专家机器人技术发展简介.ppt

1、机器人技术发展简介,浙江大学 工业控制技术国家重点实验室 熊 蓉,内容,什么是机器人 机器人的发展历史和趋势 机器人的分类 机器人的组成和技术 新型智能机器人 机器人竞赛,什么是机器人（robot）,日本： 森政弘与合田周平： 机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器 加藤一郎：具有如下3个条件的机器 具有脑、手、脚等三要素的个体； 具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器； 具有平衡觉和固有觉的传感器。,什么是机器人（robot）,美国： 易于再编程的装置 手动装置、固定顺序的装置都不认为是机器人,什么是机器人（robot）

2、,中国： 机器人是一种自动化的机器 这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如 感知能力 规划能力 动作能力 协同能力,什么是机器人（robot）,国际标准化组织对工业机器人的定义 （1987年） 工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。,机器人的功能,节省劳动力 搬运机器人、清扫机器人 进行极限作业 喷漆机器人、空间机器人、海底机器人 用于医疗、福利 外科手术、智能轮椅 与人协调作业 机器宠物,机器人的发展历史,1920年，捷克作家卡雷尔卡佩克在科幻剧本罗萨姆的万能机器人中定义了“robota” 1954年，George Deval开发出第一台可编程机器

3、人 1962年，Unimation公司成立，出现了最早了工业机器人，第一位用户是GM 1964年，MIT，Stanford University 等成立人工智能研究所 1965年，Carnegie Mellon University 建立机器人研究所,1967年，第一台Unimate公司的喷涂用机器人出口到日本 1968年，第一台智能机器人Shakey在斯坦福研究所(SRI)诞生,1972，IBM公司开发出内部使用的制造机器人，并发展成为IBM7565商用机器人,1973年，Cincinnati Milacron公司推出T3 型机器人,1978年，第一台PUMA机器人由Unimation装运到

4、GM公司,80年代开始，各种机器人公司陆续成立，并不断出现兼并和调整 1983年，美国开始将机器人学列入教学计划。 1994年，CMU利用Dante机器人探测Alaska spurr火山采集火山气体样本,1995年，Intuitive Surgical 公司推出外科手术机器人。,1997年，NASA的探险者登陆火星，并由旅行者将所拍摄的照片发回地球,1997年，Honda推出人形机器人P3 1999年，Sony推出机器狗Aibo,2000年，Honda推出第二代人形机器人Asimo, Sony推出人形机器人Qiro,2001年，加拿大MD机器人公司建造的“空间站远程操纵系统”发射进入太空轨道,

5、机器人发展趋势,用于制造生产线,结构化环境下 规则工作,具有简单智能的 工业机器人,工程、社会服务、人类生活等各个领域,适应非结构环境下的 各种灵活需求,具有综合和集成能力的 智能机器人,卡内基梅隆的科学家预测： 未来的机器人将使目前资讯科技革命的贡献相形见绌，机器人市场将超越资讯业，成为全球最大的工业。 日本： 拥有世界上58的机器人 大力发展机器人教育和机器人产业,机器人的分类,按所替代的人体器官分类 按基于什么样的信息进行动作分类 按机器人的应用分类,分类1按所替代的人体器官分类,操作机器人 移动机器人 视觉机器人,操作机器人,机械臂相当于手臂 机械手相当于手指,移动机器人,轮式：独轮、

6、两轮、三轮、四轮 腿式：两足、多足 履带 躯干,视觉机器人,产品检测 人脸检测 人脸识别 物体识别 ,分类2按操纵信息分类,操纵机器人 程序机器人 示教再现机器人 数控机器人 智能机器人,分类3按机器人的应用分类,工业机器人 特种机器人 服务机器人 娱乐机器人 军用机器人 水下机器人 农业机器人 ,机器人的组成,机械手或移动车 末端执行器 驱动器 传感器 控制器 处理器 软件,驱动器,电动机 伺服电机 步进电机 直流电机 液压驱动器 气动驱动器 形状记忆金属驱动器 磁致伸缩驱动器,传感器,位置传感器 速度/加速度传感器 力/力矩传感器 触觉传感器 接近觉传感器 测距仪 嗅觉传感器 视觉系统 语

7、音识别和语音合成编码器,所涉及的研究领域,机械设计与制造 传感器 运动学与动力学 人工智能 通讯 材料 能源 ,人工智能,规划和配置 机器人动作规划、路径规划 机器感知 计算机视觉 ，例：人脸重构 语义识别 信息融合 机器学习和知识发现 分布式人工智能 分布式问题求解 多智能体行为协调,例：地图构建,目标：自动构建环境地图，用于侦察、救援、导航等等 单机器人地图构建 同时定位与地图构建 机器视觉 多传感器信息融合 路径规划,多机器人地图构建 分布式人工智能,人工智能发展趋势,单主体静态可预测环境中的问题求解,多主体动态不可预测环境中的问题求解,标准问题：国际象棋的人机对抗,标准问题：足球的机机

8、对抗和人机对抗,下棋 对抗 足球对抗 环境 静态 动态 状态改变 依次动作 实时 可用信息 完全 不完全 传感信息特征 符号 非符号 控制 集中 分布,新型智能机器人,护士助手 智能轮椅 家用及办公机器人 水下机器人 空间机器人 军用机器人 类人机器人,护士助手,TRC公司开发的“护士助手”机器人,松下电工研制的医院智能跑腿机器人,智能轮椅,家用伙伴型机器人,日本东芝的家用机器人ApriAlpha主要功能：与人沟通、聊天、认人,三菱重工的wakamaru，可以进行声音识别、生活情景对话会话。,家用清洁机器人,日立家用清洁机器人 直径25cm 高度13cm,打扫完毕后自动进入“充电兼垃圾回收站”

9、,办公/商务服务机器人,富士通服务机器人，可以胜任引导、搬运、巡视、提供信息等事务，可以回应人的招呼,清洗机器人,哈工大研制的面壁清洗机器人 北航研制的擦窗机器人,清洗机器人,德国汉萨航空公司委托普茨迈斯特公司研制的“清洗巨人”,水下机器人,水下6000米无缆自治机器人,“探索者号”水下1000米机器人,水下机器人,澳大利亚机器人研究中心研制的水下机器人,浅水机器人,空间机器人,军用机器人,微型飞行机器人,精工爱普生的全球最轻微型飞行机器人FR-,类人机器人,日本本田研制的 ASIMO,类人机器人,日本索尼公司开发的Qiro Robot 录像1 录像2,类人机器人,日本新能源和产业技术开发组织

10、展出研制的“HRP-2 Promete”,在跌倒后还可以站起来,类人机器人,富士通公司研制的“HOAP-2”。,机器人竞赛,主要的机器人竞赛 足球机器人比赛,机器人竞赛的意义,为相关理论和技术提供一个实践平台和检验标准，有效促进相关领域的发展。 培养多学科交叉的综合性人才、机器人工业发展的后备人才 培养学生的创新能力、理论与实践相结合能力、动手能力和协作精神,主要的机器人竞赛,机器人足球赛 机器人相扑赛 空中机器人比赛 灭火机器人比赛 创新性机器人大赛 ,机器人足球比赛,1992年，加拿大不列颠哥伦比亚大学的教授Alan Mackworth在论文On Seeing Robots中提出设想 由硬件或仿真机器人进行的足球赛，比赛规则与人类正规的足球比赛规则类似 最终目标：到2050年，一支全自主的类人型机器人足球队，战胜人类的足球世界杯冠军队,足球机器人系统基本框架,机器人子系统(智能体)动作执行体 环境感知子系统了解环境信息和位置信息 策略子系统多机器人协作、单机器人的技术动作和运动规划 通讯子系统信息交换,国际机器人足球比赛,RoboCup FIRA,RoboCup,Robot World Cup 国际组织：RoboCup联合会(Federation) 主要活动 各类机