智能機(jī)器人及其應(yīng)用

智能機(jī)器人及其應(yīng)用

田海波西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2013.1.主要內(nèi)容容什么是機(jī)機(jī)器人機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史和趨趨勢機(jī)器人的的分類機(jī)器人的的組成和和涉及的的技術(shù)智能機(jī)器器人機(jī)器人競競賽什么是機(jī)機(jī)器人（（robot）機(jī)器人問問世已有有幾十年年，但對對這一問問題一直直沒有統(tǒng)統(tǒng)一的意意見。原原因之一一是機(jī)器器人學(xué)科科還在發(fā)發(fā)展，另另一原因因主要是是因?yàn)闄C(jī)機(jī)器人涉涉及到了了人的概概念，成成為一個(gè)個(gè)難以回回答的哲哲學(xué)問題題。正是是由于機(jī)機(jī)器人定定義的模模糊，人人們才會會有充分分的想象象和創(chuàng)造造空間。。什么是機(jī)機(jī)器人（（robot）日本：森政弘與與合田周周平：機(jī)器人是是一種具具有移動動性、個(gè)個(gè)體性、、智能性性、通用用性、半半機(jī)械半半人性、、自動性性、奴隸隸性等7個(gè)特征的的柔性機(jī)機(jī)器加藤一郎郎：具有有如下3個(gè)條件的的機(jī)器具有腦、、手、腳腳等三要要素的個(gè)個(gè)體；具有非接接觸傳感感器（如如，用眼眼、耳接接受遠(yuǎn)方方信息））和接觸觸傳感器器；具有平衡衡覺和固固有覺的的傳感器器。什么是機(jī)機(jī)器人（（robot）美國：美國機(jī)器器人協(xié)會會（RIA))：一種用用于移動動各種材材料、零零件、工工具或?qū)Ｓ醚b置置的，通通過程序序動作來來執(zhí)行各各種任務(wù)務(wù)，并具具有編程程能力的的多功能能操作機(jī)機(jī)（Manipulator）。美國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)局：：一種能能夠進(jìn)行行編程并并在自動動控制下下完成某某些操作作和移動動作業(yè)任任務(wù)或動動作的機(jī)機(jī)械裝置置。什么是機(jī)機(jī)器人（（robot）中國：機(jī)器人是是一種自自動化的的機(jī)器這種機(jī)器器具備一一些與人人或生物物相似的的智能能能力，如如感知能力力規(guī)劃能力力動作能力力協(xié)同能力力什么是機(jī)機(jī)器人（（robot）國際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化組織織對工業(yè)業(yè)機(jī)器人人的定義義（1987年）工業(yè)機(jī)器器人是一一種具有有自動控控制的操操作和移移動功能能，能完完成各種種作業(yè)的的可編程程操作機(jī)機(jī)。機(jī)器人的的功能節(jié)省勞動動力搬運(yùn)機(jī)器器人、清清掃機(jī)器器人……進(jìn)行極限限作業(yè)噴漆機(jī)器器人、空空間機(jī)器器人、海海底機(jī)器器人、救救援機(jī)器器人用于醫(yī)療療、福利利外科手術(shù)術(shù)機(jī)器人人、智能能輪椅……與人協(xié)調(diào)調(diào)作業(yè)機(jī)器寵物物，如日日本的機(jī)機(jī)器狗，，機(jī)器貓貓。機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史1920年，捷克克作家卡卡雷爾·卡佩克在在科幻劇劇本《羅薩姆的的萬能機(jī)機(jī)器人》中定義了了“robota””1954年，GeorgeDeval開發(fā)出第第一臺可可編程機(jī)機(jī)器人1962年，Unimation公司成立立，出現(xiàn)現(xiàn)了最早早了工業(yè)業(yè)機(jī)器人人，第一一位用戶戶是GM（美國通通用機(jī)械械公司））1964年，MIT，StanfordUniversity等成立人人工智能能研究所所1965年，CarnegieMellonUniversity建立機(jī)器器人研究究所機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史1967年，第一一臺Unimation公司的噴噴涂用機(jī)機(jī)器人出出口到日日本1968年，第一一臺智能能機(jī)器人人Shakey在斯坦福福研究所所(SRI)誕生機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史1972，IBM公司開發(fā)發(fā)出內(nèi)部部使用的的制造機(jī)機(jī)器人，，并發(fā)展展成為IBM7565商用機(jī)器器人機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史1978年，第一一臺PUMA機(jī)器人由由Unimation裝運(yùn)到GM公司機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史80年代開始始，各種種機(jī)器人人公司陸陸續(xù)成立立，并不不斷出現(xiàn)現(xiàn)兼并和和調(diào)整1983年，美國國開始將將機(jī)器人人學(xué)列入入教學(xué)計(jì)計(jì)劃。1994年，CMU利用Dante機(jī)器人探探測Alaskaspurr火山采集集火山氣氣體樣本本機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史1995年，IntuitiveSurgical公司推出出外科手手術(shù)機(jī)器器人。機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史1997年，NASA的探險(xiǎn)者者登陸火火星，并并由旅行行者（Sojourner）將所拍拍攝的照照片發(fā)回回地球機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史1997年，Honda推出人人形機(jī)器器人P31999年，Sony推出機(jī)器器狗Aibo機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史2000年，Honda推出第二二代人形形機(jī)器人人Asimo,Sony推出人形形機(jī)器人人Qiro。ASIMO會拉提琴琴,曾經(jīng)登臺臺指揮交交響樂團(tuán)團(tuán)。QRIO身高54cm，重5kg，可以跳跳舞打拳拳。機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史2001年，加拿拿大MD機(jī)器人公公司建造造的“空空間站遠(yuǎn)遠(yuǎn)程操縱縱系統(tǒng)””發(fā)射進(jìn)進(jìn)入太空空軌道機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史2004年，美國國的“機(jī)機(jī)遇號””登上火火星。機(jī)器人的的發(fā)展歷歷史機(jī)器人發(fā)發(fā)展趨勢勢用于制造造生產(chǎn)線線結(jié)構(gòu)化環(huán)環(huán)境下規(guī)則工作作具有簡單單智能的的工業(yè)機(jī)器器人工程、社社會服務(wù)務(wù)、人類類生活等等各個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域適應(yīng)非結(jié)結(jié)構(gòu)環(huán)境境下的各種靈活活需求具有綜合合和集成成能力的的智能機(jī)器器人功能工作環(huán)境境智能程度度機(jī)器人發(fā)發(fā)展趨勢勢美國卡內(nèi)內(nèi)基梅隆隆大學(xué)的的科學(xué)家家預(yù)測：：未來的機(jī)機(jī)器人將將使目前前信息科科技革命命的貢獻(xiàn)獻(xiàn)相形見見絀，機(jī)機(jī)器人市市場將超超越信息息產(chǎn)業(yè)，，成為全全球最大大的工業(yè)業(yè)。日本：擁有世界界上58％的機(jī)器器人大力發(fā)展展機(jī)器人人教育和和機(jī)器人人產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的的分類按所替代代的人體體器官分分類按智能水水平分類類按機(jī)器人人的應(yīng)用用分類分類1——按所替代代的人體體器官分分類操作機(jī)器器人---手移動機(jī)器器人---腿視覺機(jī)器器人---眼聽覺機(jī)器器人---耳操作機(jī)器器人機(jī)械臂——相當(dāng)于手手臂機(jī)械手——相當(dāng)于手手指移動機(jī)器器人輪式：獨(dú)獨(dú)輪、兩兩輪、三三輪、四四輪、六六輪等腿式：兩兩足、多多足履帶式視覺機(jī)器器人產(chǎn)品檢測測人臉檢測測人臉識別別物體識別別……分類2——按智能水水平分類類分類名稱簡要解釋人工操作裝置有幾個(gè)自由度，有操作員操縱，能實(shí)現(xiàn)若干預(yù)定的功能。固定順序機(jī)器人按預(yù)定的不變順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動作?？勺冺樞驒C(jī)器人按預(yù)定的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動作。但順序和條件可作適當(dāng)改變。示教再現(xiàn)型機(jī)器人通過手動或其它方式，先引導(dǎo)機(jī)器人動作，記錄下工作程序，機(jī)器人則自動重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人不必使機(jī)器人動作，通過數(shù)值、語言等為機(jī)器人提供運(yùn)動程序，能進(jìn)行可編程伺服控制。感知型機(jī)器人利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動作。機(jī)器人對環(huán)境有一定的適應(yīng)性。如揀蛋機(jī)器人。智能機(jī)器人機(jī)器人具有感知和理解外部環(huán)境的能力，即使環(huán)境發(fā)生變化，也能夠成功的完成任務(wù)。如火星探測車。第一代第二代第三代分類3——按機(jī)器人人的應(yīng)用用分類工業(yè)機(jī)器器人特種機(jī)器器人服務(wù)機(jī)器器人娛樂機(jī)器器人軍用機(jī)器器人水下機(jī)器器人農(nóng)業(yè)機(jī)器器人……機(jī)器人的的組成機(jī)械臂或或移動車車（運(yùn)動動平臺））末端執(zhí)行行器驅(qū)動器傳感器控制器軟件驅(qū)動器電動機(jī)伺服電機(jī)機(jī)步進(jìn)電機(jī)機(jī)直流電機(jī)機(jī)液壓驅(qū)動動器氣動驅(qū)動動器形狀記憶憶金屬驅(qū)驅(qū)動器磁致伸縮縮驅(qū)動器器傳感器位置傳感感器速度/加速度傳傳感器力/力矩傳感器觸覺傳感感器接近覺傳傳感器測距儀嗅覺傳感感器視覺系統(tǒng)統(tǒng)語音識別別和語音音合成編編碼器所涉及的的研究領(lǐng)領(lǐng)域機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)與制造造運(yùn)動學(xué)與與動力學(xué)學(xué)傳感器人工智能能通訊材料能源……人工智能能規(guī)劃和配配置機(jī)器人動動作規(guī)劃劃、路徑徑規(guī)劃機(jī)器感知知計(jì)算機(jī)視視覺語義識別別信息融合合機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí)和知識識發(fā)現(xiàn)（（深藍(lán)機(jī)機(jī)器人））分布式人人工智能能分布式問問題求解解多智能體體行為協(xié)協(xié)調(diào)新型智能能機(jī)器人人護(hù)士助手手智能輪椅椅家用及辦辦公機(jī)器器人水下機(jī)器器人空間機(jī)器器人軍用機(jī)器器人類人機(jī)器器人護(hù)士助手手TRC公司開發(fā)的“護(hù)士助手”機(jī)器人它可以完成以下各項(xiàng)任務(wù)：運(yùn)送醫(yī)療器材和設(shè)備，為病人送飯，送病歷、報(bào)表及信件，運(yùn)送藥品，運(yùn)送試驗(yàn)樣品及試驗(yàn)結(jié)果，在醫(yī)院內(nèi)部送郵件及包裹。松下電工研制的醫(yī)院智能跑腿機(jī)器人智能輪椅椅奈良先端端科學(xué)技技術(shù)大學(xué)學(xué)院大學(xué)學(xué)的電動動輪椅““WATSON””。攝像頭頭安裝在在輪椅前前面，可可以捕捉捉坐在椅椅子上的的人的表表情。一一點(diǎn)頭輪輪椅就開開始活動動，向左左右看的的話輪椅椅就向看看的方向向轉(zhuǎn)彎，，搖頭就就停下來來，這樣樣不用手手足僅靠靠頭部的的運(yùn)動與與視線就就能控制制輪椅。。中國科學(xué)學(xué)院自動動化研究究所研制制的一種種具有視視覺和口口令導(dǎo)航航功能并并能與人人進(jìn)行語語音交互互的機(jī)器器人輪椅椅。美國公司司開發(fā)一一種iBot自動平衡衡輪椅家用伙伴伴型機(jī)器器人日本東芝芝的家用用機(jī)器人人ApriAlpha主要功能能：與人溝通通、聊天天、認(rèn)人人三菱重工工的wakamaru，可以進(jìn)進(jìn)行聲音音識別、、生活情情景對話話會話。。家用清潔潔機(jī)器人人日立家用用清潔機(jī)機(jī)器人直徑25cm×高度13cm打掃完畢畢后自動動進(jìn)入““充電兼兼垃圾回回收站””辦公/商務(wù)服務(wù)務(wù)機(jī)器人人富士通服服務(wù)機(jī)器器人，可以勝任任引導(dǎo)、、搬運(yùn)、、巡視、、提供信信息等事事務(wù)，可以回回應(yīng)人的的招呼清洗機(jī)器器人哈工大研研制的面面壁清洗洗機(jī)器人人北航研制制的擦窗窗機(jī)器人人清洗機(jī)器器人德國漢薩薩航空公公司委托托普茨邁邁斯特公公司研制制的“清清洗巨人人”清洗機(jī)器器人水下機(jī)器器人水下6000米無纜自自治機(jī)器器人(中國)“探索者號號”水下1000米機(jī)器人人水下機(jī)器器人澳大利亞亞機(jī)器人人研究中中心研制制的水下下機(jī)器人人空間機(jī)器器人軍用機(jī)器器人微型飛行行機(jī)器人人精工愛普普生的全全球最輕輕微型飛飛行機(jī)器器人μFR--Ⅱ類人機(jī)器器人日本本田田研制的的ASIMO類人機(jī)器器人日本新能能源和產(chǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)術(shù)開發(fā)組組織展出出研制的的“HRP--2Promete”在跌倒后后還可以以站起來來類人機(jī)器器人富士通公公司研制制的“HOAP-2”。機(jī)器人競競賽主要的機(jī)機(jī)器人競競賽足球機(jī)器器人比賽賽機(jī)器人競競賽的意意義為相關(guān)理理論和技技術(shù)提供供一個(gè)實(shí)實(shí)踐平臺臺和檢驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，，有效促促進(jìn)相關(guān)關(guān)領(lǐng)域的的發(fā)展。。培養(yǎng)多學(xué)學(xué)科交叉叉的綜合合性人才才、機(jī)器器人工業(yè)業(yè)發(fā)展的的后備人人才培養(yǎng)學(xué)生生的創(chuàng)新新能力、、理論