智能机器人及其应用

智能机器人及其运用田海波西安科技大学机械工程学院2021.1.主要内容什么是机器人机器人的开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，但对这一问题不断没有一致的意见。缘由之一是机器人学科还在开展，另一缘由主要是由于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发明空间。什么是机器人〔robot〕日本：森政弘与合田周平：机器人是一种具有挪动性、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)：一种用于挪动各种资料、零件、工具或公用安装的，经过程序动作来执行各种义务，并具有编程才干的多功能操作机〔Manipulator〕。美国家规范局：一种可以进展编程并在自动控制下完成某些操作和挪动作业义务或动作的机械安装。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类似的智能才干，如感知才干规划才干动作才干协同才干什么是机器人〔robot〕国际规范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挪动功能，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……进展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。机器人的开展历史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等成立人工智能研讨所1965年，CarnegieMellonUniversity建立机器人研讨所机器人的开展历史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在斯坦福研讨所(SRI)诞生机器人的开展历史1972，IBM公司开发出内部运用的制造机器人，并开展成为IBM7565商用机器人机器人的开展历史1978年，第一台PUMA机器人由Unimation装运到GM公司机器人的开展历史80年代开场，各种机器人公司陆续成立，并不断出现兼并和调整1983年，美国开场将机器人学列入教学方案。1994年，CMU利用Dante机器人探测Alaskaspurr火山采集火山气体样本机器人的开展历史1995年，IntuitiveSurgical公司推出外科手术机器人。机器人的开展历史1997年，NASA的探险者登陆火星，并由游览者〔Sojourner〕将所拍摄的照片发回地球机器人的开展历史1997年，Honda推出

人形机器人P31999年，Sony推出机

器狗Aibo机器人的开展历史2000年，Honda推出第二代人形机器人Asimo,Sony推出人形机器人Qiro。ASIMO会拉提琴,曾经登台指挥交响乐团。QRIO身高54cm，重5kg，可以跳舞打拳。机器人的开展历史2001年，加拿大MD机器人公司建造的“空间站远程支配系统〞发射进入太空轨道机器人的开展历史2004年，美国的“机遇号〞登上火星。机器人的开展历史机器人开展趋势用于制造消费线构造化环境下规那么任务具有简单智能的工业机器人工程、社会效力、人类生活等各个领域顺应非构造环境下的各种灵敏需求具有综合和集成才干的智能机器人功能任务环境智能程度机器人开展趋势美国卡内基梅隆大学的科学家预测：未来的机器人将使目前信息科技革命的奉献相形见绌，机器人市场将超越信息产业，成为全球最大的工业。日本：拥有世界上58％的机器人大力开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智能程度分类按机器人的运用分类分类1——按所替代的人体器官分类操作机器人---手挪动机器人---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——相当于手指挪动机器人轮式：独轮、两轮、三轮、四轮、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——按智能程度分类分类名称简要解释人工操作安装有几个自在度，有操作员支配，能实现假设干涉定的功能。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动。示教再现型机器人经过手动或其它方式，先引导机器人动作，记录下任务程序，机器人那么自动反复进展作业。数控型机器人不用使机器人动作，经过数值、言语等为机器人提供运动程序，能进展可编程伺服控制。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顺应性。如拣蛋机器人。智能机器人机器人具有感知和了解外部环境的才干，即使环境发生变化，也可以胜利的完成义务。如火星探测车。第一代第二代第三代分类3——按机器人的运用分类工业机器人特种机器人效力机器人文娱机器人军用机器人水下机器人农业机器人……机器人的组成机械臂或挪动车〔运动平台〕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外形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音识别和语音合成编码器所涉及的研讨领域机械设计与制造运动学与动力学传感器人工智能通讯资料能源……人工智能规划和配置机器人动作规划、途径规划机器感知计算机视觉语义识别信息交融机器学习和知识发现〔深蓝机器人〕分布式人工智能分布式问题求解多智能体行为协调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〞机器人它可以完成以下各项义务：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，运送实验样品及实验结果，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技术大学院大学的电动轮椅“WATSON〞。摄像头安装在轮椅前面，可以捕捉坐在椅子上的人的表情。一点头轮椅就开场活动，向左右看的话轮椅就向看的方向转弯，摇头就停下来，这样不用手足仅靠头部的运动与视野就能控制轮椅。中国科学院自动化研讨所研制的一种具有视觉和口令导航功能并能与人进展语音交互的机器人轮椅。美国公司开发一种iBot自动平衡轮椅家用同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，可以进展声音识别、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清扫终了后自动进入“充电兼渣滓回收站〞办公/商务效力机器人富士通效力机器人，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〞清洗机器人水下机器人水下6000米无缆自治机器人(中国)“探求者号〞水下1000米机器人水下机器人澳大利亚机器人研讨中心研制的水下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细微型飞行机器人μFR-Ⅱ类人机器人日本本田研制的ASIMO类人机器人日本新能源和产业技术开发组织展出研制的“HRP-2Promete〞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竞赛机器人竞赛的意义为相关实际和技术提供一个实际平台和检验规范，有效促进相关领域的开展。培育多学科交叉的综合性人才、机器人工业开展的后备人才培育学生的创新才干、实际与实际相结合才干、动手才干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竞赛灭火机器人竞赛创新性机器人大赛……机器人足球竞赛1992年，加拿大不列颠哥伦比亚大学的教授AlanMackworth在论文<OnSeeingRobots>中提出想象由硬件或仿真机器人进展的足球赛，竞赛规那么与人类正规的足球竞赛规那么类似最终目的：到2050年，一支全自