1.6　机器人的应用

机器人系统最早用作遥控操纵装置，自问世以来，它扩大了人类的影响力范围，帮助人类更好地操纵和改造着我们周围的世界，并更好地与之交互。此后，因为其在不同时空尺度（从纳米级到百万级）内有效地提升了人类的实践能力，所以其数量、多样性和复杂性显著增强，被用于无趣、肮脏、危险及简单任务的自动化中。与此同时，应用型机器人和智能机器人切实体现了众多科学学科的理念及算法，比如系统设计、控制工程、计算科学及人工智能。应用领域的多样化证明了其跨学科的本质与巨大潜能。机器人产业有可能更为彻底地改变我们的生活方式。在早期，就其分散的生存状态（平台／软件的多样性）、死板的操作范式（单一的解决方案）及不断更新的硬件和软件趋势（模块化、开放源代码）而言，个人计算机和个人机器人产业惊人地相似，这些都为后续改革铺平了道路。首先，作为重工业制造自动化的中枢，典型的PUMA操纵器可被视为过去的大型主机。现如今，机器人系统的发展更注重非制造应用领域，主要集中于服务型机器人领域。由于市场吸收能力低，计算机辅助外科手术机器人（比如达·芬奇外科手术系统）、太空探索机器人（比如美国宇航局的火星探测器）、出现在敌方战场的军用机器人（比如处置伊拉克路边炸弹的机器人）及协助搜救受困矿工的机器人等高成本专业设备仍只占机器人市场的极小部分。最显著的增长来自低成本、高市场容量的家用及个人机器人市场。其次，由于传感／驱动／计算等技术的进步，以及基本的科学认识和算法实施得以改进，不同形状、不同大小和不同功能的机器人系统取得了显著发展。硬件、软件、工具的模块化和标准化及商业利益与开放源代码运动的结合开始重新定义机器人领域，这一点与个人计算的改变方式几乎一样。最后，伴随着新一轮创新而产生的技术交流，不仅改进了现有的机器人系统，也为智能移动机器人的应用提供了空间，有效地创造了新的市场。比如，促使无人驾驶地面车辆技术进步的学生可能继而为邻居开发出割草机器人。或者，多年来对安全稳定的远程操作的研究可以用来提升日后线控驾驶汽车的驾乘感觉。

1.6.1　工业应用

工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。这种操作机可以固定在一个地方，也可以安置在往复运动的小车上。

制造业中人工成本在逐渐提高，即便人工成本没有上升，下一代微型精密产品更新换代周期短，要求装配精细、操作精准无误，而人工难以实现。在制造业部门应用改进的机器人和自动化技术将有利于：保留知识产权和财富，防止资源外流；提高企业竞争力；机器人的开发、生产、维护和训练将创造新的工作机会；工厂采用人机协同小组模式工作，工人与机器人相互促进，提高技能（例如，人类智力和灵巧性与机器人的精密、强度和重复性相结合）；改善工作条件，减少重大医疗问题的发生；减少成品的制造提前期，使系统更能满足零售需求的变化。

工业机器人最早应用于汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。此外，工业机器人在零件制造过程中的检测和装配等领域也得到了广泛应用。工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑的功能，它可代替人类从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人类完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。图1-6所示为焊接机器人生产线。

1.6.2　无人驾驶

无人驾驶，即无须通过驾驶者进行干预便可独自由计算机完成正常、安全行驶的一整套系统，其特点简单而言是安全稳定以及能进行自动泊车。无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。无人驾驶汽车利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶，它集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。尤其是在公共轨道交通，无人驾驶能够更加智能科学地安排发车班次以及节省人力成本，使乘客获得更高效的出行体验。德国科隆经济研究所（Cologne Institute for Economic Research）的分析显示，2010年至2017年7月间，无人驾驶领域所申请的专利共有5839项。其中前十大专利持有者中，六个都是德国传统汽车厂商。图1-7所示为Google无人驾驶汽车。

1.6.3　室内服务

室内服务机器人是为人类服务的特种机器人，能够代替人完成家庭服务工作。它包括行进装置、感知装置、接收装置、发送装置、控制装置、执行装置、存储装置、交互装置等；感知装置将在居住环境内感知到的信息传送给控制装置，控制装置指令执行装置做出响应，并进行防盗监测、安全检查、清洁卫生、物品搬运、家电控制、家庭娱乐、病况监视、儿童教育、报时催醒及家用统计等工作。国际机器人联合会（IFR）的统计表明，2020年室内服务机器人市场快速增长至69亿美元，2016~2020年的平均增速高达27.9%。

从区域的发展来看，日本作为世界上最早研究机器人并且开发技术最为发达的国家之一，在家用机器人的产出上具有惊人的成果。数据表明，日本2010年家庭智能机器人产量就已达到4万台，约占全世界的50%。服务机器人ASIMO是本田公司研发的一款机器人。如图1-8所示。ASIMO是一款类人程度非常高的人形机器人，不仅可以和人手拉手走路，同时可以进行日常的物品搬运工作。得益于强大的中枢系统，ASIMO可以对自身所具有的功能进行综合控制，可以自主地进行接待、向导及递送等工作。同时，因为在机构设计和控制能力上的提升，ASIMO的移动速度达到了6km/h，可以进行奔跑与来回行走。强大的视觉传感器与手腕力度传感器则让ASIMO可根据实际情况交接实物。以日常家庭的物品整理为例，ASIMO可以根据所持的物品判断物品的重量与高度，将物品放置到合理的地方，并根据不同的环境条件进行挑战。手腕传感器的存在则让ASIMO可以调整左右手腕的推力，保持与推车之间的合适距离，一边前进一边推车。当推车遇到障碍时，ASIMO还会自行减速并改变行进方向，直线或者转弯推车。

2017年底，日本索尼公司推出其最新款机器狗Aibo，并已于2018年1月正式发售。图1-9所示为索尼公司机器狗Aibo。索尼公司表示，这款机器狗可“与家庭成员形成情感纽带，同时为他们带来爱、情感以及抚养和照顾一个同伴的快乐”。以广泛灵活的动作和积极的反应为特征，这款机器狗还会随着其与主人越来越亲密的关系，发展出自己独特的个性，可以说是一种能够自主进化的机器狗。新版Aibo机器狗自带超小型1和2轴执行器配置，使Aibo紧凑的身体能沿22个轴自由活动。

相较于近邻日本，中国在家用机器人的产业化运用上则稍显落后。由于缺乏支柱性产业与具有影响力品牌的支撑，中国的家用机器人市场产业尚未形成规模，在全球市场上仅占有5%左右的份额。由于中国本土的电机、驱动器、减速器等关键部件性能不高，中国的家用机器人主要靠进口外国部件组装而成。另外，中国家用机器人市场的低迷与城市化水平发展程度不够高是相关的。由于国内区域性收入差距较大，再加上传统文化的影响，我国尚未形成使用家用机器人的习惯，甚至对于在国外普及率较高的清洁机器人的使用也较少。我国的清洁方式还停留在吸尘器或者人工清理的方式上。虽然目前我国家用机器人的年销售额已经超过了10亿，但是区域收入差距造成了家用机器人的渗透率的差距。

以清洁机器人为例，我国沿海城市的产品渗透率为5%，内陆城市才刚达到0.4%。除了巨大的内部区域差距之外，与国际之间的差距更为明显：相比之下，美国家庭清洁机器人的渗透率已经达到16%。当前社会，人们越来越希望能够从简单家务劳动中释放出来，而家政服务劳动力的价格越来越高，因而家用机器人的需求有其刚性驱动。随着城市化水平与消费水平的不断提升，家用机器人市场将成为我国一个爆发成长的市场。

1.6.4　物流运输

目前，我国物流业正努力从劳动密集型向技术密集型转变，由传统模式向现代化、智能化升级，各种先进技术和装备的应用和普及也随之而来。受益于电子商务高速发展带来物流业务量大幅攀升以及土地、人力成本的快速上涨，智能化的物流装备在节省仓库面积、提高物流效率等方面的优势日渐突出。当下，具备搬运、码垛、分拣等功能的智能机器人，已成为物流行业当中的一大热点。

应用于物流中的机器人发展到今天，大致可分为三代。第一代物流机器人主要是以传送带及相关机械为主的设备，为机器人原型，实现从人工化向自动化的转变。第二代机器人主要是以AGV为代表的设备，通过自主移动的小车实现搬运等功能。以亚马逊Kiva机器人为代表，依托AGV小车技术，但实质上仍然需要人工完成拣选货物操作，效率仍有待提升。第三代机器人在第二代机器人的基础上，增加了替换人工的机械手、机械臂、视觉系统和智能系统，提供更友好的人机交互界面，并且与现有物流管理系统的对接更完善，具有更高的执行效率和准确性。例如Fetch&Freight的机器人产品，实现了从自动化到智能化的转变，由移动车体、机械臂和机械手组成，具备高度的自主性，能够完成多种功能如物体识别、抓取、分拣及运输等。

随着物流智能化的发展，各大电商巨头也紧跟潮流，频频出招。目前亚马逊的几十个仓库里有超过15000个Kiva机器人在工作，亚马逊因此也被称为全球最高效的仓库。近期，阿里巴巴菜鸟ET物流实验室研发的末端配送机器人小G诞生了。通过自主感知描绘地图，根据复杂的场景变化及时重建地图，并自己规划多个包裹的最优派送顺序和路线，机器人小G能智能避障，将包裹送到收件人手中。每个包裹都有单独的身份码，扫描一下就可以签收，寄件人还可以在手机上随时查看包裹定位。若有人错拿或者多拿包裹，小G会自动报警。同时，阿里还自主研发了造价百万的智能机器人“曹操”，可承重50kg，速度达2m/s，可迅速定位商品位置，以最优拣货路径拣货后，自动把货物送到打包台，在天猫超市的配送过程中发挥着日益重要的作用。2018年6月，京东的仓储运输机器人“飞马”、搬运机器人“地狼AGV”在亚洲一号仓库正式亮相，其中分拣机器人、智能叉车AGV、机械臂等大量的智能物流机器人协同作业组成完整的智慧物流场景。

可以预见，智能机器人的日益普及和高速发展，必将引爆一场仓储物流智能化的变革，甚至是整个物流行业、制造业乃至生产和生活方方面面的智能化大革命。但对于目前国内企业而言，要避免在低端产品层面的竞争，且需要在智能机器人产品的研发方面投入更多力量。

1.6.5　极端环境

机器人可以代替人类在极端环境中工作，比如极寒环境、深海环境、核污染地域、极端天气等。

探测机器人要能保证探测的范围足够广，对复杂的外形环境要有很好的适应性和通过性，具有稳定高速高效的行驶能力，并有一定的避障能力、爬坡越障能力和耐磨损能力等。在现有的技术条件下，人类要实现长时间载人太空航行还是一件比较困难的事情。如果用机器人来代替人类长时间太空旅行并登陆其他星球、进行环境探测，并将所得数据传回地球，深入研究各天体的地质特性和所处的空间环境，探索行星系统的形成和演化历史，将会大大方便人类的探索。

据国外媒体报道，航天局和私人航天公司都正在致力于将人类送达更遥远的太空区域。但是近期一系列研究表明，人工智能机器人可能是未来太空探索的引领者。美国宇航局已经赞成派遣智能机器人探测搜寻宇宙空间，科学家也认可在轨道上的宇航员通过远程监控能够操控机器人系统实现虚拟探索，同时，一些人甚至表示，人工智能探测器几乎能独立完成太空任务。美国宇航局喷气推进实验室科学家指出，未来一些智能探测器将很快被投入使用，大多数情况下它们都能独立操作。伴随着太空任务挑战性的不断增强，探测器应当能够在没有人为干涉的情况下完成工作，甚至懂得适应环境变化。目前，已经有相关研究报告在《科学机器人技术》杂志上发表。

近日，在我国第34次南极科考中，由中国科学院沈阳自动化研究所自主研发的探冰机器人成功执行了“南极埃默里冰架地形勘测”项目地面勘查现场试验任务，这是我国地面机器人首次投入极地考察冰盖探路的应用。图1-10所示为极地探冰机器人。该探冰机器人是安全有效的冰盖未知区域安全路线探测技术装备，将在未来建立中山站至埃默里冰架冰上安全运输路线中发挥重要作用。埃默里冰架是南极三大冰架之一，它既是东南极冰盖物质流向海洋的主要通道，又是内陆冰盖发生变化的关键性“指示器”，在南极及全球变化研究领域具有十分重要的地位。探冰机器人针对南极天气条件和环境特点进行专门设计，采用全地形底盘悬挂，具有轮式和履带两种驱动形式，控制速度可达20km/h。采用燃油提供能源和动力，续航能力大于30km。探冰雷达任务载荷，可对冰盖表面以下深100m冰盖结构进行探测。“南极埃默里冰架地形勘测”项目现场经过机器人组装、调试、测试和执行探路任务等过程，遭遇了低温、白化天、大风、降雪和大雾等恶劣天气，通过了复杂冰雪路面行走的检验，历时25天，机器人行走总里程约200km，任务测线长约140km。现场测试与应用验证了探冰机器人系统设计的有效性。本项试验的成功，结合航空雷达和遥感照相等宏观冰裂隙探测方法，为在未知冰盖区域建立安全运输路线提供了成功安全有效的技术保障和手段。

2017年，中国攻克了强辐射环境可靠通信、辐射防护加固等核用机器人关键技术，成功自主研发了耐核辐射机器人。中国的耐核辐射机器人可以承受65℃的高温，它携带的相机等可在每小时10000个希沃特（Sv）的核辐射环境中工作，特别是其水下高清耐辐射摄像系统，采用独特辐射屏蔽技术，可在水平方向360°旋转无盲区，即便在水下100m工作也仍然稳定可靠。

1.6.6　军事应用

军用机器人是机器人在军事领域的特殊应用，主要是用机器人替代人类完成一些军事任务，通过预先制定一套战略目标，在智能化信息处理系统以及远程通信系统的辅助之下，在一定程度上取代军人完成预先设定的战略任务。按照使用环境和军事用途分类，军用机器人主要有以下四大类：地面军用机器人、空中机器人、水下机器人和空间机器人。

地面军用机器人主要是指在地面上使用的机器人系统，它们不仅在和平时期可以帮助民警排除炸弹，完成要地保安任务，而且在战场上可以代替士兵执行运输、扫雷、侦察和攻击等各种任务。地面军用机器人种类繁多，主要有作战机器人、防爆机器人、扫雷车、保安机器人、机器侦察兵等。

被称为空中机器人的无人机是军用机器人中发展最快的家族，从1913年第一台自动驾驶仪问世以来，无人机的基本类型已达到300多种，在世界市场上销售的无人机有40多种。无人机被广泛应用于侦察、监视、预警、目标攻击等领域。随着科技的发展，无人机的体积越来越小，产生了微机电系统集成的产物——微型飞行器。微型飞行器被认为是未来战场上重要的侦察和攻击武器，能够传输实时图像或执行其他任务，具有足够小的尺寸（小于20cm）、足够大的巡航范围（如不小于5km）和足够长的飞行时间（不小于15min）。

水下机器人分为有人机器人和无人机器人两大类。有人机器人（有人潜水器）机动灵活，便于处理复杂的问题，但人的生命可能会有危险，而且价格昂贵。无人潜水器就是人们常说的水下机器人。按照无人潜水器与水面支持设备（母船或平台）间联系方式的不同，水下机器人可以分为两大类：一种是有缆水下机器人，习惯上把它称作遥控潜水器，简称ROV；另一种是无缆水下机器人，习惯上把它称作自治潜水器，简称AUV。有缆水下机器人都是遥控式的，按其运动方式分为拖曳式、（海底）移动式和浮游（自航）式三种。无缆水下机器人只能是自治式的，只有观测型浮游式一种运动方式，但它的前景是光明的。为了争夺制海权，各国都在开发各种用途的水下机器人，有探雷机器人、扫雷机器人、侦察机器人等。

空间机器人是一种低价位的轻型遥控机器人，可在行星的大气环境中导航及飞行。为此，它必须克服许多困难，例如它要能在一个不断变化的三维环境中运动并自主导航；几乎不能够停留；必须能实时确定它在空间的位置及状态；要能对它的垂直运动进行控制；要为它的星际飞行预测和规划路径。目前，美国、俄罗斯、加拿大等国已研制出各种空间机器人，如美国NASA研制的空间机器人Sojanor、智能蜘蛛人。

相较于普通的军人，军用机器人在军事方面具有一些天然的优势。第一，军用机器人可以全方位、全天候连续作战，无论是在多么恶劣的环境之下，军用机器人都可以精准地完成任务；第二，与人类不同，机器人不畏惧疼痛，在战场上具有极其强大的生存能力；第三，因其没有情感因素的存在，对战争与死亡不会产生畏惧心理，能够绝对服从上级的命令，完成用户下达的指挥，减少了战争中因为人类情感的复杂性而带来的变数，有利于战事分局和对武力的掌控。

20世纪60年代开始，美国便已经开始了对军用机器人的研究。军用机器人的发展至今经历了三代的演变。第一代的军用机器人是依赖于人的智慧的“遥控操作器”，延伸了人们军事行动的范围，但主要还是依托于人的存在；第二代机器人则加入了事先编好的程序，机器人可以脱离于用户本身，自动重复地完成某项任务，但智能化程度很低，甚至可以说是没有智能化；第三代机器人则是现代的具有人工智能的机器人，它们通过传感器收集到周围环境的信息，并通过智能系统对环境信息进行数据处理与分析，最终做出判断与决策。军用机器人在侦察、排雷、防化、进攻、防御以及保障等各个领域有着广泛的运用，最近的无人机、机器人步兵则更是多个学科交叉研究的高科技产品，集中了当今科学技术的许多尖端成果。目前，美国已将其研发的无人机应用到战争中，其中，非常有代表性的有“死神”无人机和“全球鹰”无人机。图1-11所示为美军“死神”无人机。

军事力量的强弱直接关系到一个国家的军事安全。作为军事力量中的重要组成部分，军用机器人的研发受到了世界上各个国家的重视。目前来看，军用机器人的研发强国主要以发达国家为主，这些国家不仅在军用机器人的技术研发上处于世界的先进水平，在成果的输出与军事化的实际应用上也取得了举世瞩目的成就。据统计，目前全球已超过60个国家的军队装备了人工智能军用机器人，种类超过150种，图1-12所示为美军新型战斗机器人。虽然我国在军用机器人的研发上与发达国家有较大的差距，但是政府一直很重视军用机器人的研发，并给予了相当大的政策支持。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》《国家高技术研究计划（863）“十一五”发展纲要》《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》中有着重提出，国家863计划、国家自然科学基金、国防科工委预研项目等予以重点支持。

1.6.7　医疗应用

医用机器人是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗的机器人。它能独自编制操作计划，依据实际情况确定动作程序，然后把动作变为操作机构的运动。医用机器人种类很多，按照其用途不同，有临床医疗用机器人、护理机器人、医用教学机器人和为残疾人服务的机器人等。

①运送药品的机器人可代替护士送饭、送病例和化验单等，较为著名的有美国TRC公司的HelpMate机器人。

②移动病人的机器人主要帮助护士移动或运送瘫痪、行动不便的病人，如英国的PAM机器人。

③临床医疗用机器人包括外科手术机器人和诊断与治疗机器人。例如，某款能够为患者治疗中风的医疗机器人，可以通过互联网将医生和患者的信息进行交互。有了这种机器人，医生无须和患者面对面就能进行就诊治疗。

④为残疾人服务的机器人又叫康复机器人，可以帮助残疾人恢复独立的生活能力。例如美国军方专门为战争中受伤致残失去行动能力的士兵设计了一款新型助残机器人，将受伤的士兵下肢紧紧地包裹在机器人体内，通过感知士兵的肢体运动来控制机器人的行走。

⑤英国科学家正在研发一种护理机器人，能用来分担护理人员繁重琐碎的护理工作。新研制的护理机器人将帮助医护人员确认病人的身份，并准确无误地分发所需药品。将来护理机器人还可以检查病人体温、清理病房，甚至通过视频传输帮助医生及时了解病人病情。

⑥医用教学机器人是理想的教具。美国医护人员目前使用一台名为“诺埃尔”的教学机器人，它可以模拟即将生产的孕妇，甚至还可以说话和尖叫。通过模拟真实接生，有助于提高妇产科医护人员手术配合和临场反应。

1.6.8　灾难救援

近些年来，特别是“9·11”事件以后，世界上许多国家从国家安全战略的角度研制出各种反恐防爆机器人、灾难救援机器人等危险作业机器人，用于灾难的防护和救援。同时，由于救援机器人有着潜在的应用背景和市场，一些公司也介入了救援机器人的研究与开发。目前，灾难救援机器人技术正从理论和试验研究向实际应用发展。

日本东京电气通信大学开发的类蛇搜救机器人，可以进入受灾现场狭窄的空间中搜索幸存者。日本神户大学及日本国家火灾与灾难研究所共同研发针对核电站事故的救援机器人，它设计的目的是进入受污染的核能机构的内部，将昏倒的生还者转移至安全的地方。这种机器人系统是由一组小的移动机器人组成的，作业时首先通过小的牵引机器人调整昏厥者的身体姿势以便搬运，接着用带有担架结构的移动机器人将人转移到安全的地带。

日本千叶大学和日本精工爱普生公司联合研发的微型飞行机器人UFR，外观像直升机，使用了世界上最大的电力、重量输出比的超薄超声电动机，总重量只有13g，同时UFR因使用线性执行器的稳定机械结构而可以平衡在半空中。UFR可以应用在地震等自然灾害中，它可以非常有效地测量现场以及危险地带和狭窄空间的环境，此外它还可以有效地防止二次灾难。

美国南佛罗里达大学研发的可变形机器人Bujold，其内部装有医学传感器和摄像头，底部采用可变形履带驱动，可以变成三种结构：坐立起来面向前方、坐立起来面向后方和平躺姿态。Bujold具有较强的运动能力和探测能力，它能够进入灾难现场获取幸存者的生理信息以及周围的环境信息。

美国霍尼韦尔公司研发的垂直起降的微型无人机RQ-16AT-Hawk，重8.4kg，能持续飞行40min，最大速度130km/h，最高距离3200m，最大可操控范围半径11km，适合于背包部署和单人操作。T-Hawk无人机可以用于灾难现场的环境监视，它已经被应用在2011年日本福岛的核电事故中，帮助东京电力公司更好地判断放射性物质、泄露的位置以及如何更好地进行处理。

韩国大邱庆北科学技术院研发的便携式火灾疏散机器人，其设计的目的是深入火灾现场收集环境信息，寻找幸存者，并且引导被困者撤离火灾现场。该机器人结构是用铝复合金属设计的，具有耐高温和防水的功能。该机器人具有一个摄像机可以捕捉火灾现场的环境，有多种传感器可以检测温度、一氧化碳和氧气浓度，还有扬声器用来与被困者进行交流。

德国人工智能研究中心研发了轮腿混合结构的机器人ASGUARD，它是因昆虫移动激发的灵感而设计出来的混合式四足户外机器人，第一代ASGUARD原型是由四个具有一个旋转自由度的腿直接驱动的，ASGUARD的使命是灾难缓解以及城市搜索和救援。

中国科学院沈阳自动化研究所研发了可变形灾难救援机器人，这种机器人具有9种运动构形和3种对称构形，具有直线、三角和并排等多种形态，它能够通过多种形态和步态来适应环境和任务的需要，可以根据使用目的安装摄像、生命探测仪等不同的设备。可变形灾难救援机器人在2013年四川省雅安市芦山县地震救援中进行了首次应用，在救援过程中，它的任务是对废墟表面及废墟内部进行搜索，为救援队提供必要的数据以及图像支持信息。

中国科学院沈阳自动化研究所研发的旋翼飞行机器人，具有小巧、轻便、低空飞行、慢速等特点，能够克服气候、气流、地形等大型飞机难以应对的因素。在救援过程中，旋翼飞行机器人能从空中获取灾区现场的路况以及灾后建筑物的分布情况，它能够通过悬停的方式进行搜索和排查，并且实时地向操作人员传送高分辨率的图片和影像，为救援人员进行有针对性的部署和救援提供决策依据，从而大大地提高了灾难救援的工作效率。旋翼飞行机器人在2013年四川省雅安市芦山县地震救援中进行了作业，实施了危楼逐户生命迹象的探查，并向救援队提供了高清的古城村灾区图和实时道路状况。

1.6.9　机器人大赛

机器人不仅渗透到了人们的生活中，而且激发了人们的挑战和思考，越来越多的国际性比赛纷纷涌现，为促进机器人的研究和发展做出了重要贡献。

①机器人世界杯（RoboCup）。RoboCup是当前国际上级别最高、规模最大、影响力最广泛的机器人赛事，其不仅是一项综合性的国际活动，而且也是学术成分最高的赛事之一，目的是通过一个易于评价的标准平台促进人工智能与机器人技术的发展，目标是在2050年前后能组建一支机器人足球队战胜当年的人类世界杯冠军。

RoboCup足球赛分为5个组：小型组、中型组、类人组、标准平台组和足球仿真组。RoboCup的第一场正式比赛是在1997年，当时只有4个国家的40支队伍参赛。中国第一次参加RoboCup是在2000年，第一次夺冠是在2010年。2010年6月，北京信息科技大学代表队在新加坡举行的中型机器人足球世界杯赛中战胜上届冠军荷兰爱因霍夫理工大学队取得冠军。自此，中国的队伍开始频繁地在RoboCup上出现。

2018年机器人世界杯在伊朗举行。来自德国、土耳其、中国、新加坡和韩国等11个国家的478支球队参加了38个组别的冠军争夺。此次公开赛包括一些机器人足球联赛，以及救援和扫雷模拟、家庭应用和无人驾驶飞行器的比赛。2018年6月，浙江大学ZJUNlict队获得机器人足球赛小型组冠军。这是浙大ZJUNlict小型足球机器人团队第三次问鼎。

②国际智能机器人与系统大会（IROS）。2016年，在第29届IROS上，包括清华大学、杜克大学、苏黎世联邦理工学院、韩国科学技术院在内的十余家研究机构共同参加了“机械手抓取与操作”“无人机自主飞行”和“人形机器人”三类竞技比赛。清华大学计算机科学与技术系孙富春教授带领团队参加“机械手抓取与操作”竞赛中的两个任务，分别荣获第一名和第三名。其中，在重点考查自主环境感知、自主轨迹规划和自主抓取策略等方面的全自主任务中，孙富春教授带领的智能技术与系统国家重点实验室利用深度学习的多模态融合物体检测与分类模块和自主规划操作策略等相关技术，在该项任务中获得冠军。

2017年9月25日，第30届IROS在加拿大温哥华正式开幕。作为国际机器人与自动化领域具有影响力的学术会议之一，本次大会吸引了来自世界各地的2000多名机器人学专家和学者参会。在该届大会上同样也开展了机器人竞赛环节，共进行了“人形机器人应用挑战赛”“无人机竞速比赛”及“机器人抓取和模拟竞赛”三类比赛。

③机器人大赛（ICRA RoboMaster机器人大赛）。IEEE ICRA（International Conference on Robotics and Automation，国际机器人与自动化学术会议）是机器人领域的旗舰会议。ICRA RoboMaster机器人大赛，是由其支持单位RoboMaster举办的机器人技术挑战赛，在每年的技术挑战赛中，机器人被要求全自动运行完成赛事指定挑战任务。其中，2016年ICRA与空客公司合作，要求参赛的机器人在60min内精准地在一块平面铝板上钻出数百个洞，参赛对象可以是由模块化机械装置组成的机器人系统。2017年ICRA与大疆创新合作，比赛规则是在完全自动化条件下，让机器人把箱子从一个地方搬到另一个地方，再把这些箱子垒起来。2018年ICRA RoboMaster机器人大赛的主题为全智能机器人射击对抗型比赛。这次的挑战赛由五项赛事组成，分别是：可移动微型机器人挑战赛、房间整理家务机器人挑战赛、软体机器人挑战赛、机器人初创公司启动大赛和大疆创新人工智能挑战赛。