智能機(jī)器人及其應(yīng)用

智能機(jī)器人及其運用田海波西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2021.1.主要內(nèi)容什么是機(jī)器人機(jī)器人的開展歷史和趨勢機(jī)器人的分類機(jī)器人的組成和涉及的技術(shù)智能機(jī)器人機(jī)器人競賽什么是機(jī)器人〔robot〕機(jī)器人問世已有幾十年，但對這一問題不斷沒有一致的意見。緣由之一是機(jī)器人學(xué)科還在開展，另一緣由主要是由于機(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學(xué)問題。正是由于機(jī)器人定義的模糊，人們才會有充分的想象和發(fā)明空間。什么是機(jī)器人〔robot〕日本：森政弘與合田周平：機(jī)器人是一種具有挪動性、個體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動性、奴隸性等7個特征的柔性機(jī)器加藤一郎：具有如下3個條件的機(jī)器具有腦、手、腳等三要素的個體；具有非接觸傳感器〔如，用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息〕和接觸傳感器；具有平衡覺和固有覺的傳感器。什么是機(jī)器人〔robot〕美國：美國機(jī)器人協(xié)會〔RIA)：一種用于挪動各種資料、零件、工具或公用安裝的，經(jīng)過程序動作來執(zhí)行各種義務(wù)，并具有編程才干的多功能操作機(jī)〔Manipulator〕。美國家規(guī)范局：一種可以進(jìn)展編程并在自動控制下完成某些操作和挪動作業(yè)義務(wù)或動作的機(jī)械安裝。什么是機(jī)器人〔robot〕中國：機(jī)器人是一種自動化的機(jī)器這種機(jī)器具備一些與人或生物類似的智能才干，如感知才干規(guī)劃才干動作才干協(xié)同才干什么是機(jī)器人〔robot〕國際規(guī)范化組織對工業(yè)機(jī)器人的定義〔1987年〕工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動控制的操作和挪動功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。機(jī)器人的功能節(jié)省勞動力搬運機(jī)器人、清掃機(jī)器人……進(jìn)展極限作業(yè)噴漆機(jī)器人、空間機(jī)器人、海底機(jī)器人、救援機(jī)器人用于醫(yī)療、福利外科手術(shù)機(jī)器人、智能輪椅……與人協(xié)調(diào)作業(yè)機(jī)器寵物，如日本的機(jī)器狗，機(jī)器貓。機(jī)器人的開展歷史1920年，捷克作家卡雷爾·卡佩克在科幻劇本<羅薩姆的萬能機(jī)器人>中定義了“robota〞1954年，GeorgeDeval開發(fā)出第一臺可編程機(jī)器人1962年，Unimation公司成立，出現(xiàn)了最早了工業(yè)機(jī)器人，第一位用戶是GM〔美國通用機(jī)械公司〕1964年，MIT，StanfordUniversity等成立人工智能研討所1965年，CarnegieMellonUniversity建立機(jī)器人研討所機(jī)器人的開展歷史1967年，第一臺Unimation公司的噴涂用機(jī)器人出口到日本1968年，第一臺智能機(jī)器人Shakey在斯坦福研討所(SRI)誕生機(jī)器人的開展歷史1972，IBM公司開發(fā)出內(nèi)部運用的制造機(jī)器人，并開展成為IBM7565商用機(jī)器人機(jī)器人的開展歷史1978年，第一臺PUMA機(jī)器人由Unimation裝運到GM公司機(jī)器人的開展歷史80年代開場，各種機(jī)器人公司陸續(xù)成立，并不斷出現(xiàn)兼并和調(diào)整1983年，美國開場將機(jī)器人學(xué)列入教學(xué)方案。1994年，CMU利用Dante機(jī)器人探測Alaskaspurr火山采集火山氣體樣本機(jī)器人的開展歷史1995年，IntuitiveSurgical公司推出外科手術(shù)機(jī)器人。機(jī)器人的開展歷史1997年，NASA的探險者登陸火星，并由游覽者〔Sojourner〕將所拍攝的照片發(fā)回地球機(jī)器人的開展歷史1997年，Honda推出

人形機(jī)器人P31999年，Sony推出機(jī)

器狗Aibo機(jī)器人的開展歷史2000年，Honda推出第二代人形機(jī)器人Asimo,Sony推出人形機(jī)器人Qiro。ASIMO會拉提琴,曾經(jīng)登臺指揮交響樂團(tuán)。QRIO身高54cm，重5kg，可以跳舞打拳。機(jī)器人的開展歷史2001年，加拿大MD機(jī)器人公司建造的“空間站遠(yuǎn)程支配系統(tǒng)〞發(fā)射進(jìn)入太空軌道機(jī)器人的開展歷史2004年，美國的“機(jī)遇號〞登上火星。機(jī)器人的開展歷史機(jī)器人開展趨勢用于制造消費線構(gòu)造化環(huán)境下規(guī)那么任務(wù)具有簡單智能的工業(yè)機(jī)器人工程、社會效力、人類生活等各個領(lǐng)域順應(yīng)非構(gòu)造環(huán)境下的各種靈敏需求具有綜合和集成才干的智能機(jī)器人功能任務(wù)環(huán)境智能程度機(jī)器人開展趨勢美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的科學(xué)家預(yù)測：未來的機(jī)器人將使目前信息科技革命的奉獻(xiàn)相形見絀，機(jī)器人市場將超越信息產(chǎn)業(yè)，成為全球最大的工業(yè)。日本：擁有世界上58％的機(jī)器人大力開展機(jī)器人教育和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的分類按所替代的人體器官分類按智能程度分類按機(jī)器人的運用分類分類1——按所替代的人體器官分類操作機(jī)器人---手挪動機(jī)器人---腿視覺機(jī)器人---眼聽覺機(jī)器人---耳操作機(jī)器人機(jī)械臂——相當(dāng)于手臂機(jī)械手——相當(dāng)于手指挪動機(jī)器人輪式：獨輪、兩輪、三輪、四輪、六輪等腿式：兩足、多足履帶式視覺機(jī)器人產(chǎn)品檢測人臉檢測人臉識別物體識別……分類2——按智能程度分類分類名稱簡要解釋人工操作安裝有幾個自在度，有操作員支配，能實現(xiàn)假設(shè)干涉定的功能。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。可變順序機(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)改動。示教再現(xiàn)型機(jī)器人經(jīng)過手動或其它方式，先引導(dǎo)機(jī)器人動作，記錄下任務(wù)程序，機(jī)器人那么自動反復(fù)進(jìn)展作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人不用使機(jī)器人動作，經(jīng)過數(shù)值、言語等為機(jī)器人提供運動程序，能進(jìn)展可編程伺服控制。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)境有一定的順應(yīng)性。如揀蛋機(jī)器人。智能機(jī)器人機(jī)器人具有感知和了解外部環(huán)境的才干，即使環(huán)境發(fā)生變化，也可以勝利的完成義務(wù)。如火星探測車。第一代第二代第三代分類3——按機(jī)器人的運用分類工業(yè)機(jī)器人特種機(jī)器人效力機(jī)器人文娛機(jī)器人軍用機(jī)器人水下機(jī)器人農(nóng)業(yè)機(jī)器人……機(jī)器人的組成機(jī)械臂或挪動車〔運動平臺〕末端執(zhí)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)步進(jìn)電機(jī)直流電機(jī)液壓驅(qū)動器氣動驅(qū)動器外形記憶金屬驅(qū)動器磁致伸縮驅(qū)動器傳感器位置傳感器速度/加速度傳感器力/力矩傳感器觸覺傳感器接近覺傳感器測距儀嗅覺傳感器視覺系統(tǒng)語音識別和語音合成編碼器所涉及的研討領(lǐng)域機(jī)械設(shè)計與制造運動學(xué)與動力學(xué)傳感器人工智能通訊資料能源……人工智能規(guī)劃和配置機(jī)器人動作規(guī)劃、途徑規(guī)劃機(jī)器感知計算機(jī)視覺語義識別信息交融機(jī)器學(xué)習(xí)和知識發(fā)現(xiàn)〔深藍(lán)機(jī)器人〕分布式人工智能分布式問題求解多智能體行為協(xié)調(diào)新型智能機(jī)器人護(hù)士助手智能輪椅家用及辦公機(jī)器人水下機(jī)器人空間機(jī)器人軍用機(jī)器人類人機(jī)器人護(hù)士助手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義務(wù)：運送醫(yī)療器材和設(shè)備，為病人送飯，送病歷、報表及信件，運送藥品，運送實驗樣品及實驗結(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)器人智能輪椅奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)的電動輪椅“WATSON〞。攝像頭安裝在輪椅前面，可以捕捉坐在椅子上的人的表情。一點頭輪椅就開場活動，向左右看的話輪椅就向看的方向轉(zhuǎn)彎，搖頭就停下來，這樣不用手足僅靠頭部的運動與視野就能控制輪椅。中國科學(xué)院自動化研討所研制的一種具有視覺和口令導(dǎo)航功能并能與人進(jìn)展語音交互的機(jī)器人輪椅。美國公司開發(fā)一種iBot自動平衡輪椅家用同伴型機(jī)器人日本東芝的家用機(jī)器人ApriAlpha主要功能：與人溝通、聊天、認(rèn)人三菱重工的wakamaru，可以進(jìn)展聲音識別、生活情景對話會話。家用清潔機(jī)器人日立家用清潔機(jī)器人直徑25cm×高度13cm清掃終了后自動進(jìn)入“充電兼渣滓回收站〞辦公/商務(wù)效力機(jī)器人富士通效力機(jī)器人，可以勝任引導(dǎo)、搬運、巡視、提供信息等事務(wù)，可以回應(yīng)人的招呼清洗機(jī)器人哈工大研制的面壁清洗機(jī)器人北航研制的擦窗機(jī)器人清洗機(jī)器人德國漢薩航空公司委托普茨邁斯特公司研制的“清洗巨人〞清洗機(jī)器人水下機(jī)器人水下6000米無纜自治機(jī)器人(中國)“探求者號〞水下1000米機(jī)器人水下機(jī)器人澳大利亞機(jī)器人研討中心研制的水下機(jī)器人空間機(jī)器人軍用機(jī)器人微型飛行機(jī)器人精工愛普生的全球最細(xì)微型飛行機(jī)器人μFR-Ⅱ類人機(jī)器人日本本田研制的ASIMO類人機(jī)器人日本新能源和產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)組織展出研制的“HRP-2Promete〞在跌倒后還可以站起來類人機(jī)器人富士通公司研制的“HOAP-2〞。機(jī)器人競賽主要的機(jī)器人競賽足球機(jī)器人競賽機(jī)器人競賽的意義為相關(guān)實際和技術(shù)提供一個實際平臺和檢驗規(guī)范，有效促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的開展。培育多學(xué)科交叉的綜合性人才、機(jī)器人工業(yè)開展的后備人才培育學(xué)生的創(chuàng)新才干、實際與實際相結(jié)合才干、動手才干和協(xié)作精神主要的機(jī)器人競賽機(jī)器人足球賽機(jī)器人相撲賽空中機(jī)器人競賽滅火機(jī)器人競賽創(chuàng)新性機(jī)器人大賽……機(jī)器人足球競賽1992年，加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的教授AlanMackworth在論文<OnSeeingRobots>中提出想象由硬件或仿真機(jī)器人進(jìn)展的足球賽，競賽規(guī)那么與人類正規(guī)的足球競賽規(guī)那么類似最終目的：到2050年，一支全自