機(jī)器人與人工智能

機(jī)器人機(jī)器人是從事有用活動(dòng)的機(jī)器并具有自主行為能力MC800小型排爆機(jī)器人法國(guó)Minirob排爆機(jī)器人TSR200機(jī)器人英國(guó)超級(jí)手推車(chē)爆炸物處理機(jī)器人軍用機(jī)器人室內(nèi)保安機(jī)器人中國(guó)研制的PXJ－2機(jī)器人民用機(jī)器人丹蒂機(jī)器人考察南極埃里伯斯火山月球16機(jī)器人探測(cè)器月球探測(cè)車(chē)MARSOKHOD火星探測(cè)車(chē)丹蒂2型機(jī)器人斯泊火山進(jìn)行了考察勇敢者機(jī)器人日本火星探測(cè)機(jī)器人美國(guó)火星探測(cè)機(jī)器人機(jī)器人足球賽排爆機(jī)器人雙足步行機(jī)器人在爬樓梯隧道鑿巖機(jī)器人

機(jī)器人樂(lè)隊(duì)清洗飛機(jī)機(jī)器人擦窗機(jī)器人嫁接機(jī)器人多指靈巧手人工智能的一個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)在人工智能領(lǐng)域一個(gè)活躍的研究方向就是對(duì)智能機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)。Nilsson在《人工智能》一書(shū)中對(duì)人工智能作了如下定義：“人工智能（AI）從廣義上來(lái)講就是所有與智能行為相關(guān)的人造物品。智能行為包括在復(fù)雜環(huán)境中的理解能力、推理能力、學(xué)習(xí)能力、信息交互能力和行動(dòng)能力?！比斯ぶ悄艿囊粋€(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)就是開(kāi)發(fā)一種可以像人一樣工作的機(jī)器，另一個(gè)目標(biāo)就是理解這種智能行為如何在機(jī)器、人、動(dòng)物中產(chǎn)生。智能機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)正是朝這些目標(biāo)邁進(jìn)的堅(jiān)實(shí)一步。智能機(jī)器人三大要素一個(gè)智能機(jī)器人應(yīng)該具備三大要素：感知、決策、行動(dòng)。感知就是機(jī)器人具有能夠感覺(jué)內(nèi)部、外部的狀態(tài)和變化，理解這些變化的某種內(nèi)在含義的能力。決策要求機(jī)器人具有能夠依據(jù)各種條件、狀態(tài)、約束的限制自主產(chǎn)生目標(biāo)，規(guī)劃實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體方案、步驟的能力。行動(dòng)需要機(jī)器人具備完成一些基本工作、基本動(dòng)作的能力。在這三大要素的基礎(chǔ)上，智能機(jī)器人通過(guò)感知輔助產(chǎn)生決策，并將決策付諸行動(dòng)，在復(fù)雜的環(huán)境下自主地完成任務(wù)，形成各種智能行為。智能機(jī)器人的感知一個(gè)鮮活的生命可以通過(guò)它的各種感覺(jué)器官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)感受、理解外部和自己內(nèi)部的變化。而一個(gè)智能機(jī)器人要感知這個(gè)世界，就必須具有一定的信息獲取手段和信息處理方法。對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，獲取信息的手段就是通過(guò)多種不同功能的傳感器來(lái)收集各種不同性質(zhì)的信息。而對(duì)于信息的理解則是通過(guò)對(duì)傳感器信息的處理來(lái)獲得的。信息收集智能機(jī)器人進(jìn)行信息收集的傳感器可以分為觸覺(jué)傳感器、溫度傳感器、距離傳感器、定位系統(tǒng)、速度和加速度傳感器、角度及角加速度傳感器、力和力矩傳感器、姿態(tài)傳感器、機(jī)器人視覺(jué)傳感器、機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器等。這些傳感器的應(yīng)用可以使機(jī)器人檢測(cè)到外界環(huán)境和本身的狀態(tài)及變化。陀螺儀通過(guò)測(cè)量角度、角速度、角加速度的變化，可以得到機(jī)器人的姿態(tài)角、運(yùn)動(dòng)方向以及運(yùn)動(dòng)方向的改變等信息，其結(jié)構(gòu)如圖b所示。接觸和接近傳感器類(lèi)似于動(dòng)物的觸須，可以幫助機(jī)器人避免與環(huán)境中的物體發(fā)生碰撞，感知探測(cè)范圍內(nèi)是否存在物體。觸覺(jué)傳感器類(lèi)似于皮膚的作用，通常由觸覺(jué)傳感器陣列組成，可以用來(lái)感覺(jué)物體的形狀，乃至物體表面的紋理形狀，圖c。

激光全局定位傳感器運(yùn)用三角測(cè)量法得到機(jī)器人的位置坐標(biāo)信息。GPS(GlobalPositionSystem）用于機(jī)器人的室外定位。激光雷達(dá)可以精確地測(cè)定外部障礙物和機(jī)器人之間的距離值。超聲傳感器可以用來(lái)測(cè)量機(jī)器人周?chē)系K物的有無(wú)和距離的遠(yuǎn)近，圖d。紅外傳感器可以用來(lái)測(cè)量距離和方向，也可以用來(lái)測(cè)量外部溫度變化。其他傳感器力和力矩傳感器用來(lái)感覺(jué)機(jī)器人對(duì)外界物體施加的力或力矩的大小，從而保證機(jī)器人的力反饋控制。嗅覺(jué)傳感器是機(jī)器人配備的用來(lái)感知?dú)馕稘舛鹊幕瘜W(xué)傳感器，氣味的濃度和氣流的方向可以用來(lái)解決機(jī)器人的導(dǎo)航問(wèn)題和特殊物質(zhì)的檢測(cè)。

多傳感器信息融合智能機(jī)器人身上通常裝備有多種不同的傳感器，如紅外傳感器、超聲傳感器、激光雷達(dá)、碰撞檢測(cè)傳感器、視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器等。由于受到各傳感器的檢測(cè)對(duì)象、工作范圍、精度等因素的影響，需要確定不同來(lái)源的傳感數(shù)據(jù)的一致性，通過(guò)不同傳感信息的互相補(bǔ)充來(lái)獲得外部完整的信息，所以多傳感器信息融合方法的研究是智能機(jī)器人研究中的重要一環(huán)。多傳感器信息融合的常用方法加權(quán)平均法貝葉斯估計(jì)卡爾曼濾波統(tǒng)計(jì)決策理論D-S證據(jù)推理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊推理法帶置信因子的產(chǎn)生式機(jī)器人視覺(jué)通過(guò)視覺(jué)，人類(lèi)可以獲得大量豐富的信息，而機(jī)器人要通過(guò)視覺(jué)傳感器來(lái)獲取這些大量豐富的信息則存在著許多困難，如距離的遠(yuǎn)近、外界光線強(qiáng)弱、物體間的相互遮擋、陰影、圖像信息處理量大、機(jī)器人對(duì)視覺(jué)圖像處理的實(shí)時(shí)要求高等。

視覺(jué)信息處理三步機(jī)器人的視覺(jué)信息處理過(guò)程可以大體分為三步：首先是視覺(jué)信息的輸入，其次是視覺(jué)信息的預(yù)處