智能机器人概论

1、智能机器人概论结课论文 电子1202 娄烜玮智能机器人最突出的特点莫过于“智能”二字，它与其他机器人的区别在于它具有相当发达的“大脑”，它是一个具有视觉，听觉，触觉等等的“活物”，它能够进行自我控制并按照人类的需求作出相应的事。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。感觉要素包括能感知视觉、接近、距离等的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器。这些要素实质上就是相当于人的眼、鼻、耳等五宫，它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传

2、成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。对运动要素来说，智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。（一）接下来说说智能机器人的

3、分类（按智能程度分类）：一是工业机器人,它只能死板地按照人给它规定的程序工作,不管外界条件有何变化,自己都不能对程序也就是对所做的工作作相应的调整.如果要改变机器人所做的工作,必须由人对程序作相应的改变,因此它是毫无智能的.二是初级智能机器人.它和工业机器人不一样,具有象人那样的感受,识别,推理和判断能力.可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改 HYPERLINK /view/17674.htm t _blank 程序,也就是它能适应外界条件变化对自己怎样作相应调整.不过,修改程序的原则由人预先给以规定.这种初级智能机器人已拥有一定的智能,虽然还没有自动规划能力,但这种初级智能机器人也开

4、始走向成熟,达到实用水平.三是高级智能机器人.它和初级智能机器人一样,具有感觉,识别,推理和判断能力,同样可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序.所不同的是,修改程序的原则不是由人规定的,而是机器人自己通过学习,总结经验来获得修改程序的原则.所以它的智能高出初能智能机器人.这种机器人已拥有一定的自动规划能力,能够自己安排自己的工作.这种机器人可以不要人的照料,完全独立的工作,故称为高级自律机器人.这种机器人也开始走向实用。（二）智能机器人的结构组成和工作原理机器人一般由 HYPERLINK /search?word=%E6%89%A7%E8%A1%8C%E6%9C%BA%E6%9E%

5、84&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。 HYPERLINK /search?word=%E6%89%A7%E8%A1%8C%E6%9C%BA%E6%9E%84&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链 HYPERLINK /search?word=%E8%BF%9E%E6%9D%86%E6%9C%BA%E6%9E%84&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 连杆机构，其中的 HYPERLINK /sea

6、rch?word=%E8%BF%90%E5%8A%A8%E5%89%AF&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的 HYPERLINK /search?word=%E8%87%AA%E7%94%B1%E5%BA%A6%E6%95%B0&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人 HYPERLINK /search?word=%E6%89%A7%E8%A1%8C%E6%9C%BA%E6%9E%84&fr=qb_search_exp

7、&ie=utf8 t _blank 执行机构可分为 HYPERLINK /search?word=%E7%9B%B4%E8%A7%92%E5%9D%90%E6%A0%87&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 直角坐标式、圆柱坐标式、 HYPERLINK /search?word=%E6%9E%81%E5%9D%90%E6%A0%87&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（ HYPERLINK /search?word=%E5%

8、A4%B9%E6%8C%81%E5%99%A8&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 夹持器或末端 HYPERLINK /search?word=%E6%89%A7%E8%A1%8C%E5%99%A8&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 执行器）和行走部（对于 HYPERLINK /search?word=%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E6%9C%BA%E5%99%A8%E4%BA%BA&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 移动机器人）等。驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指

9、令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是 HYPERLINK /search?word=%E7%94%B5%E4%BF%A1%E5%8F%B7&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 电信号，输出的是线、 HYPERLINK /search?word=%E8%A7%92%E4%BD%8D%E7%A7%BB&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如 HYPERLINK /search?word=%E6%AD%A5%E8%BF%9B%E7%94%B5%E6%9C%BA&fr=qb_

10、search_exp&ie=utf8 t _blank 步进电机、 HYPERLINK /search?word=%E4%BC%BA%E6%9C%8D%E7%94%B5%E6%9C%BA&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信

11、号送至控制器，形成 HYPERLINK /search?word=%E9%97%AD%E7%8E%AF%E6%8E%A7%E5%88%B6&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 闭环控制。一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。控制系统有两种方式一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台 HYPERL

12、INK /search?word=%E5%BE%AE%E5%9E%8B%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、 HYPERLINK /search?word=%E8%BF%90%E5%8A%A8%E5%AD%A6&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个C

13、PU，进行 HYPERLINK /search?word=%E6%8F%92%E8%A1%A5&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 插补运算和 HYPERLINK /search?word=%E4%BC%BA%E6%9C%8D%E6%8E%A7%E5%88%B6&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（ HYPERLINK /search?word=%E5%8A%9B%E7%9F%A9&fr=qb_search_

14、exp&ie=utf8 t _blank 力矩）控制。（三）机器人的未来发展随着科技的发展，未来机器人的发展一定会有一个巨大的飞跃。随着研究的深入，不论是仿生运动方面还是人工智能方面，都会发展到一个新的高度。我们的生活一定会因新型的机器人而有所改变。那个时候，科幻电影将不再科幻，很多我们难以想象的场景将会发生，我们世界的法则也许也会发生新的变化，不知道这样的结果是福是祸。 随着新技术不断被提出以及现有技术的高度发展，机器人在运动方面的难题将会得到妥善的解决。那个时候的机器人将能够很好的行走和跳跃，很好的模拟生物的运动，从而大大解决因机器人运动不便所带来的种种问题。同时经过不懈的探索，人类必将在

15、新材料的领域取得巨大突破，因此，未来的机器人会拥有和人一样的身材及重量，在最大程度上模仿人的外形及运动。这种机器人更加接近电影中的机器人，这个时候的机器人可以说已经发展到一个很成熟的地步，机器人可以在更大的程度上代替人的工作，这时候，人类社会可以很好的从机器人身上得到想要的回报，会缓解很多社会问题。机器人可以走进家庭，走进工厂，走进医院。而由于运动学，仿生学和新材料的发展，我们将研制出更加完美的身体器官替代品。因此未来人的生命质量将大大提高，现在很多无法解决的医学问题也会得到很好的解决，这对于人类社会来讲无疑是很有意义的一件事。 机器人发展的另一个重要方面传感器也将得到极大的飞跃式发展。因此未来机器人是可以模仿人类的感觉的。这一点对于医学方面极为重要。首先，通过机器人来模仿人在生病时的感觉变化以及在手术等医疗过程中的感觉变化对于我们以后更好的的改进医疗手段具有十分重要的意义。同时，在身体器官的替代品中装入合适的传感器可以帮助患者更好的适应与使用，使得残疾人在身体感官上恢复到和正常人差不多的水平，将会大大方便患者的生活。第三，一些手术通过机器人来辅助或替代人的工作，会大大提高手术的准确性和成功率。同时，由于机器人的自身的材料优势，他们可以抵挡严寒酷暑，不用呼吸，不怕辐射，因此