人工智能基础与应用 课件 8.1机器人简介

机器人简介主讲人：郁云人工智能课程团队人工智能基础与应用目录|

CONTENTS机器人概念01机器人三大定律02机器人分类0301机器人概念机器人概念“机器人”一词的起源：机器人形象和机器人一词，最早出现在科幻和文学作品中。1920年，捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了一部名为《罗萨姆的万能机器人》的剧本，剧中叙述了一个叫罗萨姆的公司把机器人作为人类生产的工业品推向市场，让它充当劳动力代替人类劳动的故事。作者根据小说中Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。机器人概念1967年，在第一届机器人学术会议上，人们提出了两个有代表性的定义。一个是森政弘、合田周平共同提出的“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7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性10个特性来表示机器人的形象。另一个定义则由加藤一郎提出，他把具有如下3个条件的机器称为机器人:1.具有脑、手、脚等三要素的个体;2.具有非接触传感器(用眼、耳接受远方信息)和接触传感器;3.具有平衡觉和固有觉的传感器。机器人概念时间国家/组织/个人定义1979年美国机器人工业协会一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机。1980年日本工业机器人协会一种带有记忆装置和末端执行器的、能够通过自动化的动作而代替人类劳动的通用机器。1987年国际标准化组织工业机器人是一种具有自动控制操作和移动功能、能完成各种作业的可编程操作机1988年法国埃斯皮奥机器人是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象1994年中国科学院自动化研究所一种自动化的机器，所不同的是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、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。机器人定义03机器人三大定律机器人三大定律机器人三大定律，也被称为机器人学家艾萨克·阿西莫夫（IsaacAsimov）的机器人法则，是关于机器人行为和人工智能伦理的原则。这些定律旨在确保机器人在与人类互动和执行任务时遵循道德和安全准则。机器人三大定律定律级别定律定义定律解释第一定律机器人不得伤害人类或无行动能力的人类，也不得因不作为而使人类受到伤害。这条定律强调了机器人不应该对人类造成伤害，无论是直接的身体伤害还是通过不作为导致的危险。机器人的主要任务是为人类提供帮助和服务，而不是对人类造成伤害。第二定律机器人必须服从人类的命令，除非这些命令与第一定律相冲突。这条定律要求机器人遵循人类的指令和命令，但前提是这些命令不会违反第一定律。如果机器人接收到与第一定律相冲突的命令，它应该拒绝执行或寻求其他解决方案以避免伤害人类。第三定律机器人必须保护自己的存在，除非这种保护与第一定律或第二定律相冲突。这条定律强调了机器人对自身安全和保护的权利。机器人应该采取适当的措施来保护自己，但不能通过违反第一定律或第二定律来实现。这意味着机器人不能通过伤害人类或违抗人类的命令来保护自己。机器人三大定律医疗机器人的责任的与道德在医疗领域，机器人已经展现出了惊人的能力，比如手术机器人能执行复杂且精细的手术操作，康复机器人能为病患提供个性化的康复训练，护理机器人则能协助医护人员完成日常的病患照护工作。但随之而来的，是对机器人责任的考量。当机器人出现错误或故障时，如何确定责任归属？是制造商、程序员，还是操作机器人的医护人员？道德问题同样棘手。医疗工作不仅关注技术和效果，更强调伦理原则和人文关怀。但机器人在执行医疗任务时，可能会忽略这些方面，导致医疗过程缺乏人文关怀和道德考量。比如，在紧急情况下，机器人是否应该优先救援年轻患者，还是平等对待所有需要救助的患者？这些问题都需要我们深入探讨和解决。机器人三大定律零定律法则为了让法则更完善，后来又出现了补充的“机器人零定律”。第零定律：机器人必须保护人类的整体利益不受伤害，其它三条定律都是在这一前提下才能成立。三定律加上零定律，看来堪称完美，但是“人类的整体利益”这种混沌的概念，连人类自己都搞不明白，更不要说那些用0和1来想问题的机器人了。威尔·史密斯曾说：“《我，机器人》中心概念是机器人没有问题，科技本身也不是问题，人类逻辑的极限才是真正的问题。”02机器人的分类机器人的分类机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。专家预测，机器人产业将成为继汽车、计算机之后新的大型高技术产业。但是，直到2019年为止，对于机器人的分类依然争议不断，难以统一，极大的阻碍了机器人产业的发展。《机器人分类》规定了机器人的分类原则、分类方法和分类汇总。该标准适用于机器人的分类，分类方法标准有应用领域、运动方式、使用空间、机械结构四个方向。机器人的分类（1）应用领域机器人根据机器人的应用领域，机器人可分为工业机器人、个人/家庭服务机器人、公共服务机器人、特种机器人和其他应用领域机器人应用领域机器人描述应用工业机器人（industrialrobot）可自动控制、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或者三个以上轴进行编程，它可以是固定式或移动式，在工业自动化中广泛使用。搬运作业机器人、焊接机器人、喷涂机器人、装配机器人、加工机器人、码垛机器人、其他工业机器人。个人/家庭服务机器人（personal/householdservicerobot）在家居环境或类似环境下使用的，以满足使用者生活需求为目的的服务机器人。这类机器人的操作使用，通常不需要专业知识或技能，不需要特别的培训或资质。家务机器人、娱乐机器人、教育机器人、养老机器人、个人运输机器人、其他家用机器人。公共服务机器人（publicservicerobot）住宿、餐饮、金融、清洁、物流、教育、文化和娱乐等领域的公共场合为人类提供一般服务的商用机器人。餐饮机器人、讲解引导机器人、公共代步机器人、多媒体机器人、其他机器人。特种机器人（specialrobot）应用于专业领域，一般由经过专门培训的人员操作或使用的，辅助和/或替代人执行任务的机器人。搜救机器人、采掘机器人、手术机器人、康复机器人、检修机器人、侦查机器人、排爆机器人、其他机器人。其他应用领域机器人除以上四类应用领域之外的机器人。机器人的分类（1）应用领域机器人根据机器人的应用领域，机器人可分为工业机器人、个人/家庭服务机器人、公共服务机器人、特种机器人和其他应用领域机器人机器人的分类（2）运动样式机器人根据机器人的运动方式，机器人可分为轮式机器人、足腿式机器人、履带式机器人、蠕动式机器人、飞行式机器人、浮游式机器人、潜游式机器人和其他运动方式机器人运动样式机器人描述应用轮式机器人（wheeledrobot）利用轮子实现移动的移动机器人。按其驱动方式可分为：1）双轮驱动机器人2）三轮驱动机器人3）全方位驱动机器人4）其他轮式机器人。足腿式机器人（leggedrobot）亦称腿式机器人，利用一条或更多条腿实现移动的移动机器人。按其腿的数量可分为：1）双足机器人2）三足机器人3）四足机器人4）其他足腿式机器人。履带式机器人（crawlerrobot;trackedrobot）利用履带实现移动的移动机器人。按其驱动履带及关节数量可分为：1）单节双履带机器人2）双节双履带机器人3）多节多履带机器人4）其他履带式机器人。蠕动式机器人（squirmingrobot）利用自身蠕动装置实现移动的机器人。按其移动方向可分为：1）上下蠕动机器人2）左右蠕动机器人3）其他蠕动式机器人。飞行式机器人（flyingrobot）亦称空中机器人，利用自身的飞行装置飞行移动的移动机器人。按其起飞方式可分为：1）直升飞行机器人2）滑行飞行机器人3）手抛飞行机器人4）其他飞行式机器人。浮游式机器人（floatingrobot）亦称水面机器人，利用自身的推进装置在水面上实现移动的移动机器人。按其推进方式可分为：1）螺旋桨浮游机器人2）平旋推进浮游机器人3）喷水浮游机器人4）喷气浮游机器人5）其他浮游式机器人。潜游式机器人（divingrobot）亦称水下机器人，利用下潜、潜游装置实现下潜游动的移动机器人。按其运动方式可分为：1）拖曳潜游机器人2）自主潜游机器人3）其他潜游式式机器人其他运动方式机器人

主要包括固定式机器人、复合式机器人、穿戴式机器人、喷射式机器人和除了以上运动方式之外的机器人。机器人的分类（2）运动样式机器人根据机器人的运动方式，机器人可分为轮式机器人、足腿式机器人、履带式机器人、蠕动式机器人、飞行式机器人、浮游式机器人、潜游式机器人和其他运动方式机器人机器人的分类（3）空间样式机器人根据机器人的使用空间，机器人可分为地面/地下机器人、水面/水下机器人、空中机器人、空间机器人和其他使用空间机器人空间样式机器人描述地面/地下机器人（groundrobot）在地平面上/下辅助和/或替代人执行任务的机器人。水面/水下机器人按其使用水域可分为：1）内河水面机器人2）海洋水面机器人3）浅水机器人4）深水机器人5）其他水下机器人。空中机器人按中国民航局空域分类，可分为：1）中低空机器人2）高空机器人3）其他空中机器人。空间机器人（spacerobot）在太空中进行试验、操作、探测等活动的机器人。空间机器人按使用空间可分为：1）空间站机器人2）星球探测机器人3）其他空间机器人其他使用空间机器人除了地面/地下机器人、水面/水下机器人、空中机器人、空间机器人之外的其他使用空间机器人。机器人的分类（4）机械结构样式机器人依据JB/T8430—2014标准，机器人按其机械结构类型可分为垂直关节型机器人、平面关节型机器人、直角坐标型机器人、并联机器人和其他机械结构类型机器人。机械结构样式机器人描述垂直关节型机器人按其轴数可分为四轴关节机器人、五轴关节机器人、六轴关节机器人和其他垂直关节型机器人，类似于人类的手臂；应用领域有装货、卸货、喷漆、表面处理、测试、测量、弧焊、点焊、包装、装配、切屑机床、固定、特种装配操作、锻造、铸造等。平面关节型机器人按其手臂数量可分为单臂SCARA（SelectivelyCompliantArmforRoboticAssembly）机器人、双臂SCARA机器人和其他平面关节型机器人，其通常由三个互相平行的旋转轴和一个线性轴组成，应用领域有装货、卸货、焊接、包装、固定、涂层、喷漆、粘结、封装、特种搬运操作、装配等。直角坐标型机器人能够实现自动控制的、可重复编程的、运动自由度仅包含三维空间正交平移的自动化设备，组成部分包含直线运动轴、运动轴的驱动系统、控制系统、终端设备。可在多领域进行应用，有超大行程、组合能力强等优点。直角坐标机器人可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。并联机器人（pa