智能機器人應(yīng)用與發(fā)展ppt課件

1、智能機器人運用與開展 2021.12.“勇氣號火星探測空間機器人“勇氣號火星探測空間機器人的主要構(gòu)造機體：機器人的機體被稱為熱電子盒WEBWarm Electronics Box。機體是一層鞏固的外壁，它能起到維護機器人的計算機、電子系統(tǒng)和電池這些都是機器人的心臟和大腦的作用。因此，機體維護了機器人的主要器官并實現(xiàn)了溫度控制。熱電子盒WEB控制系統(tǒng)：機器人的計算機安裝在機體內(nèi)一個稱為機器人電子模塊REM的里面。主計算機與機器人的設(shè)備和傳感器經(jīng)過總線來交換數(shù)據(jù)。機器人的輪子：機器人有6個輪子，每個輪子有本人獨立的電動機。它的2個前輪和2個后輪還有獨立的轉(zhuǎn)向發(fā)動機?？茖W(xué)儀器：科學(xué)儀器主要包括：磁體

2、陳列微型熱輻射分光計Mini-TES(Miniature Thermal Emission Spectrometer)、穆斯堡爾譜分光計、射線粒子X射線分光儀APXS、磨石工具RAT等?！坝職馓柣鹦翘綔y空間機器人的主要構(gòu)造機器人的攝像機：“勇氣號機器人有9個攝像機。包括：避障攝像機4個、導(dǎo)航攝像機2個、科學(xué)探測全景攝像機2個、顯微鏡攝像機1個、測定標定對象它以日晷的方式安裝在機器人的平臺上?！坝職馓枡C器人上的攝像機規(guī)劃“勇氣號火星探測空間機器人的主要構(gòu)造機器人的“頸和頭：在“勇氣號機器人上看上去像頸和頭的安裝被稱為全景攝像機桅桿頭Pancam Mast Assembly。它有兩個作用：作為裝在

3、機器人內(nèi)部的微型熱輻射分光計潛望鏡、全景攝像機和導(dǎo)航攝像機提供一個適宜的高度和視界。機器人上的“頸和“頭“勇氣號火星探測空間機器人的主要構(gòu)造機器人的手臂：機器人的手臂也叫工具執(zhí)行安裝IDD。該手臂具有三個關(guān)節(jié)：肩、肘和腕。該手臂可以使工具操作延伸、彎曲和轉(zhuǎn)動一定準確的夾角，并能剔除巖石表層，拍攝微小圖像，并分析巖石和土壤的組成成分。裝在機器人手上的4個工具是：微型攝像機、Mossbauer譜分光計、射線粒子X射線分光儀和巖石研磨工具。機器人的手臂“勇氣號火星探測空間機器人的主要構(gòu)造機器人的溫度控制：火星探測空間機器人最重要的器件絕對不能超越-40 40C這個范圍。通常保溫的方法有以下幾種：利用

4、黃金涂料防止熱量分散、防止熱量分散的絕熱資料是“氣溶膠、經(jīng)過加熱器來堅持溫度、自動調(diào)溫器和熱轉(zhuǎn)換器、散熱管等。 火星探測空間機器人的任務(wù)過程主要包括以下步驟：開場通訊預(yù)備 、 旋轉(zhuǎn)太空船 、 開場傳輸音頻信號巡游艙脫離 、 “勇氣號進入火星大氣層展開減速傘 、 隔熱屏脫離 、 登陸器脫離雷達系統(tǒng)開場任務(wù) 、 降落成像器對火星外表拍照開場向火星環(huán)繞檢測衛(wèi)星進展數(shù)據(jù)傳輸 、 氣囊的膨脹減速火箭推進器 、 繩索剪斷和第一沖擊發(fā)生登陸器翻騰直到最終完全停頓 、 通訊嘗試開場關(guān)鍵的布置開場 、 開場向火星長期衛(wèi)星傳輸信號休眠“勇氣號火星探測空間機器人的主要構(gòu)造主要內(nèi)容什么是機器人機器人的開展歷史機器人的

5、分類機器人的組成和涉及的技術(shù)智能機器人未來展望機器人競賽什么是機器人robot 機器人問世已有幾十年，但對這一問題不斷沒有一致的意見。緣由之一是機器人學(xué)科還在開展，另一緣由主要是由于機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學(xué)問題。正是由于機器人定義的模糊，人們才會有充分的想象和發(fā)明空間。什么是機器人robot日本：森政弘與合田周平：機器人是一種具有挪動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特征的柔性機器加藤一郎：具有如下3個條件的機器具有腦、手、腳等三要素的個體；具有非接觸傳感器如，用眼、耳接受遠方信息和接觸傳感器；具有平衡覺和固有覺的傳感器。什么是機器人robot

6、美國：美國機器人協(xié)會RIA)：一種用于挪動各種資料、零件、工具或公用安裝的，經(jīng)過程序動作來執(zhí)行各種義務(wù)，并具有編程才干的多功能操作機Manipulator。美國家規(guī)范局：一種可以進展編程并在自動控制下完成某些操作和挪動作業(yè)義務(wù)或動作的機械安裝。 什么是機器人robot中國：機器人是一種自動化的機器這種機器具備一些與人或生物類似的智能才干，如感知才干規(guī)劃才干動作才干協(xié)同才干什么是機器人robot國際規(guī)范化組織對工業(yè)機器人的定義 1987年工業(yè)機器人是一種具有自動控制的操作和挪動功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機。機器人的功能節(jié)省勞動力搬運機器人、清掃機器人進展極限作業(yè)噴漆機器人、空間機器人、海底

7、機器人、救援機器人用于醫(yī)療、福利外科手術(shù)機器人、智能輪椅與人協(xié)調(diào)作業(yè)機器寵物，如日本的機器狗，機器貓。機器人的開展歷史1920年，捷克作家卡雷爾卡佩克在科幻劇本中定義了“robota1954年，George Deval開發(fā)出第一臺可編程機器人1962年，Unimation公司成立，出現(xiàn)了最早了工業(yè)機器人，第一位用戶是GM美國通用機械公司1964年，MIT，Stanford University 等成立人工智能研討所1965年，Carnegie Mellon University 建立機器人研討所機器人的開展歷史1967年，第一臺Unimation公司的噴涂用機器人出口到日本1968年，第一臺智

8、能機器人Shakey在斯坦福研討所(SRI)誕生機器人的開展歷史1972，IBM公司開發(fā)出內(nèi)部運用的制造機器人，并開展成為IBM7565商用機器人機器人的開展歷史1978年，第一臺PUMA機器人由Unimation裝運到GM公司機器人的開展歷史80年代開場，各種機器人公司陸續(xù)成立，并不斷出現(xiàn)兼并和調(diào)整1983年，美國開場將機器人學(xué)列入教學(xué)方案。1994年，CMU利用Dante機器人探測Alaska spurr火山采集火山氣體樣本機器人的開展歷史1995年，Intuitive Surgical 公司推出外科手術(shù)機器人。機器人的開展歷史1997年，NASA的探險者登陸火星，并由游覽者Sojourn

9、er 將所拍攝的照片發(fā)回地球機器人的開展歷史1997年，Honda推出人形機器人P31999年，Sony推出機器狗Aibo機器人的開展歷史2000年，Honda推出第二代人形機器人Asimo, Sony推出人形機器人Qiro。 ASIMO會拉提琴, 曾經(jīng)登臺指揮交響樂團。QRIO身高54cm，重5kg，可以跳舞打拳。 機器人的開展歷史2001年，加拿大MD機器人公司建造的“空間站遠程支配系統(tǒng)發(fā)射進入太空軌道機器人的開展歷史2004年，美國的“機遇號登上火星。機器人的開展歷史機器人開展趨勢用于制造消費線構(gòu)造化環(huán)境下規(guī)那么任務(wù)具有簡單智能的工業(yè)機器人工程、社會效力、人類生活等各個領(lǐng)域順應(yīng)非構(gòu)造環(huán)境

10、下的各種靈敏需求具有綜合和集成才干的智能機器人功能任務(wù)環(huán)境智能程度機器人開展趨勢美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的科學(xué)家預(yù)測：未來的機器人將使目前信息科技革命的奉獻相形見絀，機器人市場將超越信息產(chǎn)業(yè)，成為全球最大的工業(yè)。 日本：擁有世界上58的機器人大力開展機器人教育和機器人產(chǎn)業(yè)機器人的分類按所替代的人體器官分類按智能程度分類按機器人的運用分類分類1按所替代的人體器官分類操作機器人-手挪動機器人-腿視覺機器人-眼聽覺機器人-耳操作機器人機械臂相當于手臂機械手相當于手指挪動機器人輪式：獨輪、兩輪、三輪、四輪、六輪等腿式：兩足、多足履帶式機器蛇如下圖為中國科學(xué)院研制的機器蛇。仿活力器魚北京航空航天大學(xué)機器人研討

11、所研制的仿活力器魚SPC-II ROV和SPC-III機器魚。微型機器蠅如下圖為美國加州大學(xué)伯克利分校制造的機器蠅，并實現(xiàn)拍打翅膀的有限間隔飛行。 基于SMA導(dǎo)向的腸道微型機器人中國科技大學(xué)研制的基于SMA導(dǎo)向的用于人體腸道檢查和腹腔手術(shù)的醫(yī)用蠕動式管道微型機器人。攜帶的內(nèi)窺鏡檢測微型機器人在可控的SMA元件的作用下可以實現(xiàn)自主導(dǎo)向。SMA既可作為驅(qū)動元件又可作為傳感器。SMA元件和軟芯被做成多竹節(jié)構(gòu)造，經(jīng)過對其通電控制，微型機器人頭部的內(nèi)窺鏡整體能在空間三維方向彎曲成所需求的外形，因此微型機器人容易穿越大腸不規(guī)那么的各種管道，大大降低患者的苦楚。如下圖為該微型機器人自動引導(dǎo)機構(gòu)。視覺機器人產(chǎn)

12、品檢測人臉檢測人臉識別物體識別分類2按智能程度分類分 類 名 稱簡 要 解 釋人工操作安裝有幾個自在度，有操作員支配，能實現(xiàn)假設(shè)干涉定的功能。固定順序機器人按預(yù)定的不變順序及條件，依次控制機器人的機械動作?？勺冺樞驒C器人按預(yù)定的順序及條件，依次控制機器人的機械動作。但順序和條件可作適當改動。示教再現(xiàn)型機器人經(jīng)過手動或其它方式，先引導(dǎo)機器人動作，記錄下任務(wù)程序，機器人那么自動反復(fù)進展作業(yè)。數(shù)控型機器人不用使機器人動作，經(jīng)過數(shù)值、言語等為機器人提供運動程序，能進展可編程伺服控制。感知型機器人利用傳感器獲取的信息控制機器人的動作。機器人對環(huán)境有一定的順應(yīng)性。如揀蛋機器人。智能機器人機器人具有感知和了

13、解外部環(huán)境的才干，即使環(huán)境發(fā)生變化，也可以勝利的完成義務(wù)。如火星探測車。第一代第二代第三代分類3按機器人的運用分類工業(yè)機器人特種機器人效力機器人文娛機器人軍用機器人水下機器人農(nóng)業(yè)機器人機器人的組成機械臂或挪動車運動平臺末端執(zhí)行器驅(qū)動器傳感器控制器軟件驅(qū)動器電動機伺服電機步進電機直流電機液壓驅(qū)動器氣動驅(qū)動器外形記憶金屬驅(qū)動器磁致伸縮驅(qū)動器傳感器位置傳感器速度/加速度傳感器力/力矩傳感器觸覺傳感器接近覺傳感器測距儀嗅覺傳感器視覺系統(tǒng)語音識別和語音合成編碼器所涉及的研討領(lǐng)域機器人主要技術(shù)機器人技術(shù)包括：機器人制造技術(shù)、操作和執(zhí)行技術(shù)、驅(qū)動和控制技術(shù)、檢測和感知技術(shù)、機器人智能技術(shù)、實驗和評價技術(shù)、人

14、機交互和交融技術(shù)、通訊技術(shù)、機器人的能源和通訊技術(shù)、技術(shù)規(guī)范和規(guī)范等。 機器人是一個多學(xué)科和技術(shù)交叉和結(jié)合的綜合高技術(shù)領(lǐng)域。從某種意義上講,一個國家機器人技術(shù)程度的高低反映了這個國家綜合技術(shù)實力的高低。人工智能規(guī)劃和配置機器人動作規(guī)劃、途徑規(guī)劃機器感知計算機視覺 語義識別信息交融機器學(xué)習(xí)和知識發(fā)現(xiàn)深藍機器人分布式人工智能分布式問題求解多智能體行為協(xié)調(diào)新型智能機器人護士助手智能輪椅家用及辦公機器人水下機器人空間機器人軍用機器人類人機器人護士助手TRC公司開發(fā)的“護士助手機器人它可以完成以下各項義務(wù)：運送醫(yī)療器材和設(shè)備，為病人送飯，送病歷、報表及信件，運送藥品，運送實驗樣品及實驗結(jié)果，在醫(yī)院內(nèi)部送

15、郵件及包裹。松下電工研制的醫(yī)院智能跑腿機器人智能輪椅奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)的電動輪椅“WATSON。攝像頭安裝在輪椅前面，可以捕捉坐在椅子上的人的表情。一點頭輪椅就開場活動，向左右看的話輪椅就向看的方向轉(zhuǎn)彎，搖頭就停下來，這樣不用手足僅靠頭部的運動與視野就能控制輪椅。 中國科學(xué)院自動化研討所研制的一種具有視覺和口令導(dǎo)航功能并能與人進展語音交互的機器人輪椅。美國公司開發(fā)一種iBot自動平衡輪椅家用同伴型機器人日本東芝的家用機器人ApriAlpha主要功能：與人溝通、聊天、認人 三菱重工的wakamaru，可以進展聲音識別、生活情景對話會話。 家用清潔機器人日立家用清潔機器人直徑25cm 高度

16、13cm清掃終了后自動進入“充電兼渣滓回收站辦公/商務(wù)效力機器人富士通效力機器人，可以勝任引導(dǎo)、搬運、巡視、提供信息等事務(wù)，可以回應(yīng)人的招呼清洗機器人哈工大研制的面壁清洗機器人北航研制的擦窗機器人清洗機器人德國漢薩航空公司委托普茨邁斯特公司研制的“清洗巨人清洗機器人水下機器人水下6000米無纜自治機器人(中國)“探求者號水下1000米機器人水下機器人澳大利亞機器人研討中心研制的水下機器人軍用機器人微型飛行機器人精工愛普生的全球最細微型飛行機器人FR- 類人機器人日本本田研制的 ASIMO日本新能源和產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)組織展出研制的“HRP-2 Promete 類人機器人在跌倒后還可以站起來 富士通公

17、司研制的“HOAP-2。類人機器人未來展望 121世紀的技術(shù)熱點和特征機器人已在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的運用,而且正以驚人的速度不斷向軍事、醫(yī)療、效力、文娛等非工業(yè)領(lǐng)域擴展。毋庸質(zhì)疑,21世紀機器人技術(shù)必將得到更大的開展,成為各國必爭之知識經(jīng)濟制高點和研討熱點未來技術(shù)開展特點：許多國家都已將機器人技術(shù)列入高技術(shù)開展方案。當今機器人技術(shù)的開展趨勢主要有兩個突出的特點:一個是在橫向上,機器人的運用領(lǐng)域在不斷擴展,機器人的種類日趨增多;另一個是在縱向上,機器人的性能不斷提高,并逐漸向智能化方向開展。 技術(shù)縱向上的開展特征：提高機器人的智能化、機動性、可靠和平安性、以及與人類環(huán)境的完美的融入性。追求的主要

18、目的是“融入人類的生活，和人類一同協(xié)同任務(wù)。從事一些人類無法從事的任務(wù)，以更大的靈敏性給人類社會帶來更多的價值。 652機器人技術(shù)開展方向智能機器人的開展1具有感知功能的機器人和具有自主功能的智能機器人技術(shù)將迅速開展，計算機的小型化與智能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化將促使智能機器人的開展。2在21世紀,各種智能機器人將得到廣泛運用。具有像人的四肢、乖巧的雙手、雙目視覺、力覺及觸覺感知功能的仿人型智能機器人將被研制勝利,并得到運用。微型機器人開展1將登上歷史舞臺微型機器人的開展還面臨著許多技術(shù)上的難題,但是MEMS技術(shù)、LIGA技術(shù)和微細加工技術(shù)的提高將使各種微型機器人走向運用。2微型機器人將

19、會首先在醫(yī)療、軍事、環(huán)境、空間等科技領(lǐng)域得到運用。新型機器人關(guān)鍵器件技術(shù)的開展目前,機器人技術(shù)的開展尚存在許多待處理的瓶頸問題，如驅(qū)動器、能源和控制器。從仿生學(xué)角度看,21世紀將出現(xiàn)與人體執(zhí)行、感知和大腦類似的新的機器人器件和系統(tǒng)。 專項技術(shù)的開展1到21世紀,機器人的種類將大量添加，機器人種類的多樣性和機器人運用的廣泛性,要求機器人系統(tǒng)逐漸走向規(guī)范化、模塊化、開放化和網(wǎng)絡(luò)化。2網(wǎng)絡(luò)機器人技術(shù)，通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展完全可以將各種機器人銜接到計算機網(wǎng)絡(luò)上,并經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)對機器人進展有效的控制。這種技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)遙操作控制技術(shù)、眾多信息組的緊縮與擴展方法及傳輸技術(shù)等。3虛擬機器人技術(shù)，許多特種機器人在運用

20、時,遙控是一個主要手段?；诙鄠鞲?、多媒體和虛擬現(xiàn)實、加強現(xiàn)實(或臨場感)的虛擬遙控操作和人機交互,將成為需求共同開展的一項技術(shù)。 專項技術(shù)的開展 4多智能體協(xié)調(diào)控制技術(shù)，用于實現(xiàn)決策和操作自治性的、由多智能體組成的群行為控制是一個具有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵技術(shù),這里包括義務(wù)的解釋和表達、學(xué)習(xí)、實時推理和廣義反響才干、監(jiān)控和異況處置、多智能體協(xié)調(diào)等。(5)軟機器人技術(shù)許多特種機器人,特別是用于醫(yī)療和護理、休閑和文娛等場所時,經(jīng)常處于與人共存的環(huán)境中。如今的大多數(shù)機器人,由于在設(shè)計時未思索與人共存,用的是金屬等硬資料。軟機器人技術(shù)要求其構(gòu)造和相應(yīng)的控制以及所用的傳感器,在機器人不測地碰撞人或相互碰撞時是“

21、軟的,加強者對機器人的平安感和親近感。 在未來的100年中,科學(xué)與技術(shù)的開展將會使機器人技術(shù)提高到一個更高的程度。機器人將成為人類多才多藝和聰明機靈的“同伴,更加廣泛地參與人類各方面的消費活動和社會生活。1機器人將更加廣泛地替代人從事各種消費作業(yè)它將從目前已廣泛地用的汽車、機械制造、電子工業(yè)及塑料制品等消費領(lǐng)域擴展到核能、采礦、冶金、石油、化學(xué)、航空、航天、船舶、建筑、紡織、制衣、醫(yī)藥、生化、食品等工業(yè)領(lǐng)域，進而運用在非工業(yè)領(lǐng)域中,如在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)等方面。機器人將成為人類社會消費活動的“主勞力，人類將從繁重的、反復(fù)單調(diào)的、有害安康和危險的消費勞動中解放出來,從而有更多的時間去學(xué)習(xí)

22、、研討和發(fā)明。 運用前景2機器人將成為人類探求與開發(fā)宇宙、海洋和地下未知世界的有力工具將人送入太空進展宇宙探求非常危險和昂貴，機器人將替代人從事空間作業(yè)和太空探求。目前，航天飛機曾經(jīng)將艙外作業(yè)機器人帶入太空進展太空作業(yè)，火星探測車已被送到火星外表上,并勝利地完成了預(yù)定的探測義務(wù)。水下和地底作業(yè)對于人來說是一項危險作業(yè),也是人類未處理的難題，水下和地下機器人將處理這個問題，被用于海底和地底的探求與開發(fā)、海洋和地下資源的利用、水下作業(yè)與救生等。水下和地底作業(yè)對于人來說是一項危險作業(yè),也是人類未處理的難題713機器人將在未來戰(zhàn)爭中發(fā)揚重要作用軍用機器人可以是一個武器系統(tǒng),如機器人坦克、自主式地面車輛、掃雷機器人等,也可以是武器配備上的一個系統(tǒng)或安裝,如軍用飛機的“副駕駛員系統(tǒng)、艦船作戰(zhàn)管理系統(tǒng)、武器配備的自動缺點診斷與排除系統(tǒng)、坦克炮裝彈機器人系統(tǒng)等。未來能夠出現(xiàn)機器人化部隊或兵團。在未來戰(zhàn)爭中將會出現(xiàn)機器人對機器人的戰(zhàn)斗。 4機器人將用于提高人類安康程度與生活質(zhì)量改善生活條件,提高生活水準一直是人類面臨的一個重要課題。在21世紀,效力機器人將進入家庭和效力產(chǎn)業(yè)。家庭效力機器人可以從事清潔衛(wèi)生、