人工智能基础与应用 课件 8.2智能机器人

智能机器人主讲人：郁云人工智能课程团队人工智能基础与应用目录|

CONTENTS智能机器人概念01智能机器人组成02智能机器人关键技术0301智能机器人概念智能机器人概念智能机器人是指具备感知、认知和学习能力的机器人系统。它们能够通过传感器感知环境并对感知到的信息进行处理和理解，从而做出自主的决策和行动。智能机器人的概念源于人工智能和机器人技术的融合，使机器人能够模拟人类的智能行为和智能决策过程。人工智能可以解决学习、感知、语言理解、逻辑推理等任务。机器人通常能够自主地或半自主地执行一系列动作。智能机器人概念智能机器人特点智能机器人利用模式识别、图像处理、语音识别等技术，对感知到的数据进行处理、分析和理解，形成对环境和任务的认知。技术名称描述感知能力智能机器人通过各种传感器（如视觉传感器、声音传感器、触觉传感器等）感知环境中的信息。这些传感器能够帮助机器人感知物体、测量距离、检测力量、识别声音等。认知能力智能机器人能够对感知到的信息进行处理、分析和理解，从而形成对环境和任务的认知。它们可以利用模式识别、图像处理、语音识别等技术来理解和解释感知到的数据。学习能力智能机器人具备学习和适应能力，能够通过与环境的交互和经验积累改进自身的性能和行为。它们可以利用机器学习、深度学习等技术来自主地学习和优化自身的行为策略。自主决策和行动能力智能机器人能够基于感知、认知和学习的结果做出自主的决策，并执行相应的行动。它们可以进行路径规划、运动控制、任务执行等操作，以实现预定的目标和任务。人机交互能力智能机器人具备与人类进行自然和智能的交互能力。它们可以识别和理解人类的语音指令、表情和手势，并能够以适当的方式与人类进行沟通和合作。02智能机器人组成智能机器人组成智能机器人的组成和发展是一个多学科交叉的领域，涉及机械工程、电子工程、计算机科学、人工智能等多个领域的知识和技术。智能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、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。通常情况下，智能机器人是由机器人和作业对象及环境共同构成的，其中机器人系统结构包括机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四大部分，每个系统又有包含了很多子系统智能机器人组成机器人四大系统结构包括机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统系统结构名称定义机械系统指包括机身、臂部、手腕、末端操作器和行走机构等部分，每一部分都有若干自由度，从而构成一个多自由度的机械系统。常见工业机器人机械系统相当于人的身体(如骨髓、手、臂和腿等)。驱动系统指驱动机械系统动作的驱动装置。根据驱动源的不同，驱动系统可分为电气、液压和气压三种以及把它们结合起来应用的综合系统。该部分的作用相当于人的肌肉。控制系统负责管理和控制机器人的行为和动作的部分。控制系统接收来自机器人传感器的输入信息，经过处理和分析后，生成相应的控制指令，以驱动机器人执行特定的任务或动作。控制系统的作用相当于人的大脑。感知系统由内部传感器和外部传感器组成，获取机器人内部和外部环境信息，并把这些信息反馈给控制系统。内部状态传感器用于检测各关节的位置、速度等变量，为闭环伺服控制系统提供反馈信息。外部状态传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度和接触情况等，用于引导机器人，便于其识别物体并做出相应处理。外部传感器可使机器人以灵活的方式对它所处的环境做出反应，赋予机器人一定的智能，常用传感器有视觉传感器、语音传感器、距离传感器、温度传感器、气体传感器等。智能机器人组成NAO类人机器人NAO是世界上应用最广泛的类人型机器人之一，具有25个自由度，100多个传感器，机载电脑，支持23国语言，支持远程控制，可实现完全编程。NAO在上海世博会期间入驻法国馆，成为法国创新先锋代表和巴黎馆吉祥物。当前，超过1700个Nao已经被全球30个国家的450多所顶尖高校和实验室购买作为研究工具。正在使用Nao的高校机构有美国哈佛大学和布朗大学、英国威尔士大学、德国弗莱堡大学、日本东京大学、中国浙江大学、同济大学和山西大学。高校不仅将Nao运用在机器人研究，人工智能和计算机科学领域，还运用在社会学和医疗保健领域。Nao参与的研究项目包括自闭症治疗、多智能体系统、自动化、讯号处理、全身运动以及路径规划。Nao机器人参与的研究不仅推动了机器人技术的进步，还为人类社会带来了切实的益处。通过改善教育、医疗和工业等多个领域的服务质量，Nao机器人助力人类实现更高的生活质量和工作效率。03智能机器人关键技术智能机器人关键AI技术对智能机器人的发展影响较大的AI关键技术主要包括智能感知技术、智能导航与规划技术、智能控制与操作技术、智能交互技术等。智能机器人关键AI技术智能感知技术机器人获取外部环境信息的主要部分，类似于人的五官。01传感器机器人辨识物体，并确定其位置。02计算机视觉机器人通过触摸来识别物体的滑动和定位物体。03触觉智能检测、测量并显示声音波形的传感器。04听觉传感器把分布在不同位置的多个传感器所采集到的相关信息进行综合处理，以产生更全面、更准确的信息。05多传感器信息融合技术智能机器人关键AI技术智能导航和规划感知姿态和环境，识别、存储、搜索、处理，找出最优路径。智能导航01利用最优路径规划算法找到有效避开障碍物的最优路径。路径规划02惯性导航、视觉导航、卫星导航。导航方式03基于地图的全局路径规划、基于传感器的局部路径规划、传感器的混合路径规划。路径规划方法04机器人根据感知、认知和学习的结果做出自主决策，规划行动策略，完成特定任务。自主决策与规划05智能机器人关键AI技术智能运动控制运动控制技术使机器人精确控制运动和姿态。机械手臂系统完成各种灵巧操作，是机器人操作中最重要的基本任务之一。路径规划技术规划最优路径，避开障碍物和难以通行区域。人工神经网络和模糊逻辑用于机器人的运动