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智能机器人分类及发展方向详解

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随着科学技术的迅猛发展,科技产品日益成为我们生活中几乎无时不在、无处不在的客观存在,而智能机器人则是机械技术、电子技术、信息技术有机结合的产物。

智能机器人是一种具有感知、思维、效果等综合能力的、模拟人类的机器系统。 外貌不一定像人。 智能机器人拥有相当发达的“大脑”。 大脑中工作的是一台中央计算机,它与操作它的人直接相连。 最主要的是这样的计算机可以执行根据目的安排的动作。 这就是为什么我们说这样的机器人是真正的机器人,尽管它们的外观可能有所不同。

智能机器人将在人类生活和工业生产中发挥巨大作用,比如智能机器人在农业、医学、航天、甚至军事等领域的应用。 智能机器人的出现将解放很大一部分劳动力,让人们能够更好地完成分配的任务,完成人类无法完成的高风险任务。 在医学上,我们可以进行更复杂的医疗手术,更好地治疗患者,以尽量减少手术引起的不良反应。 智能机器人将创造更大的社会价值。

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智能机器人的基本要素

大多数专家认为,智能机器人至少必须具备以下三个要素:

1.感觉元件,用于了解周围环境的状态;

感知元件包括可以感知视觉、接近、距离等的非接触式传感器,以及可以感知力、压力、触觉等的接触式传感器。这些元件本质上相当于人的眼睛、鼻子、耳朵等五种感官。 它们的功能可以利用相机、图像传感器、超声波发射器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件和行程开关等机电元件。 装置来实施。

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2、运动要素,对外界做出反应动作;

对于运动要素,智能机器人需要无轨移动机构来适应不同的地理环境,如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等,其功能可以借助轮、履带、腿等移动机构来完成、吸盘和气垫。 在运动过程中,必须对运动机构进行实时控制。 这种控制不仅要包括位置控制,还包括力量控制、位置和力量混合控制、扩张和收缩速率控制等。

3、思维要素:根据感觉要素获得的信息,思考采取什么样的行动。

智能机器人的思维要素是三要素中的关键,也是人们赋予机器人的必备要素。 思维要素包括判断、逻辑分析、理解等智力活动。 这些智力活动本质上是一个信息处理过程,而计算机是完成这个处理过程的主要手段。

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智能机器人技术要求

1、识别过程,外界输入的信息转化为概念逻辑信息,动静态图像、声音、声音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式化(大脑中的信息存储形式)概念逻辑信息。

2.智能计算过程,输入信息激发自我学习、信息检索、逻辑判断、决策,并产生相应的反应。

3.控制过程,将需要输出的响应转化为身体动作和媒体信息。 实用机器人在第三方面做得较多,但识别和智能操作却很薄弱,特别是在概念知识的存储形式、逻辑判断和决策方面,这是人工智能的关键解决方案。 问题。

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智能机器人的分类及介绍

1、按功能分类,可分为通用机器人和智能机器人。

通用机器人是指不具备智能,仅具有通用编程能力和操作功能的机器人。 目前,全球范围内还没有对智能机器人的统一定义。

2、智能机器人根据其智能程度的不同可分为三种类型:

自主机器人

经过设计和生产,机器人可以在各种环境下自动完成各种拟人化任务,无需人工干预。 自主机器人的本体具有感知、处理、决策、执行等模块。 它可以像一个自主的人一样独立行动和处理问题。 全自主移动机器人最重要的特点是自主性和适应性。 自主性是指它可以在一定的环境下完全自主地执行某些任务,而不依赖于任何外部控制。 适应性是指它能够实时识别和测量周围物体,根据环境变化调整自身参数,调整行动策略,处理突发事件。 交互性也是自主机器人的一个重要特征。 机器人可以与人、外部环境以及其他机器人进行交流。 由于全自主移动机器人涉及驱动控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等多方面研究,可以综合反映一个国家的制造和人工智能水平。 因此,许多国家都非常重视全自主移动机器人的研究。

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互动机器人

机器人通过计算机系统与操作者或编程人员进行人机对话,从而控制和操作机器人。 虽然它具有一定的处理和决策功能,可以独立实现一些轨迹规划、简单避障等功能,但仍然受到外部控制。

传感机器人

也称为外部控制机器人。 机器人本体上没有智能单元,只有执行器和传感机构。 它利用感觉信息(包括视觉、听觉、触觉、接近、力、红外、超声波、激光等)来处理感觉信息,实现控制和操作的能力。 它由外部计算机控制,该计算机具有智能处理单元,处理受控机器人收集的各种信息以及机器人本身的各种姿势和轨迹,然后发出控制指令来指导机器人的运动。

智能机器人的研究始于20世纪60年代初。 经过数十年的发展,目前基于感知控制的智能机器人(又称第二代机器人)已达到实用化阶段。 基于知识控制的智能机器人(也称为自主机器人或下一代机器人)也取得了长足的进步,并开发出了多种原型机。

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按用途分类

从用途上来说,智能机器人与普通机器人有很多相似之处,但它们的智能使得它们能够完成更复杂的工作,完成更高级的任务。

(1)工业智能机器人

根据具体应用,工业智能机器通常可分为焊接机器人、装配机器人、涂装机器人、码垛机器人、搬运机器人等多种类型。 作为智能工业机器人,它们在很多方面超越了传统机器人。 焊接机器人,包括点焊(电阻焊)和弧焊机器人,用于实现自动化焊接作业。 装配机器人多用于电子元件、电器的装配。 涂装机器人代替人工进行涂装作业。 码垛、装卸、搬运机器人的功能是按照一定的速度和精度要求将物品从一处运输到另一处。 机器人在工业自动化生产中的应用,可以方便、快速地改变作业内容或方法,以满足生产要求的变化。 例如改变焊接轨迹、改变喷漆位置、改变装配零件或位置等。随着工业生产线的灵活性要求越来越高,对各种机器人的需求也越来越强烈。

(2)农业智能机器人

随着机器人技术的进步,以固定物体、无机物体为目标的工业机器人正在向以动物、植物等复杂物体为目标的高级农业机器人发展。 农业机器人或机器人化农业机械的发展应用范围正在逐步扩大。 农业机器人的应用不仅可以大大减少或替代人们的生产劳动力,解决劳动力短缺问题,而且可以提高劳动生产率,改善农业生产环境,防止农药、化肥等对人体的危害,提高工作质量。 但由于农业机器人面临非结构化、不确定性、不可预测的复杂环境和工作对象,其研发难度比工业机器人更大。 目前农业机器人的研发主要集中在耕作、施肥、喷药、蔬菜嫁接、育苗移栽、收获、灌溉、养殖以及各种辅助作业等方面。 日本是机器人使用最广泛的国家,目前有数千台机器人应用于农业领域。

(3)服务智能机器人

机器人技术不仅广泛应用于工农业生产和科学探索,而且逐渐渗透到人们的日常生活中。 服务机器人是这类机器人的总称。 服务机器人虽然起步较晚,但有着广泛的应用前景。 它们目前主要用于代替人类进行清洁、护理、执勤、救援、娱乐、设备维护等工作。 国际机器人联合会对服务机器人的初步定义是:以自主或半自主方式运行,能够为人类生活和康复提供服务的机器人,或者能够对设备运行进行维护的机器人。

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(四)探索智能机器人

机器人除了广泛应用于工业和农业外,还越来越多地用于极限探索,即在恶劣或不适合人类工作的环境中执行任务。 例如,在水下(海洋)、太空和放射性(有毒或高温环境)中工作。 人类很早就利用潜水设备潜入深海探索奥秘。 然而,由于危险性极大,成本极高,因此水下机器人成为替代人们在这种危险环境下工作的最佳工具。 太空机器人是指在大气层内外从事各种作业的机器人,包括在内层空间飞行并进行可观察并完成多种作业的飞行机器人、在外层空间对其他行星进行探索作业的行星探索机器人、各种航天器中使用的机器人。

4. 按级别分类

智能机器人是在工业机器人的基础上发展起来的,目前已经应用于生产生活的诸多领域。 根据智力水平,它们可以分为两类:

首先是初级智能机器人。 它不同于工业机器人,具有像人类一样的感觉、识别、推理和判断能力。 它可以根据外界条件的变化在一定范围内修改其程序,即能适应外界条件的变化。 如何对自己做出相应的调整。 然而,修改程序的原则是人类预先规定好的。 这种初级智能机器人已经具备一定程度的智能。 虽然还不具备自动规划能力,但这种初级智能机器人也已经开始成熟,已经达到实用水平。

二是先进智能机器人。 与初级智能机器人一样,它具有感知、识别、推理和判断的能力。 它还可以根据外界条件的变化在一定范围内修改程序。 不同的是,修改程序的原则不是由人类规定的,而是机器人本身通过学习和总结经验获得修改程序的原则。 因此,它的智能程度比最初的智能机器人要高。 这种机器人已经具备一定的自动规划能力,可以安排自己的工作。 这种机器人可以完全独立工作,无需人类看管,因此被称为先进自主机器人。 这种机器人也开始实用化。

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按形式分类

(1) 仿人智能机器人

模仿人类形态和行为而设计和制造的机器人是仿人机器人,一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。 机器人一般根据不同的应用需求设计成不同的形状和功能,如行走机器人、书写机器人、演奏音乐的机器人、玩具机器人等。仿人机器人研究综合了机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术和技术等。其他科学,代表一个国家的高新技术发展水平。

(2)拟物智能机器人

机器人仿照各种生物、日常用品、建筑物、车辆等,利用非智能或智能系统为人类生活提供便利。 例如:机器宠物狗、六足机器昆虫、轮式和履带式机器人。

智能机器人发展方向

目前机器人的研究处于第三代智能机器人。 尽管国内外对此的研究已取得不少成果,但其智能化水平仍不尽如人意。 对于未来智能机器人,以下几点是机器人行业待发展的技术方向:

(1)机器人联网:利用通信网络技术将各种机器人连接到计算机网络中,通过网络对机器人进行有效控制。 网络技术包括网络远程操作控制技术、众多信息组的压缩和扩展方法、传输技术等;

(2)智能控制中的软计算方法:与传统计算方法相比,以模糊逻辑、基于概率论的推理、神经网络、遗传算法和混沌等为代表的软计算技术具有鲁棒性更高、易用性和成本低的优点计算应用于机器人领域,可以提高其解决问题的速度,更好地处理多变量和非线性系统的问题;

(3)机器学习:各种机器学习算法的出现推动了人工智能的发展。 强化学习、蚁群算法、免疫算法等可以应用于机器人系统,赋予其类人的学习能力,以适应日益复杂的不确定性、非结构化环境;

(4)多机器人协同作业:随着人工智能方法、机器人技术和多智能体系统(MultiAgentSystem:MAS)的深入研究,如何组织和控制多个机器人协同完成单人无法完成的复杂任务单个机器人在复杂未知环境下实现实时推理响应和交互式群体决策与操作已成为机器人研究领域的新课题,具有重要的理论和实践意义。

(5)智能人机界面:人机交互的需求日益向简单化、多样化、智能化、人性化方向发展。 因此,有必要研究和设计多语言语音、自然语言理解等各种智能人机界面。 、图像、手写识别等,更好地适应不同用户和不同应用任务,提高人机交互的和谐性。

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