机器人的智能化技术

机器人的智能化技术机械工程与自动化学院智能机器器人概述述1智能机器器人技术术要求2智能机器器人应用用实例312大智智能机器器人技术术4智能机器器人发展展的关键键要素5智能机器器人概述述智能机器器人是一一个在感感知、思思维、效效应方面面全面，，模拟人人的机器器系统，，外形不不一定像像人。智智能机器器人它有有相当发发达的““大脑””。在脑脑中起作作用的是是中央计计算机，，这种计计算机跟跟操作它它的人有有直接的的联系。。最主要要的是，，这样的的计算机机可以进进行按目目的安排排的动作作。正因因为这样样，我们们才说这这种机器器人才是是真正的的机器人人，尽管管它们的的外表可可能有所所不同。。它是人人工智能能技术的的综合试试验场，，可以全全面地考考察人工工智能各各个领域域的技术术，研究究他们相相互之间间的关系系。还可可以在有有害的环环境中替替人从事事危险的的工作、、上天下下海、战战场作业业等方面面大显身身手。智能机器器人的技技术要求求智能机器人的技术要求控制过程识别过程程智能运算过程控制过程程将需要输输出的反反应转译译为肢体体运动和和媒介信信息。实实用机器器人在第第三个方方面做得得比较多多，而识识别和智智能运算算是很弱弱的，尤尤其是概概念知识识的存储储形式、、逻辑判判断和决决策这些些方面更更是鲜有有成果，，这正是是人工智智能要重重点解决决的问题题。外界输入入的信息息向概念念逻辑信信息转译译，将动动态静态态图像、、声音、、语音、、文字、、触觉、、味觉等等信息转转化为形形式化((大脑中中的信息息存储形形式)的的概念逻逻辑信息息智能运算算过程输入信息息刺激自自我学习习、信息息检索、、逻辑判判断、决决策，并并产生相相应反应应。识别过程程智能机器器人应用用实例服务智能能机器人人整个服务务智能机器人产产业建立立在三大大核心技技术模块块：人机机交互及及识别模模块、环环境感知知模块、、运动控控制模块块。依托托于三大大模块，，机器人人有基础础的硬件件：电池池模组、、电源模模组、主主机、存存储器、、专用芯芯片等，，还有操操作系统统服务智能能机器人人交互模块块包括语语音识别别、语义义识别、、语音合合成、图图像识别别等，相相当于人人的大脑脑；服务智能机器器人三大大核心技技术模块块：感知知+交互互+运控控◆交互互能力

感知模块块借助于于各种传传感器、、陀螺仪仪、激光光雷达、、相机、、摄像头头等，相相当于人人的眼、、耳、鼻鼻、皮肤肤等服务智能机器器人三大大核心技技术模块块：感知知+交互互+运控控◆感知知能力运控模块块包括舵舵机、电电机、芯芯片等，，相当于于人的肌肌肉；服务智能机器器人三大大核心技技术模块块：感知知+交互互+运控控◆运控控模块

服务智能能机器人人服务机器器人的各各个细分分模块中中，语音音模块重重要性和和成熟度度均最高高，语义义模块是是目前突突破重点点，运控控模块相相对重要要性最弱弱。服务务机器人人三大模模块可以以继续细细分为语语音模块块、语义义模块、、图像模模块、感感知模块块、运控控模块、、芯片模模块。从技术储储备上来来看，人人工智能能是核心心。目前前的技术术储备方方面，只只有语音音和OCR领域域具备一一定的成成熟度。。语音和和OCR领域已已发展接接近20年，在在某些特特定场景景和行业业已经有有了一些些数据基基础。其其他的技技术包括括图像识识别、语语义分析析都还在在很早期期的阶段段。语音音领域，，也是目目前已知知的平台台类企业业最大的的板块。。智能机器器人应用用实例市场研究究机构统统计显示示，2017年中国工工业机器器人市场场价值达达13亿亿美元，，并将保保持20%的年年复合成成长（CAGR），到到2020年达达到33亿美元元。2017年，中国国的工业业机器人人销售收收入占全全球13%，到到2020年将将达到25%。。工业机器器人属于于智能机机器人的的一种。。工业机机器人多传感器器信息融融合技术术是近年年来十分分热门的的研究课课题，它它与控制制理论、、信号处处理、人人工智能能、概率率和统计计相结合合，为机机器人在在各种复复杂、动动态、不不确定和和未知的的环境中中执行任任务提供供了一种种技术解解决途径径。数据融合合的关键键问题是是模型设设计和融融合算法法，数据据融合模模型主要要包括功功能模型型、结构构模型和和数学模模型。一、多多传感器器信息融融合目前已有有很多学学者从不不同角度度提出了了信息融融合系统统的一般般功能模模型，最最有权威威性的是是DFS（美国国三军政政府组织织-实验验室理事事联席会会（JDL）下下面的C3I技技术委员员会（TPC3）数据据融合专专家组））提出的的功能模模型。该模型把把数据融融合分为为3级。。第1级级是单源源或多源源处理，，主要是是数字处处理、跟跟踪相关关和关联联；第2级是评评估目标标估计的的集合，，及它们们彼此和和背景的的关系来来评估整整个情况况；第3级用一一个系统统的先验验目标集集合来检检验评估估的情况况。1.信息息融合的的功能模模型数据融合合的结构构模有多多种不同同的分类类方法，，其中一一种分类类标准是是根据传传感器数数据在送送人融合合处理中中心之前前已经处处理的程程度来进进行分类类。在这种分分类标准准下，融融合结构构被分为为传感器器级数据据融合，，中央级级数据融融合及混混合式融融合，还还可以根根据数据据处理过过程的分分辨率来来对融合合结构进进行分类类。在这这种情况况下，融融合结构构为像素素级、特特征级和和决策级级融合。。2.信息息融合的的结构模模型信息融合合的方法法涉及到到多方面面的理论论和技术术，如信信号处理理、估计计理论、、不确定定性理论论、模式式识别、、最优化化技术、、模糊数数学和神神经网络络等这方方面国外外已经做做了大量量的研究究。目目前，，这些方方法大致致分为两两类：随随机类方方法和人人工智能能方法。。3.多传传感器信信息融合合实现的的数学模模型在机器人人系统中中，自主主导航是是一项核核心技术术，是机机器人研研究领域域的重点点和难点点问题。。自主移移动机器器人常用用的导航航定位方方法有以以下四种种。二、导航航与定位位在视觉导导航定位位系统中中，目前前国内外外应用较较多的是是基于局局部视觉觉的在机机器人中中安装车车载摄像像机的导导航方式式。

视觉导航航定位系系统主要要包括：：摄像机机（或CCD图图像传感感器）、、视频信信号数字字化设备备、基于于DSP的快速速信号处处理器、、计算机机及其外外设等。。1、视觉觉导航定定位典型的光光反射导导航定位位方法主主要是利利用激光光或红外外传感器器来测距距。激光光和红外外都是利利用光反反射技术术来进行行导航定定位的。。2、光反反射导航航定位工作原理理如今，在在智能机机器人的的导航定定位技术术应用中中，一般般采用伪伪距差分分动态定定位法，，用基准准接收机机和动态态接收机机共同观观测4颗颗GPS卫星，，按照一一定的算算法即可可求出某某时某刻刻机器人人的三维维位置坐坐标。

3、GPS全球球定位系系统路径规划划技术是是机器人人研究领领域的一一个重要要分支。。最优路路径规划划就是依依据某个个或某些些优化准准则（如如工作代代价最小小、行走走路线最最短、行行走时间间最短等等），在在机器人人工作空空间中找找到一条条从起始始状态到到目标状状态、可可以避开开障碍物物的最优优路径。。三、路径径规划模版匹配配方法是是将机器器人当前前状态与与过去经经历相比比较，找找到最接接近的状状态，修修改这一一状态下下的路径径，便可可得到一一条新的的路径，，即首先先利用路路径规划划所用到到的或已已产生的的信息建建立一个个模版库库，库中中的任一一模版包包含每一一次规划划的环境境信息和和路径信信息，这这些模版版可通过过特定的的索引取取得1.模版版匹配路路径规划划技术人工势场场路径规规划技术术的基本本思想是是将机器器人在环环境中的的运动视视为一种种机器人人在虚拟拟的人工工受力场场中的运运动。（1）仅仅考虑环环境中障障碍物的的运动速速度，未未考虑机机器人的的运动速速度；（2）认认为障碍碍物与机机器人之之间的相相对速度度是固定定不变的的，这不不是完整整的动态态环境。。2.人工工势场路路径规划划技术地图构建建路径规规划技术术，是按按照机器器人自身身传感器器搜索的的障碍物物信息，，将机器器人周围围区域划划分为不不同的网网格空间间（如自自由空间间和限制制空间等等），计计算网格格空间的的障碍物物占有情情况，再再依据一一定规则则确定最最优路径径，地图图构建又又分为路路标法和和栅格法法，也称称单元分分解法。。3.地图图构建路路径规划划技术前者是构构造一幅幅由标志志点和连连接边线线组成的的机器人人可行路路径图，，如可视视线方法法、切线线图方法法、Voronoi图图方法和和概率图图展开法法等。3.地图图构建路路径规划划技术人工智能能路径规规划技术术是将现现代人工工智能技技术应用用于移动动机器人人的路径径规划中中，如人人工神经经网络、、进化计计算、模模糊逻辑辑与信息息融合等等。4.人工工智能路路径规划划技术地图构建建路径规规划技术术，是按按照机器器人自身身传感器器搜索的的障碍物物信息，，将机器器人周围围区域划划分为不不同的网网格空间间（如自自由空间间和限制制空间等等），计计算网格格空间的的障碍物物占有情情况，再再依据一一定规则则确定最最优路径径，地图图构建又又分为路路标法和和栅格法法，也称称单元分分解法。。3.地图图构建路路径规划划技术三大技术术成为智智能机器器人发展展的关键键要素如今，越越来越多多的智能能机器人人出现在在我们的的生活中中，它们们不仅能能与我们们“对话话”，还还具备自自我位置置定位和和自动躲躲避障碍碍物等能能力，其其中一些些“聪明明”的机机器人已已经可以以担任餐餐厅服务务员和保保姆等工工作。今今年春晚晚，更是是出现了了机器人人方阵跳跳舞的场场面，成成为春晚晚的一大大亮点。。智能机器器人发展展的关键键要素一、人人工智能能技术人工智能能技术的的研究包包括语言言识别、、图像识识别、自自然语言言处理和和专家系系统等，，涉及到到以计算算机科学学、心理理学、哲哲学和语语言学等等学科为为主的几几乎自然然科学和和社会科科学的所所有学科科。人工工智能技技术试图图了解智智能的实实质，实实现对人人类的意意识及思思维过程程的模拟拟，赋予予机器人人学习、、推理、、思考、、规划等等智能行行为和能能力，使使机器人人能够实实现更高高层次的的应用，，胜任一一些通常常需要人人类智能能才能完完成的复复杂工作作。智能机器器人发展展的关键键要素二、大大数据技技术大数据技技术是智智能机器器人的强强大后盾盾，大数数据时代代的到来来给智能能机器人人的迅速速发展提提供了新新的动力力，也为为智能机机器人实实现进一一步的技技术突破破提供了了更多可可能。智能机器器人发展展的关键键要素三、云云计算技技术智能机器器人是云云计算的的客户端端，而云云计算是是智能机机器人的的神经中中枢，决决定着整整个机器器人的感感知、运运动和思思考。同同时，云云计算扩扩大了机机器人使使用资源源的能力力，其海海量存储储功能为为提升智智能机器器人的记记忆提供供了无限限的可能能，存储储的能力力越强，，所能辨辨别的东东西就越越多，所所以云计计算直接接决定着着智能机机器人的的记忆力力。庞大的知知识库是是大数据据技术的的一个重重要组成成部分，，也是智智能机器器人发展展的关键键点之一一。12大智智能机器器人技术术1、劳力力机器人人目前，工工业机器器人在中中国主要要应用于于汽车及及零部件件制造，，电子、、机械加加工，模模具生产产等行业业，参与与的制造造过程包包括焊接接、装配配、搬运运、打磨磨、抛光光、注塑塑等。12大智智能机器器人技术术2、抛光光机器人人近日拓斯斯达科技技重磅新新品强势势上市———全自自动化抛抛光打磨磨机器人人，该机机器人广广泛应用用在手机机、平板板电脑等等面壳制制造业，，注塑成成型出来来的手机机面壳注注塑成型型时会有有结合线线12大智智能机器器人技术术3、蜘蛛蛛机器人人蜘蛛机器器人是利利用自然然界的力力量来解解决人类类技术问问题，多多年以来来，机器器人学家家试着模模拟蜘蛛蛛的身体体结构，，它的八八只爪子子具有较较好的稳稳定性，，特别适适合于电电子组装装、瓷砖砖贴板、、灾区搜搜寻营救救工作。。12大智智能机器器人技术术4、机器器人士兵兵美国陆军军上将康康恩(RobertCone)1月月份表示示，到2030年机器器人将取取代四分分之一的的美国战战斗士兵兵。美国国陆军的的目标是是要成为为规模更更小、更更有杀伤伤力、容容易部署署、身手手敏捷的的军队，，使用能能够承担担从排雷雷到前线线作战等等一系列列任务的的机器人人将有助助于实现现这一目目标。12大智智能机器器人技术术5、调酒酒机器人人调酒机器器人酒保保不仅懂懂得制作作300种鸡尾尾酒，而而且还可可以在几几秒钟之之内完成成任务。。首6、农业业机器人人IBISWorld的的行业分分析师JeremyEdwards表示，，不少农农活让机机器人干干会更加加高效，，例如勘勘查地况况、开拖拖拉机、、修剪收收割农作作物等。。实际上上目前已已经出现现了在葡葡萄园中中修剪葡葡萄枝的的机器人人以及在在莴苣田田除草的的机器人人。12大智智能机器器人技术术7、药剂剂机器人人在加州大大学旧金金山分校校的药房房里配药药的可不不是真人人，而是是机器人人。计算算机负责责接收药药方，而而机器人人则负责责药品的的打包和和分发。。加州大大学旧金金山分校校表示，，在引入入机器人人的最初初阶段，，机器人人配发的的350000剂药品品无一出出错。12大智智能机器器人技术术8、拆弹弹机器人人在美国有有超过450个个拆弹小小组，对对每年数数千桩与与炸弹有有关的事事件作出出响应。。其中一一些拆弹弹小组已已经用上上了机器器人，这这些机器器人能够够更好地地拆除炸炸弹，令令人身风风险降至至最低。。12大智智能机器器人技术术9、媒