4.3.3太空機器人
太空機器人，是一種在航天器或空間站上作業的具有智能的通用機械係統。太空機器人具有機械臂和電腦，能實現感知、推理和決策等功能，可以像人一樣在事先未知的空間環境下完成各種任務。隻有操作功能不具備智能的簡單機器人一般稱為機械手。
太空機器人工作在微重力、高真空、超低溫、強輻射、照明條件差的空間環境下，它與地麵上用的工業機器人有很大差別。在失重條件下物體處於漂浮狀態，給太空機器人操作帶來種種困難。空間視覺識別以及視覺與手爪的配合較地麵更困難。太空機器人需要采用三維彩色視覺係統，以便同時確定物體的位置和方向，還要有便於更換的靈巧的末端操縱器，利用其接近覺、觸覺、力覺、滑覺傳感器配合視覺係統完成各種操作任務。
最簡單的太空機器人是一種由人操縱的多關節機械裝置。它僅起執行機構的作用，需要由人不斷操縱。操作者是控製回路的直接組成部分。由於遠程操作帶來信號傳輸和處理的延時，控製係統可能失穩。早期航天器上的機器人均屬於此種類型。1967年，美國“觀察者”-Ⅲ航天器上安裝的機械手，在地麵操作者控製下，用手爪在月麵上完成了挖溝操作並進行了土壤實驗。1976年，美國“海盜”號火星登陸器上安裝的機器人接收地麵遙控指令後，啟動一個預先編好的程序，便在指定的表麵上著陸，取回火星表層的土樣，並完成挖溝操作。美國航天飛機上安裝的遙控機械手在航天員的遙控操縱下多次成功地釋放衛星入軌，並在軌道上回收了出故障的通信衛星。1986年2月，蘇聯發射的“和平”號空間站上安裝了遙控機械手，它可將對接在軸向對接口上的航天器轉移到側向對接口上，騰出軸向對接口供下次對接時使用。
還有一種人機混合的遙控係統，它將遙控和一定級別的自主技術相結合。係統有兩個控製回路：本地回路和遠地回路，兩回路之間由遠程通信聯係。工作在低智能和高響應率遠地回路的太空機器人接到本地回路控製人員的遙控操作指令後，根據自身的敏感器信息和智能，在遠地計算機控製下完成指定操作。操作者則工作在高智能和低響應率的本地回路內，他根據機器人發來的各種信息監控機器人在遠地控製回路內的工作，不時向它發出指令，遠地計算機根據指令控製機器人的操作。操作人員無須直接介入機器人回路，就仿佛身臨現場一樣遙控操作，從而消除了操作者的疲勞感，大大提高了工作效率。初期空間站開發中應用的主要就是這種機器人。
隨著航天任務的不斷發展，人們想要無須人操縱的智能機器人。它具有視覺、聽覺、觸覺等感官功能。機器人接到航天員的命令後（或根據空間站上專家係統的指令），自行規劃、編程、診斷、決策，自主完成裝配、修理或實驗任務。它也可乘坐噴氣背包到遠離空間站的軌道現場執行任務。這樣就可以代替宇航員的工作，大大減輕了宇航員的負擔。隨著航天活動的發展，對未來空間站高級階段提出了全自主的要求；此外在外層空間及星際考察中，由地麵遙控航天器已不現實，這也要求航天器自主控製，因此自主機器人是未來空間應用機器人的必然發展趨勢。
4.3.4仿真機器人
高仿真機器人有與真人完全一樣的外形、身高、毛發、肌膚，有與真人一樣的語言、語氣、口形、表情，有真人一樣的五官外貌。它的頭、頸、腰、臂、手等身體主要部分均能如真人一樣擺出多種姿勢和動作。高仿真機器人將機器與人的關係變為“人”與人之間的交流，而且有部分人類的智能和超出人類的智能。如某類仿真機器人可以代替服務台功能而進行導購、導遊、問詢等工作，成為一種新穎引客服務工具，是一種娛樂、趣味性機器人。禮儀機器人具有多種擬人功能，諸如移動、轉身、招手、擺手、握手、眨眼、轉眼、點頭、搖頭、觸覺手感以及避碰接近覺等，還可以用原聲、童聲、老年聲、女聲等變調語音與顧客對話。
國外很早便認識到機器人仿真技術在機器人研究和應用方麵的重要作用，並從20世紀70年代開始進行了這方麵的研究工作。在許多從事機器人研究的部門都裝備有功能較強的機器人仿真軟件係統，它們為機器人的研究提供了靈活和方便的工具。例如，美國康奈爾大學開發了一個通用的交互式機器人圖形仿真係統，利用它可以很容易建立所需要的機器人及環境的模型，並且具有圖形顯示和運動的功能。德國薩爾大學開發了一個機器人仿真係統，它能進行機器人係統的分析、綜合及離線編程。美國馬裏蘭大學開發了一個機械手設計和分析的工具，它能產生機械手的動力學模型，根據需要可以自動產生FORTRAN語言的仿真程序，同時也可產生符號表示的雅可比矩陣。美國麻省理工大學開發了一個機器人CAD軟件包，它可用於時間最優軌跡規劃的研究。密歇根大學開發了一個機器人圖形編程係統，其特點是菜單驅動和光標控製，並能有219圖形符號來仿真外界的傳感器和執行部件，以使用戶獲得更加接近真實的編程環境。
現有仿真機器人係統的主要缺陷是對環境的適應性和學習能力不足。機器的智能來源於與外界環境的相互作用，同時也反映在對作業的獨立完成度上。機器人學習控製技術是實現仿真機器人在結構和非結構環境下實現智能化控製的一項重要技術。但是由於受到傳感器噪聲、隨機運動、在線學習方式以及訓練時間的限製，學習控製的實時性還不能令人滿意。仍需要研究和開發新的學習算法、學習方式，以不斷完善學習控製理論和相應的評價理論。目前針對機器人學習控製的研究，大都停留在試驗室仿真的水平上。
4.3.5動物機器人
在許多科幻電影中出現的各種各樣動物形狀的機器人在未來是有可能實現的，目前世界上有很多科學家正在研究動物機器人。他們利用不同動物的特性，來發揮動物機器人的特點，以更好地為人類服務。
機械工程師喬丹·博伊爾製作了一個3D的機械毛毛蟲。這是一條有彈性、靈活地安裝了滾輪的機器毛毛蟲，它可以在簡單的障礙物麵前自動尋找路徑。博伊爾介紹說：“這條機械毛毛蟲可以自動適應所處的環境，但是它還沒有足夠的動力和靈活度來真正地生活在現實世界中。它仍然依賴於機械師與電腦的幫助來完成一些搜救工作，目前，它還不能順利地從碎石中穿過，也不能完美地感應周圍的事物，而這兩點對於機器人搜救工作來說是非常重要的。它看起來正在學著探測周圍的環境並對其產生反應，但實際上它還是在本體感受的本能下運作。這看起來不錯，但是對於用於搜救工作來說還遠遠不夠。”隨著資金的繼續投入，博伊爾將開始製作新的模型，希望它們能夠在搜救工作中發揮更大作用。
另外，人類最忠實的夥伴狗有了一個機械化身——美國國防高級研究計劃局的阿爾法狗。這隻“狗”裝備有一個傳感器用來辨別他人、草木和石頭。在2012年2月，美國國防高級研究計劃局宣布了阿爾法狗的第一次戶外演習，並公開了一段視頻。視頻中這隻機器狗看起來在它的金屬背上負載了很大的重量。這隻由波士頓動力學工程公司製造的機器狗可以完成不加額外燃料進行181千克負重32千米慢跑任務。美國國防高級研究計劃局還打算在這隻機器狗上裝配聲音傳感器，讓人們可以直接用聲音向它發出簡單的指令，如“停下”“坐下”“過來”等。阿爾法狗現在還隻是一個工程模型，但是美國國防高級研究計劃局希望這個四腳機器人有一天真的可以幫助人們進行負重任務，像真正的狗一樣與人溝通，並且能夠穿越複雜的地形執行任務。
除此之外，科學家們也正在研製其他各種各樣的動物機器人，比如德國工研院正在製造一隻白色的蜘蛛來評估空氣中對人體有致命毒性的化學物質的泄漏程度；美國德克薩斯州立大學工程師約納斯·塔德瑟正在研究怎麼製造一個機器水母來監測水體汙染，等等。相信在未來，動物機器人也會以各種各樣的形態出現在人們的生活中。
近日，中國科學家潘欽敏和他的同事研發出了一種水上微型機器人，它可以效仿水黽的特點進行水上行走。對於水黽，大家一定不會陌生。它主要棲息於靜水麵或流速緩慢的水麵上，身體細長，非常輕盈，憑借腳上的油質細毛就可以優雅地在水麵上跳躍和玩耍，因此被稱為“池塘中的溜冰者”。科學家們表示，如果用這種仿生微型機器人改進先前的設備，它將具備軍事偵察或監測水體汙染等用途。
潘欽敏說，水上行走一直都是人類的夢想，但是這隻是水生昆蟲如水黽、蚊子、水蜘蛛等的生活方式。這些小昆蟲的腿部具有特殊的微納米結構，這個特殊結構保證它們在水中行走時，腿部被一層空氣墊環繞，因此可以在水麵自由行走而不沉沒。
我們來看看這一奇特的機器人。該機器人有10條防水支撐腿和兩條像劃槳一樣的驅動腿。支撐腿伸向機器人兩側以保證漂浮，中央的驅動腿則與電動機輸出軸相連，一旦旋轉，便會劃動水麵產生動力，實現機器人在水上的行走。為了使機器人在水麵上站立和行走更加穩定，機器人總體結構呈對稱分布，通過合理安排器件的位置，將機器人重心調整至控製板的幾何中心。
此前有許多科學家研製過基於水黽的微型水上設備，並用它們來檢測水源，或者裝備攝像頭，來完成軍事偵察任務。但是至今為止，都沒有造出真正實用、靈活且廉價的水上機器人。潘欽敏說，這種微型機器人的重量大約是水黽的390倍，很多人都擔心它剛被放到水麵上就立即沉沒。但在現場測試中，機器人很輕鬆地站在了水麵上，而且還能自由行走和轉彎。