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人概述1智能机器人技术要求2智能机器人应用实例312大智能机器人技术4智能机器人发展的关键要素5智能机器人概述智能机器人是一个在感知、思维、效应方面全面，模拟人的机器系统，外形不一定像人。智能机器人它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央计算机，这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是，这样的计算机可以进行按目的安排的动作。正因为这样，我们才说这种机器人才是真正的机器人，尽管它们的外表可能有所不同。它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，研究他们相互之间的关系。还可以在有害的环境中替人从事危险的工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。智能机器人的技术要求智能机器人的技术要求控制过程识别过程智能运算过程控制过程将需要输出的反应转译为肢体运动和媒介信息。实用机器人在第三个方面做得比较多，而识别和智能运算是很弱的，尤其是概念知识的存储形式、逻辑判断和决策这些方面更是鲜有成果，这正是人工智能要重点解决的问题。外界输入的信息向概念逻辑信息转译，将动态静态图像、声音、语音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式化(大脑中的信息存储形式)的概念逻辑信息智能运算过程输入信息刺激自我学习、信息检索、逻辑判断、决策，并产生相应反应。识别过程智能机器人应用实例服务智能机器人

整个服务智能机器人产业建立在三大核心技术模块：人机交互及识别模块、环境感知模块、运动控制模块。依托于三大模块，机器人有基础的硬件：电池模组、电源模组、主机、存储器、专用芯片等，还有操作系统服务智能机器人

交互模块包括语音识别、语义识别、语音合成、图像识别等，相当于人的大脑；服务智能机器人三大核心技术模块：感知+交互+运控◆交互能力

感知模块借助于各种传感器、陀螺仪、激光雷达、相机、摄像头等，相当于人的眼、耳、鼻、皮肤等服务智能机器人三大核心技术模块：感知+交互+运控◆感知能力

运控模块包括舵机、电机、芯片等，相当于人的肌肉；服务智能机器人三大核心技术模块：感知+交互+运控◆运控模块

服务智能机器人

服务机器人的各个细分模块中，语音模块重要性和成熟度均最高，语义模块是目前突破重点，运控模块相对重要性最弱。服务机器人三大模块可以继续细分为语音模块、语义模块、图像模块、感知模块、运控模块、芯片模块。从技术储备上来看，人工智能是核心。目前的技术储备方面，只有语音和OCR领域具备一定的成熟度。语音和OCR领域已发展接近20年，在某些特定场景和行业已经有了一些数据基础。其他的技术包括图像识别、语义分析都还在很早期的阶段。语音领域，也是目前已知的平台类企业最大的板块。智能机器人应应用实例市场研究机构构统计显示，，2017年中国工业机机器人市场价价值达13亿亿美元，并将将保持20%的年复合成成长（CAGR），到2020年达达到33亿美美元。2017年，中国的工工业机器人销销售收入占全全球13%，，到2020年将达到25%。工业机器人属属于智能机器器人的一种。。工业机器人人多传感器信息息融合技术是是近年来十分分热门的研究究课题，它与与控制理论、、信号处理、、人工智能、、概率和统计计相结合，为为机器人在各各种复杂、动动态、不确定定和未知的环环境中执行任任务提供了一一种技术解决决途径。数数据融融合的关键问问题是模型设设计和融合算算法，数据融融合模型主要要包括功能模模型、结构模模型和数学模模型。一、多传感感器信息融合合目前已有很多多学者从不同同角度提出了了信息融合系系统的一般功功能模型，最最有权威性的的是DFS（（美国三军政政府组织-实实验室理事联联席会（JDL）下面的的C3I技术术委员会（TPC3）数数据融合专家家组）提出的的功能模型。。该模型把数据据融合分为3级。第1级级是单源或多多源处理，主主要是数字处处理、跟踪相相关和关联；；第2级是评评估目标估计计的集合，及及它们彼此和和背景的关系系来评估整个个情况；第3级用一个系系统的先验目目标集合来检检验评估的情情况。1.信息融合合的功能模型型数据融合的结结构模有多种种不同的分类类方法，其中中一种分类标标准是根据传传感器数据在在送人融合处处理中心之前前已经处理的的程度来进行行分类。在这种分类类标准下，，融合结构构被分为传传感器级数数据融合，，中央级数数据融合及及混合式融融合，还可可以根据数数据处理过过程的分辨辨率来对融融合结构进进行分类。。在这种情情况下，融融合结构为为像素级、、特征级和和决策级融融合。2.信息融融合的结构构模型信息融合的的方法涉及及到多方面面的理论和和技术，如如信号处理理、估计理理论、不确确定性理论论、模式识识别、最优优化技术、、模糊数学学和神经网网络等这方方面国外已已经做了大大量的研究究。目目前，这些些方法大致致分为两类类：随机类类方法和人人工智能方方法。3.多传感感器信息融融合实现的的数学模型型在机器人系系统中，自自主导航是是一项核心心技术，是是机器人研研究领域的的重点和难难点问题。。自主移动动机器人常常用的导航航定位方法法有以下四四种。二、导航与与定位在视觉导航航定位系统统中，目前前国内外应应用较多的的是基于局局部视觉的的在机器人人中安装车车载摄像机机的导航方方式。视觉导航定定位系统主主要包括：：摄像机（（或CCD图像传感感器）、视视频信号数数字化设备备、基于DSP的快快速信号处处理器、计计算机及其其外设等。。1、视觉导导航定位典型的光反反射导航定定位方法主主要是利用用激光或红红外传感器器来测距。。激光和红红外都是利利用光反射射技术来进进行导航定定位的。2、光反射射导航定位位工作原理如今，在智智能机器人人的导航定定位技术应应用中，一一般采用伪伪距差分动动态定位法法，用基准准接收机和和动态接收收机共同观观测4颗GPS卫星星，按照一一定的算法法即可求出出某时某刻刻机器人的的三维位置置坐标。3、GPS全球定位位系统路径规划技技术是机器器人研究领领域的一个个重要分支支。最优路路径规划就就是依据某某个或某些些优化准则则（如工作作代价最小小、行走路路线最短、、行走时间间最短等）），在机器器人工作空空间中找到到一条从起起始状态到到目标状态态、可以避避开障碍物物的最优路路径。三、路径规规划模版匹配方方法是将机机器人当前前状态与过过去经历相相比较，找找到最接近近的状态，，修改这一一状态下的的路径，便便可得到一一条新的路路径，即首首先利用路路径规划所所用到的或或已产生的的信息建立立一个模版版库，库中中的任一模模版包含每每一次规划划的环境信信息和路径径信息，这这些模版可可通过特定定的索引取取得1.模版匹匹配路径规规划技术人工势场路路径规划技技术的基本本思想是将将机器人在在环境中的的运动视为为一种机器器人在虚拟拟的人工受受力场中的的运动。（1）仅考考虑环境中中障碍物的的运动速度度，未考虑虑机器人的的运动速度度；（2）认为为障碍物与与机器人之之间的相对对速度是固固定不变的的，这不是是完整的动动态环境。。2.人工势势场路径规规划技术地图构建路路径规划技技术，是按按照机器人人自身传感感器搜索的的障碍物信信息，将机机器人周围围区域划分分为不同的的网格空间间（如自由由空间和限限制空间等等），计算算网格空间间的障碍物物占有情况况，再依据据一定规则则确定最优优路径，地地图构建又又分为路标标法和栅格格法，也称称单元分解解法。3.地图构构建路径规规划技术前者是构造造一幅由标标志点和连连接边线组组成的机器器人可行路路径图，如如可视线方方法、切线线图方法、、Voronoi图图方法和概概率图展开开法等。3.地图构构建路径规规划技术人工智能路路径规划技技术是将现现代人工智智能技术应应用于移动动机器人的的路径规划划中，如人人工神经网网络、进化化计算、模模糊逻辑与与信息融合合等。4.人工智智能路径规规划技术地图构建路路径规划技技术，是按按照机器人人自身传感感器搜索的的障碍物信信息，将机机器人周围围区域划分分为不同的的网格空间间（如自由由空间和限限制空间等等），计算算网格空间间的障碍物物占有情况况，再依据据一定规则则确定最优优路径，地地图构建又又分为路标标法和栅格格法，也称称单元分解解法。3.地图构构建路径规规划技术三大技术成成为智能机机器人发展展的关键要要素如今，越来来越多的智智能机器人人出现在我我们的生活活中，它们们不仅能与与我们“对对话”，还还具备自我我位置定位位和自动躲躲避障碍物物等能力，，其中一些些“聪明””的机器人人已经可以以担任餐厅厅服务员和和保姆等工工作。今年年春晚，更更是出现了了机器人方方阵跳舞的的场面，成成为春晚的的一大亮点点。智能机器人人发展的关关键要素一、人工工智能技术术人工智能技技术的研究究包括语言言识别、图图像识别、、自然语言言处理和专专家系统等等，涉及到到以计算机机科学、心心理学、哲哲学和语言言学等学科科为主的几几乎自然科科学和社会会科学的所所有学科。。人工智能能技术试图图了解智能能的实质，，实现对人人类的意识识及思维过过程的模拟拟，赋予机机器人学习习、推理、、思考、规规划等智能能行为和能能力，使机机器人能够够实现更高高层次的应应用，胜任任一些通常常需要人类类智能才能能完成的复复杂工作。。智能机器人人发展的关关键要素二、大数数据技术大数据技术术是智能机机器人的强强大后盾，，大数据时时代的到来来给智能机机器人的迅迅速发展提提供了新的的动力，也也为智能机机器人实现现进一步的的技术突破破提供了更更多可能。。智能能机机器器人人发发展展的的关关键键要要素素三、、云云计计算算技技术术智能能机机器器人人是是云云计计算算的的客客户户端端，，而而云云计计算算是是智智能能机机器器人人的的神神经经中中枢枢，，决决定定着着整整个个机机器器人人的的感感知知、、运运动动和和思思考考。。同同时时，，云云计计算算扩扩大大了了机机器器人人使使用用资资源源的的能能力力，，其其海海量量存存储储功功能能为为提提升升智智能能机机器器人人的的记记忆忆提提供供了了无无限限的的可可能能，，存存储储的的能能力力越越强强，，所所能能辨辨别别的的东东西西就就越越多多，，所所以以云云计计算算直直接接决决定定着着智智能能机机器器人人的的记记忆忆力力。。庞大大的的知知识识库库是是大大数数据据技技术术的的一一个个重重要要组组成成部部分分，，也也是是智智能能机机器器人人发发展展的的关关键键点点之之一一。。12大大智智能能机机器器人人技技术术1、、劳劳力力机机器器人人目前前，，工工业业机机器器人人在在中中国国主主要要应应用用于于汽汽车车及及零零部部件件制制造造，，电电子子、、机机械械加加工工，，模模具具生生产产等等行行业业，，参参与与的的制制造造过过程程包包括括焊焊接接、、装装配配、、搬搬运运、、打打磨磨、、抛抛光光、、注注塑塑等等。。12大智能机机器人技术2、抛光机器器人近日拓斯达科科技重磅新品品强势上市———全自动化化抛光打磨机机器人，该机机器人广泛应应用在手机、、平板电脑等等面壳制造业业，注塑成型型出来的手机机面壳注塑成成型时会有结结合线12大智能机机器人技术3、蜘蛛机器器人蜘蛛机器人是是利用自然界界的力量来解解决人类技术术问题，多年年以来，机器器人学家试着着模拟蜘蛛的的身体结构，，它的八只爪爪子具有较好好的稳定性，，特别适合于于电子组装、、瓷砖贴板、、灾区搜寻营营救工作。12大智能机机器人技术4、机器人士士兵美国陆军上将将康恩(RobertCone)1月份表示，，到2030年机器人将将取代四分之之一的美国战战斗士兵。美美国陆军的目目标是要成为为规模更小、、更有杀伤力力、容易部署署、身手敏捷捷的军队，使使用能够承担担从排雷到前前线作战等一一系列任务的的机器人将有有助于实现这这一目标。12大智能机机器人技术5、调酒机器器人调酒机器人酒酒保不仅懂得得制作300种鸡尾酒，，而且还可以以在几秒钟之之内完成任务务。首6、农业机器器人IBISWorld的行行业分析师JeremyEdwards表示，，不少农活让让机器人干会会更加高效，，例如勘查地地况、开拖拉拉机、修剪收收割农作物等等。实际上目目前已经出现现了在葡萄园园中修剪葡萄萄枝的机器人人以及在莴苣苣田除草的机机器人。12大智能机机器人技术7、药剂机器器人在加州大学旧旧金山分校的的药房里配药药的可不是真真人，而是机机器人。计算算机负责接收收药方，而机机器人则负责责药品的打包包和分发。加加州大学旧金金山分校表示示，在引入机机器人的最初初阶段，机器器人配发的350000剂药品无一一出错。12大智能机机器人技术8、拆弹机器器人在美国有超过过450个拆拆弹小组，对对每年数千桩桩与炸弹有关关的事件作出出响应。其中中一些拆弹小小组已经用上上了机器人，，这些机器人人能够更好地地拆除炸弹，，令人身风险险降至最低。。12大智能机