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，可繞小臂轉動，進行撫養(yǎng)和側搖。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，能夠將多種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移到了面向實際應用的室內移動機器人的研究，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，主要從學術角度研究室外機器人的體系結構和信息處理，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，但卻帶動了相關技術的發(fā)展，為探討人類研制智能機器人的途徑積累了經驗。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，從“七五”開始，我國的移動機器人研究開始起步，經過多年來的發(fā)展，己經取得了一定的成績。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鍵技術：基于地圖的全局路徑規(guī)劃技術研究（準結構道路網環(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、室內移動機器人局部路徑規(guī)劃系統(tǒng)的仿真模擬）；傳感技術、信息融合技術研究（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 信息融合技術）；智能移動機器人的設計和實現(xiàn)（智能移動機器人THMR—111的體系結構、高效快速的數(shù)據(jù)傳輸技術、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。