智能机器人及其应用

智能机器人及其应用

田海波西安科技大学机械工程学院2013.1.主要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涉及的技术智能机器人机器人竞赛什么是机器人（robot）

机器人问世已有几十年，但对这一问题一直没有统一的意见。原因之一是机器人学科还在发展，另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。正是由于机器人定义的模糊，人们才会有充分的想象和创造空间。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（如，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：美国机器人协会（RIA)：一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机（Manipulator）。美国家标准局：一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业任务或动作的机械装置。什么是机器人（robot）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、救援机器人用于医疗、福利外科手术机器人、智能轮椅……与人协调作业机器宠物，如日本的机器狗，机器猫。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，GeorgeDeval开发出第一台可编程机器人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（美国通用机械公司）1964年，MIT，StanfordUniversity

等成立人工智能研究所1965年，CarnegieMellonUniversity建立机器人研究所机器人的发展历史1967年，第一台Unimation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)诞生机器器人人的的发发展展历历史史1972，IBM公司司开开发发出出内内部部使使用用的的制制造造机机器器人人，，并并发发展展成成为为IBM7565商用用机机器器人人机器器人人的的发发展展历历史史1978年，，第第一一台台PUMA机器器人人由由Unimation装运运到到GM公司司机器器人人的的发发展展历历史史80年代代开开始始，，各各种种机机器器人人公公司司陆陆续续成成立立，，并并不不断断出出现现兼兼并并和和调调整整1983年，，美美国国开开始始将将机机器器人人学学列列入入教教学学计计划划。。1994年，，CMU利用用Dante机器器人人探探测测Alaskaspurr火山山采采集集火火山山气气体体样样本本机器器人人的的发发展展历历史史1995年，，IntuitiveSurgical公司司推推出出外外科科手手术术机机器器人人。。机器器人人的的发发展展历历史史1997年，，NASA的探探险险者者登登陆陆火火星星，，并并由由旅旅行行者者（（Sojourner）将将所所拍拍摄摄的的照照片片发发回回地地球球机器器人人的的发发展展历历史史1997年，，Honda推出出人人形形机机器器人人P31999年，，Sony推出出机机器器狗狗Aibo机器器人人的的发发展展历历史史2000年，，Honda推出出第第二二代代人人形形机机器器人人Asimo,Sony推出出人人形形机机器器人人Qiro。ASIMO会拉拉提提琴琴,曾经经登登台台指指挥挥交交响响乐乐团团。。QRIO身高高54cm，重重5kg，可可以以跳跳舞舞打打拳拳。。机器器人人的的发发展展历历史史2001年，，加加拿拿大大MD机器器人人公公司司建建造造的的““空空间间站站远远程程操操纵纵系系统统””发发射射进进入入太太空空轨轨道道机器人的发展展历史2004年，美国的““机遇号”登登上火星。机器人的发展展历史机器人发展趋趋势用于制造生产产线结构化环境下下规则工作具有简单智能能的工业机器人工程、社会服服务、人类生生活等各个领领域适应非结构环环境下的各种灵活需求求具有综合和集集成能力的智能机器人功能工作环境智能程度机器人发展趋趋势美国卡内基梅梅隆大学的科科学家预测：：未来的机器人人将使目前信信息科技革命命的贡献相形形见绌，机器器人市场将超超越信息产业业，成为全球球最大的工业业。日本：拥有世界上58％的机器人大力发展机器器人教育和机机器人产业机器人的分类类按所替代的人人体器官分类类按智能水平分分类按机器人的应应用分类分类1——按所替代的人人体器官分类类操作机器人---手移动机器人---腿视觉机器人---眼听觉机器人---耳操作机器人机械臂——相当于手臂机械手——相当于手指移动机器人轮式：独轮、、两轮、三轮轮、四轮、六六轮等腿式：两足、、多足履带式视觉机器人产品检测人脸检测人脸识别物体识别……分类2——按智能水平分分类分类名称简要解释人工操作装置有几个自由度，有操作员操纵，能实现若干预定的功能。固定顺序机器人按预定的不变顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。可变顺序机器人按预定的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。但顺序和条件可作适当改变。示教再现型机器人通过手动或其它方式，先引导机器人动作，记录下工作程序，机器人则自动重复进行作业。数控型机器人不必使机器人动作，通过数值、语言等为机器人提供运动程序，能进行可编程伺服控制。感知型机器人利用传感器获取的信息控制机器人的动作。机器人对环境有一定的适应性。如拣蛋机器人。智能机器人机器人具有感知和理解外部环境的能力，即使环境发生变化，也能够成功的完成任务。如火星探测车。第一代第二代第三代分类3——按机器人的应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……机器人的组成成机械臂或移动动车（运动平平台）末端执行器驱动器传感器控制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属驱动器磁致伸缩驱动动器传感器位置传感器速度/加速度传感器器力/力矩传感器触觉传感器接近觉传感器器测距仪嗅觉传感器视觉系统语音识别和语语音合成编码码器所涉及的研究究领域机械设计与制制造运动学与动力力学传感器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规划、路径规规划机器感知计算机视觉语义识别信息融合机器学习和知知识发现（深深蓝机器人））分布式人工智智能分布式问题求求解多智能体行为为协调新型智能机器器人护士助手智能轮椅家用及办公机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”机器人它可以完成以下各项任务：运送医疗器材和设备，为病人送饭，送病历、报表及信件，运送药品，运送试验样品及试验结果，在医院内部送邮件及包裹。松下电工研制的医院智能跑腿机器人智能轮椅奈良先端科学学技术大学院院大学的电动动轮椅“WATSON”。摄像头安装装在轮椅前面面，可以捕捉捉坐在椅子上上的人的表情情。一点头轮轮椅就开始活活动，向左右右看的话轮椅椅就向看的方方向转弯，摇摇头就停下来来，这样不用用手足仅靠头头部的运动与与视线就能控控制轮椅。中国科学院自自动化研究所所研制的一种种具有视觉和和口令导航功功能并能与人人进行语音交交互的机器人人轮椅。美国公公司开开发一一种iBot自动平平衡轮轮椅家用伙伙伴型型机器器人日本东东芝的的家用用机器器人ApriAlpha主要功功能：：与人沟沟通、、聊天天、认认人三菱重重工的的wakamaru，可以以进行行声音音识别别、生生活情情景对对话会会话。。家用清清洁机机器人人日立家家用清清洁机机器人人直径25cm×高度13cm打扫完完毕后后自动动进入入“充充电兼兼垃圾圾回收收站””办公/商务服服务机机器人人富士通通服务务机器器人，，可以胜胜任引引导、、搬运运、巡巡视、、提供供信息息等事事务，可以以回应应人的的招呼呼清洗机机器人人哈工大大研制制的面面壁清清洗机机器人人北航研研制的的擦窗窗机器器人清洗机机器人人德国汉汉萨航航空公公司委委托普普茨迈迈斯特特公司司研制制的““清洗洗巨人人”清洗机机器人人水下机机器人人水下6000米无缆缆自治治机器器人(中国)“探索者者号”水下1000米机器器人水下机机器人人澳大利利亚机机器人人研究究中心心研制制的水水下机机器人人空间机机器人人军用机机器人人微型飞飞行机机器人人精工爱爱普生生的全全球最最轻微微型飞飞行机机器人人μFR-ⅡⅡ类人机机器人人日本本本田研研制的的ASIMO类人机机器人人日本新新能源源和产产业技技术开开发组组织展展出研研制的的“HRP-2Promete”在跌倒倒后还还可以以站起起来类人机机器人人富士通通公司司研制制的“HOAP-2”。机器人人竞赛赛主要的的机器器人竞竞赛足球机机器人人比赛赛机器人人竞赛赛的意意义为相关关理论论和技技术提提供一一个实实践平平台和和检验验标准准，有有效促促进相相关领领域的的发展展。培养多多学科科交叉叉的综综合性性人才才、机机器人人工业业发展展的后后备人人才培养学学生的的创新新能力力、理理论与与实践践相结结合能能力、、动手手能力力和协协作精精神主要的的机器器人竞竞赛机器人人足球球赛机器人人相扑扑赛空中机机器人人比赛赛灭火机机器人人比赛赛创新性性机器器人大大赛……机器人人足球球比赛赛1992年，加加