簡(jiǎn)易機(jī)器人認(rèn)知實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1、簡(jiǎn)易機(jī)器人認(rèn)知實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目任課教師：金輝機(jī)器人概述機(jī)器人（Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。它可以說(shuō)是高級(jí)整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)裝置）、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開(kāi)鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。 檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器

2、人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。 控制系統(tǒng)有兩種方式 ：集中式控制 機(jī)器人的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成。 分散（級(jí)）式控制 采用多臺(tái)微機(jī)來(lái)分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。 機(jī)器人發(fā)展史1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾恰佩克在他的科幻小說(shuō)羅薩姆的機(jī)器人萬(wàn)能公司中，根據(jù)Robota(捷克文，原意為“

3、勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞。1939年 美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會(huì)說(shuō)77個(gè)字，甚至可以抽煙，不過(guò)離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對(duì)家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。1948年 諾伯特維納出版控制論，闡述了機(jī)器中的通信和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺(jué)機(jī)能的共同規(guī)律，率先提出以計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化工廠。 1954年 美國(guó)人喬治德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人，并注冊(cè)了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。1959年 德沃爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫英格伯

4、格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。隨后成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠Unimation公司。由于英格伯格對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。1962年 美國(guó)AMF公司生產(chǎn)“VERSTRAN” (意思是萬(wàn)能搬運(yùn)),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國(guó)，掀起了全世界對(duì)機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。1965年 約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人。20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始，美國(guó)麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。美國(guó)興起研究第二代帶傳感器、“有感覺(jué)”的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。1968

5、年 美國(guó)斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺(jué)傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過(guò)控制它的計(jì)算機(jī)有一個(gè)房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺(tái)智能機(jī)器人，拉開(kāi)了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。1969年 日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺(tái)以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長(zhǎng)期致力于研究仿人機(jī)器人，被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂(lè)機(jī)器人的技術(shù)見(jiàn)長(zhǎng)，后來(lái)更進(jìn)一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。1978年 美國(guó)Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。19

6、84年 英格伯格再推機(jī)器人Helpmate，這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預(yù)言：“我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全”。1998年 丹麥樂(lè)高公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對(duì)簡(jiǎn)單又能任意拼裝，使機(jī)器人開(kāi)始走入個(gè)人世界。1999年 日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛(ài)寶(AIBO)，當(dāng)即銷售一空，從此娛樂(lè)機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。2002年 美國(guó)iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba，它能避開(kāi)障礙，自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的

7、家用機(jī)器人。機(jī)器人的分類工業(yè)機(jī)器人 所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。特種機(jī)器人 特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。 課堂討論機(jī)器人會(huì)成為生物嗎？機(jī)器人會(huì)有感情嗎？機(jī)器人會(huì)有想像力嗎？機(jī)器人會(huì)在綜合能力上超過(guò)人嗎？機(jī)器人能進(jìn)行自我繁殖嗎？機(jī)器人最終是機(jī)器還是人？GRANDAR機(jī)器人能力風(fēng)暴智能機(jī)器人AS-UII為輪式移動(dòng)機(jī)器人，配備有光敏

8、、紅外、聲音多種傳感器。通過(guò)編程能對(duì)外界環(huán)境敏捷地作出反應(yīng)，并提供有獨(dú)立的ASBUS總線。能方便對(duì)機(jī)器人現(xiàn)有功能進(jìn)行擴(kuò)展。可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、計(jì)算機(jī)、傳感器、軟件教學(xué)實(shí)踐和機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目。AS-UII主要技術(shù)參數(shù)機(jī)電系統(tǒng) 高強(qiáng)度ABS外殼 高壽命電機(jī)減速齒輪系統(tǒng) 橡膠輪胎 高性能直流電機(jī) 模塊化結(jié)構(gòu) 最大運(yùn)行速度 0.6m/s 最大爬坡度 10度 轉(zhuǎn)彎半徑 0 0.5W動(dòng)圈式喇叭傳感系統(tǒng) 2只光敏傳感器 2只紅外接近傳感器 1只聲音傳感器 2只光電編碼器 4只碰撞傳感器能源系統(tǒng) 1050mAh鋰電池 快速充電器 在線充電與保護(hù)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng) 68HC11 微控制器 32K鐵電存儲(chǔ)器 8路AD

9、16路數(shù)字輸入 16路數(shù)字輸出 4路PWM 4路輸入捕捉 216字符LCDAS-UII應(yīng)用 智能電梯 數(shù)控加工中心機(jī)器狗 智能住宅初識(shí)AS-UII型智能機(jī)器人打開(kāi)包裝箱，我們發(fā)現(xiàn)里面有：能力風(fēng)暴機(jī)器人一臺(tái)，串口通信線一根，AS-DIY 配件一包，VJC1.5 開(kāi)發(fā)光盤一張，充電器一只。小心地拿出機(jī)器人，放在桌子上。機(jī)器人下部的碰撞環(huán)是柔性部件，拿的時(shí)候要小心，盡量不要接觸碰撞環(huán)。拿機(jī)器人的姿勢(shì)如左圖所示。右圖的拿法要避免，否則會(huì)使碰撞傳感器失靈。注意要點(diǎn)：手指勾住傳感器孔。給機(jī)器人檢查身體VJC集成開(kāi)發(fā)系統(tǒng)VJC開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的安裝 把VJC1.6 開(kāi)發(fā)版安裝光盤放入電腦光驅(qū)中，則自動(dòng)彈出安裝界面。我們按照安裝向?qū)崾?，將VJC1.6安裝到系統(tǒng)默認(rèn)目錄。如果未能自動(dòng)彈出界面，請(qǐng)打開(kāi)“我的電腦”，打開(kāi)“光盤”，運(yùn)行光盤中安裝程序“VJC1.6Setup.exe”進(jìn)行安裝。當(dāng)安裝完成后，桌面上會(huì)出現(xiàn)“能力風(fēng)暴VJC1.6開(kāi)發(fā)版”圖標(biāo)。運(yùn)行VJC開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 雙擊桌面上的“能力風(fēng)暴VJC1.6開(kāi)發(fā)版”圖標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)以下對(duì)話框： 默認(rèn)的選項(xiàng)是“新建流程圖”，單擊確定，即可進(jìn)入流程圖界面，如下圖所示。 在流程圖界面中，我們可以看到以下幾個(gè)部分：菜單欄、工具欄、