1  国外研究现状

作为高新科技的主题之一，​​国外很多国家不断进行研究和开发机器人在各种领域上的使用。机器人技术经过多年的发展其水平已经得到很大的提高，从最早的人工操作导引型机器人到后来的低智能机器人，再到现在的高级智能机器人这三个过程[6]。目前的机器人不仅能通过传感器采集的周围信息并完成不同的动作，而且还要求能够识别工作对象和环境，并能够结合人的命令和机器人自身设定的程序自动执行合适的动作。86322

美国Airtrax公司在10年前就将Mecanum技术融合到到汽车的设计当中，并将其投入到实际生产。经过多年的研究，Mecanum技术已经有了巨大的发展，随后，帕特里克·缪尔使用矩阵转换来创建Mecanum轮运动学模型并用于路线规划和反馈控制编程设计[7]。在2000年，日本在工业机器人上安装视觉传感器，使得它能够自动识别物体的位置状态，根据程序自动抓取物体，结合手部的力传感器自动判断抓取物体所需的力，如图1-1所示为配备视觉传感器的洁净食品生产的Fanuc搬运机器人[8]。如图 1-2 所示，日本东部大学的Yasuhisa H 与Z D Wang成功制造出一款采用Mecanum轮作为全向移动底盘的四轮移动机器人[9]。

     图1-1  Fanuc搬运机器人                图1-2  四轮全向运动机器人

如图1-3所示，美国NASA研制发射的“勇气”号于2004年在火星上安全着陆，并成功完成大量的科研工作。它本质上是移动机械手系统，移动底盘以6个轮子作为移动机构，并在底盘上安装了机械手，通过机械臂末端的各种工具来完成指定工作[10]。

图1-3  “勇气”号漫游车

2   国内研究现状

我国关于机器人的发展起步比较晚，在上世纪70年代初，我国当时的研究技术程度只仅限于机器人理论分析[11]。直到1986 年，我国正式提出了“863” 高技术研究计划，并且投入了几个亿作为研究的资金，经过20多年的实施有力地促进了中国高技术及其产业发展，使得我国在机器人领域得到快速发展，并取得了一系列的研究成果。

国内的学者王一治最早对4-Mecanum轮的分布方式进行了运动学建模分析，选取出满足逆雅可比矩阵的秩为3的三种分布方式并进一步对比了它们的运动形式，得到能实现全向移动最优布局方式。目前，以4-Mecanum轮作为移动机构的移动平台一般都采用这一最优布局方式。

清华大学于1994年对智能机器人进行了研究，它包括五个重要技术[12]：

根据地图与定位系统自动选择行走路线；运用传感器采集环境信息实现路线判断；在虚拟仿真平台上进行路线选择；传感器与信息综合路线判断；智能移动机器人的设计和实现。

在2000年，上海大学的张海洪、龚振邦等人研发出了全向越障爬壁机器人[13]。这一机器人装有一种可越障轮式的车轮组轮系，能够使机器人沿墙壁任一方向运动或绕自身中心的原地旋转。

2012年，中科院光电技术研究所自行研发的一组机器人检测设备，如图1-4所示的水下智能机器人，利用防水、水中测量、多个传感器的信息结合及图像处理等技术来完成水下的检测。之后，光电所又研发出采轮式作为移动底盘，装备有4自由度机械手的水下打捞机器人。

图1-4  水下智能机器人                图1-5  水下打捞机器人

浙江大学的熊蓉、张翮等人对足球机器人的仿真与控制进行深入的研究，使其在实际运动中能实时、快速、准确的控制，在2013年决赛中最终击败了美国计算机专业排名第一的卡耐基梅隆大学，夺得了小型足球机器人比赛的冠军。