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一 : 智能机器人论文

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机器人概论论文

摘要:机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。(www.loach.net.cn)近二十年中,因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展,“机械人”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来,成为一种综合科研能力的开发活动。

正文:

(一)机器人定义

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。

它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专

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门系统。[www.loach.net.cn)

(二)机器人的结构组成及工作原理

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。 执行机构即机器人本体,其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的自由度数。

检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。

控制系统有两种方式。一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时,主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算,并向下级微机发送指令信息;作为下级从机,各关节分别对应一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理,实现给定的运动,并向主机反馈信息。

(三)机器人的未来发展

机器人的研究从一开始就是拟人化的,所以才有机械手、机械臂的开发与制作,也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来,机器人的开发不仅越来越优化,而且涵盖了许多领域,应用的范畴十分广阔。大而言之,用之于太空开发,月球车,

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深海探测器,海洋石油开采,航天飞机机械臂等,小至微型手术机械,生命监测仪等。(www.loach.net.cn]军事上的用途更是日新月异,从拆弹器、清除地雷器到无人驾驶飞机、战车,有人甚至预测未来战争可能如星球大战一样,是机器人的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、医学、文化产业、电讯业、能源开发,都将因机器人的大量登场而出现产业革命。英国电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机短讯、垃圾电邮及网上搜寻引擎的出现而闻名,在最近公布的科技展望五十年的预测中,其中就有数条是关于机器人的。

未来的机器人将会朝着三个方面发展:

一、与人类社会的生活更为密切地结合起来,以为人作出更多的服务作为要素

二十年后,家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、配药的服务。美国的阿伊机器人公司的总裁接受媒体采访时表示,该公司生产的家用大扫除机器人产品,2002年只有一百二十万美元销售额,到2004年已猛增10倍以上。还有,家居的全自动化,无需驾驶的自动汽车,等等,实在无法一一计数或作出预计。

二、仿生性,生物性的大趋向

以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱重工附属公司Ryomei Engineering研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”长1公尺,重25公斤,是一只不小的巨鱼,能自动畅游于水中,可协助监察桥梁的保安和搜集鱼汛的情况,监视河水污染等。索尼公司

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研制的Aibo机器狗会对主人声音有情绪反应,已能够模仿喜怒哀乐和恐惧等情绪,将来可出现代替真正导盲犬的机器狗。[www.loach.net.cn)另外,电影《侏罗纪公园》的恐龙机器人等也是例子。这类仿生性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送,甚至杀敌于无形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心,已具相当规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠,困于190米下的深海,就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的,“天蝎”号就是海底机器人。

三、最重要的发展是人性化

日本举行的万国博览会,被称为机器人的大集合之展览会,有人甚至将之称作“机器人万国博览会”,从中亦可看出日本的这一产业优势及成果。在展场中,接待处、大会清扫工作、警备工作等,多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器人有关的活动,其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的表演,譬如接待处的一位女性机器人能听、说六国语言,而且说话时眼、嘴皆会动,面部肌肉也有活动。造型奇特有趣的高尔夫球机器人“坎迪—5”,它内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会员的资料,并设置有全球卫星定位系统,能作360度自如旋转,它的系统将愈加精密,并更具人性化,科学家预计在2020年完成其全部制作时,它可充当球僮并可从旁给予击球建议。此外,尚有具“视觉”、“味蕾”的机器人,它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、含量马上作出判定,譬如将一只苹果摆在其手臂前,可以打印出该只苹果的糖份、维生素含量等。最引人注目的是机器人管乐队的演奏,以机器人演奏真正的乐器,

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而且队形不断变换,演奏技术臻于上乘。[www.loach.net.cn)东京大学于今年八月公布已开发出人的仿真性皮肤,可如人一样感受冷热、痛楚、温度反应,甚至一些人的皮肤未具有的功能都可以设定,这对仿造机器人的生命性又是一大进步。凡此种种,不一而足。

在世纪之交,生物遗传工程因“克隆人”的出现而引致伦理、法律及道德问题的争议,“克隆人”能否问世仍然是一个未知数,但机器人的研发正在取而代之,以越接近人性化为追寻目标。因而还为之出现了新的名词,比如人工智能(Artificial Intelligence,简称AI),并以下述二个英文名字用来指人类模样的机器人:androids和humanoids。西方的电影导演在谈到影视中出现的非常人性化的机器人时,更常常使用这些有明确倾向的专用词: A、变得人性化—humanize B、人性化的—humanized C、人道、仁慈—humanity。

我国的机器人研发工作基本上属于科学研究的项目,据说,中国科学院目前已造出说话时嘴唇能够活动、眼睛能转动、具视觉功能的机器人,其水准可媲美日本同行其实,机器人的制作绝对并非只是液压机械与电子产品的混成物,要将机器人造得越来越有人性化,就要兼及生命医学、传感、光学及创造性的文化产业等方面,比如机器人的关节就需要研究中医的经络学、生物学上的神经刺激反应以及文化产品的某种造型特征(其中很重要的是民族特征的外表)等等。英国的科学家甚至预言,到2020年,随着机器人愈来愈精密和使用有机零件制造,它们将会受到“机器人权”的保护。

在美、日、德、法、韩等国,机器人产业的开发正在日受重视,

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一般采取所谓的“官产学”形式。(www.loach.net.cn]“官”即政府的制定政策及倾斜支持,调整产业结构。据情报显示,日本政府正在调整全国的产业制造结构,名古屋中部地区的未来产业为新型汽车工业,以大阪为中心的关西地方将以机器人产业为主,东京地区以资讯情报化为中心,等等;“产”即产业界的自我分类的研究与开发,并将之变成产品,取得经济效益;“学”即学校设置专门的课程(学科),教材则与以往不同,非全盘为学校教授所写,有一些则由产业研究所编写教材,利用电脑技术介入,反过来向大学师生出售。而专门出售机器人制作的教科书、教材及装配零件、专门杂志等也已成行成市,许多公司改变既有行业,转而生产为此服务的产品。那么,这是否将导致一场工业革命?现在断言尚为时过早。但可以预计的是,未来20年,机器人产业将成为未来新产业的一个领先潮流,在现代化的高科技战争中,机器人将发挥越来越大的战斗作用,从而减少前线士兵的人命伤亡,并以奇技利器克敌制胜。

总结 :世界上先进的工业化国家都十分注重机器人的研究开发、实用化及事业化(产业化)的动向,投入大量的资金、人力,优化环境及指标,特别是重视培养年轻一辈对此一未来科学的兴趣,吸引他们的投入,以形成人材梯队,锻造出新的产业队伍。随着科学技术的飞速发展,未来的机器人将更加智能化。机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响

二 : 论智能手机

现在人们都在用智能手机。

人们爱它、宠它,只不过因为它融入了一点高科技成分。

因为高科技的应用,智能手机变得那样多姿多彩、熠熠生华,而价格也是那样的昂贵。

其实,所谓智能手机,原本不过几块集成板拼凑而成。这种流水线上的作业,可以在顷刻之间制作出许许多多的所谓智能手机。

其实它的价格成本是非常低廉的。

但人们明明知道这一点,却乐此不疲,心甘情愿的掏钞票给经销商。( 文章阅读网:www.loach.net.cn )

因为它是奢侈品,是当今的时尚。如今,人们都被时尚左右。

时代发展到今天,按键手机是真正的被淘汰了。

现在,手机大卖场上,什么狗屁手机都打着智能手机的牌子堂而皇之的登场了,现在,似乎真的是智能手机的一统天下了。

然而,智能手机不能高兴得太早,这世界变化太快,许多东西都是刚一出头就落了伍,也许过些年头,智能手机也要落伍和被淘汰,跟过去的按键手机一样。

但手机经销商们却是不怕的,因为他们心里有数,因为他们知道,等到智能手机落伍了,聪明的人们准又会别出心裁的制造出别一种更好玩更有意思的时尚,远超过现在的智能手机,这一点是毫无疑问的,因为金钱的诱惑和人们对时尚的追求是无法限制的。

三 : 人工智能机器人论文

人工智能机器人论文 关于智能机器人的学习报告 院系:

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二0一二年4月24日

一、机器人分类

机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。

一般机器人是指不具有智能,只具有一般编程能力和操作功能的机器人。 到目前为止,在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运 动要素,对外界做出反应性动作;三是思考要素,根据感觉要素所得到的信息,思考采用什么样的动作。感觉要素包括能感知视觉、接近、距离的非接触型传感器和 能感知力、压觉、触觉的接触型传感器。这些要素实质上就相当于人的眼、鼻、耳等五官,它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传感器、激光器、 导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。对运动要素来说,智能机器人需要有一个无轨道型移动机构,以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼 梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制,这种控制不仅要包 括位置控制,而且还要有力度控制、位置与力度混合控制及伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键,也是应赋予机器人的必备要素。思考要素包 括判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程,而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。

智能机器人根据智能程度的不同又可分为三种:

(1) 传感型机器人——具有利用传感信息(包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等)进行传感信息处理及实现控制与操作的能力。

(2) 交互型机器人——机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人-机对话,实现对机器人的控制与操作。

(3) 自主型机器人——在设计制作之后,机器人无需人的干预,能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。智能机器人的研究从20世纪60年代初开始。经过几十年的发展,目前,基于感觉控制的智能机器人(又称第二代机器人)已达到实际应用阶段;基于知识控制的智能机器人(又称自主机器人或下一代机器人)也取得较大进展,已研制出多种样机。

二、智能机器人技术的形成与发展时期

智能机器人是人工智能的综合成果,它是在扩大计算机的功能和研究人工智能的实验床的基础上形成和发展起来的。1958年,美国人工智能学者Shanonn和Minsky为使计算机更有用,提出给计算机装上手的想法。1961年麻省理工学院(MIT)林肯实验室的H.A.ERNST把AMF公司处理放射线物质的伺服操作器和MIT的Tx-0计算机连接起来,研制出具有感觉,由计算机控制的MH-1型智能机器人。它凭触觉判断积木的形状,并把散放的积木进行组装。同时,L.G.Robons开展了给计算机装上眼的研究,即以电视摄象机作为与计算机的接口,进行物体识别研究。1963年,他又发展了齐次坐标变换法,用于决定机械手的位置和方向,提出机器人位置控制方法。1967年,综合上述成果出现了装有电视摄象机,由计算机控制的智能机器人。这种机器人通过电视摄像机确定物体的位置,用齐次坐标变换的数学方法计算出各关节的转角和手臂的位置。随后美国斯坦福大学研制出能进行行动规划的眼-车系统;MIT研制出手-眼系统;英国爱丁堡大学研制出手-眼结合的智能机器人系统;日本研制出能按识别图形进行积木组装的机器人和带视觉反馈的手-眼系统。

人工智能研究者通过智能机器人实验床把人工智能活现出来,第一次证实了智能机器人可以根据环境和任务目标制定行动规划和进行操作,尤其是它能使用简单的工具 去完成某种任务,这项发现具有非常重要的科学价值。由于智能机器人本身难度较大,耗资多,与实际应用较远,长期以来只有技术驱动,没有形成产品,发展比较 缓慢。而几乎与其同期形成和发展的第一代工业机器人却进展较快。

进入20世纪70年 代之后,研究重点转向智能机器人的单元技术:如计算机视觉、机器人语言、操作器的高级控制、触觉等研究课题。智能机器人基础技术的发展促进了整机性能的提 高,开始了面向自动化的应用研究。智能机器人的主要研制目的是为了解决工业装配、原子能利用、宇宙和海洋开发等领域的需要。由于研究目的明确,针对性强, 实际需要迫切,研制和使用部门结合,资金、人力集中使用,因此研制出了面向自动化应用的各种机器人。如美国麻省理工学院的电动机机器人装配系统以及西屋电 气公司可实现柔性自动装配的电动机机器人装配系统,二者均可进行8种小型电动机的装配;日本研制的各种智能机器人可用于电动机组装、集成电路压焊和印刷电路检查等。另外,特殊条件下工作的特种机器人也已取得实验成果。

三、智能机器人的实用阶段

20世纪80年 代中期以后,第一代工业机器人的市场趋于饱和,工业机器人的应用开始从汽车领域转向电子、机械装配和非制造领域。由于一般的工业机器人没有视觉和触觉,已 适应不了新用途的需要。只有让机器人学会感知它们所触到的部件,其产品的销路才有保证。智能机器人为人工智能实验床所使用,促进了计算机视觉、触觉传感 器、操作器控制等单元技术的发展,为智能机器人的研制和应用奠定了技术基础。因此,在工业机器人处于更新换代的转折关头,没有思想准备的许多机器人制造厂 家出现了产品滞销现象;而善于抓住时机的厂家就发展壮大。如Adept公司能及时抓产品转向工作,他们的产品目标不是面向汽车工业,而是面向电子工业,重点研究轻型装配机器人,采用了许多新技术,研制出了高精度、高速度、高柔性、带视觉的智能机器人。随后该公司的销售额

迅速增加,1986年为2 500万美元,1987年达到3 400万美元。其产品占美国装配机器人市场的24%,其中30%是电子工业公司的订货。销量的增长极大地促进了智能机器人的发展。

四、智能机器人的普及应用阶段

20世纪90年代,智能机器人将以装配机器人为先导产品,以电子、电气及精密机械制造为先导应用产业,慢慢进入普及应用阶段。

随着机器人技术的发展,许多机器人研制和生产厂家正在广泛采用视觉、力觉和其他传感技术,以提高机器人的智能水平,从而提高机器人的性能,使精度和重复精度 更高,速度更快,并且降低机器人的成本。这样就使得采用智能机器人生产的单位产品成本低于用传统技术及工业机器人生产的单位产品成本,使智能机器人技术的 性价比提高,最终导致企业对机器人的需求量会逐步增加。

与电子计算机的普及是从微机即个人计算机出现以后才广泛展开一样,20世纪90年代小型、微型智能机器人也将得到普及应用。目前美国、日本已研制出用于工业、医疗、服务等领域的各种型号微小型机器人。美国近年来在食品行业正在普及服务机器人,日本已研制出家用自动清洁且负责警戒的机器人、医护机器人及娱乐机器人等。

五、对智能机器人未来发展的展望

相信进入21世纪,更多先进的技术手段将被应用于智能机器人的研发制造中,而更加智能化,更加全面的机器人也会逐渐地进入我们的视野,渗透我们的生活,为我们的生产生活带来意想不到的便利。我相信,我们的生产生活将会因为他们的加入而变得更加方便快捷,变得更加丰富多彩。

【参考文献】

【1】《机械工程概论》 郭绍义主编

【2】 网络

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