工業(yè)機(jī)器人讀書(shū)報(bào)告

1、讀書(shū)報(bào)告機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)摘要機(jī)器人是一種人類很早就夢(mèng)想再制造的、具有仿生性且處處聽(tīng)命于人的自動(dòng) 化機(jī)器，它可以幫助人類完成很多危險(xiǎn)、繁重、重復(fù)的體力勞動(dòng)或者進(jìn)入各種服 務(wù)領(lǐng)域。歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展變化，機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，所到之處使整個(gè) 制造業(yè)乃至全社會(huì)都發(fā)生了和正在發(fā)生著翻天覆地的變化。機(jī)器人是最具代表性的現(xiàn)代多種高新技術(shù)的綜合體，它可從某個(gè)角度折射出一個(gè)國(guó)家的科技水平和綜 合國(guó)力。其中，智能機(jī)器人的發(fā)展也已經(jīng)成為重中之重。關(guān)鍵詞：機(jī)器人、自動(dòng)化機(jī)器、智能機(jī)器人一、智能機(jī)器人基本概念智能機(jī)器人之所以叫智能機(jī)器人，這是因?yàn)樗邢喈?dāng)發(fā)達(dá)的大腦”。在腦中起作用的是中央處理器，這種計(jì)算機(jī)跟操作它的人

2、有直接的聯(lián)系。最主要的是， 這樣的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行按目的安排的動(dòng)作。 正因?yàn)檫@樣，我們才說(shuō)這種機(jī)器人才 是真正的機(jī)器人，盡管它們的外表可能有所不同。智能機(jī)器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)。除具有感受器外，它還有效應(yīng)器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。 這就是筋肉，或稱自整步電動(dòng)機(jī)，它們使手、腳、長(zhǎng)鼻子、觸角等動(dòng)起來(lái)。由此 也可知，智能機(jī)器人至少要具備三個(gè)要素：感覺(jué)要素，反應(yīng)要素和思考要素。智能機(jī)器人能夠理解人類語(yǔ)言，用人類語(yǔ)言同操作者對(duì)話，在它自身的意識(shí)”中單獨(dú)形成了一種使它得以 生存”的外界環(huán)境實(shí)際情況的詳盡模式。它能分 析出現(xiàn)的情況，能調(diào)整自己的動(dòng)作以達(dá)到

3、操作者所提出的全部要求，能擬定所希望的動(dòng)作，并在信息不充分的情況下和環(huán)境迅速變化的條件下完成這些動(dòng)作。當(dāng)然，要它和我們?nèi)祟愃季S一模一樣，這是不可能辦到的。不過(guò)，仍然有人試圖建 立計(jì)算機(jī)能夠理解的某種微觀世界”。二、機(jī)器人功能分類機(jī)器人可分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人。 一般機(jī)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(jī)器人。到目前為止，在世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的智能機(jī)器人定義。 大多數(shù)專家 認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個(gè)要素： 一是感覺(jué)要素，用來(lái)認(rèn)識(shí)周圍環(huán)境狀 態(tài)；二是運(yùn)動(dòng)要素，對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作；三是思考要素，根據(jù)感覺(jué)要素所得 到的信息，思考出采用什么樣的動(dòng)作。感覺(jué)要素包括能感知

4、視覺(jué)、接近、距離等 的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺(jué)、觸覺(jué)等的接觸型傳感器。這些要素實(shí)質(zhì)上 就是相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感 器、超聲波傳成器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動(dòng)元件、行程開(kāi)關(guān)等機(jī)電 元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)運(yùn)動(dòng)要素來(lái)說(shuō)，智能機(jī)器人需要有一個(gè)無(wú)軌道型的移動(dòng)機(jī)構(gòu)， 以適應(yīng)諸如平地、臺(tái)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(pán)、氣墊等移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要對(duì)移動(dòng) 機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，這種控制不僅要包括有位置控制， 而且還要有力度控制、位 置與力度混合控制、伸縮率控制等。智能機(jī)器人的思考要素是三個(gè)要素中的關(guān)鍵，

5、也是人們要賦予機(jī)器人必備的要素。思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方 面的智力活動(dòng)。這些智力活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)信息處理過(guò)程，而計(jì)算機(jī)則是完成這 個(gè)處理過(guò)程的主要手段。智能機(jī)器人根據(jù)其智能程度的不同，又可分為三種：1）傳感型機(jī)器人 機(jī)器人的本體上沒(méi)有智能單元只有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)機(jī)構(gòu)， 它具有利用傳感信息（包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)、力覺(jué)和紅外、超聲及激 光等）進(jìn)行傳感信息處理、實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。受控于外部計(jì)算機(jī)，在外部 計(jì)算機(jī)上具有智能處理單元，處理由受控機(jī)器人采集的各種信息以及機(jī)器人本身 的各種姿態(tài)和軌跡等信息，然后發(fā)出控制指令指揮機(jī)器人的動(dòng)作。2）交互型機(jī)器人機(jī)器人通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員

6、或程序員進(jìn)行人-機(jī)對(duì)話，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制與操作。雖然具有了部分處理和決策功能， 能夠獨(dú)立地 實(shí)現(xiàn)一些諸如軌跡規(guī)劃、簡(jiǎn)單的避障等功能，但是還要受到外部的控制。3）自主型機(jī)器人 在設(shè)計(jì)制作之后，機(jī)器人無(wú)需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境 下自動(dòng)完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。三、智能機(jī)器人的應(yīng)用1）工業(yè)機(jī)器人它只能死板地按照人給它規(guī)定的程序工作，不管外界條件有 何變化，自己都不能對(duì)程序也就是對(duì)所做的工作作相應(yīng)的調(diào)整。 如果要改變機(jī)器 人所做的工作，必須由人對(duì)程序作相應(yīng)的改變，因此它是毫無(wú)智能的。目前其應(yīng) 用很廣泛，但是隨的人工智能技術(shù)的不斷興起，其正在逐漸被取代。2）智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人鯊魚(yú)型智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人采用空氣動(dòng)力學(xué)，

7、根據(jù)氣動(dòng)布局 特點(diǎn)形成了鯊魚(yú)型外觀結(jié)構(gòu)，采用工業(yè)級(jí)高分子材料制作的履帶式底盤(pán)， 特殊的 離去角角度設(shè)計(jì)，能保證機(jī)器人在各種復(fù)雜地形的果園中暢通無(wú)阻， 并且保護(hù)農(nóng) 田不受破壞；獨(dú)特的機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)合流線型結(jié)構(gòu)能最大化利用設(shè)備空間，最大承載量高達(dá)600公斤；雙發(fā)動(dòng)機(jī)的布局，保證了機(jī)器人良好的作業(yè)能力，采用電傳操 縱技術(shù)結(jié)合自主研發(fā)的液壓系統(tǒng)使得機(jī)器人突破了續(xù)航時(shí)間短的問(wèn)題，擁有超長(zhǎng)續(xù)航能力；采用300M甚高頻無(wú)線遙控和5.8G圖像傳輸技術(shù)，可以實(shí)施檢測(cè)產(chǎn) 品的運(yùn)行數(shù)據(jù)和圖像，且能在終端進(jìn)行路徑規(guī)劃，真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，并能快 速實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展和產(chǎn)品革新；智能噴霧系統(tǒng)定向捕捉果樹(shù)的樹(shù)冠。3）家庭智能陪護(hù)機(jī)

8、器人陪護(hù)機(jī)器人應(yīng)用于養(yǎng)老院或社區(qū)服務(wù)站環(huán)境，具有 生理信號(hào)檢測(cè)、語(yǔ)音交互、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能聊天、自主避障漫游等功能。機(jī)器人 在養(yǎng)老院環(huán)境實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航避障功能， 能夠通過(guò)語(yǔ)音和觸屏進(jìn)行交互。配合相關(guān) 檢測(cè)設(shè)備，機(jī)器人具有血壓、心跳、血氧等生理信號(hào)檢測(cè)與監(jiān)控功能，可無(wú)線連 接社區(qū)網(wǎng)絡(luò)并傳輸?shù)缴鐓^(qū)醫(yī)療中心， 緊急情況下可及時(shí)報(bào)警或通知親人。 機(jī)器人 具有智能聊天功能，可以輔助老人心理康復(fù)。陪護(hù)機(jī)器人為人口老齡化帶來(lái)的重 大社會(huì)問(wèn)題提供解決方案。4）高級(jí)智能機(jī)器人 高級(jí)智能機(jī)器人和初級(jí)智能機(jī)器人一樣， 具有感覺(jué)，識(shí) 別，推理和判斷能力，同樣可以根據(jù)外界條件的變化，在一定范圍內(nèi)自行修改程 序。所不同的是，

9、修改程序的原則不是由人規(guī)定的，而是機(jī)器人自己通過(guò)學(xué)習(xí)， 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲得修改程序的原則。 所以它的智能高出初級(jí)智能機(jī)器人。 這種機(jī)器 人已擁有一定的自動(dòng)規(guī)劃能力，能夠自己安排自己的工作。這種機(jī)器人可以不要 人的照料，完全獨(dú)立的工作，故稱為高級(jí)自律機(jī)器人。這種機(jī)器人也開(kāi)始走向?qū)?用。四、智能機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)機(jī)器人的智能從無(wú)到有、從低級(jí)到高級(jí)，并隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷深入 發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能、新材料和 MEMS技術(shù)的發(fā)展， 機(jī)器人的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化的發(fā)展趨勢(shì)已凸現(xiàn)出來(lái)。1）網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展拓寬了智能機(jī)器人的應(yīng)用范圍。 利用網(wǎng)絡(luò)和 通信技術(shù)可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制

10、和操作， 代替人在遙遠(yuǎn)的地方工作。利用網(wǎng) 絡(luò)機(jī)器人，外科專家可以在異地為病人實(shí)施疑難手術(shù)。 在國(guó)內(nèi)，北京航空航天大 學(xué)、清華大學(xué)和海軍總醫(yī)院共同開(kāi)發(fā)的遙控操作遠(yuǎn)程醫(yī)用機(jī)器人系統(tǒng)可以在異地 為病人實(shí)施開(kāi)顱手術(shù)。2）微型機(jī)器人日本東京工業(yè)大學(xué)的一名教授對(duì)微型和超微型機(jī)構(gòu)尺寸做 了一個(gè)基本的定義：1100 mm為小型機(jī)構(gòu)，0.011 mm為微型機(jī)構(gòu)，10 m以 下為超微型機(jī)構(gòu)。微型機(jī)器人的發(fā)展依賴于微加工工藝、微傳感器、微驅(qū)動(dòng)器和 微結(jié)構(gòu)的發(fā)展。隨著MEM孩術(shù)和生物芯片技術(shù)的發(fā)展，微型機(jī)器人不可阻擋地 進(jìn)入了實(shí)用階段。國(guó)外正在開(kāi)發(fā)體內(nèi)自主行走式診斷治療、 定點(diǎn)投放藥物及進(jìn)行 體內(nèi)微細(xì)手術(shù)的外科手術(shù)機(jī)

11、器人。醫(yī)用注射器將微型機(jī)器人推入體內(nèi)，機(jī)器人攜 帶生物傳感器對(duì)人體組織進(jìn)行檢查，并將信號(hào)反饋到信息處理中心進(jìn)行分析處 理。如果發(fā)生病變，醫(yī)生可以指揮機(jī)器人進(jìn)行實(shí)施手術(shù)、定點(diǎn)投放藥物等操作。 機(jī)器人完成工作任務(wù)后自行消失，隨人體廢棄物排出，對(duì)人體沒(méi)有任何副作用。3）高智能機(jī)器人 科學(xué)家們認(rèn)為，智能機(jī)器人的研發(fā)方向是，給機(jī)器人裝上 “大腦芯片”，從而使其智能性更強(qiáng)，在認(rèn)知學(xué)習(xí)、自動(dòng)組織、對(duì)模糊信息的綜 合處理等方面將會(huì)前進(jìn)一大步。雖然有人表示擔(dān)憂：這種裝有“大腦芯片”的智 能機(jī)器人將來(lái)是否會(huì)在智能上超越人類，甚至?xí)?duì)人類造成威脅？但不少科學(xué)家 認(rèn)為，這類擔(dān)心是完全沒(méi)有必要的。就智能而言，目前機(jī)器人

12、的智商相當(dāng)于4歲兒童的智商，而機(jī)器人的“常識(shí)”比起正常成年人就差得更遠(yuǎn)了。4）變結(jié)構(gòu)機(jī)器人智能機(jī)器人工作環(huán)境千變?nèi)f化，科學(xué)家夢(mèng)想著機(jī)器人能像 人和動(dòng)物一樣運(yùn)動(dòng)，如像蛇一樣爬行、像人一樣用兩腿行走。變結(jié)構(gòu)機(jī)器人的目 標(biāo)就是創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)環(huán)境的變化變換結(jié)構(gòu)，如機(jī)器人可以依照環(huán)境 的變化將自己變成一條蛇或者四條腿爬行昆蟲(chóng)。五、總結(jié)智能機(jī)器人作為一種包含相當(dāng)多學(xué)科知識(shí)的技術(shù) ，幾乎是伴隨著人工智能所 產(chǎn)生的。而智能機(jī)器人在當(dāng)今社會(huì)變得越來(lái)越重要， 越來(lái)越多的領(lǐng)域和崗位都需 要智能機(jī)器人參與、這使得智能機(jī)器人的研究也越來(lái)越頻繁。 雖然我們現(xiàn)在仍很 難在生活中見(jiàn)到智能機(jī)器人的影子。 但在不久的將來(lái)，隨著智能機(jī)器人技術(shù)的不 斷發(fā)展和成熟。隨著眾多科