關(guān)于智能機器人的學習報告

關(guān)于智能機器人的學習報告

　　關(guān)于智能機器人的學習報告

　　摘要

　　大一第一學期我學習了《機械工程概論》一課，聽了各位老師機械學科的各種發(fā)展方向的介紹，我對機械學科有了一個大概的了解。其中，我對老師介紹的智能機器人產(chǎn)生了濃厚的興趣，于是便搜集了一些資料并且稍作整理寫了這篇論文，簡單介紹一下我對智能機器人的認識和了解.

　　關(guān)鍵詞：機械工程概論 智能機器人

　　第一章

　　機器人分類:機器人按其智能程度可分為一般機器人和智能機器人。 一般機器人是指不具有智能，只具有一般編程能力和操作功能的機器人。到目前為止，在世界范圍內(nèi)還沒有一個統(tǒng)一的智能機器人定義。大多數(shù)專家認為智能機器人至少要具備以下三個要素：一是感覺要素，

　　用來認識周圍環(huán)境狀態(tài)；二是運動要素，對外界做出反應(yīng)性動作；三是思考要素，根據(jù)感覺要素所得到的信息，思考采用什么樣的動作。感覺要素包括能感知視覺、接近、距離的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺的接觸型傳感器。這些要素實質(zhì)上就相當于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機、圖像傳感器、超聲波傳感器、激光器、導電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關(guān)等機電元器件來實現(xiàn)。對

　　運動要素來說，智能機器人需要有一個無軌道型移動機構(gòu)，以適應(yīng)諸如平地、臺階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機構(gòu)來完成。在運動過程中要對移動機構(gòu)進行實時控制，這種控制不僅要包括位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制及伸縮率控制等。智能機器人的思考要素是三個要素中的關(guān)鍵，也是應(yīng)賦予機器人的必備要素。思考要素包括判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實質(zhì)上是一個信息處理過程，而計算機則是完成這個處理過程的主要手段。 智能機器人根據(jù)智能程度的不同又可分為三種：

　　(1) 傳感型機器人——具有利用傳感信息

　　(包括視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超聲及激光等)進行傳感信息處理及實現(xiàn)控制與操作的能力。

　　(2) 交互型機器人——機器人通過計算機系統(tǒng)與操作員或程序員進行人-機對話，實現(xiàn)對機器人的控制與操作。

　　(3) 自主型機器人——在設(shè)計制作之后，機器人無需人的干預，能夠在各種環(huán)境下自動完成各項擬人任務(wù)。智能機器人的研究從20世紀60年代初開始。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前，基于感覺控制的智能機器人(又稱第二代機器人)已達到實際應(yīng)用階段；基于知識控制的智能機器人(又稱自主機器人或下一代機器人)也取得較大進展，已研制出多種樣機。

　　第二章

　　智能機器人技術(shù)的形成與發(fā)展時期

　　智能機器人是人工智能的綜合成果，它是在擴大計算機的功能和研究人工智能的實驗床的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的。1958年，美國人工智能學者Shanonn和Minsky為使計算機更有用，提出給計算機裝上手的想法。1961年麻省理工學院(MIT)林肯實驗室的H.A.ERNST把AMF公司處理放射線物質(zhì)的伺服操作器和MIT的Tx-0計算機連接起來，研制出具有感覺，由計算機控制的MH-1型智能機器人。它憑觸覺判斷積木的形狀，并把散放的積木進行組裝。同時，L.G.Robons開展了給計算機裝上眼的研究，即以電視攝象機作為與計算機的接口，進行物體識別研究。 1963年，他又發(fā)展了齊次坐標變換法，用于決定機械手的位置和方 向，提出機器人位置控制方法。1967年，綜合上述成果出現(xiàn)了裝有電視攝象機，由計算機控制的智能機器人。這種機器人通過電視攝像機確定物體的位置，用齊次坐標變換的數(shù)學方法計算出各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和手臂的位置。隨后美國斯坦福大學研制出能進行行動規(guī)劃的眼-車系統(tǒng)；MIT研制出手-眼系統(tǒng)；英國愛丁堡大學研制出手-眼結(jié)合的智能機器人系統(tǒng)；日本研制出能按識別圖形進行積木組裝的機器人和帶視覺反饋的手-眼系統(tǒng)。

　　人工智能研究者通過智能機器人實驗床把人工智能活現(xiàn)出來， 第一次證實了智能機器人可以根據(jù)環(huán)境和任務(wù)目標制定行動規(guī)劃和進行操作，尤其是它能使用

　　簡單的工具

　　去完成某種任務(wù)，這項發(fā)現(xiàn)具有非常重要的科學價值。由于智能機 器人本身難度較大，耗資多，與實際應(yīng)用較遠，長期以來只有技術(shù)驅(qū)動，沒有形

　　成產(chǎn)品，發(fā)展比較緩慢。而幾乎與其同期形成和發(fā)展的第一代工業(yè)機器人卻進展較快。進入20世紀70年代之后，研究重點轉(zhuǎn)向智能機器人的單元技術(shù)：如計算機視覺、機器人語言、操作器的高級控制、觸覺等研究課題。智能機器人基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展促進了整機性能的提高，開始了面向自動化的應(yīng)用研究。智能機器人的主要研制目的是為了解決工業(yè)裝配、原子能利用、宇宙和海洋開發(fā)等領(lǐng)域的需要。由于研究目的明確，針對性強，實際需要迫切，研制和使用部門結(jié)合，資金、人力集中使用，因此研制出了面向自動化應(yīng)用的各種機器人。如美國麻省理工學院的電動機機器人裝配系統(tǒng)以及西屋電氣公司可實現(xiàn)柔性自動裝配的電動機機器人裝配系統(tǒng)，二者均可進行8種小型電動機的裝配；日本研制的各種智能機器人可用于電動機組裝、集成電路壓焊和印刷電路檢查等。另外，特殊條件下工作的特種機器人也已取得實驗成果。

　　第三章

　　智能機器人的實用階段

　　20世紀80年代中期以后，第一代工業(yè)機器人的市場趨于飽和，工業(yè)機器人的應(yīng)用開始從汽車領(lǐng)域轉(zhuǎn)向電子、機械裝配和非制造領(lǐng)域。由于一般的工業(yè)機器人沒有視覺和觸覺，已適應(yīng)不了新用途的需要。只有讓機器人學會感知它們所觸到的部件，其產(chǎn)品的銷路才有保證。智能機器人為人工智能實驗床所使用，促進了計算機視覺、觸覺傳感器、操

　　作器控制等單元技術(shù)的發(fā)展，為智能機器人的研制和應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。因此，在工業(yè)機器人處于更新?lián)Q代的轉(zhuǎn)折關(guān)頭，沒有思想準備的許多機器人制造廠家出現(xiàn)了產(chǎn)品滯銷現(xiàn)象；而善于抓住時機的廠家就發(fā)展壯大。如Adept公司能及時抓產(chǎn)品轉(zhuǎn)向工作，他們的產(chǎn)品目標不是面向汽車工業(yè)，而是面向電子工業(yè)，重點研究輕型裝配機器人，采用了許多新技術(shù)，研制出了高精度、高速度、高柔性、帶視覺的智能機器人。隨后該公司的銷售額迅速增加，1986年為2500萬美元，1987年達到3400萬美元。其產(chǎn)品占美國裝配機器人市場的24%，其中30%是電子工業(yè)公司的訂貨。銷量的增長極大地促進了智能機器人的發(fā)展。

　　第四章

　　智能機器人的普及應(yīng)用階段

　　20世紀90年代，智能機器人將以裝配機器人為先導產(chǎn)品，以電子、電氣及精密機械制造為先導應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，慢慢進入普及應(yīng)用階段。

　　隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，許多機器人研制和生產(chǎn)廠家正在廣泛采用視覺、力覺和其他傳感技術(shù)，以提高機器人的智能水平，從而提高機器人的性能，使精度和重復精度更高，速度更快，并且降低機器人的成本。這樣就使得采用智能機器人生產(chǎn)的單位產(chǎn)品成本低于用傳統(tǒng)技術(shù)及工業(yè)機器人生產(chǎn)的單位產(chǎn)品成本，使智能機器人技術(shù)的性價比提高，最終導致企業(yè)對機器人的需求量會逐步增加。

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