我眼中的机器人技术.doc

我眼中的机器人技术本学期，我有幸参与了“机器人概论”这门课。虽然课程只包含短短的14个课时，7周上完，我还是从中学到了不少的知识。尤其是作为一个自动化专业的学生，老师介绍的这些有关机器人的浅显的基础知识，无疑是为我打开了一扇通向新的世界的窗户，让我从这里窥探到了机器人庞大世界里的小小一角。在这个小小的综述论文里，我想就简单地梳理一下自己从这门课程里学到的一些崭新的概念或理念。一、有关机器人的定义从很小的时候起，机器人就是一个相当热门的话题，而这个话题炒到今天也依然没有降温。数十年前，一代又一代人就开始构想机器人的模样，它在人们心目中被想象出的形象往往很萌，看那些电影就知道。它们的智能性也很高，甚至一般都是起码具有了一定的灵性，和人这种金字塔顶端的生物具有相当程度的相似性的。而事实上，经过学习，我才认识到，目前阶段，我们多年前所想象出的机器人，即便是今天的科技实力，也是远远不能及的。按照我国科学家的定义来说：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。机器人，它始终是按照代码运行的完全没有自己思想的一种冰冷的机器，我们正努力将它的智能性提高，以使它在我们的生活和生产中发挥更大的作用。二、机器人的种类据老师给我们介绍的，目前的机器人类别主要有两个。一个是工业机器人，另一个是特种机器人。事实上，工业机器人可以说是最早实用化、进入生产与生活的机器人。在工业生产中使用机器人，有很多好处： 比方说工业生产，其最终目的还是赚钱。机器人若是运动得当，可以提高劳动生产率、降低成本。同时也有利于改善劳动环境，保证生产安全，减轻、甚至避免有害工种对工人身体的侵害，避免危险工种对工人身体的伤害。 智能化的不断提高，使得机器人生产线解决熟练工不足的问题，使生产过程通用化，有利于产品改型。还有一种是特种机器人。它们主要运用于一些和人相关的方面。如血管机器人，进入人的血管，多应用于医学方面。还有外骨骼机器人，辅助人类进行行走。我的感觉是，此类机器人不仅创造了经济价值，更重要的是它们为人类客服某些自身不能达到的功能贡献了价值，使很多医学的不可能变成可能。这才是科技发展的最终目标，借助于科学的力量改善人类的生活。三、机器人本身在本课程里，老师介绍了有关机器人本身的主要是它们的两个方面：机器人本身的机械结构和机器人所应用到的控制技术。机器人虽说和人还是有很大区别，其结构比人简单多了，但实际制造它的时候才会发现，它的结构说起来很简单，实际也很复杂。机器人主要的几个机械结构就是它的手，手腕，机座和一些传动结构。我本人最感兴趣的是仿真多指灵巧手。上课的时候知道了Shadow手。Shadow手由英国Shadow Robot公司研制，是迄今世界上最先进的仿人机器手。从各方面来说，Shadow手都几乎可以和人手相媲美。Shadow灵巧手有24个自由度的灵活程度，是个独立的系统。它通用性强，感知能力丰富，能够实现满足位置和力的闭环控制。它在服务行业，海洋作业，医学工程中都具有了各种新的应用。至于机器人相关的控制技术，这个应该算是和我未来的专业相关的知识。作为一个自动化学院的学生，机器人控制技术正是我所要学习的知识中的一部分。机器人控制系统是一个与运动学和动力学原理密切相关的、有耦合的、非线性的多变量控制系统。这时一种由多个基本结构构成的复杂的控制系统。它包括神经系统控制和模糊控制。我觉得模糊控制是个很有趣的东西。比方说研究秃头，到底有多少根头发呢？基于传统逻辑逻辑的传统算法会确定一个具体的数字认定为标准数，但是基于模糊逻辑的模糊控制算法就更为智能化了，它模拟人脑的思维方式，把自然语言植入计算机内核，让计算机发挥和人脑一样的智能性和灵活性。将控制技术具体化，就会得到我们现在广泛运动的传感器。这个物件并不陌生，高中物理里就简单介绍了它。但是以往有关它的知识都是最基础的，接触到的它的类别也是很少的。上完本课程，我才知道，除了力传感器，光传感器，滑动传感器之类的，还有视觉传感器之类的高端传感器，其智能化水平早已超出我们过去所知道的，甚至还在不断地发展。四、特殊机器人除了有关机器人的具体知识，老师还给我们重点展示了一类特殊的机器人特种机器人。特种机器人的应用范围很广。它被应用于工业领域、军事领域和科技考察。海底石油探测、输油管道检测及修复、水下间谍、水下攻击、科考应用、海底环境探测、海底地形测绘和水下生物观测都离不开它。它所运用的技术也很多样，结构设计如流线型或者其他特殊结构、推进器设计、传感器及罗盘设计。五、我所感兴趣的机器人课程中有关机器人的知识很多，但是我最感兴趣的还是有关仿生机器人的。尤记得某天看网易公开课，其中某课程介绍了某大学某实验室多年以来研究仿真关节的进展情况。仅仅是给截肢病人使用的假关节，那个实验室花了好几年一直在研究怎样使它的应用效果更好。比如减小它轮轴摩擦的声响，减轻它的重量，提高它的智能型等。半年到一年的时间可能只够这个团队克服一个小的技术难关，但是经过他们一直在努力进行更完美地改进，并通过客户的反馈得知自身不足之处，而目前所得到的成品关节已经相当完善了。这样的一个研究看似简单，实则很复杂，它所创造出的经济价值实际上也是相当大的。我认为科技发展最终的目的就是服务人类。此类人性化的，基于人类需求发明设计的东西，才是我真正感兴趣的东西。仿生机器人很重要的一个分支在于医学的应用，如我们的残疾人所需要的协助在未来的某一天，也许可以通过机器人来完成。现有的技术里美国这方面是最先进的。他们似乎已经研究出某种协助人类进行行走的机器人，并将它已经使用于战场。我感兴趣的是应用智能机器人帮助残疾人完成他们行走的梦想。现在的技术还不能实现这些，比如让机器人去识别人的脑电波，并由此得知人的需求，再反馈到机器人的大脑，由它发布指令到终端实行。再比如依靠传感器来迅速识别人的动作，机器人可以调整它自己的动作来完全地协助人完成进食，洗澡等基本生活技能，而不是像目前的机器人那样智能做一些简单的递送等简单动作。现在的医院里一些不能自己照顾自己的病人大多都依靠护工的帮助，但是护工的能力和精力有限，也许在未来的某一天，我们完全可以实现护工和机器人搭配干活，为病人提供更好的医疗保护。仿生机器人还有一个我很感兴趣的应用是创造出和人类具有相近体貌和思维的机器人。此前，日本创造出了可以跳舞的机器人，我想，此类的机器人从人性化的角度来说，是不是可以成为人类宠物的另一种存在形式？目前有很多的孤寡老人，或者空巢老人，他们的生活是枯燥的，需要一种陪伴。大多数情况下，他们多通过饲养宠物的方式寻找心灵的寄托，可是宠物毕竟不是人，它们不会说话，和人类的交流多是通过一些冥冥的方式。但是仿生机器人不一样，它们可以和人类进行一些简单的交流，或许可以给我们的可怜的老人们带来一些温情。六、对本课程的建议总体上来说，机器人概论的课程还是让我增长了不少知识的。但是我也有一个小小的建议。老师授课的方式主要是通过播放PPT和自身讲解相结合，但是机