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移动机器人是机器人学中的一个重要分支，它集成了人工智能、自动控制理论、信号处理、图像分析等，把各专业技术融为一体，其中甚至涉及到了计算机、控制、通讯、机械、自动化等多学科，成为当前智能机器人研究的重点之一。早在20世纪60年代，人类就开始对于移动机器人的研究。近二十年来，随着机器人技术的不断发展。移动机器人的应用范围和功能都大大增强。在工业、制造业、服务业、国防等诸多领域表现出广泛的应用前景。此外，国内外的太空探索和海洋开发两大高端技术领域，对移动机器人的市场需求越来越大，使得移动机器人的研究在世界各国受到了强烈的关注[1]。
1.1 机器人概述
机器人是自动执行工作的机器装置。它可以在人类指挥和操纵下工作，也可以按照预先设定的程序运行，甚至可以根据人工智能技术自主行动。机器人可以协助或取代人类工作，改善人们的生产生活质量，例如机器人可以在工业生产、太空探索，危险环境甚至人类无法到达的领域下进行工作。机器人是控制系统、机械电子、计算机、材料和仿生学等多技术交叉的学科，目前在工业、医学、农业、军事、娱乐和日常生活等多个领域广泛应用。
机器人通常由控制系统、检测系统、驱动系统、执行器和各种辅助系统组成。分别相当于人的大脑、各种感官和手脚等。移动机器人是机器人的一种。根据移动机器人所处的工作环境不同，移动机器人的运动方式分为陆地、水下和天空等不同形式。在陆地或某个固定平面上的移动机器人可分为履带式移动机器人、轮式移动机器人和爬行式移动机器人等。在水下工作的移动机器人分为鳍摇式机器人、螺旋桨式移动机器人等。飞行移动机器人的飞行方式则分为螺旋桨式、扑翅式和喷气式等。
目前，移动机器人正处于智能化发展阶段，各种先进控制技术和人工智能不断应用于各领域。例如1999年，日本索尼公司推出犬型娱乐机器人爱宝(AIBO)，2000年日本本田公司推出了身高1.3米的步行机器人“阿西莫”，后来又做出改进，增加了它的马达和关节，使其能够进行每小时6公里的速度小跑。2002年，美国iRobot公司推出了智能型吸尘器机器人Roomba，它能够自动避开障碍物、根据室内环境自动规划路径，甚至自动驶向插座为自己充电。2006年，日本三菱公司开发了商用机器人“若丸”，拥有为主人读书读报、提醒天气预报等功能。2008年，美国军方研发了军用机械狗Bigdog。Bigdog展示了惊人的活动能力和适应能力，能够适合山地、雪地、冰面等恶劣环境，即使遇到猛烈碰撞，也能自动调整运动姿态。该机械狗能在战场上以6.5公里/小时的速度，自主地为士兵运送40公斤重的弹药、食物和其他物品。Bigdog目前已经使用于阿富汗反恐战场。
从太空探索到深海打捞，从工业生产到农业种植，从科技研究到家庭生活，从医疗卫生到救援消防，从工作到娱乐……移动机器人已经渗透到人们生活的方方面面。下面图中显现了各种各样的新型出现的移动机器人[2]。
图1.1 月球车
图1.2 仿真机器人
图 1.3军用水下机器人
1.2 机器人故障诊断研究的意义
随着社会生产力的发展，各行各业分工越来越细化，现代流水线上的作业枯燥而又单调，各种职业病日益剧增，因此人们研制出了各种机器人，派遣去完成单调、枯燥或是危险的工作。在某些恶劣环境下，机器人发挥着不可替代的作用。各种机器人在工业、农业、军事、科研、日常生活以及娱乐等各个方面都发挥着巨大的作用，可以说，许多领域人们已经离不开机器人。
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