人工智能與機(jī)器人課件

人工智能與機(jī)器人人工智能與機(jī)器人1人類(lèi)智能

人類(lèi)智能，又叫自然智能，主要包含三個(gè)方面：感知能力、思維能力、行為能力。當(dāng)我們動(dòng)用全身的感覺(jué)器官感受到外界的信息刺激之后，能夠通過(guò)大腦進(jìn)行記憶、聯(lián)想、分析、判斷等一系列思維活動(dòng)，其結(jié)果就是做出一種決策，最后再通過(guò)我們的具體行動(dòng)，把這一決策體現(xiàn)出來(lái)。人類(lèi)智能人類(lèi)智能，又叫自然智能，主要包含三個(gè)2人工智能人工智能(ArtificialIntelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI)，也稱(chēng)作機(jī)器智能，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性學(xué)科。從計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的角度出發(fā)，人工智能是研究如何制造出人造的智能機(jī)器或智能系統(tǒng)，來(lái)模擬人類(lèi)智能活動(dòng)的能力，以延伸人們智能的科學(xué)。同樣，人工智能也主要包含三個(gè)方面：感知能力、思維能力、行為能力。只不過(guò)這三個(gè)方面是通過(guò)“機(jī)器”系統(tǒng)，而不是“人”這一系統(tǒng)來(lái)完成。（樓道感應(yīng)燈）人工智能人工智能(ArtificialIn3我們?yōu)楹涡枰斯ぶ悄?/p>

一、做人類(lèi)做不到的事情二、做人類(lèi)做不好的事情三、做對(duì)人類(lèi)有危險(xiǎn)的事情我們?yōu)楹涡枰斯ぶ悄?人工智能可以為我們做什么1.

模式識(shí)別

模式，是指已經(jīng)界定好的，用來(lái)供模仿的一個(gè)標(biāo)本或標(biāo)準(zhǔn)。模式識(shí)別就是指識(shí)別出這個(gè)標(biāo)本或標(biāo)準(zhǔn)。人工智能所研究的模式識(shí)別是指用“機(jī)器”代替人類(lèi)或幫助人類(lèi)感知模式，也就是使一個(gè)“機(jī)器”系統(tǒng)具有模擬人類(lèi)通過(guò)感官接受外界信息、識(shí)別和理解周?chē)h(huán)境的感知能力。模式識(shí)別主要需要建立的是語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別體系。人工智能可以為我們做什么1.

模式識(shí)別5語(yǔ)音識(shí)別

語(yǔ)音識(shí)別研究的目的就是讓機(jī)器“聽(tīng)懂”人類(lèi)口述的語(yǔ)言。包括兩方面的含義：其一是逐字逐句聽(tīng)懂非轉(zhuǎn)化成書(shū)面語(yǔ)言文字；其二是對(duì)口述語(yǔ)言中所包含的要求或詢(xún)問(wèn)加以理解，做出正確響應(yīng)，而不拘泥于所有詞的正確轉(zhuǎn)換。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)從講敘方式角度可分為孤立詞、連接詞和連續(xù)語(yǔ)音三種。從服務(wù)對(duì)象的角度可分為特定人與非特定人。即系統(tǒng)只針對(duì)一個(gè)用戶(hù)或可用于任意用戶(hù)。

人工智能與機(jī)器人6一個(gè)完整的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可大致分為三部分：

（1）語(yǔ)音特征提?。浩淠康氖菑恼Z(yǔ)音波形中提取出隨時(shí)間變化的語(yǔ)音特征序列。

（2）聲學(xué)模型與模式匹配（識(shí)別算法）：聲學(xué)模型通常將獲取的語(yǔ)音特征通過(guò)學(xué)習(xí)算法產(chǎn)生。在識(shí)別時(shí)將輸入的語(yǔ)音特征同聲學(xué)模型（模式）進(jìn)行匹配與比較，得到最佳的識(shí)別結(jié)果。

（3）語(yǔ)言模型與語(yǔ)言處理：語(yǔ)言模型包括由識(shí)別語(yǔ)音命令構(gòu)成的語(yǔ)法網(wǎng)絡(luò)或由統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)成的語(yǔ)言模型，語(yǔ)言處理可以進(jìn)行語(yǔ)法、語(yǔ)義分析。對(duì)小詞表語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，往往不需要語(yǔ)言處理部分。

一個(gè)完整的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可大致分為三部分：

（1）語(yǔ)音特征提取7圖像識(shí)別圖形刺激作用于感覺(jué)器官，人們辨認(rèn)出它是經(jīng)驗(yàn)過(guò)的某一圖形的過(guò)程。也稱(chēng)圖像再認(rèn)。在圖像識(shí)別中，既要有當(dāng)時(shí)進(jìn)入感官的信息，也要有記憶中存儲(chǔ)的信息。只有通過(guò)存儲(chǔ)的信息與當(dāng)前的信息進(jìn)行比較的加工過(guò)程，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的再認(rèn)。

圖像識(shí)別8自然語(yǔ)言理解“機(jī)器”要能夠理解自然語(yǔ)言，需要達(dá)到以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：一是能正確理解人類(lèi)的自然語(yǔ)言輸入的信息，并能正確答復(fù)（或響應(yīng)）輸入的信息。二是對(duì)輸入的信息能產(chǎn)生相應(yīng)的摘要，而且復(fù)述輸入的內(nèi)容。三是能把輸入的自然語(yǔ)言翻譯成要求的另一種語(yǔ)言，如將漢語(yǔ)譯成英語(yǔ)或?qū)⒂⒄Z(yǔ)譯成漢語(yǔ)等。自然語(yǔ)言理解“機(jī)器”要能夠理解自然語(yǔ)言，需要達(dá)到以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)9機(jī)器翻譯自然語(yǔ)言理解大致可分為機(jī)器翻譯、語(yǔ)義理解及人機(jī)會(huì)話技術(shù)幾個(gè)方面。其中機(jī)器翻譯(machinetranslation)，又稱(chēng)機(jī)譯(MT)，就是利用“機(jī)器”把一種自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)變成另一種自然語(yǔ)言的過(guò)程。翻譯機(jī)器所依賴(lài)的自動(dòng)翻譯技術(shù)包括語(yǔ)音翻譯和文字翻譯，主要的關(guān)鍵技術(shù)有四個(gè)方面：?jiǎn)卧~分析，語(yǔ)法分析，意義分析和文理分析。機(jī)器翻譯10機(jī)器學(xué)習(xí)人的智能是通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)獲得進(jìn)步的，學(xué)習(xí)的能力是我們?nèi)祟?lèi)的自然屬性。而人工智能研究上最突出和最重要的一個(gè)方面，就是機(jī)器學(xué)習(xí)。首先，我們要賦予“機(jī)器”一個(gè)最基本的智能基礎(chǔ)。這一智能基礎(chǔ)就是專(zhuān)家系統(tǒng)與問(wèn)題求解系統(tǒng)。機(jī)器學(xué)習(xí)人的智能是通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)獲得進(jìn)步的，學(xué)習(xí)的11專(zhuān)家系統(tǒng)專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專(zhuān)門(mén)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)。它應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類(lèi)專(zhuān)家的決策過(guò)程，以解決那些需要專(zhuān)家決定的復(fù)雜問(wèn)題。當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)的研究成果中，專(zhuān)家系統(tǒng)是發(fā)展比較快的一個(gè)分支。專(zhuān)家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序有著本質(zhì)的不同,專(zhuān)家系統(tǒng)所要解決的問(wèn)題一般沒(méi)有算法解，并且經(jīng)常要在不完全、不精確或不確定的信息基礎(chǔ)上做出結(jié)論。所以，發(fā)展專(zhuān)家系統(tǒng)的關(guān)鍵是提高“機(jī)器”的自學(xué)習(xí)能力，這種能力越高，對(duì)專(zhuān)家知識(shí)的表達(dá)和運(yùn)用就越好，專(zhuān)家系統(tǒng)的作用也就越顯著。專(zhuān)家系統(tǒng)12問(wèn)題求解人工智能的第一個(gè)大成就是發(fā)展了能夠求解難題的下棋程序，如國(guó)際象棋、中國(guó)象棋、圍棋等，我們今天在網(wǎng)上都可以找到各種各樣的人機(jī)對(duì)弈軟件。在下棋程序中，應(yīng)用到的某些技術(shù)，如向前看幾步，還有把困難的問(wèn)題分成一些比較容易的子問(wèn)題等，其實(shí)就是數(shù)據(jù)庫(kù)搜索和問(wèn)題歸納這樣的人工智能基本技術(shù)。問(wèn)題求解程序不僅是能夠下棋，還有一個(gè)重要的應(yīng)用就是符號(hào)運(yùn)算，可以把各種數(shù)學(xué)公式符號(hào)匯編在一起，其性能達(dá)到很高的水平，這就極大地方便了科學(xué)家和工程師們的工作，幫助他們從繁重的手工計(jì)算勞動(dòng)中解脫出來(lái)，集中精力做好對(duì)問(wèn)題的分析和對(duì)工作整體的把握上。有些高級(jí)的問(wèn)題求解程序，已經(jīng)具備了一定的“機(jī)器學(xué)習(xí)”智能，能夠利用在被使用過(guò)程中積累起來(lái)的“經(jīng)驗(yàn)”，自動(dòng)地來(lái)改善和提高其自身性能。

問(wèn)題求解13智能機(jī)器人智能機(jī)器人是人工智能中的最重要的應(yīng)用，機(jī)器人是一種能模擬人的行為的機(jī)械，對(duì)它的研究經(jīng)歷了三代的發(fā)展過(guò)程：第一代（程序控制）機(jī)器人；第二代（自適應(yīng)）機(jī)器人；第三代（智能）機(jī)器人；智能機(jī)器人智能機(jī)器人是人工智能中的最重要14第一代（程序控制）機(jī)器人：這種機(jī)器人一般是按以下二種方式“學(xué)會(huì)”工作的。一種是由設(shè)計(jì)師預(yù)先按工作流程編寫(xiě)好程序，存貯在機(jī)器人的內(nèi)部存儲(chǔ)器，在程序控制下工作。另一種是被稱(chēng)為“示教—再現(xiàn)”方式，這種方式是在機(jī)器人第一次執(zhí)行任務(wù)之前，由技術(shù)人員引導(dǎo)機(jī)器人操作，機(jī)器人將整個(gè)操作過(guò)程一步一步地記錄下來(lái)，每一步操作都表示為指令。示教結(jié)束后，機(jī)器人按指令順序完成工作（即再現(xiàn)）。如任務(wù)或環(huán)境有了改變，就要重新進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。這種機(jī)器人能盡心盡責(zé)的在機(jī)床、熔爐、焊機(jī)、生產(chǎn)線上工作。第一代（程序控制）機(jī)器人：15第二代（自適應(yīng)）機(jī)器人：這種機(jī)器人配備有相應(yīng)的感覺(jué)傳感器（如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)傳感器等），能取得作業(yè)環(huán)境、操作對(duì)象等簡(jiǎn)單的信息，并由機(jī)器人體內(nèi)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理，控制機(jī)器人的動(dòng)作。雖然第二代機(jī)器人具有一些初級(jí)的智能，但還是需要技術(shù)人員的協(xié)調(diào)工作。目前這種機(jī)器人已經(jīng)有了一些商品化的產(chǎn)品，我們?cè)诤竺嫠v述的內(nèi)容中，也將主要以這一類(lèi)產(chǎn)品作為課堂學(xué)習(xí)的器材。第二代（自適應(yīng)）機(jī)器人：16第三代（智能）機(jī)器人：智能機(jī)器人具有類(lèi)似于人的智能，它裝備了高靈敏度的傳感器，因而具有超過(guò)一般人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)的能力，能對(duì)感知的信息進(jìn)行分析，控制自己的行為，處理環(huán)境發(fā)生的變化，完成交給的各種復(fù)雜、困難的任務(wù)，而且有自我學(xué)習(xí)、歸納、總結(jié)、提高已掌握知識(shí)的能力。目前研制的智能機(jī)器人大都只具有部分的智能，和真正的意義上的智能機(jī)器人，還差得很遠(yuǎn)。第三代（智能）機(jī)器人：171.5人工智能的發(fā)展目標(biāo)人工智能的發(fā)展目標(biāo)可以分為近期目標(biāo)和遠(yuǎn)期目標(biāo)。近期目標(biāo)：能模擬人類(lèi)的部分智能行為，代替人類(lèi)的部分工作。這一目標(biāo)正在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，例如目前研究開(kāi)發(fā)的專(zhuān)家系統(tǒng)，機(jī)器翻譯系統(tǒng)、模式識(shí)別系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)、機(jī)器人等。遠(yuǎn)期目標(biāo)：不僅能模擬而且可以延伸、擴(kuò)展人的智能，具有聯(lián)想、推理、理解、學(xué)習(xí)等高級(jí)思維能力，達(dá)到甚至超過(guò)人類(lèi)智能的水平。1.5人工智能的發(fā)展目標(biāo)人工智能的發(fā)18走進(jìn)機(jī)器人世界走進(jìn)機(jī)器人世界19機(jī)器人的定義目前科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。機(jī)器人的定義目前科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人20人類(lèi)制造機(jī)器人的三原則：

1、機(jī)器人不應(yīng)傷害人類(lèi)；

2、機(jī)器人應(yīng)遵守人類(lèi)的命令，與第一條違背的命令除外；

3、機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。

這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)則。

人類(lèi)制造機(jī)器人的三原則：

212.2機(jī)器人的發(fā)展歷程三千年前的歌者兩千年張衡發(fā)明的指南車(chē)近年的弧焊機(jī)器人2.2機(jī)器人的發(fā)展歷程三千年前的歌者兩千年張衡發(fā)明的指南車(chē)222.3機(jī)器人的分類(lèi)及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人娛樂(lè)機(jī)器人軍用機(jī)器人教育機(jī)器人2.3機(jī)器人的分類(lèi)及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人娛樂(lè)機(jī)器人軍23觀察與思考：1、機(jī)器人一定要做成像人一樣的形狀嗎？2、舉幾個(gè)例子，看看機(jī)器人都能幫助我們?nèi)祟?lèi)做什么？3、通過(guò)學(xué)習(xí)，你能正確理解“將有形的機(jī)器人無(wú)形化”這句話的意思嗎？觀察與思考：24機(jī)器人機(jī)器人本體機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)主控系統(tǒng)感知系統(tǒng)機(jī)器人的構(gòu)成機(jī)器人機(jī)器人本體機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)

主控系統(tǒng)感知系統(tǒng)機(jī)器人機(jī)器人本體機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力主控系統(tǒng)感知25傳感系統(tǒng)主控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)外界信息機(jī)器人的靈魂—控制系統(tǒng)輸入：該信息來(lái)自機(jī)器人的傳感器；程序：你想讓機(jī)器人遵循的一種規(guī)則或指令；輸出：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，通常包括馬達(dá)（運(yùn)轉(zhuǎn)）、燈和聲音信息轉(zhuǎn)化下達(dá)命令

機(jī)器人工作過(guò)程圖傳感系統(tǒng)主控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)外界信息機(jī)器人的靈26機(jī)器人的大腦—主控系統(tǒng)可調(diào)電阻傳感器板接口通用接口9V電池接口4.5V電池接口單片機(jī)開(kāi)關(guān)接口下載接口電機(jī)接口機(jī)器人的大腦—主控系統(tǒng)單片機(jī)開(kāi)關(guān)接口下載接口電機(jī)接口27機(jī)器人的感官—傳感系統(tǒng)避障傳感器功能及原理跳線機(jī)器人的感官—傳感系統(tǒng)避障傳感器功能及原理跳線28軌跡識(shí)別傳感器功能及原理

軌跡識(shí)別傳感器

軌跡識(shí)別傳感器功能及原理軌跡識(shí)別傳感器29聲音傳感器功能及原理

聲音傳感器聲音傳感器功能及原理聲音傳感器30光敏傳感器功能及原理

光敏傳感器跳線光敏傳感器功能及原理光敏傳感器跳線31機(jī)器人的身體——機(jī)器人本體

機(jī)器人的身體——機(jī)器人本體32賦予機(jī)器人“智慧”賦予機(jī)器人“智慧”33機(jī)器人智慧的來(lái)源—計(jì)算機(jī)程序

計(jì)算機(jī)程序的核心—算法

什么是算法算法包含兩方面內(nèi)容：1、數(shù)據(jù)。2、操作步驟，也就是算法。機(jī)器人智慧的來(lái)源—計(jì)算機(jī)程序計(jì)算機(jī)程序的核心—算法什么是34

一架飛機(jī)每分鐘飛行20千米，問(wèn)每小時(shí)能飛行多少千米？在這道應(yīng)用問(wèn)題中，20千米和每小時(shí)是（數(shù)據(jù)），根據(jù)問(wèn)題我們列出的乘法算式（20千米×60）就是算法，得數(shù)1200千米（算法結(jié)果）。這道應(yīng)用問(wèn)題我們采用了乘法算法，若我們采用加法（20千米＋20千米＋20千米＋……）加60次，也可以得出1200千米的結(jié)果。但顯然加法的算法不好。如用減法或除法那就是錯(cuò)誤的算法了。根據(jù)這個(gè)例子，我們不難看出，算法是程序的靈魂與核心，一個(gè)算法的優(yōu)劣就決定著程序的好壞及是否正確。一架飛機(jī)每分鐘飛行20千米，問(wèn)每小時(shí)35步驟的安排有不同的方式，主要是以下三種：1、順序模式

順序模式就是一步一步來(lái)，做完一步再做下一步。編寫(xiě)程序的時(shí)候，就是表示為執(zhí)行完一個(gè)步驟，再按順序執(zhí)行下一個(gè)步驟。其程序結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)。2、選擇模式

選擇，就是在不同的結(jié)果里確定一個(gè)，然后執(zhí)行下一步的操作。編寫(xiě)程序的時(shí)候，其程序結(jié)構(gòu)為選擇結(jié)構(gòu)。3、循環(huán)模式循環(huán)模式，就是不斷地重復(fù)一個(gè)動(dòng)作，直到完成最初計(jì)劃好的重復(fù)次數(shù)為止。編寫(xiě)程序的時(shí)候，其程序結(jié)構(gòu)為循環(huán)結(jié)構(gòu)。步驟的安排有不同的方式，主要是以下三種：36算法有哪些特征1、有限性2、確定性3、輸出（結(jié)果）性4、有效性算法有哪些特征1、有限性37算法的表示方法1、用自然語(yǔ)言表示算法。2、用偽代碼表示算法3、用流程圖表示算法。起止框處理框流程線判斷框輸入輸出框算法的表示方法1、用自然語(yǔ)言表示算法。起止框處理框流程38人工智能與機(jī)器人39讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)1、解析算法解析算法是指用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示事務(wù)間的數(shù)量關(guān)系。通常就是我們?nèi)粘Ｉ钪械乃阈g(shù)。例如：多邊形的外角表達(dá)式360?！翹（邊數(shù)）讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)1、解析算法40讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)2遞歸算法遞歸算法是指按規(guī)律的遞增（或遞減）一定數(shù)值，直到完成任務(wù)。讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)2遞歸算法41讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)3、枚舉算法

在現(xiàn)實(shí)生活中又叫做搜索，就是列舉出問(wèn)題所有可能的結(jié)果，并在逐一識(shí)別的過(guò)程中，搜索到正確的答案，并保留符合要求的結(jié)果。注意：當(dāng)問(wèn)題的全部可能的個(gè)數(shù)不多的時(shí)候，才能用枚舉。讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)3、枚舉算法423、枚舉算法—實(shí)例救護(hù)機(jī)器人：在機(jī)器人的前、左、右三個(gè)方向分別裝有避障傳感器。機(jī)器人在行進(jìn)中會(huì)遇到以下情況：1、前避障傳感器有信號(hào)左邊有信號(hào)，右邊也有信號(hào)。左邊有信號(hào)，右邊沒(méi)有信號(hào)。右邊也有信號(hào)，左邊沒(méi)信號(hào)。右邊沒(méi)有信號(hào)，左邊也有信號(hào)2、前避障傳感器沒(méi)有信號(hào)左邊有信號(hào)，右邊也有信號(hào)。左邊有信號(hào)，右邊沒(méi)有信號(hào)。右邊也有信號(hào)，左邊沒(méi)信號(hào)。右邊沒(méi)有信號(hào)，左邊也有信號(hào)

3、枚舉算法—實(shí)例救護(hù)機(jī)器人：在機(jī)器人的前、左、右三個(gè)方向433、枚舉算法—實(shí)例機(jī)器人前進(jìn)的時(shí)候，當(dāng)前避障傳感器有信號(hào)時(shí)候，第一組四種情況相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作結(jié)果為：1、左邊有信號(hào)，右邊也有信號(hào)的時(shí)候，動(dòng)作為后退，返回繼續(xù)判斷。2、左邊有信號(hào)，右邊沒(méi)信號(hào)的時(shí)候，動(dòng)作為右轉(zhuǎn)，返回繼續(xù)判斷。3、右邊有信號(hào)，左邊沒(méi)信號(hào)的時(shí)候，動(dòng)作為左轉(zhuǎn)，返回繼續(xù)判斷。4、右邊沒(méi)有信號(hào)，左邊也沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候，動(dòng)作為左轉(zhuǎn)，返回繼續(xù)判斷。3、枚舉算法—實(shí)例機(jī)器人前進(jìn)的時(shí)候，當(dāng)前避障傳感器有信號(hào)時(shí)候443、枚舉算法—實(shí)例機(jī)器人前進(jìn)的時(shí)候，當(dāng)前避障傳感器沒(méi)有信號(hào)時(shí)候，第二組四種情況相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作結(jié)果為：1、左邊有信號(hào)，右邊也有信號(hào)的時(shí)候，動(dòng)作為前進(jìn)，返回繼續(xù)判斷。2、左邊有信號(hào)，右邊沒(méi)信號(hào)的時(shí)候，動(dòng)作為右轉(zhuǎn)，返回繼續(xù)判斷。3、右邊有信號(hào)，左邊沒(méi)信號(hào)的時(shí)候，動(dòng)作為左轉(zhuǎn)，返回繼續(xù)判斷。4、右邊沒(méi)有信號(hào)，左邊也沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候，動(dòng)作為前進(jìn)，返回繼續(xù)判斷。3、枚舉算法—實(shí)例機(jī)器人前進(jìn)的時(shí)候，當(dāng)前避障傳感器沒(méi)有信號(hào)時(shí)45讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)4、查找算法

查找法是指用比較少的步驟或比較短的時(shí)間找到所需的對(duì)象。通常，在程序中將按照查找的結(jié)果（找到或未找到）來(lái)決定下一步將如何進(jìn)行。讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)4、查找算法46讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)5、排序算法排序算法是指將雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)變成有序數(shù)據(jù)。讓機(jī)器人行動(dòng)起來(lái)5、排序算法47人工智能與機(jī)器人人工智能與機(jī)器人48人類(lèi)智能

人類(lèi)智能，又叫自然智能，主要包含三個(gè)方面：感知能力、思維能力、行為能力。當(dāng)我們動(dòng)用全身的感覺(jué)器官感受到外界的信息刺激之后，能夠通過(guò)大腦進(jìn)行記憶、聯(lián)想、分析、判斷等一系列思維活動(dòng)，其結(jié)果就是做出一種決策，最后再通過(guò)我們的具體行動(dòng)，把這一決策體現(xiàn)出來(lái)。人類(lèi)智能人類(lèi)智能，又叫自然智能，主要包含三個(gè)49人工智能人工智能(ArtificialIntelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI)，也稱(chēng)作機(jī)器智能，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性學(xué)科。從計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的角度出發(fā)，人工智能是研究如何制造出人造的智能機(jī)器或智能系統(tǒng)，來(lái)模擬人類(lèi)智能活動(dòng)的能力，以延伸人們智能的科學(xué)。同樣，人工智能也主要包含三個(gè)方面：感知能力、思維能力、行為能力。只不過(guò)這三個(gè)方面是通過(guò)“機(jī)器”系統(tǒng)，而不是“人”這一系統(tǒng)來(lái)完成。（樓道感應(yīng)燈）人工智能人工智能(ArtificialIn50我們?yōu)楹涡枰斯ぶ悄?/p>

一、做人類(lèi)做不到的事情二、做人類(lèi)做不好的事情三、做對(duì)人類(lèi)有危險(xiǎn)的事情我們?yōu)楹涡枰斯ぶ悄?1人工智能可以為我們做什么1.

模式識(shí)別

模式，是指已經(jīng)界定好的，用來(lái)供模仿的一個(gè)標(biāo)本或標(biāo)準(zhǔn)。模式識(shí)別就是指識(shí)別出這個(gè)標(biāo)本或標(biāo)準(zhǔn)。人工智能所研究的模式識(shí)別是指用“機(jī)器”代替人類(lèi)或幫助人類(lèi)感知模式，也就是使一個(gè)“機(jī)器”系統(tǒng)具有模擬人類(lèi)通過(guò)感官接受外界信息、識(shí)別和理解周?chē)h(huán)境的感知能力。模式識(shí)別主要需要建立的是語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別體系。人工智能可以為我們做什么1.

模式識(shí)別52語(yǔ)音識(shí)別

語(yǔ)音識(shí)別研究的目的就是讓機(jī)器“聽(tīng)懂”人類(lèi)口述的語(yǔ)言。包括兩方面的含義：其一是逐字逐句聽(tīng)懂非轉(zhuǎn)化成書(shū)面語(yǔ)言文字；其二是對(duì)口述語(yǔ)言中所包含的要求或詢(xún)問(wèn)加以理解，做出正確響應(yīng)，而不拘泥于所有詞的正確轉(zhuǎn)換。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)從講敘方式角度可分為孤立詞、連接詞和連續(xù)語(yǔ)音三種。從服務(wù)對(duì)象的角度可分為特定人與非特定人。即系統(tǒng)只針對(duì)一個(gè)用戶(hù)或可用于任意用戶(hù)。

人工智能與機(jī)器人53一個(gè)完整的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可大致分為三部分：

（1）語(yǔ)音特征提?。浩淠康氖菑恼Z(yǔ)音波形中提取出隨時(shí)間變化的語(yǔ)音特征序列。

（2）聲學(xué)模型與模式匹配（識(shí)別算法）：聲學(xué)模型通常將獲取的語(yǔ)音特征通過(guò)學(xué)習(xí)算法產(chǎn)生。在識(shí)別時(shí)將輸入的語(yǔ)音特征同聲學(xué)模型（模式）進(jìn)行匹配與比較，得到最佳的識(shí)別結(jié)果。

（3）語(yǔ)言模型與語(yǔ)言處理：語(yǔ)言模型包括由識(shí)別語(yǔ)音命令構(gòu)成的語(yǔ)法網(wǎng)絡(luò)或由統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)成的語(yǔ)言模型，語(yǔ)言處理可以進(jìn)行語(yǔ)法、語(yǔ)義分析。對(duì)小詞表語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，往往不需要語(yǔ)言處理部分。

一個(gè)完整的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可大致分為三部分：

（1）語(yǔ)音特征提取54圖像識(shí)別圖形刺激作用于感覺(jué)器官，人們辨認(rèn)出它是經(jīng)驗(yàn)過(guò)的某一圖形的過(guò)程。也稱(chēng)圖像再認(rèn)。在圖像識(shí)別中，既要有當(dāng)時(shí)進(jìn)入感官的信息，也要有記憶中存儲(chǔ)的信息。只有通過(guò)存儲(chǔ)的信息與當(dāng)前的信息進(jìn)行比較的加工過(guò)程，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的再認(rèn)。

圖像識(shí)別55自然語(yǔ)言理解“機(jī)器”要能夠理解自然語(yǔ)言，需要達(dá)到以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：一是能正確理解人類(lèi)的自然語(yǔ)言輸入的信息，并能正確答復(fù)（或響應(yīng)）輸入的信息。二是對(duì)輸入的信息能產(chǎn)生相應(yīng)的摘要，而且復(fù)述輸入的內(nèi)容。三是能把輸入的自然語(yǔ)言翻譯成要求的另一種語(yǔ)言，如將漢語(yǔ)譯成英語(yǔ)或?qū)⒂⒄Z(yǔ)譯成漢語(yǔ)等。自然語(yǔ)言理解“機(jī)器”要能夠理解自然語(yǔ)言，需要達(dá)到以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)56機(jī)器翻譯自然語(yǔ)言理解大致可分為機(jī)器翻譯、語(yǔ)義理解及人機(jī)會(huì)話技術(shù)幾個(gè)方面。其中機(jī)器翻譯(machinetranslation)，又稱(chēng)機(jī)譯(MT)，就是利用“機(jī)器”把一種自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)變成另一種自然語(yǔ)言的過(guò)程。翻譯機(jī)器所依賴(lài)的自動(dòng)翻譯技術(shù)包括語(yǔ)音翻譯和文字翻譯，主要的關(guān)鍵技術(shù)有四個(gè)方面：?jiǎn)卧~分析，語(yǔ)法分析，意義分析和文理分析。機(jī)器翻譯57機(jī)器學(xué)習(xí)人的智能是通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)獲得進(jìn)步的，學(xué)習(xí)的能力是我們?nèi)祟?lèi)的自然屬性。而人工智能研究上最突出和最重要的一個(gè)方面，就是機(jī)器學(xué)習(xí)。首先，我們要賦予“機(jī)器”一個(gè)最基本的智能基礎(chǔ)。這一智能基礎(chǔ)就是專(zhuān)家系統(tǒng)與問(wèn)題求解系統(tǒng)。機(jī)器學(xué)習(xí)人的智能是通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)獲得進(jìn)步的，學(xué)習(xí)的58專(zhuān)家系統(tǒng)專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專(zhuān)門(mén)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)。它應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類(lèi)專(zhuān)家的決策過(guò)程，以解決那些需要專(zhuān)家決定的復(fù)雜問(wèn)題。當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)的研究成果中，專(zhuān)家系統(tǒng)是發(fā)展比較快的一個(gè)分支。專(zhuān)家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序有著本質(zhì)的不同,專(zhuān)家系統(tǒng)所要解決的問(wèn)題一般沒(méi)有算法解，并且經(jīng)常要在不完全、不精確或不確定的信息基礎(chǔ)上做出結(jié)論。所以，發(fā)展專(zhuān)家系統(tǒng)的關(guān)鍵是提高“機(jī)器”的自學(xué)習(xí)能力，這種能力越高，對(duì)專(zhuān)家知識(shí)的表達(dá)和運(yùn)用就越好，專(zhuān)家系統(tǒng)的作用也就越顯著。專(zhuān)家系統(tǒng)59問(wèn)題求解人工智能的第一個(gè)大成就是發(fā)展了能夠求解難題的下棋程序，如國(guó)際象棋、中國(guó)象棋、圍棋等，我們今天在網(wǎng)上都可以找到各種各樣的人機(jī)對(duì)弈軟件。在下棋程序中，應(yīng)用到的某些技術(shù)，如向前看幾步，還有把困難的問(wèn)題分成一些比較容易的子問(wèn)題等，其實(shí)就是數(shù)據(jù)庫(kù)搜索和問(wèn)題歸納這樣的人工智能基本技術(shù)。問(wèn)題求解程序不僅是能夠下棋，還有一個(gè)重要的應(yīng)用就是符號(hào)運(yùn)算，可以把各種數(shù)學(xué)公式符號(hào)匯編在一起，其性能達(dá)到很高的水平，這就極大地方便了科學(xué)家和工程師們的工作，幫助他們從繁重的手工計(jì)算勞動(dòng)中解脫出來(lái)，集中精力做好對(duì)問(wèn)題的分析和對(duì)工作整體的把握上。有些高級(jí)的問(wèn)題求解程序，已經(jīng)具備了一定的“機(jī)器學(xué)習(xí)”智能，能夠利用在被使用過(guò)程中積累起來(lái)的“經(jīng)驗(yàn)”，自動(dòng)地來(lái)改善和提高其自身性能。

問(wèn)題求解60智能機(jī)器人智能機(jī)器人是人工智能中的最重要的應(yīng)用，機(jī)器人是一種能模擬人的行為的機(jī)械，對(duì)它的研究經(jīng)歷了三代的發(fā)展過(guò)程：第一代（程序控制）機(jī)器人；第二代（自適應(yīng)）機(jī)器人；第三代（智能）機(jī)器人；智能機(jī)器人智能機(jī)器人是人工智能中的最重要61第一代（程序控制）機(jī)器人：這種機(jī)器人一般是按以下二種方式“學(xué)會(huì)”工作的。一種是由設(shè)計(jì)師預(yù)先按工作流程編寫(xiě)好程序，存貯在機(jī)器人的內(nèi)部存儲(chǔ)器，在程序控制下工作。另一種是被稱(chēng)為“示教—再現(xiàn)”方式，這種方式是在機(jī)器人第一次執(zhí)行任務(wù)之前，由技術(shù)人員引導(dǎo)機(jī)器人操作，機(jī)器人將整個(gè)操作過(guò)程一步一步地記錄下來(lái)，每一步操作都表示為指令。示教結(jié)束后，機(jī)器人按指令順序完成工作（即再現(xiàn)）。如任務(wù)或環(huán)境有了改變，就要重新進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。這種機(jī)器人能盡心盡責(zé)的在機(jī)床、熔爐、焊機(jī)、生產(chǎn)線上工作。第一代（程序控制）機(jī)器人：62第二代（自適應(yīng)）機(jī)器人：這種機(jī)器人配備有相應(yīng)的感覺(jué)傳感器（如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)傳感器等），能取得作業(yè)環(huán)境、操作對(duì)象等簡(jiǎn)單的信息，并由機(jī)器人體內(nèi)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理，控制機(jī)器人的動(dòng)作。雖然第二代機(jī)器人具有一些初級(jí)的智能，但還是需要技術(shù)人員的協(xié)調(diào)工作。目前這種機(jī)器人已經(jīng)有了一些商品化的產(chǎn)品，我們?cè)诤竺嫠v述的內(nèi)容中，也將主要以這一類(lèi)產(chǎn)品作為課堂學(xué)習(xí)的器材。第二代（自適應(yīng)）機(jī)器人：63第三代（智能）機(jī)器人：智能機(jī)器人具有類(lèi)似于人的智能，它裝備了高靈敏度的傳感器，因而具有超過(guò)一般人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)的能力，能對(duì)感知的信息進(jìn)行分析，控制自己的行為，處理環(huán)境發(fā)生的變化，完成交給的各種復(fù)雜、困難的任務(wù)，而且有自我學(xué)習(xí)、歸納、總結(jié)、提高已掌握知識(shí)的能力。目前研制的智能機(jī)器人大都只具有部分的智能，和真正的意義上的智能機(jī)器人，還差得很遠(yuǎn)。第三代（智能）機(jī)器人：641.5人工智能的發(fā)展目標(biāo)人工智能的發(fā)展目標(biāo)可以分為近期目標(biāo)和遠(yuǎn)期目標(biāo)。近期目標(biāo)：能模擬人類(lèi)的部分智能行為，代替人類(lèi)的部分工作。這一目標(biāo)正在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，例如目前研究開(kāi)發(fā)的專(zhuān)家系統(tǒng)，機(jī)器翻譯系統(tǒng)、模式識(shí)別系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)、機(jī)器人等。遠(yuǎn)期目標(biāo)：不僅能模擬而且可以延伸、擴(kuò)展人的智能，具有聯(lián)想、推理、理解、學(xué)習(xí)等高級(jí)思維能力，達(dá)到甚至超過(guò)人類(lèi)智能的水平。1.5人工智能的發(fā)展目標(biāo)人工智能的發(fā)65走進(jìn)機(jī)器人世界走進(jìn)機(jī)器人世界66機(jī)器人的定義目前科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。機(jī)器人的定義目前科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人67人類(lèi)制造機(jī)器人的三原則：

1、機(jī)器人不應(yīng)傷害人類(lèi)；

2、機(jī)器人應(yīng)遵守人類(lèi)的命令，與第一條違背的命令除外；

3、機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。

這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)則。

人類(lèi)制造機(jī)器人的三原則：

682.2機(jī)器人的發(fā)展歷程三千年前的歌者兩千年張衡發(fā)明的指南車(chē)近年的弧焊機(jī)器人2.2機(jī)器人的發(fā)展歷程三千年前的歌者兩千年張衡發(fā)明的指南車(chē)692.3機(jī)器人的分類(lèi)及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人娛樂(lè)機(jī)器人軍用機(jī)器人教育機(jī)器人2.3機(jī)器人的分類(lèi)及應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人娛樂(lè)機(jī)器人軍70觀察與思考：1、機(jī)器人一定要做成像人一樣的形狀嗎？2、舉幾個(gè)例子，看看機(jī)器人都能幫助我們?nèi)祟?lèi)做什么？3、通過(guò)學(xué)習(xí)，你能正確理解“將有形的機(jī)器人無(wú)形化”這句話的意思嗎？觀察與思考：71機(jī)器人機(jī)器人本體機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)主控系統(tǒng)感知系統(tǒng)機(jī)器人的構(gòu)成機(jī)器人機(jī)器人本體機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)

主控系統(tǒng)感知系統(tǒng)機(jī)器人機(jī)器人本體機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力主控系統(tǒng)感知72傳感系統(tǒng)主控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)外界信息機(jī)器人的靈魂—控制系統(tǒng)輸入：該信息來(lái)自機(jī)器人的傳感器；程序：你想讓機(jī)器人遵循的一種規(guī)則或指令；輸出：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，通常包括馬達(dá)（運(yùn)轉(zhuǎn)）、燈和聲音信息轉(zhuǎn)化下達(dá)命令

機(jī)器人工作過(guò)程圖傳感系統(tǒng)主控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)外界信息機(jī)器人的靈73機(jī)器人的大腦—主控系統(tǒng)可調(diào)電阻傳感器板接口通用接口9V電池接口4.5V電池接口單片機(jī)開(kāi)關(guān)接口下載接口電機(jī)接口機(jī)器人的大腦—主控系統(tǒng)單片機(jī)開(kāi)關(guān)接口下載接口電機(jī)接口74機(jī)器人的感官—傳感系統(tǒng)避障傳感器功能及原理跳線機(jī)器人的感官—傳感系統(tǒng)避障傳感器功能及原理跳線75軌跡識(shí)別傳感器功能及原理

軌跡識(shí)別傳感器

軌跡識(shí)別傳感器功能及原理軌跡識(shí)別傳感器76聲音傳感器功能及原理

聲音傳感器聲音傳感器功能及原理聲音傳感器77光敏傳感器功能及原理

光敏傳感器跳線光敏傳感器功能及原理光敏傳感器跳線78機(jī)器人的身體——機(jī)器人本體

機(jī)器人的身體——機(jī)器人本體79賦予機(jī)器人“智慧”賦予機(jī)器人“智慧”80機(jī)器人智慧的來(lái)源—計(jì)算機(jī)程序

計(jì)算機(jī)程序的核心—算法

什么是算法算法包含兩方面內(nèi)容：1、數(shù)據(jù)。2、操作步驟，也就是算法。機(jī)器人智慧的來(lái)源—計(jì)算機(jī)程序計(jì)算機(jī)程序的核心—算法什么是81

一架飛機(jī)每分鐘飛行20千米，問(wèn)每小時(shí)能飛行多少千米？在這道應(yīng)用問(wèn)題中，20千米和每小時(shí)是（數(shù)據(jù)），根據(jù)問(wèn)題我們列出的乘法算式（20千米×60）就是算法，得數(shù)1200千米（算法結(jié)果）。這道應(yīng)用問(wèn)題我們采用了乘法算法，若我們采用加法（20千米＋20千米＋20千米＋……）加60次，也可以得出1200千米的結(jié)果。但顯然加法的算法不好。如用減法或除法那就是錯(cuò)誤的算法了。根據(jù)這個(gè)例子，我們不難看出，算法是程序的靈魂與核心，一個(gè)算法的優(yōu)劣就決定著程序的好壞及是否正確。一架飛機(jī)每分鐘飛行20千米，問(wèn)每小時(shí)82步驟的安排有不同的方式，主要是以下三種：1、順序模式

順序模式就是一步一步來(lái)，做完一步再做下一步。編寫(xiě)程序的時(shí)候，就是表示為執(zhí)行完一個(gè)步驟，再按順序執(zhí)行下一個(gè)步驟。其程序結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)。2、選擇模式

選擇，就是在不同的結(jié)果里確定一個(gè)，然后執(zhí)行下一步的操作。編寫(xiě)程序的時(shí)候，其程序結(jié)構(gòu)為選擇結(jié)構(gòu)。3、循環(huán)模式循環(huán)模式，就是不斷地重復(fù)一個(gè)動(dòng)作，直到完成最初計(jì)劃好的重復(fù)次數(shù)為止。編寫(xiě)程序的時(shí)候，其程序結(jié)構(gòu)為循環(huán)結(jié)構(gòu)。步驟的安排有不同的方式，主要是以下三