年代PC行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将推动这个新兴行业进入临界状态。不过看起来，机器人很可能在护理和陪伴老年人的工作上大展宏图，或许还可以帮助残疾人四处走走，并增强士兵、建筑工人和医护人员的体力与耐力。

目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位200多家，拥有量为3500台左右，其中国产占20％，其余都是从日本、美国、瑞典等40多个国家引进的。2000年已生产各种类型工业机器人和系统300台套，机器人销售额6.74亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为47亿元，我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。

二、引入人工智能的财会

随着世界经济的迅猛发展，信息技术的日益更新，现代会计越来越受到冲击与挑战。许多传统的会计模型、方法的运用复杂得令人望而却步，而强大的现代信息科技的硬件支持使从前的会计模型和方法的运用成为轻而易举的事，与此同时，现代人工智能和决策技术的发展为财务分析和会计信息系统的创新提供了强有力的支持。

1987年美国执业会计师协会（AICPA）发表了一份管理指导特别报告“人工智能和专家系统简介”，将人工智能引入到会计和财务管理领域。自此，西方财务和会计界对人工智能技术和专家系统在会计、审计和财务分析与管理等方面进行了广泛探索，开发出了许多实用的专家系统来解决复杂的财务分析和会计决策问题。人工智能技术通过模拟人类专家求解复杂问题的方法，建立相应计算机辅助系统，使财务和经营决策智能化，从而使得现代会计系统在实现信息化和网络化后，向智能化迈进。

财务和会计专家系统分成以下四类：一是财务分析专家系统。成功的财务分析可以确定某个公司的经营状况，如投资或信用评估风险等级。由于会计和财务业务职能的复杂性，有些财务分析专家系统同时跨越多个问题域。例如，根据专家系统的输入和相应的输出建议，解决分类问题的财务分析，专家系统同时可能又属于诊断或纠错问题。二是合成专家系统。具体包括：（1）在相对较小搜索空间的约束条件下，配置目标集，如管理商业贷款组合计划的MAEBLE专家系统；（2）在相对较大搜索空间的约束条件下，设计目标集，如个人理财设计PLANMAN专家系统；（3）设计采取行动的规划专家系统，如审计规划EXPERTEST系统等。三是组合专家系统，这类专家系统主要是解决复杂问题的组合分析，如：控制风险估计系统，诈骗检测系统，风险估计系统APX。四是财会知识传授和职业教育专家系统。如国际上一些大会计公司内部使用的培训专家系统，和辅助会计专业大学生实践的专家系统。

实践证明，这些系统可以让没有专业经验的人员有效获得解决某些具体问题的相关知识。从中我们也可以看到人工智能的引入对于财会工作的支持与帮助，而事实上，机器人正是人工智能的应用之一。

人工智能领域对财会对审计对电子商务等多方面的发展，是在为专门的机器人的出现夯实基础。在日后，待机器人技术成熟，手工作业的情况也许不再可见，电脑也可以成为过去。拥有自主思维能力的机器人将完完全全代替人类工作，全智能化与自动化地处理财会工作，从而提高工作效率，减少工作失误。

三、连续型机器人的应用

随着科学技术的进步，连续型机器人的研制已经不是不可能了，连续型机器人凭借其良好的弯曲性能和适应性得到了越来越广泛的应用。例如蛇形机器人可以成功上下一根塑料管道，并可以跨越废墟碎片间的巨大空隙以及在草丛中来去自由。正如近期在四川雅安发生的7级地震，在废墟中的救援工作很难进行，这是可以让蛇形机器人在坍塌废墟中穿梭，能更快地找到幸存者，为灾难救援工作带来了技术突破。

连续型机器人的优越弯曲性能和适应性使其受到越来越多专家学者的关注，近年来，各国科学家对连续型机器人的研究越来越深入，主要研究成果如下：

英国的Robinson等人针对连续型机器人的结构进行了分析和研究，他们提出将机器人分为离散型机器人、蜿蜒型机器人、连续型机器人。其中蜿蜒型机器人不同于连续型机器人的是：它是由大量刚性关节连接成的，例如蛇形机器人；美国Clemson大学的Gravagne等人对连续型机器人进行了更深入的研究，主要内容包括对连续型机器人结构的研究、对连续型机器人控制技术的研究和计算等等，在理论研究的基础上，Gravagne等人研制出了多种连续型机器人，如象鼻子机器人、采用气压作为支撑的Air-Octor机器人、仿章鱼触手的气动人工肌肉驱动连续型机器人OctAremV等，除此之外，Gravagne等人还将OctArm V 与TALON移动机器人平台结合，构型新的机器人系统，并通过无线控制对机器人的抓取能力进行了实验，该实验表明这种机器人对于恶劣的环境条件有着良好的适应性；美国Johns Hopkins大学Simaan等人将连续性机器人应用于医学领域，研究出了可用于上呼吸道外科手术的连续性机器人，这种机器人体型极小，直径只有4mm，具有良好的抓取能力，目前已在喉部外科手术中表现出优越性，具有良好的医学应用前景；法国Redarce等人同样研制了一种可用于医学领域的机器人，这种机器人采用单端连续性机构，可作为结肠内窥镜的末端弯曲结构。为了使其具有良好的生物相容性，Redarce等人在制作该机器人时采用了硅橡胶材料；韩国汉阳大学Choi等人研制出了一种可用于连续性内窥镜机器人弯曲关节，这种关节采用弹簧骨作为指甲，它除了可以由轴心向任意方向弯曲外还可实现眼轴线方向的伸缩。

我国对连续型机器人的研究起步较晚，目前从事这种机器人研究的机构并不多，也没未取得比较先进的研究成果。在国内，上海交通大学、中科院沈阳自动化研究所、国防科技大学等单位相继研制出了蛇形机器人样机。哈尔滨工业大学在从事一种连续性内窥镜机器人的研究，预期使其能够搭载摄像头，拍摄消化道内情况以供医生参考。

四、医学领域的应用

加拿大卫生部门近日宣称，将在国内推广一种实施神经外科手术的机器人，这种医学机器人有特别敏感的触觉，可以让医生通过最清晰的视觉来完成大脑的显微手术。其精确度可以达到一根头发丝的程度，甚至连最小的神经也有清晰的三维图像。去年4月，该机器人在卡尔加里市的山麓医院首次使用获得成功。

去年5月10日，英国伦敦皇家医学会宣称，英国将在2010年开始普及医学机器人护士，此举既可缓解国内护士的不足，又可大大提高护理效率和安全性，而且显着扩大护理功能。此前4月1日，在伦敦展出了这款“机器人护士”,其头部安装有多台激光和热成像摄像机，在声音识别技术的辅助下，它可以适时地与病人进行互动式交流，并且将那些未经允许的来访者阻挡在外。“机器人护士”的“胸部”是一块控制面板，一些复杂的操作指令可以在这里编程输入。它的 “腹部”安装有一个红外线感应器，可以随时监测病人的体温。

美国医学机器人研究中心的调查报告指出，目前全世界已有超过500台各种医学机器人在医院服役，机器人进入临床医学应用是大势所趋，其进展比预想的更快。1.医学机器人员工：

在德国的莱比锡、斯图加特和波鸿的三家医院，那里的医学机器人几乎是悄无声息地在走廊里滑行，把食物、被单被套、手术用具等运送到不同的部门。这种做法本身并不算新鲜，新鲜的是这几家医院中的机器人真正减轻了医护人员的工作量，使他们有更多的时间照顾病人。这些医学机器人工作独立自主，会说编程人员教的话：“注意：车在靠近！注意：这是自动运输！” 一年多前，八台这样的医学机器人就开始在这家医院帮忙。它们不到50厘米宽，长1.6米，很灵活地穿梭在走廊上，把东西从一个部门送到另一个部门。医院大楼拐弯抹角，但机器人显然熟门熟路，这要归功于一套及其巧妙的控制系统。它的自动控制导航系统依靠的是本地无线网。可以根据事先扫描到电脑里的楼层图，确定它需要走的路线。可以依靠附带的雷达装置，一步步地探索走廊里的情况，避开障碍物。

医学机器人的自动控制导航系统依靠的是本地无线网，可以根据事先扫描到电脑里的楼层图，确定它需要走的路线，而且机器人自己也知道应该在什么时候充电。

日本会津中央医院近日宣称，该院“聘用”的3名机器人员工已经上岗，为医院提供接待和行李搬运服务。这是首次在日本医院正式亮相上岗的机器人。3名机器人员工中，一名负责在医院入口处接待顾客并回答询问。另外两个机器人高1.3米，装有轮子，能自由活动，运动时最高时速可达1.5公里。它们是搬运工，负责搬运行李和带路，还能通过传感器提醒人们前方是否有路障。

专家预测，机器人医生这种技术会很快运用到疾病的治疗中，并相信这是未来发展的必然趋势。在美国，已有几十家医院采用一种机器人电视医生巡诊和查房，以减轻名医太少的困境。在巴尔的摩的约翰？霍普金斯医院，医生助理本弗里？皮阿西钦里就带着一台机器人电视医生，来到了患者里兹？丹尼尔的病床前，80岁高龄的丹尼尔刚刚做完了膀胱手术。

所谓医学机器人电视医生，其实只是主治医生路易斯？凯沃西的“替身”而已。凯沃西可以在办公室或家中操控这台1.65米高的机器人，为丹尼尔进行例行的查房：机器人的电视荧光屏上可显示出凯沃西的动态面孔，而病床上的患者则可通过这台机器人，同医生进行正常的对话，这样不仅能大大节省主治医生的时间，也能提高治疗效率。2.远距离治病救人：

在生活中，突然中风的病人需要得到医生迅速及时的治疗，但如果病人被送往的医院碰巧没有治疗中风的神经科专家坐镇怎么办？美国推出的一个远程遥控医学项目为这个难题提供了解决途径。从去年2月开始，机器人医生已在密歇根州21家医院陆续上岗，在医学专家的远程遥控下专门协助治疗中风病人。

此次推出的项目叫“密歇根中风网络”,目的是帮助大医院的中风病医疗专家通过先进技术，为小医院提供帮助，在不同水平的医院之间实现资源和技术共享。参与这个项目的神经科医生理查德？费斯勒说，传统的远程遥控医学技术主要是依靠静态的视频会议进行专家会诊，相比之下，机器人医生拥有诸多优势。由于机器人是动态的，可以自由活动，这让它更易操作、更人性化。

专治中风的机器人医生身高1.5米，头部是一个显示屏，能显示网络另一端医生的形象和声音。显示屏上方安装了一个摄像头，可以把医院现场的图像和声音传回给医生，后者可以通过一个操纵杆移动机器人。

有了这种机器人，医院就等于有了一个随时待命的医学专家。真正的医生在任何地方只要利用一台笔记本电脑和互联网，就可以远程遥控机器人为病人提供治疗服务。

圣约瑟夫默西奥克兰医院的院长杰克？韦纳说：“不管医生是在星巴克咖啡店、图书馆或是自己家中，一旦需要，他们就可以通过网络指挥机器人，就好像他们本人在医院里一样，为急诊室里的中风病人诊断病情并提供治疗方案。” 最关键的是，机器人医生能为缺乏专家的医院解燃眉之急。医院不需要再用救护车或直升机将病人紧急送往其他医院。这样既能降低治疗成本，更主要的是能避免错过关键的救治时间、延误患者病情。3.安全可靠效率高：

去年3月15日，英国一位佩恩女士将自己的一个肾脏捐给了爱人，在盖氏医院医生建议下，佩恩同意由一个名叫“达芬奇”的机器人为她和她的爱人进行肾脏移植手术。

这个名为“达芬奇”的机器人以前被用来切除坏死的器官或者执行重建性外科手术。对于它来说，担纲如此高难度的肾脏移植手术还是第一次。不仅如此，它也是英国历史上第一个进行器官移植手术的机器人。尽管它的动作比起职业外科医生要慢些，但机器人医生可以长时间连续工作，它的手可从来不会颤抖，可靠性大大提高。

四、小结

机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边，成为一个互相的助手和朋友。随着社会的发展，机器人将使人们从繁重的体力和危险的环境中解放出来，给人们带来更好的生活环境，使人们有更好的岗位去工作，去创造更好的精神财富和文化财富。展望21世纪，机器人将会与20世纪计算机的普及一样，深入地应用到各个领域。所以很多专家预测，在21世纪的前20年是机器人从制造业走向非制造业的发展一个重要时期，也是智能机器人发展的一个关键时期。目前国际上很多国家，也对机器人对人类社会的影响的估计提出了新的认识，同时，我们也可以看到机器人技术，涉及到多个学科，机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等等，它是一个国家高技术实力的一个重要标准。

我们期待机器人在未来能给我们带来更多的惊喜。

参考文献：

[1]智能决策技术 作者：陈文伟

[2]决策支持系统（DSS）——理论、方法、案例 作者：高洪深

[3]质量会计核算与辅助决策系统 作者：吴洪波 [4]家家都有机器人 作者：比尔〃盖茨

[5]自主移动机器人导论 作者：（美）西格沃特（Siegwart,R.），（美）诺巴克什（Nourbakhsh,I.R.）

[6] 机器人技术及其应用 作者：朱世强 [7] 机器人技术及其应用 作者：芮延年

第三篇：智能机器人在小学信息技术教育中的应用

智能机器人在小学信息技术教育中的应用

闻

迪

北京市西城区半步桥小学

智能机器人在小学信息技术教育中的应用

半步桥小学

闻

迪

内容摘要：

随着信息技术的发展，人工智能机器人教育逐步走入了中小学课堂，为了开拓信息技术教育更广阔的空间，我校将乐高机器人引入了课堂，为学生搭建了一个新的学习的平台。本文作者根据本校开展乐高机器人教学实践经验，阐述了其与信息技术教学相结合的新的教育思路，以机器人教学的优势、机器人教学的作用以及通过机器人教学所带来的经验等方面进行了详细的阐述。

关键词：

智能机器人

小学

信息技术

正文：

随着信息技术的发展，人工智能教育走入中、小学校已经成为现实。其相关技术手段，给我们教育领域带来了革命性的变革。最为突出的是为信息技术基础教育注入了新的活力。智能机器人已成为青少年能力、素质培养的智能平台之一。

进入新世纪以来，科技发展日新月异，作为小学信息技术学科教师能够深刻的感受到这些变化。信息技术学科进入小学课堂十年中，一直沿用着十年前的教学内容，而学生已经不是十年前的学生，现在的孩子接触计算机的年龄很早，家庭计算机教育已经大大领先于学校计算机教育，学校教材上的教学内容已经远远不能满足学生的求知欲，这就要求我们要根据学生的情况不断改进适合学生发展的教学内容。而以智能机器人教育为代表的人工智能技术成为了我校信息技术教育的突破口，我们正尝试着把这个新兴项目融入信息技术教育中。

人工智能技术在信息技术领域是一项高尖端技术。我校尝试着引入了丹麦的“乐高”智能机器人项目。在中高年级的一部分同学中开展机器人竞速、机器人寻轨迹、机器人投篮、机器人灭火以及机器人足球等活动。“乐高”机器人是综合性很强的机器人平台，它包含近千个工程小配件，有着适合小学生接受的程序界面，每一个程序模块图标，都从其外形上直观地告诉了我们它的基本功能。经过一段时间的学习，同学们都可以编写一些基础的程序，并且能将它下我到搭建好的模型机器人中，来完成一些任务。

一、智能机器人是技术学习领域，特别是信息技术科目的崭新平台，它有多方面的优势：

1、技术的综合性。智能机器人是信息技术的集成体，它集中体现了信息技术的精髓，即信息的收集、处理和反馈。

2、技术的先进性。智能机器人公认是21 世纪的技术至高点之一，在发展中不断集成了众多领域的先进技术。

3、实践性。学生在实现智能机器人项目的过程中，充分培养了动手能力、创造能力、协作能力和进取精神。

4、兴趣性。机器人本身就具有很大的吸引力，但并非高不可攀，只要选择的平台恰当，学生即可以由浅入深地学习，逐步获得成功的喜悦，增强学习兴趣和信心。

二、通过一段时间的教学，我认为，机器人教育在基础教育中的作用主要有以下三个方面：

1、开阔眼界、培养基本技能

一使用Internet等媒介手段博览部和相关信息技术网站，既锻炼了计算机技能也使学生时时了解人工智能技术的最新发展和应用状况，了解智能机器人的概念和工作方式，为进一步学习机器人的有关知识打下坚实的基础。’

2、提高逻辑思维、规划能力，分析问题和解决问题的能力

在学习中帮助学生掌握为一种智能机器人下载程序的方法，了解机器人是怎样感知外界环境的，体会程序是机器人的灵魂，了解机器人是怎样在人的指挥下工作的。学习为一种智能机器人编写程序，通过为机器人编写程序学到科学而高效的思维方式，提高逻辑思维能力、规划能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。

3、培养动手能力、协作能力和创造能力

通过三、四名学生合作完成既定任务和模拟项目，使学生在完成任务的过程中学会怎样与他人合作、怎样充分利用身边的有限资源、怎样才能做到低耗高效。也就是说，组装机器人的过程中培养学生的动手能力、协作能力和创造能力。

三、从以学生喜闻乐见的形势，尝试在活动课中开展人工智能技术教育，可以启迪学生思维，培养创新和实践能力。经过不断的探索与尝试我们总结出了以下教学经验：

1、激发学生学习兴趣是出发点

受年龄的局限，小学生认知事物的第一步是“感受”。只有当他们对一事物感知后才有可能对其产生兴趣，进而引发求知的欲望，最后形成主动学习的动力，也就是说“感受引发兴趣，兴趣引导学习”。

在活动中，首先利用学校拥有高速宽带网络和我校学生计算机水平普遍较高这个优势，引领学生在互联网上大量浏览形形色色的机器人图片、文字。让他们在的脑海中建立起一个“模糊”的机器人概念。其次我们将各级、各类比赛都视为一次开阔眼界，增长见闻的契机，不但努力借鉴同级别选手的设计方案，也不放过向高水平同学学习的机会；再次我们充分利用学生家长这个有利的教学资源，在多个场合向学生家长介绍“乐高”机器人的相关信息及我校的教学进度，为他们支持孩子学习初级机器人知识的创造了有利条件。从而构建起了学校、社会、家庭三个维度的立体的学习空间。

2、培养学生动手能力是落脚点

我们的落脚点是使学生“动手能组建模型，动脑能编写程序”。要实现这一点并非是一件容易的事。我们制定了“三步走”的策略，第一步是初级水平，做到能学能用；第二步是中级水平，做到活学会用。第三步是高级水平，做到博学活用。

（1）初级水平，做到能学能用

“能学会用”是指能够将面前的零散配件组建成简单的模型，知道“调头”、“寻轨迹”的程序编写方法。“三轮车”、“小甲虫”是很具代表性的小模型。教师往往要先操作演示一个建好的模型，让学思考分析程序要分成几各个状态来写，经过教师点评后再由学生动手搭建编写。最后，师生一起做场地调试。

（2）中级水平，做到活学会用

“活学会用”是指能够以小组为单位独立按照拟定的任务，在规定的时间内，根据自己的理解，动手搭建模型，编写指令程序，并且做好现场调试。“机器人投篮”、“机器人搬运”都是很好的项目。

（3）高级水平，做到博学活用

博学活用是指能够以机器人配件为主，并可以借助所有外在资源.发挥想象力，尽可能创作出新颖独特的作品，这就是“创意设计阶段”

3、培养学生创新能力是努力方向

在平时的活动中，我们鼓励独特的想法与设计，鼓励多上网浏览各国先进的机器人的信息，多在小组内交流，多吸收借鉴他人优秀的设计方案。多动手实践.做到“有想法——动双手——出作品”。

老师则不妄加评判同学的设计是否可行，而是让制作小组将模型放到场地中去运行、检验。例如，在研究“如何提高车辆模型的行过速度”时，教师只给出了“可以使用大直径的车轮”一种方法，经过同学们的动手试验，有的同学向老师询问“我用大齿轮带动小齿轮用来提高速度行么？”多么令人惊喜的闪光点呀！这不正是我们所期待的么？我们坚信，当一切都调试成功的那一刻，洋溢在孩子脸颊上的喜悦之情，比任何奖励都要宝贵的多。

创新能力的体现绝非一朝一夕之功，是需要我们下大力气，花大时间，慢慢培养的。每一个孩子都有创新潜质。关键是要看我们如何去挖掘它。

四、在未来机器人课程学习中应注意的几个方面

1、在飞速发展的信息时代，机器人产业的发展与时俱进。信息的收集已经成为这个活动发展过程中非常重要的一环，进一步培养学生的信息收集能力应该引起重视。除了目前从日常生活、相关网站及其相关的机器人公司获得信息外，我们还可以适时的组织参观相关的工厂、研究所等，因为在那里，学生可以感受到机器人技术真正的投入现实社会生产的情景，学生可以更为深刻地体会到机器人能代替人进行更精密、更危险、更高效率的工作，从关注科技与社会生产力的关系的角度出发，激发学生的创作激情。

2、在学校机器人活动初具规模的情况下，更应该规范机器人的管理，提高其使用率，及时维修是保证正常使用的基础。

五、课程整合创新思路。

机器人的优势前面已经提到，它是一项综合的技术，所以一旦引进学校，它就不是只能存在信息技术的课堂。实际上，机器人的结构与物理学密切相关，我们可以用机器人做出经典的物理实验，也可以用机器人高精度的传感器设计完美的化学实验，这些不但有演示，而且有数据反馈过程，可及时完成数据采集和分析过程。课程整合可以从这个角度出发，为传统的教学注入新的活力。

在全校范围内广泛的开展机器人活动是全国信息技术教育的一个趋势，北京、上海、广州都已尝试着将智能机器人课程领进课堂，并先后推出了机器人与信息技术整合的教材。又由于机器人技术的综合性，它同时又可以整合自然科学的多门学科。有效的利用好机器人这个平台对教育教学将有更大的促进。

总之，我国人工智能技术的基础教育方兴未艾，在基础教育改革创新的大潮中，思考未来社会对人才培养的需求，努力培养出高素质的人才。当今的教育是为以后的经济和社会发展打基础的，我们要努力将信息技术教育推进到一个新的水平。作者介绍：

姓名：闻迪；年龄：36岁；工作单位：北京市西城区半步桥小学

1997年参加工作，现担任学校信息技术教师和科技辅导教师，从事科技教育工作14年，具备较强的教学能力和丰富的科技教育经验，发表过多篇科技教育论文，带领学生多次在市、区级各类科技竞赛中取得优异城。

第四篇：工业机器人在纺织行业应用的意义

工业机器人在纺织行业应用的意义

进入21世纪以来，很多传统行业都面临了前所未有的挑战，像纺织行业等人力集中的传统行业的发展也是举步为艰，急需找到一条可以持续发展的道路。

工业机器人的应用无疑为纺织行业由传统的批量生产向更加能满足人们个性化需求的小批量生产和按单生产提供了一种新的可能性。机器换人也成为了包括纺织等传统行业在内的一种新的发展趋势.“机器换人”一方面能够解决用工缺乏，缓解劳动力成本持续上涨带来的压力，尤其对纺织服装产业来说，以机器弥补人力的不足更为主要；另一方面，以智能装备提高生产效率，可以降低单位时间内的成本，从而增大盈利空间。当前，国内先进纺织企业每万锭环锭纺用工已在40~50人之间，一般环锭纺企业也从原来万锭用工150人减少到100人以下。专家预测，未来5~10年时间，“机器换人”的需求趋势将更加明显。

业内专家认为，眼下在纺织服装生产过程中，生产与工艺的优化不足，尤其是生产数据与工艺优化关联缺失，企业信息化的协同与集成应用水平偏低。通过“机器换人”提高产业管控一体化应用程度，尽早尽快地提升产业的信息化技术水平，对于产业升级至关重要。

无论如何，传统的依赖资源消耗以及劳动力的持续投入的发展模式已经难以为继，随着国民经济发展迈入新常态，纺织业的内生动力必须要不断增强。这几年，以数字化、柔性化及系统集成化技术为核心的智能制造，受到越来越多的纺织企业关注。作为“中国机器人元年”，2014年已经有一大批企业开始走在“机器换人”的路上，相信随着越来越多的企业投身相关技术研发、实施相关技术应用，产业发展活力将进一步得到激发。

第五篇：广州数控RB08机器人在机床上下料领域的应用

广州数控RB08机器人在机床上下料领域的应用

广州数控设备有限公司

江文明，贾文静

工业机器人是重要的基础制造装备，对未来工业产品的升级换代具有重要意义。经过40多年的发展，工业机器人在工业发达国家已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业等诸多领域中。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。

工业机器人广泛应用于搬运、上下料、焊接、喷涂等作业，可代替人工，提高生产效率。目前，已有200多台广州数控工业机器人在企业及高校应用，主要用于机床上下料、搬运、焊接、教学演示。

如图1所示的是广州数控RB08机器人在无锡某公司加工盘类零件，采用2台车床完成零件两道工序加工，第一道工序加工零件内圆和端面，耗时40秒，第二道工序加工零件外圆、端面和槽，耗时48秒。设计布局如下：

图1 RB08机器人上下料现场布局图

 RB08机器人：1台GSK RB08机器人给2台机床上下料。RB08机器人最大工作范围为1389mm，重复定位精度±0.05mm，最大负载8kg，采用交流伺服驱动。

 夹料机构：安装在机器人第6轴上，由2个夹爪构成。夹爪1带有推板和导向杆，主要是保证机器人给机床上料时，工件能很好的贴合卡盘端面。夹爪2用于完成零件抓取和放置动作。

 回转上料机构：由变位机和纵置导轨组成。变位机采用广州数控自主研制开发的摆线减速器和伺服电机驱动，其上有一个大转盘和30根长度为300的定位杆，用于放置未加工的盘类零件，起定位作用。变位机带动转盘转动，传感器感应到工件时，纵置导轨上端的夹爪向下抓取工件。

 翻转机构：由一个大的V形块和一个气缸组成，气缸上端安装一个压板，气缸安装在V形块的侧板上，当机器人夹爪2抓取零件后将其放在翻转机构中，翻转机构将零件夹紧后，机器人夹爪松开，从另一面夹起零件另一端，实现调头。机器人上下料交互对象的流程如下：

 在回转上料机构的变位机转盘上放入待加工件之后，竖立放置导轨上的夹爪下降抓取工件，上升到顶端待命；

 机器人夹料机构的气缸推动夹爪1抓取回转上料机构的夹爪中未加工的零件，放入机床1的卡盘上，机床1加工零件1时，机器人返回，导轨夹爪抓取零件2；

 机器人夹爪抓取零件2，待零件1加工完成后机器人夹爪2取下已加工的零件1，夹爪1将零件2放入机床卡盘上，夹爪2将零件1放入翻转机构上，翻转机构夹紧工件，夹爪2松开，夹爪1从反面夹住零件1，实现调头，翻转机构松开；

 机器人夹爪1将零件1送入机床2中进行反面加工，此时导轨夹爪抓起零件3，同时机器人返回到回转上料机构处抓取零件3；

 待零件2加工完成，换下零件2，装上零件3，机器人将零件2在翻转机构上调头，换下机床2中加工完成的零件1，零件1已加工完成，夹爪2将成品放入成品箱中。以此不断循环操作，直到所有待加工零件加工完成。

该零件以前需要2-3个机床操作工加工，采用RB08机器人自动上下料后，仅需1个机器人操作工辅助。这种加工方式，不但把工人从繁重的、大量重复的劳动中解放出来，在节省人力的同时，提高了零件加工效率，保证了加工质量的稳定性。这样的单元自动生产线适用于所有多工序机械加工中的盘类、轴类、壳体类、箱体类等零件的加工。随着数控机床的普及，自

动化加工具有很大的市场需求，而这种加工方式的推广将产生巨大的经济效益。