简单机器人设计原理

1、智能机器人设计概念现在的科学技术突飞猛进，尤其是在计算机这方面得到了更快的发展，人们在计算机这 方面做出大量的科学成果，计算机的处理能力增强和处理速度变快，当然，现在人们主要是 倾向去研究计算机的智能性，那么，我们要求的是计算机的处理能力强、处理速度快、处理 智能化和耐用性能好等，当然了，计算机的这些处理是为了给我们带来更高的经济效应和生 活质量的提高。在计算机不断地更新使得计算机的智能性凸显而出，而智能机器人则是计算机的一种表 现形式，智能机器人的处理能力以及表现形式都是按照计算机的设计观念来设计出来的，当 然了，智能机器人更比较具有自主能力，因为智能机器人相当于是将一台计算机安装了很多 具

2、有一定功能的器官，就像人的各种外部器官使其在处理过程中发挥相应的作用，而各种器 官所发挥作用是靠人大脑的支配来完成的，当然，智能机器人的各器官主要取决于处理器。 那么从现在的智能机器人来看的话，它的设计概念就是一种特殊的计算机，可以说是一种表 现性的计算机或应用型计算机。对于智能机器人的设计当然是要处理能力强即是处理范畴 广、处理速度快、处理智能化以及耐用性能好等要求，虽然是这样的设计理念，但是实现起 来并非那么的容易，那么从现在的机器人来看的话，他们和人之间的差别表现在哪些方面 呢？机器人的动作表现的离散性。什么是离散性？在数学中，它表现得是不连续，是一种跳 变的函数，如下图一从上面图一可以

3、知道，是一个关于t时间函数，在一定连续的时间区间里，函数值s(t)不连 续的，那么我们把这种函数称为离散函数，如果说时间变量和函数值都是离散的，那么这种 函数所表现出来的在信号上可称为数字信号函数，当然对应的是如果在时间和函数值都是连 续的这种信号叫模拟信号函数。在上面介绍了离散这个概念，如果说是在动作上的话，我们只需要清楚它的动作是不连 贯的就行了。想必大家都看过机器舞吧，正是因为那些动作表现得不是很连续，所以才叫它 机器舞，首先得动作表现上是有限的，还有就是动作不连贯，比如说太极，当然了，有的机 器人是能够打太极的，关键是在动作上的表现都是靠程序代码来实现的，而代码并不是无限 的几乎每一条

4、代码都是靠人工写上去的，不可能我们能够把所有的代码都能够写上去。还有 就是机器人的结构是人设计出来的，在制作方面也处在很大的缺陷，并且在一定时间里不能 自动的更新自己的骨架，人是生物，是由智慧的生物，堪称是完美的物种，无与伦比。人类 能进行新陈代谢而使得人不断的在身体方面得到更新，而我们却不知道这种更新过程。当然， 人还可以通过神经调节来更新自己，这一点的话机器人是能够做到的。说到这里，机器人在动作上表现是离散的，这导致在面部表情上也是离散的，人的感觉 可以说是在一定范围内是模拟的，换句话说就是无穷的，人对环境中不同事物会做出在面部 表情上的不同反应表现，心理学就是一门研究人的行为和心理活动规

5、律，正是因为人的心理 活动与外部的动作之间有很大的联系。人的面部表情的变化就像颜色色彩的渐变，是连续的 过程。在现实的机器人中往往只有喜怒哀乐这四种表情，这是往往不够的，人的感觉很丰富， 所以说人的面部表情也是很丰富的，这一点很难做到。机器人系统化的处理机制。首先我们来介绍什么是系统，系统泛指由一群有关连的个体 组成，根据预先编排好的规则工作，能完成个别原件不能单独完成的工作的群体。从定义上 来说是不好理解的。我们应该用函数来解释如下图所示：自芟量wyiv| 因芟量y对应一个自变量X就会输出一个相应的因变量y，而在中间的f (x)函数体就是一种处理机制，而系统就类似于函数，系统也就是处理事物的

6、规则的有机组成，如下图：处理事物系统处理结果当然，在这里我们并不关心图中系统的组成以及结构是什么样的，而在智能机器人的处 理机制就是系统化的处理机制，在系统中事先写入机器代码，即机器需要完成某些事情的规 则，以达到预期所想要的结果。既然是实现编好的事物的规则，那么机器人在处理事物方面 就存在很大的局限性，因为它不是灵活的。人类处理能力也类似于上面的处理过程，区别在于不是固定不变的系统处理机制，就是 说人的处理系统是一种不断自我变化的思维方式，如下面的格式：遇到事物斐化的思笙方式当然了，在设计机器人时，人类的思维方式是可以用程序代码编写的，但当今的机器人 很难做到这一点，因为要做到思维是活跃变化

7、的并且具有一个不断自我更新的过程。与机器 人相比更突出的是人的变化的思维方式具有反馈作用，如下图：遇到事物变化的思维方式正是因为这种反馈，使得具有相对的思考能力，思考是一般机器人不具有的，机器人所 具有处理事物的能力是它的本能，是它事先就准备好了的处理规则，当遇到力所能及的事， 它毫不犹豫地按照预先的规则进行处理，当机器人遇到它没有遇到过的事物它就什么也不知 道了，就不知道该怎么办，所以说我们说它是死板的，不具有灵活性。思考的方法很多，形 象法一一通过图像的静态或动态对意向进行加工。归纳法一一是根据某一法则(概念、定理、 或公式)的推理与演算而进行总结与综合。逆向法一一是对意向进行的反归纳，也

8、就是一种 有效的逻辑推理。移植发一一在推理的过程中，加入新鲜的内容。聚合法一一对新旧的信息 内容进行捏造、扭曲与同化。水平法一一多方面、多角度进行的聚合。垂直法一一单方面或 某一角度进行归纳。发散法一一根据已有的资料并沿着不同的方向对意向进行推理与演算。 演绎法一一顺应某一架构进行归纳。等等，思考的方法很多，但在设计时就显得很难了。现 今的机器人能够做到前面几点已经不错了。当然我们可以对机器人进行一些简单的测试，简 单点的一个例子，在一间小房间中有一个凳子，并且将凳子倒着放置，在小房间的顶上有个 小球，现在机器人在这间小房间里面，我们给机器人命令，要求把房间顶上的小球放在地上， 那么接下来的事

9、就交给机器人去解决了。如果说机器人没有关于凳子的相关资料，那么它会 怎么做，那就得做试验去测试凳子的性能，找到有关凳子的一些性质，看能否帮的上忙。这 是关键。其实，要做到像人一样具有适应环境的能力，像人一样具有思维，像人一样具有意识， 像人一样具有生活的享受，像人一样具有梦想，那还需后天的学习，这是机器人要做到 的核心条件。我们不可能把人所有学到的东西都靠人工给机器人编辑，这是不可能的，就像 人一样不是与生俱来就会很多事情，人刚刚下地时除了本能外什么都没有，而人类所具有的 这些处理事物的本能大都是靠知识的积累，处理能力越强，那么它所学到处理方式当然越多 了，在它的内部所建立的函数越多当然函数与

10、函数之间是具有可调节。说到这里，人或机器 人的处理方式也可以称之是函数，它不仅仅局限于数学中，我们给定一个自变量就通过函数 输出该自变量的因变量。人或机器人的这些处理机制都可以归纳为函数式的处理方法，它是 对事物的归纳与运算，然后做出对事物的处理。人在学习过程中，当然有很多函数流的涌进，并且函数与函数之间建立起相互调节和相 互依赖的关系，在处理事物时，哪些是优先级最高，应从什么样的函数开始，下一步又交给 什么样的函数，函数该如何运算等，这些过程我们是感觉不到的，我们只管会用，而却不知 道它运行的原理是什么，当然了，我这里说的是机器人的简单设计原理，只是稍微的提一下 这个过程。我们不说机器人的作

11、用有多大，现在我们只关心机器人有多聪明。在现今的机器人都是 为了有目的而设计，专门为了某些方面的事物而设计的，所以说机器在这些方面的处理能力 明显比人强，甚至是有些是人不能够解决的问题，当然借助机器去解决，当然这些导致它们 存在局限性，如果说要做到一个具有20岁的正常人所具有的知识不难，但要做到像一个20 岁的正常人的智力，可以说现今的技术是远远不够的。人生是这样的一一活到老，学到老。 学习是所有生物生活的基础，人类的进步不仅需要学习，在学习的能力方面也有较高的要求。仅仅是靠学习也不够的，人类的进步不仅仅存在于学习方面，如果说我们仅仅去学习别 人的东西，尽管学懂了，我们也就停留的前人的成果上，

12、如果说，我们要超越，要进步，那 么我们需要创造，就是创造出前人没有的东西，创造是人独有的特点，例如在灵感方面的创 造的艺术类，可以说艺术人类区别于其他生物的这样一个条件，通常认为，艺术是人类以情 感和想象为特性，来把握和反映互联网纾，表示对互联网纾及自身，对二者关系的看法的一 种特殊方式。其通过审美创造活动再现现实和表现情感理想，在想象中实现审美主体及客体 的相互对象化。通俗的说，艺术也就是人的知识、情感、理想、意念综合心理活动的有机产 物，是人们现实生活和精神世界的形象表现。包括文学、绘画、雕塑、建筑、音乐、舞蹈、 戏剧、电影、曲艺、工艺等。如果说是一些程序代码流，那么这些代码流在艺术方面的这种 变现形式是这样的呢，它在对艺术所表现的是什么样的一个逻辑系统，还是说说下面的图吧， 那是已经固定好了的一种思维模式，尽管自身能具有反馈作用，那也只能说是一种会做题的 机器，而艺术则不同，他的系统不是简单这样一种形式，它所具有的思维方式是很特别的， 也是很难做到的，我们在来看看下面的另外一幅图，那么他是