1.机器人基本结构

下图中标识了机器人的结构。它是由输入设备、控制器、输出设备三个部分组成。从这个角度来说，机器人是一种高度集成了各种设备的机器。

 

下图中所示是特斯拉机器人组装工厂的一角，是目前最先进的工业机器人。他们能够协同工作，共同来组装完成一辆汽车。它与我们想象中的机器人最大的不同之处在于它会协同工作。

2.机器人系统架构

机器人的工作模式是see-think-act，所以自然而然地就形成了“传感一计划一行动”（SPA）结构。从感知进行映射，经过一个内在的世界模型的构造，再由此模型规划一系列的行动，最终在真实的环境中执行这些规划。与之对应的软件结构称为经典模型，也称为层次模型、功能模型、工程模型或三层模型，这是一种由上至下执行的可预测的软件结构。

SPA机器人系统最典型的结构是建立三个抽象层，分别称为行驶层（Pilot）（最低层）、导航层（Navigator）（中间层）、规划层（Planner）（最高层）。传感器获取的数据经过下面两层的预处理后达到最高“智能”层作实施决策，实际的行驶（如导航和行驶功能）由下面各层执行，最低层再次成为与小车的接口，将驾驶指令发送给机器人的执行器。

3.机器人系统

把各种传感器、控制模块、执行构件等多个设备组合在一起，构建一个机器人系统，面临很多复杂的问题，这样机器人专用的中间件就会起到很大作用；研究开发机器人需要高度整合各种各样设备，如果完全从零开始开发，那么在技术上、时间上、金钱上都需要投入巨大的成本。把机器人需要的各类软件要素总结在一起，专门开发用于机器人的中间件，再开发机器人的效率就大为提升，人们就能够实现高速开发、提升可维护性，可以与外部系统更灵活联动。

1）高效利用网络环境

机器人接收到信息和命令后，组合指令来执行系列任务。这样常需要机器人连网随时获取指令和利用外部资源，特别是存在云端服务器上的资源。

2）机器人专用中间件

开发者在实际研究开发构建机器人时，面临的最大困难是怎样把多个构成要素组合为一个整体系统。机器人专用中间件可以很好地帮助解决问题，机器人专用中间件有RT和ROS两种。RT有开源版本的OpenHRP3；ROS（Robot Operating System）是一个在欧美地区广泛应用的机器人开发开源平台。

3）连接到云端的机器人

物联网把设备连接到互联网，当云计算和机器人技术结合后，就成了云机器人。以前生产线上的设备靠PLC控制器编程，在小范围进行设备控制。现在由于物联网技术的快速发展，创造了物联网机器人。

4.机器人相关技术

机器人技术通常可以分为三个部分：感知、认知和行为控制。感知基于视觉、听觉及各种传感器的信息处理；认知部分负责更高级的语义处理，如推理、规划、记忆、学习等；行为控制部分则是专门对机器人的行为进行控制。

5.机器人新技术 1)“软体的机器人”——柔性机器人技术

柔性机器人技术是指将柔性材料用于机器人的研发、设计和制造上，控制方式采用记忆合金、气体驱动等。因为柔性材料能够可控地改变自身的形状，所以在管道故障检查、医疗诊断、侦查探测领域应用广泛。目前应用比较成功的方向：机器人的抓取，在对软性的、易碎的物品抓取方面，软体机器人要优于传统的刚性机器人；医疗康复，辅助穿戴式柔性设备目前也取得了成功。

2)“机器人可变形”一一液态金属控制技术

液体金属即液态金属，主要应用于消费电子领域，这种金属具有熔融后塑形能力强、高硬度、抗腐蚀、高耐磨等特点。

《终结者》中的液态金属机器人T1000的身体是由可还原记忆的液态金属构成，T1000的每一滴液态金属都是它的CPU，这些CPU拥有独立的思维，既可以分散独立工作，也能自我组合，相互协作。

在2014年发现电控可变形液态金属后，清华医学院和中科院理化技术研究所合作在2015年3月研制出完全摆脱外部电力，可以自主运动的液态金属机器。这一成果为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了基础。

3)“生物信号控制的机器人”——生肌电控制技术