智慧制造_認(rèn)識智能機(jī)器人

1、智慧制造智慧制造_認(rèn)識智能機(jī)器人認(rèn)識智能機(jī)器人主講內(nèi)容：機(jī)器人一詞首次出現(xiàn)是在1920年捷克作家卡雷爾卡佩克發(fā)表的科幻劇羅薩姆的萬能機(jī)器人中，意為“強(qiáng)制性勞動”或“奴隸”。星球大戰(zhàn)中的C 3PO有時比人還聰明 終結(jié)者3機(jī)器人三原則： 1、機(jī)器人必須不危害人類，也不允許它眼看人將受害而袖手旁觀； 2、機(jī)器人必須服從于人類，除非這種服從有害于人類； 3、機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是為人類作出犧牲。 1959年第一臺工業(yè)機(jī)器人誕生，進(jìn)入20世紀(jì)后，一些適用化的機(jī)器人相繼問世。1962年美國萬能自動化公司的第一臺機(jī)器人Uniamate在美國通用汽車公司（GM）投入使用，標(biāo)志著第一

2、代機(jī)器人的誕生。經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步！機(jī)器人技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。 身體身體：是一種物理狀態(tài)，具有一定的形態(tài)。：是一種物理狀態(tài)，具有一定的形態(tài)。機(jī)器人的外形究竟是什么樣子，這取決于人們想讓它做什么樣的工作，其功能設(shè)定決定了機(jī)器人的大小、形狀、材質(zhì)和特征等等。 大腦大腦：控制機(jī)器人的程序。主板上的微控制器。：控制機(jī)器人的程序。主板上的微控制器。動作動作：任何機(jī)器人都有一定的動作表現(xiàn)。：任何機(jī)器人都有一定的動作表現(xiàn)。腳：輪子等。腳：輪子等。皮膚：碰撞傳感器皮膚：碰撞傳感器嘴巴：喇叭嘴巴：喇叭耳朵：主板上的麥克風(fēng)。耳朵：主板上的麥克風(fēng)。機(jī)器人有三大特征：

3、機(jī)器人有三大特征：機(jī)器人發(fā)展的三個階段 （1 1）第一代機(jī)器人）第一代機(jī)器人 示教再現(xiàn)型 ：工業(yè)機(jī)器人 （2 2）第二代機(jī)器人）第二代機(jī)器人 有感覺的機(jī)器人。它們對外界環(huán)境有一定的感知能力，具有視覺，觸覺及聽覺等功能。例如根據(jù)激光反饋的自動跟蹤焊縫的弧焊焊接機(jī)器人 （3 3）第三代機(jī)器人）第三代機(jī)器人 智能型機(jī)器人，依靠人工智能技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃，控制的機(jī)器人，它們根據(jù)感知的信息，進(jìn)行獨(dú)立思考，識別及推理，并做出判斷和決策，不用人的干預(yù)自動完成一些復(fù)雜的工作任務(wù)。如導(dǎo)游機(jī)器人。 智能機(jī)器人是具有思維、感知和行動能力的機(jī)器人。是人工智能，微電子學(xué)，光學(xué)， 傳感技術(shù)、材料科學(xué)、仿生學(xué)等學(xué)科的綜合成果。智

4、能機(jī)器人可獲取、處理和識別多種信息，建立并實(shí)時修正環(huán)境模型， 自主地完成較為復(fù)雜的操作任務(wù). 將機(jī)器和生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化， 用機(jī)器人代替人完成各種任務(wù)， 這是人類智慧發(fā)展和機(jī)器進(jìn)化的飛躍。 智能機(jī)器人作為新一代的生產(chǎn)工具，在制造領(lǐng)域中應(yīng)用， 能排腺人為的不可控因素， 實(shí)現(xiàn)高節(jié)奏、高效和高質(zhì)量生產(chǎn)， 并是未來智能生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。在非制造領(lǐng)域，可代替人完成人所不適或力所不及的各種工作. 目前， 我國和許多國家都把智能機(jī)器人列為迎接未來挑戰(zhàn)的高技術(shù)課題， 并制訂發(fā)展規(guī)劃，撥出巨款給予支持。2 智能機(jī)器人智能機(jī)器人 判斷一個機(jī)器人是否是智能機(jī)器人我們可以根據(jù)下面判斷一個機(jī)器人是否是智能機(jī)器人我們

5、可以根據(jù)下面三個基本特點(diǎn)三個基本特點(diǎn)：具有具有感知功能感知功能，即獲取信息的功能。機(jī)器人通過，即獲取信息的功能。機(jī)器人通過“感感知知”系統(tǒng)可以獲取外界環(huán)境信息，如聲音、光線、物系統(tǒng)可以獲取外界環(huán)境信息，如聲音、光線、物體溫度等。體溫度等。具有具有思考功能思考功能，即加工處理信息的功能。機(jī)器人通過，即加工處理信息的功能。機(jī)器人通過“大腦大腦”系統(tǒng)進(jìn)行思考，它的思考過程就是對各種信系統(tǒng)進(jìn)行思考，它的思考過程就是對各種信息進(jìn)行加工、處理、決策的過程。息進(jìn)行加工、處理、決策的過程。具有具有行動功能行動功能，即輸出信息的功能。機(jī)器人通過，即輸出信息的功能。機(jī)器人通過“執(zhí)執(zhí)行行”系統(tǒng)（執(zhí)行器）來完成工作，

6、如行走、發(fā)聲等。系統(tǒng)（執(zhí)行器）來完成工作，如行走、發(fā)聲等。智能機(jī)器人圖片及視頻欣賞智能電腦機(jī)器人動作機(jī)器人鼓手機(jī)器人會煎雞蛋的機(jī)器人會拉車的機(jī)器人會拉小提琴的機(jī)器人醫(yī)生機(jī)器人播放視頻1自動取水機(jī)器人清潔機(jī)器人播放視頻2（工業(yè)機(jī)器人）（工業(yè)機(jī)器人）弧焊機(jī)器人弧焊機(jī)器人 激光焊機(jī)器人激光焊機(jī)器人 電阻焊機(jī)器人電阻焊機(jī)器人 自動化焊接機(jī)器人自動化焊接機(jī)器人 點(diǎn)焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人 等離子切割機(jī)器人等離子切割機(jī)器人 3 FANUC焊接機(jī)器人（視頻）清潔機(jī)器人清潔機(jī)器人 上料機(jī)器人上料機(jī)器人 物料輸送機(jī)器人物料輸送機(jī)器人 材料去除機(jī)器人材料去除機(jī)器人 包裝機(jī)器人包裝機(jī)器人 噴漆機(jī)器人噴漆機(jī)器人 部件移動機(jī)

7、器人部件移動機(jī)器人 裝配機(jī)器人裝配機(jī)器人 打保險機(jī)器人打保險機(jī)器人 自動鉆孔機(jī)器人自動鉆孔機(jī)器人 設(shè)備維護(hù)機(jī)器人設(shè)備維護(hù)機(jī)器人 包裝碼垛機(jī)器人包裝碼垛機(jī)器人 智能機(jī)器人的組成一般可以分為硬件和軟件兩部分組成：智能機(jī)器人的硬件構(gòu)成：1、碰撞傳感器：感知碰撞信息。、碰撞傳感器：感知碰撞信息。2、遠(yuǎn)紅外傳感器：感知熱源遠(yuǎn)近。、遠(yuǎn)紅外傳感器：感知熱源遠(yuǎn)近。3、光敏傳感器：感知光線強(qiáng)弱。、光敏傳感器：感知光線強(qiáng)弱。4、麥克風(fēng)：識別聲音大小。、麥克風(fēng)：識別聲音大小。5、光電編碼器：識別位置信息。、光電編碼器：識別位置信息。6、熱釋電傳感器：對移動人體熱源敏感，讓他跟隨你走。、熱釋電傳感器：對移動人體熱源敏

8、感，讓他跟隨你走。7、超聲傳感器：測距。、超聲傳感器：測距。8、數(shù)字指南針：辨別方向。、數(shù)字指南針：辨別方向。9、溫度傳感器：感知?dú)鉁?。、溫度傳感器：感知?dú)鉁亍?0、紅外避障傳感器：避開障礙物。、紅外避障傳感器：避開障礙物。（三）（三）（Super-fast brain)Super-fast brain)超快的大腦超快的大腦 我們?nèi)祟愂峭ㄟ^眼睛來觀察事物、耳朵來辨別聲音、手腳來觸摸事物、鼻子來辨別氣味，舌頭來感覺味道等，把這些信息送到大腦里，進(jìn)行判斷處理，指揮我們的肢體進(jìn)行相應(yīng)的動作，那機(jī)器人用什么來進(jìn)行思考呢？各種處理器各種處理器：微處理器（：微處理器（MPU)MPU)、微控制器（微控制器（

9、MCU)MCU)、數(shù)字信號處理、數(shù)字信號處理器器(DSP)(DSP)、可編程控制器（、可編程控制器（PLC)PLC)和計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)(PC)(PC)。 機(jī)器人通過各種傳感器把外部信息傳給它的大腦（各種處理器），進(jìn)行判斷處理，對應(yīng)的輸出給它的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)（器件）等。 本體包括什么呢？ 機(jī)器人的外形，內(nèi)部支撐（骨骼），執(zhí)行機(jī)構(gòu)（肌肉）。機(jī)器人的應(yīng)用場合各不相同，所以它的本體結(jié)構(gòu)也不同。（四）（四）（Versatile Body)Versatile Body)多功能本體多功能本體智能機(jī)器人的軟件 （四） （Learn on its own) 自主學(xué)習(xí) 各種機(jī)器人都有自己的“大腦”處理器，那么各種處理

10、器，都有其對應(yīng)的編程軟件。它的“自主學(xué)習(xí)”就是算法，即程序。 現(xiàn)代控制理論有很多，比如“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”、“模糊控制”、“專家系統(tǒng)”等等。 可以自學(xué)習(xí)的主要是“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。智能機(jī)器人現(xiàn)在與未來 自動化的需要推動了機(jī)器人進(jìn)步，而機(jī)器人的發(fā)展提高了自動化水平。為了解決工業(yè)、原子能利用、空間探測， 海洋開發(fā)、排險，醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域自動化需要而研制有特定應(yīng)用背景的智能機(jī)器人，基本上沿兩條道路發(fā)展。一是在一般工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)上，增加各種高性能傳感器和知識庫，使之具感知能力和動作規(guī)劃能力；二是在遙控操作器基礎(chǔ)上增加移動能力、環(huán)境感知能力、自診斷自學(xué)習(xí)力及自主能力。其中包括知識庫和專家系統(tǒng)。 由于研究目的性

11、明確，針對性強(qiáng)， 實(shí)際需要迫切，制造單位與應(yīng)用單位結(jié)合， 資金和人力集中使用， 因此成果顯著見效快。目前應(yīng)用研究主要集中在精密裝配機(jī)器人、水下機(jī)器人、移動機(jī)器人等方面。另外，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)的智能機(jī)器人也引起了人們的重視。 近幾年來， 許多國家都把智能機(jī)器人列為高技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容。從研究方式來看，已打破單位和國家的界限， 出現(xiàn)了單位聯(lián)合， 跨國共同研究的趨勢。從各國和國際間制訂的研究計(jì)劃來看，雖然項(xiàng)目各異， 但在研究特種作業(yè)的移動機(jī)器人方面都是不約面同， 說明特種作業(yè)的移動機(jī)器人是近期競相研究的重點(diǎn)。 目前， 基于感覺控制的第二代機(jī)器人已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。下一代機(jī)器人是具有自適應(yīng)性、

12、自主性和自然性的高級機(jī)器人，預(yù)計(jì)不久的將來可在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)， 并開始應(yīng)用。 機(jī)器人的現(xiàn)在 視頻一視頻一：5超靈活的機(jī)械手超靈活的機(jī)械手 視頻二：視頻二：6球狀機(jī)器人球狀機(jī)器人 視頻三：視頻三：7日本新一代機(jī)器人日本新一代機(jī)器人 視頻四：視頻四：8日本機(jī)器人日本機(jī)器人年度集錦年度集錦 視頻五：視頻五：9 上海世上海世博博 中國機(jī)器人中國機(jī)器人 視頻六：視頻六：10美國發(fā)布最新機(jī)器人美國發(fā)布最新機(jī)器人 視頻七：視頻七：11美國的機(jī)器人技術(shù)美國的機(jī)器人技術(shù) 視頻八：視頻八：12機(jī)械戰(zhàn)狗機(jī)械戰(zhàn)狗 視頻九：視頻九：13 2014中國機(jī)器人大賽中國機(jī)器人大賽機(jī)器人最新研究方向目前國際機(jī)器人界都在加大科研力度

13、，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內(nèi)容集中在以下10個方面： 1工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。 2機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。 3多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是

14、在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。 4機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。 5機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。 機(jī)器人最新研究方向6虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。 7多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。 8微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniature robotics）:這是機(jī)器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對社會進(jìn)步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。 9軟機(jī)器人技術(shù)