智能機(jī)器人概論

1、智能機(jī)器人概論結(jié)課論文 電子1202 婁烜瑋智能機(jī)器人最突出的特點(diǎn)莫過(guò)于“智能”二字，它與其他機(jī)器人的區(qū)別在于它具有相當(dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”，它是一個(gè)具有視覺，聽覺，觸覺等等的“活物”，它能夠進(jìn)行自我控制并按照人類的需求作出相應(yīng)的事。大多數(shù)專家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個(gè)要素：一是感覺要素，用來(lái)認(rèn)識(shí)周圍環(huán)境狀態(tài)；二是運(yùn)動(dòng)要素，對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作；三是思考要素，根據(jù)感覺要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動(dòng)作。感覺要素包括能感知視覺、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺等的接觸型傳感器。這些要素實(shí)質(zhì)上就是相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五宮，它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳

2、成器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動(dòng)元件、行程開關(guān)等機(jī)電元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)運(yùn)動(dòng)要素來(lái)說(shuō)，智能機(jī)器人需要有一個(gè)無(wú)軌道型的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)諸如平地、臺(tái)階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，這種控制不僅要包括有位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制、伸縮率控制等。智能機(jī)器人的思考要素是三個(gè)要素中的關(guān)鍵，也是人們要賦予機(jī)器人必備的要素。思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動(dòng)。這些智力活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)信息處理過(guò)程，而計(jì)算機(jī)則是完成這個(gè)處理過(guò)程的主要手段。（一）接下來(lái)說(shuō)說(shuō)智能機(jī)器人的

3、分類（按智能程度分類）：一是工業(yè)機(jī)器人,它只能死板地按照人給它規(guī)定的程序工作,不管外界條件有何變化,自己都不能對(duì)程序也就是對(duì)所做的工作作相應(yīng)的調(diào)整.如果要改變機(jī)器人所做的工作,必須由人對(duì)程序作相應(yīng)的改變,因此它是毫無(wú)智能的.二是初級(jí)智能機(jī)器人.它和工業(yè)機(jī)器人不一樣,具有象人那樣的感受,識(shí)別,推理和判斷能力.可以根據(jù)外界條件的變化,在一定范圍內(nèi)自行修改 HYPERLINK /view/17674.htm t _blank 程序,也就是它能適應(yīng)外界條件變化對(duì)自己怎樣作相應(yīng)調(diào)整.不過(guò),修改程序的原則由人預(yù)先給以規(guī)定.這種初級(jí)智能機(jī)器人已擁有一定的智能,雖然還沒有自動(dòng)規(guī)劃能力,但這種初級(jí)智能機(jī)器人也開

4、始走向成熟,達(dá)到實(shí)用水平.三是高級(jí)智能機(jī)器人.它和初級(jí)智能機(jī)器人一樣,具有感覺,識(shí)別,推理和判斷能力,同樣可以根據(jù)外界條件的變化,在一定范圍內(nèi)自行修改程序.所不同的是,修改程序的原則不是由人規(guī)定的,而是機(jī)器人自己通過(guò)學(xué)習(xí),總結(jié)經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲得修改程序的原則.所以它的智能高出初能智能機(jī)器人.這種機(jī)器人已擁有一定的自動(dòng)規(guī)劃能力,能夠自己安排自己的工作.這種機(jī)器人可以不要人的照料,完全獨(dú)立的工作,故稱為高級(jí)自律機(jī)器人.這種機(jī)器人也開始走向?qū)嵱?。（二）智能機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成和工作原理機(jī)器人一般由 HYPERLINK /search?word=%E6%89%A7%E8%A1%8C%E6%9C%BA%E6%9E%

5、84&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。 HYPERLINK /search?word=%E6%89%A7%E8%A1%8C%E6%9C%BA%E6%9E%84&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開鏈 HYPERLINK /search?word=%E8%BF%9E%E6%9D%86%E6%9C%BA%E6%9E%84&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 連桿機(jī)構(gòu)，其中的 HYPERLINK /sea

6、rch?word=%E8%BF%90%E5%8A%A8%E5%89%AF&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 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 HYPERLINK /search?word=%E8%87%AA%E7%94%B1%E5%BA%A6%E6%95%B0&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式的不同，機(jī)器人 HYPERLINK /search?word=%E6%89%A7%E8%A1%8C%E6%9C%BA%E6%9E%84&fr=qb_search_exp

7、&ie=utf8 t _blank 執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為 HYPERLINK /search?word=%E7%9B%B4%E8%A7%92%E5%9D%90%E6%A0%87&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、 HYPERLINK /search?word=%E6%9E%81%E5%9D%90%E6%A0%87&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類型。出于擬人化的考慮，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（ HYPERLINK /search?word=%E5%

8、A4%B9%E6%8C%81%E5%99%A8&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 夾持器或末端 HYPERLINK /search?word=%E6%89%A7%E8%A1%8C%E5%99%A8&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 執(zhí)行器）和行走部（對(duì)于 HYPERLINK /search?word=%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E6%9C%BA%E5%99%A8%E4%BA%BA&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 移動(dòng)機(jī)器人）等。驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指

9、令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。它輸入的是 HYPERLINK /search?word=%E7%94%B5%E4%BF%A1%E5%8F%B7&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 電信號(hào)，輸出的是線、 HYPERLINK /search?word=%E8%A7%92%E4%BD%8D%E7%A7%BB&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 角位移量。機(jī)器人使用的驅(qū)動(dòng)裝置主要是電力驅(qū)動(dòng)裝置，如 HYPERLINK /search?word=%E6%AD%A5%E8%BF%9B%E7%94%B5%E6%9C%BA&fr=qb_

10、search_exp&ie=utf8 t _blank 步進(jìn)電機(jī)、 HYPERLINK /search?word=%E4%BC%BA%E6%9C%8D%E7%94%B5%E6%9C%BA&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 伺服電機(jī)等，此外也有采用液壓、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置。檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(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。作為檢測(cè)裝置的傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測(cè)得的信息作為反饋信

11、號(hào)送至控制器，形成 HYPERLINK /search?word=%E9%97%AD%E7%8E%AF%E6%8E%A7%E5%88%B6&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 閉環(huán)控制。一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動(dòng)作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動(dòng)化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺”，向智能化發(fā)展，例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對(duì)象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個(gè)大的反饋回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度?？刂葡到y(tǒng)有兩種方式一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺(tái) HYPERL

12、INK /search?word=%E5%BE%AE%E5%9E%8B%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 微型計(jì)算機(jī)完成。另一種是分散（級(jí)）式控制，即采用多臺(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、 HYPERLINK /search?word=%E8%BF%90%E5%8A%A8%E5%AD%A6&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 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)C

13、PU，進(jìn)行 HYPERLINK /search?word=%E6%8F%92%E8%A1%A5&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 插補(bǔ)運(yùn)算和 HYPERLINK /search?word=%E4%BC%BA%E6%9C%8D%E6%8E%A7%E5%88%B6&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 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。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)器人的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力（ HYPERLINK /search?word=%E5%8A%9B%E7%9F%A9&fr=qb_search_

14、exp&ie=utf8 t _blank 力矩）控制。（三）機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展隨著科技的發(fā)展，未來(lái)機(jī)器人的發(fā)展一定會(huì)有一個(gè)巨大的飛躍。隨著研究的深入，不論是仿生運(yùn)動(dòng)方面還是人工智能方面，都會(huì)發(fā)展到一個(gè)新的高度。我們的生活一定會(huì)因新型的機(jī)器人而有所改變。那個(gè)時(shí)候，科幻電影將不再科幻，很多我們難以想象的場(chǎng)景將會(huì)發(fā)生，我們世界的法則也許也會(huì)發(fā)生新的變化，不知道這樣的結(jié)果是福是禍。 隨著新技術(shù)不斷被提出以及現(xiàn)有技術(shù)的高度發(fā)展，機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)方面的難題將會(huì)得到妥善的解決。那個(gè)時(shí)候的機(jī)器人將能夠很好的行走和跳躍，很好的模擬生物的運(yùn)動(dòng)，從而大大解決因機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不便所帶來(lái)的種種問(wèn)題。同時(shí)經(jīng)過(guò)不懈的探索，人類必將在

15、新材料的領(lǐng)域取得巨大突破，因此，未來(lái)的機(jī)器人會(huì)擁有和人一樣的身材及重量，在最大程度上模仿人的外形及運(yùn)動(dòng)。這種機(jī)器人更加接近電影中的機(jī)器人，這個(gè)時(shí)候的機(jī)器人可以說(shuō)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)很成熟的地步，機(jī)器人可以在更大的程度上代替人的工作，這時(shí)候，人類社會(huì)可以很好的從機(jī)器人身上得到想要的回報(bào)，會(huì)緩解很多社會(huì)問(wèn)題。機(jī)器人可以走進(jìn)家庭，走進(jìn)工廠，走進(jìn)醫(yī)院。而由于運(yùn)動(dòng)學(xué)，仿生學(xué)和新材料的發(fā)展，我們將研制出更加完美的身體器官替代品。因此未來(lái)人的生命質(zhì)量將大大提高，現(xiàn)在很多無(wú)法解決的醫(yī)學(xué)問(wèn)題也會(huì)得到很好的解決，這對(duì)于人類社會(huì)來(lái)講無(wú)疑是很有意義的一件事。 機(jī)器人發(fā)展的另一個(gè)重要方面?zhèn)鞲衅饕矊⒌玫綐O大的飛躍式發(fā)展。因此未來(lái)機(jī)器人是可以模仿人類的感覺的。這一點(diǎn)對(duì)于醫(yī)學(xué)方面極為重要。首先，通過(guò)機(jī)器人來(lái)模仿人在生病時(shí)的感覺變化以及在手術(shù)等醫(yī)療過(guò)程中的感覺變化對(duì)于我們以后更好的的改進(jìn)醫(yī)療手段具有十分重要的意義。同時(shí)，在身體器官的替代品中裝入合適的傳感器可以幫助患者更好的適應(yīng)與使用，使得殘疾人在身體感官上恢復(fù)到和正常人差不多的水平，將會(huì)大大方便患者的生活。第三，一些手術(shù)通過(guò)機(jī)器人來(lái)輔助或替代人的工作，會(huì)大大提高手術(shù)的準(zhǔn)確性和成功率。同時(shí)，由于機(jī)器人的自身的材料優(yōu)勢(shì)，他們可以抵擋嚴(yán)寒酷暑，不用呼吸，不怕輻射，因此