第1011-9-其他机器人及其应用课件

Aerial

Vehicle，UAV）或无人飞机系统（Unmanned

Aircraft

System），指的是不需驾驶员在机内驾驶的飞机。

UAV是指借由遥控或自动驾驶技术，进行科学观测、战场侦察等任务的飞行载具；UAV与传统有人飞机相比具有操作成本低、运用弹性大、支援装备少等特性。Compiledby:DongChunli三、飞行机器人飞行机器人或称无人机、无人飞机，全称无人飞行载231．飞行机器人概述（1）飞行机器人的种类一般来说，UAV大致上可分为以下数种：1）近距离UAV：搭载5kg以下，于低高度飞行5km距离，常称为迷你UAV；2）短距离UAV：将飞行距离增加至20km，常称为小型UAV。3）微型UAV：（Micro

Aerial

Vehicle，MAV）指翼展0.5m以下，飞行距离至多2km。4）战术UAV：至少具有20h的飞行时间，视任务而定，升限至少5000m。

5）无人作战空中载具UCAV：（Unmanned

Combat

Aerial

Vehicle）具备类似攻击机的性能。Compiledby:DongChunli1．飞行机器人概述（1）飞行机器人的种类Compiledb241．飞行机器人概述（2）长时留空无人机为对目标进行长时间监视，弥补无人侦察机留空时间短、对同一目标反复侦察时所需航次多等不足，长时间留空无人机便应运而生。如美国洛克希德公司的微波动力无人机，可在高空飞行60天以上。国外的长时间留空无人机最大续航时间可达1年，可对目标进行连续不断的侦察、监视。Compiledby:DongChunli1．飞行机器人概述（2）长时留空无人机Compiledby252．飞行机器人实例Compiledby:DongChunli2．飞行机器人实例Compiledby:DongChu26四、服务机器人服务机器人与人们生活密切相关，服务机器人的应用将不断改善人们的生活质量。服务机器人是一种以自主或半自主方式运行，能为人类健康提供服务的机器人，或者是能对设备运行进行维护的一类机器人。由于服务机器人经常与人在同一工作空间内，服务机器人比工业机器人要有更强的感知能力、决策能力和与人的交互能力。Compiledby:DongChunli四、服务机器人服务机器人与人们生活密切相关，服务机器人的应用271．服务机器人概述（1）服务机器人的定义服务机器人目前处于早期阶段国际机器人联合会对服务机器人的定义是：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它所从事的服务工作可使人类生存得更好，使制造业以外的设备更好地工作。德国生产技术与自动化研究所（IPA）对服务机器人所下的定义是：服务机器人是一种可自由编程的移动装置，它至少应有三个运动轴，可以部分或全自动地完成服务工作。这里的服务工作不是指为工业生产而从事的服务活动，而是指为人和单位完成的服务工作。Compiledby:DongChunli1．服务机器人概述（1）服务机器人的定义Compiledb28（2）服务机器人的关键技术1）环境的表示服务机器人通常在非结构化环境中以自主方式运行，因此要求对环境有较为准确的描述。2）环境感知传感器和信号处理方法服务机器人的环境传感器包括机器人与环境相互关系的传感器和环境特征传感器。3）控制系统与结构机器人控制系统和体系结构研究目前主要集中在开放式控制器体系结构、分布式并行算法融合等方面。4）复杂任务和服务的实时规划机器人运动规划是机器人智能的核心。运动规划主要分为完全规划和随机规划。5）适应于作业环境的机械本体结构设计在非结构环境下工作的服务机器人是一项富有挑战性的工作。6）人一机器人接口人一机器人接口包含了通用交互式人机界面的开发和友善的人机关系两个方面。Compiledby:DongChunli（2）服务机器人的关键技术1）环境的表示Compiledb29医用机器人Compiledby:DongChunli医用机器人Compiledby:DongChunli30护士助手Compiledby:DongChunli护士助手Compiledby:DongChunli31导游机器人Compiledby:DongChunli导游机器人Compiledby:DongChunli32Compiledby:DongChunli第三节其他机器人的应用一、军用机器人二、农业机器人三、仿人机器人Compiledby:DongChunli第三节其他33一、军用机器人1．军用机器人概述军用机器人有地面的、水下的和空间的。其中，以地面军用机器人的开发最为成熟，应用也较为普遍。地面军用机器人分为两类：一类是智能机器人，包括自主和半自主车辆；另一类是遥控机器人，即各种用途的遥控无人驾驶车辆。（1）军用机器人特性首先，机器人可以代替士兵去完成那些不太复杂的工程及后勤任务，使战士从繁重的工作中解放出来，而去从事更加重要的工作；其次，由于机器人对各种恶劣环境的承受能力大大超过载人系统，因而，在各种极限条件下，如使用核、生化武器的情况下，战场机器人不仅能生存，还能够完成各种作战任务，而在这样的战场上，士兵要生存，其代价是昂贵的，而且是困难的。最后，由于机器人没有感觉，在环境极其险恶、只有采取某种自杀行为才能挽救战局时，它会毫不畏惧地承担其自杀性的战斗任务。Compiledby:DongChunli一、军用机器人1．军用机器人概述Compiledby:D34（2）军用机器人关键技术1）对于地面军用机器人，机器人必须随时对意料不到的障碍物作出反应，还要适应不断变化的地面特征。地面行驶能力和快速准确识别重要目标是发展地面军用机器人面临的重大挑战。2）对于半自主机器人，控制台与机器人之间的每一次数据传输都可能被敌人干扰甚至控制，因此应尽量减少它们之间的信息交换。这样就要求一次交给机器人多项任务，由它独立地去完成，而一个操作人员可以控制多台机器人。3）要进一步提高军用机器人的自主程度，主要依靠以下的关键技术：模式识别及障碍物识别、实时数据传输及适当的人工智能方法，还要开发全局模型，可以为机器人解释所拥有的全局信息，还要在传感器及执行机构方面取得重大进展。Compiledby:DongChunli（2）军用机器人关键技术1）对于地面军用机器人，机器人必须随35排爆机器人Compiledby:DongChunli排爆机器人Compiledby:DongChunli36Compiledby:DongChunli机器人大狗Compiledby:DongChunli机器人大狗37Compiledby:DongChunli无人作战飞机Compiledby:DongChunli无人作战飞机38Compiledby:DongChunli保安机器人Compiledby:DongChunli保安机器人39Compiledby:DongChunli二、农业机器人1．农业机器人概述农业机器人是机器人在农业生产中的运用，区别于工业机器人，是一种新型多功能农业机械。农业机器人的广泛应用，改变了传统的农业劳动方式降低了农民的劳动力，促进了现代农业的发展。（1）农业机器人定义农业机器人是一种以农产品为操作对象、兼有人类部分信息感知和四肢行动功能、可重复编程的柔性自动化或半自动化设备。能够部分模拟人类智能的农业机器人则称为智能型农业机器人。农业机器人可分为移动型和定位型，也可以将农业机器人分为室内型和室外型。农业机器人比工业机器人简单、确定和已知的工作环境和工作对象相比，将面临非结构、不确定、不宜预估的复杂环境和工作对象。Compiledby:DongChunli二、农业机器40（2）农业机器人关键技术1）自动在特定空间行走或移动在果园或田野中自动运动的机器人，其移动和精确定位技术比工业机器人要复杂得多，它涉及地面的凹凸不平、意外的障碍、大面积范围的定位精度。2）对目标的随机位置准确感知和机械手的准确定位由于作业对象是果实、苗、家畜等离散个体，它们的形状和生长位置是随机性的，又多数在室外工作，易受光线变化、风力变化等不稳定因素的影响。3）机械手抓取力度和形态控制技术对于像桃、蘑菇之类的娇嫩对象或蛋类等脆弱产品，机械手抓取力度必须进行合理控制，需具有柔软装置，能适应对象物的各种形状。4）对复杂目标的分类技术和学习能力农产品的采摘、分选，往往需要对同类产品进行成熟