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参考文献 39
1 绪论
1.1 论文选题依据
21世纪，人类已经进入信息化时代，机器人将是人类在各项领域上工作和学习的重要帮手。计算机技术的不断进步和发展是机器人技术的发展一次次达到一个新水平。上至宇宙飞船、太空舱，下至深海开发、微机器人，机器人技术已发展到全球经济发展的多项领域，成为高科技中极重要的一部分。人类社会的发展，科技的发展已和机器人的应用、研究产生了密不可分的关系。人类社会的发展已不可离开机器人技术，而机器人科技的进步又对推动高科技发展起着不可磨灭的作用[1]。论文网
控制器是机器人系统的核心，一个好的控制器架构可以高效率低能耗的完成人类交给机器人的任务。现如今，机器人在控制器方面的研究已经由硬件过渡到软件，由具体控制器过渡到通用开放式体系结构、由单独控制过渡到多机协调控制。国外有专门的研究机构和公司对机器人控制器进行研究和制造[2]。而且，也得到国家相关部门和企业的资助[2]。因此，国外的机器人控制器发展很快，智能水平很高，并且正在进行许多开创性的研究，归纳起来主要在两个方面：（1）机器人控制器的功能结构，主要是智能控制、多算法融合和性能分析、控制器体系结构；（2）控制器的实现结构，主要是实时多任务操作系统、开放结构标准、多控制器结构和网络化、运动控制器。当然，两者之间在一定范围内是重合进行的[1]。因此，在不远的将来，机器人科学将成为科技发展的关键性学科，而机器人科学的核心——控制系统将成为研究机器人的核心。
1.2 机器人的发展
1.2.1 美国机器人发展
美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称“机器人王国”的日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。
进入80年代之后，美国政府在政策上也有所体现，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。美国国防部率先在先进研究项目局DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）将地面自主机器人研究项目专门立项，制定战略计划。同时DARPA每年都会举办DARPA地面自主移动机器人（车）竞赛，以满足DARPA对地面自主移动机器人技术创新的需求。在八十年代中，涌现了许多具有代表性的机器人，比如卡耐基梅隆大学自主研制的NAVLAB系列自主机器人系统，马丁·玛丽埃塔公司开发研制的ALVin自主移动机器车等等。
图1.1 NAVLAB系列的最后一代自主机器人系统NAVLAB 11
到了上世纪九十年代，随着各大厂家应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并很快占领了美国60%的机器人市场。尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。
1.2.2 日本机器人的发展
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