智慧制造_认识智能机器人方案PPT课件.ppt

智慧制造 认识智能机器人 1 主讲内容 1机器人的概述2智能机器人3智能机器人的现在与未来 2 机器人一词首次出现是在1920年捷克作家卡雷尔 卡佩克发表的科幻剧 罗萨姆的万能机器人 中 意为 强制性劳动 或 奴隶 星球大战 中的C3PO有时比人还聪明 终结者3 1机器人的概述 3 机器人三原则 1 机器人必须不危害人类 也不允许它眼看人将受害而袖手旁观 2 机器人必须服从于人类 除非这种服从有害于人类 3 机器人必须保护自身不受伤害 除非为了保护人类或者是为人类作出牺牲 4 1959年第一台工业机器人诞生 进入20世纪后 一些适用化的机器人相继问世 1962年美国万能自动化公司的第一台机器人Uniamate在美国通用汽车公司 GM 投入使用 标志着第一代机器人的诞生 经历了40多年的发展 机器人技术已经取得了长足的进步 机器人技术是20世纪人类最伟大的发明之一 5 身体 是一种物理状态 具有一定的形态 机器人的外形究竟是什么样子 这取决于人们想让它做什么样的工作 其功能设定决定了机器人的大小 形状 材质和特征等等 大脑 控制机器人的程序 主板上的微控制器 动作 任何机器人都有一定的动作表现 脚 轮子等 皮肤 碰撞传感器嘴巴 喇叭耳朵 主板上的麦克风 机器人有三大特征 6 机器人发展的三个阶段 1 第一代机器人示教再现型 工业机器人 2 第二代机器人有感觉的机器人 它们对外界环境有一定的感知能力 具有视觉 触觉及听觉等功能 例如根据激光反馈的自动跟踪焊缝的弧焊焊接机器人 3 第三代机器人智能型机器人 依靠人工智能技术进行规划 控制的机器人 它们根据感知的信息 进行独立思考 识别及推理 并做出判断和决策 不用人的干预自动完成一些复杂的工作任务 如导游机器人 7 8 智能机器人是具有思维 感知和行动能力的机器人 是人工智能 微电子学 光学 传感技术 材料科学 仿生学等学科的综合成果 智能机器人可获取 处理和识别多种信息 建立并实时修正环境模型 自主地完成较为复杂的操作任务 将机器和生产系统的智能化 用机器人代替人完成各种任务 这是人类智慧发展和机器进化的飞跃 智能机器人作为新一代的生产工具 在制造领域中应用 能排腺人为的不可控因素 实现高节奏 高效和高质量生产 并是未来智能生产系统的重要组成部分 在非制造领域 可代替人完成人所不适或力所不及的各种工作 目前 我国和许多国家都把智能机器人列为迎接未来挑战的高技术课题 并制订发展规划 拨出巨款给予支持 2智能机器人 9 判断一个机器人是否是智能机器人我们可以根据下面三个基本特点 具有感知功能 即获取信息的功能 机器人通过 感知 系统可以获取外界环境信息 如声音 光线 物体温度等 具有思考功能 即加工处理信息的功能 机器人通过 大脑 系统进行思考 它的思考过程就是对各种信息进行加工 处理 决策的过程 具有行动功能 即输出信息的功能 机器人通过 执行 系统 执行器 来完成工作 如行走 发声等 10 智能机器人图片及视频欣赏 智能电脑机器人 11 动作机器人 12 鼓手机器人 13 会煎鸡蛋的机器人 14 会拉车的机器人 15 会拉小提琴的机器人 16 医生机器人 播放视频1 17 自动取水机器人 18 清洁机器人 播放视频2 19 工业机器人 弧焊机器人 激光焊机器人 电阻焊机器人 自动化焊接机器人 点焊机器人 等离子切割机器人 20 清洁机器人 上料机器人 物料输送机器人 材料去除机器人 包装机器人 喷漆机器人 21 部件移动机器人 装配机器人 打保险机器人 自动钻孔机器人 设备维护机器人 包装码垛机器人 22 智能机器人的组成 一般可以分为硬件和软件两部分组成 23 智能机器人的硬件构成 1 碰撞传感器 感知碰撞信息 2 远红外传感器 感知热源远近 3 光敏传感器 感知光线强弱 4 麦克风 识别声音大小 5 光电编码器 识别位置信息 6 热释电传感器 对移动人体热源敏感 让他跟随你走 7 超声传感器 测距 8 数字指南针 辨别方向 9 温度传感器 感知气温 10 红外避障传感器 避开障碍物 24 三 Super fastbrain 超快的大脑 我们人类是通过眼睛来观察事物 耳朵来辨别声音 手脚来触摸事物 鼻子来辨别气味 舌头来感觉味道等 把这些信息送到大脑里 进行判断处理 指挥我们的肢体进行相应的动作 那机器人用什么来进行思考呢 各种处理器 微处理器 MPU 微控制器 MCU 数字信号处理器 DSP 可编程控制器 PLC 和计算机 PC 25 机器人通过各种传感器把外部信息传给它的大脑 各种处理器 进行判断处理 对应的输出给它的各个执行机构 器件 等 本体包括什么呢 机器人的外形 内部支撑 骨骼 执行机构 肌肉 机器人的应用场合各不相同 所以它的本体结构也不同 四 VersatileBody 多功能本体 26 智能机器人的软件 四 Learnonitsown 自主学习各种机器人都有自己的 大脑 处理器 那么各种处理器 都有其对应的编程软件 它的 自主学习 就是算法 即程序 现代控制理论有很多 比如 人工神经网络 模糊控制 专家系统 等等 可以自学习的主要是 人工神经网络 27 智能机器人现在与未来 自动化的需要推动了机器人进步 而机器人的发展提高了自动化水平 为了解决工业 原子能利用 空间探测 海洋开发 排险 医疗 军事等领域自动化需要而研制有特定应用背景的智能机器人 基本上沿两条道路发展 一是在一般工业机器人基础上 增加各种高性能传感器和知识库 使之具感知能力和动作规划能力 二是在遥控操作器基础上增加移动能力 环境感知能力 自诊断自学习力及自主能力 其中包括知识库和专家系统 由于研究目的性明确 针对性强 实际需要迫切 制造单位与应用单位结合 资金和人力集中使用 因此成果显著见效快 目前应用研究主要集中在精密装配机器人 水下机器人 移动机器人等方面 另外 利用神经网络等新技术的智能机器人也引起了人们的重视 28 近几年来 许多国家都把智能机器人列为高技术发展规划的重要内容 从研究方式来看 已打破单位和国家的界限 出现了单位联合 跨国共同研究的趋势 从各国和国际间制订的研究计划来看 虽然项目各异 但在研究特种作业的移动机器人方面都是不约面同 说明特种作业的移动机器人是近期竞相研究的重点 目前 基于感觉控制的第二代机器人已进入普及应用阶段 下一代机器人是具有自适应性 自主性和自然性的高级机器人 预计不久的将来可在技术上实现 并开始应用 29 机器人的现在 视频一 5超灵活的机械手 视频二 6球状机器人 视频三 7日本新一代机器人 视频四 8日本机器人年度集锦 视频五 9上海世博中国机器人 视频六 10美国发布最新机器人 视频七 11美国的机器人技术 视频八 12机械战狗 视频九 132014中国机器人大赛 30 机器人最新研究方向 目前国际机器人界都在加大科研力度 进行机器人共性技术的研究 并朝着智能化和多样化方向发展 主要研究内容集中在以下10个方面 1 工业机器人操作机结构的优化设计技术 探索新的高强度轻质材料 进一步提高负载 自重比 同时机构向着模块化 可重构方向发展 2 机器人控制技术 重点研究开放式 模块化控制系统 人机界面更加友好 语言 图形编程界面正在研制之中 机器人控制器的标准化和网络化 以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点 编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外 离线编程的实用化将成为研究重点 3 多传感系统 为进一步提高机器人的智能和适应性 多种传感器的使用是其问题解决的关键 其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法 特别是在非线性及非平稳 非正态分布的情形下的多传感器融合算法 另一问题就是传感系统的实用化 4 机器人的结构灵巧 控制系统愈来愈小 二者正朝着一体化方向发展 5 机器人遥控及监控技术 机器人半自主和自主技术 多机器人和操作者之间的协调控制 通过网络建立大范围内的机器人遥控系统 在有时延的情况下 建立预先显示进行遥控等 31 机器人最新研究方向 6 虚拟机器人技术 基于多传感器 多媒体和虚拟现实以及临场感技术 实现机器人的虚拟遥操作和人机交互 7 多智能体 multi agent 调控制技术 这是目前机器人研究的一个崭新领域 主要对多智能体的群体体系结构 相互间的通信与磋商机理 感知与学习方法 建模和规划 群体行为控制等方面进行研究 8 微型和微小机器人技术 micro miniaturerobotics 这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向 过去的研究在该领域几乎是空白 因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命 并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响 微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构 运动方式 控制方法 传感技术 通信技术以及行走技术等方面 9 软机器人技术 softrobotics 主要用于医疗 护理 休闲和娱乐场合 传统机器人设计未考虑与人紧密共处 因此其结构材料多为金属或硬性材料 软机器人技术要求其结构 控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的 机器人对人是友好的 10 仿人和仿生技术 这是机器人技术发展的最高境界 目前仅在某些方面进行一些基础研究 32 机器人的未来 机器人将像pc一样 进驻到每个家庭 渗透到社会的每个角落 智能水平更高的机器人不断诞生 机器人家族的种类