1、設計背景
“robot”一詞源自捷克語“robota”，意謂“強迫勞動”。1920年捷克斯洛伐克作家薩佩克寫了一個名為《洛桑萬能機器人公司》的劇本，他把在洛桑萬能機器人公司生產(chǎn)勞動的那些家伙取名“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，他們存在的價值只是服務于人類。他們沒有思維能力，不能思考，只是類似人的機器，以便使人擺脫勞動。
1946年，美國的德沃爾發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機器的運動。1954年，德沃爾又獲得可編程機器手專利，這種機器手臂按程序進行工作，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，大學攻讀伺服理論的英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人，這種機器人外形有點像炮塔，基座上有一個大機械臂，大臂可以繞軸在基座上轉(zhuǎn)動，大臂上又伸出一個小機器臂，它相對大臂可以伸出或縮回。小臂頂有一個腕子，可繞小臂轉(zhuǎn)動，進行撫養(yǎng)和側(cè)搖。腕子前頭是手，即操作器。這個機器人的功能和人的手臂的功能相似，這是世界上第一臺真正的實用工業(yè)機器人。
到目前為止，機器人技術(shù)的發(fā)展過程大致可以分為以下3個階段：
第一代為可編程示教再現(xiàn)型機器人，其特征是機器人能夠按照事先教給它們的程序進行重復工作。1959年美國人英格伯格和德沃爾制造的世界上第一臺工業(yè)機器人就屬于示教再現(xiàn)型，即人手把著機械手，把應當完成的任務做一遍，或者人用示教控制盒發(fā)出指令，讓機器人的機械手臂運動，一步步完成它應當完成的各個動作；
第二代機器人（20世紀70年代）是具有一定的感覺功能和自適應能力的離線編程機器人，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“知覺判斷機器人”；
第三代機器人（20世紀80年代中期以后）是智能機器人，這種機器人帶有多種傳感器，能夠?qū)⒍喾N傳感器得到的信息進行融合，能夠有效的適應變化的環(huán)境，具有很強的自適應能力、學習能力和自治功能。
而對于機器人領(lǐng)域的一個分支——移動機器人，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的自主移動機器人。
進入20世紀80年代以后，人們的研究方向逐漸轉(zhuǎn)移到了面向?qū)嶋H應用的室內(nèi)移動機器人的研究，并逐步形成了自主式移動機器人AMR（Indoor Autonomous Mobile Robot）概念。美國國防高級研究計劃局（DARPA）專門立項，制定了地面天人作戰(zhàn)平臺的戰(zhàn)略計劃。從此在全世界掀開了全面研究室外移動機器人的序幕，如DARPA的“戰(zhàn)略計算機”計劃中的自主地面車輛（ALV）計劃（1983—1990），能源部制訂的為期10年的機器人和智能系統(tǒng)計劃（RIPS）（1986—1995），以及后來的空間機器人計劃：日本通產(chǎn)省組織的極限環(huán)境下作業(yè)的機器人計劃：歐洲尤里卡中的機器人計劃等。初期的研究，主要從學術(shù)角度研究室外機器人的體系結(jié)構(gòu)和信息處理，并建立實驗系統(tǒng)進行驗證。雖然由于80年代對機器人的智能行為期望過高，導致室外機器人的研究未達到預期的效果，但卻帶動了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為探討人類研制智能機器人的途徑積累了經(jīng)驗。同時，也推動了其它國家對移動機器人的研究與開發(fā)。
在國內(nèi)，從“七五”開始，我國的移動機器人研究開始起步，經(jīng)過多年來的發(fā)展，己經(jīng)取得了一定的成績。清華大學智能移動機器人于1994年通過鑒定。涉及到五個方面的關(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“感知一動作”行為、基于環(huán)境勢場法的“感知一動作”行為、基于模糊控制的局部路徑規(guī)劃與導航控制）；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、室外移動機器人規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬、室內(nèi)移動機器人局部路徑規(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)）；智能移動機器人的設計和實現(xiàn)（智能移動機器人THMR—111的體系結(jié)構(gòu)、高效快速的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、自動駕駛系統(tǒng)）。香港城市大學智能設計、自動化及制造研究中心的自動導航車和服務機器人。中國科學院沈陽自動化研究所的AGV和防爆機器人。中國科學院自動化所自行設計、制造的全方位移動式機器人視覺導航系統(tǒng)。哈爾濱工業(yè)大學于1996年研制成功的導游機器人等等。
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