《人工智能导论》课件-13-专用机器人应用和发展前景

13讲-专用机器人应用和发展前景——建筑机器人和餐厅机器人介绍教学目标知识目标：了解机器人在其他领域的应用熟悉建筑机器人和餐厅机器人的基本结构与工作特性能力目标：能熟练使用互联网收集相关资料素质目标：①提高关注专业发展的意识，培养对智能机器人技术的兴趣。②关注碧桂园集团机器人事业发展的动态。新课教学1.机器人在生产生活各领域的应用2.建筑机器人的定义与分类3.建筑机器人的基本结构与工作特性4.烹饪机器人控制系统的硬件结构图5.机器人在其他领域的应用6.博智林和千玺集团机器人专门介绍教学重点建筑机器人的控制系统和感知系统的原理分析餐厅机器人的硬件控制系统组成和工作原理教学难点机器人的硬件控制系统组成和工作原理专用机器人应用和发展前景机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。机器人在当前生产生活中的应用越来越广泛，正在替代人发挥着日益重要的作用。随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，机器人技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域，机器人都有着广阔的发展空间与应用前景。机器人正朝着智能化和多样化等方向发展。建筑机器人的定义与分类建筑机器人是一种面向高危及特殊环境下依靠自身动力和控制能力来进行建筑工程施工作业的遥控操作多关节机械手或多自由度机器人。根据用途不同，它既具有工程机械的大功率、多功能、适用范围广的优点，又具有机器人的灵活移动、环境感知、智能识别等各种功能。建筑机器人的定义与分类建筑机器人是机器人家族中的新成员。与工业机器人在固定环境下，依据事先编制的程序运行不同，建筑机器人主要在非结构环境下工作，靠接受人类指挥，或依据以人工智能技术制定的原则纲领行动。因此建筑机器人更强调感知、思维和复杂行动的能力，比一般意义上的工业机器人需要更大的灵活性、机动性，具有更强的感知能力、决策能力、反应能力以及行动能力。建筑机器人从外观上也远远脱离了最初工业机器人所具有的形状。建筑机器人融合了更多学科的知识，如机构学、控制工程、计算机科学、人工智能、微电子学、光学、传感技术、材料科学、仿生学等。建筑机器人的定义与分类建筑机器人的分类按照建筑工程施工过程来分，建筑机器人包括：建筑墙面砂浆刮平机器人、建筑施工搬运机器人、砌墙机器人、施工机器人、建筑施工防护机器人、焊接机器人、建筑外墙清洁机器人、建筑检测机器人、粉刷机器人、建筑垃圾回收机器人等，用来完成拆除、建筑测绘、挖掘、砌墙、预制板、施工、钢梁焊接、钢丝和碳纤维编织、混凝土喷射、装修、地面铺设、清洗、建筑服务等工作。建筑机器人的定义与分类智能建筑机器人的应用前景，将在以下几个方面逐步替代或部分替代人的工作第一，智能建筑机器人可以在各种条件下工作，不受外界环境的影响、无间断不休息地工作，人是做不到的；（做不到的）第二，建筑机器人只要把程序先预设好，可以比人做得更精准。人是难免要犯错的，它不会犯错，除非程序错了；（做不好的）第三，建筑智能机器人利用仿真模拟与监测及高度灵活特点，通过与设计信息（特别是BIM模型）集成，实现设计几何信息与机器人加工运动方式和轨迹的对接，完成机器人预制加工指令的转译与输出。（做不了的）第四，智能建筑机器人可以完成人不愿做的事情。比如艰苦、危险、繁重的爬架搬运大型构件安装等工作。（不愿做的）建筑机器人基本结构与工作特性建筑机器人的基本特征是液压驱动、遥操作、移动作业，具有大功率作业、大范围施工作业、多功能作业和智能作业的特点。建筑机器人的基本构成包括：人机交互系统、控制系统、驱动装置、执行机构和感知系统组成，如图所示。建筑机器人基本结构与工作特性执行机构：由手部、腕部、小臂（上臂）、大臂（下臂）、腰部、足部等组成。可以更换不同的属具，如液压剪、液压锤、液压抓斗。控制系统：建筑机器人的控制系统一般比较复杂，涉及到行走、避障、有效作业等方面，要求控制系统具有较强的推理和思维能力，实时响应能力强，适应非结构性环境能力强。感知系统：建筑机器人的感知能力是未来建筑机器人智能化的研究重点之一。建筑机器人基本结构与工作特性建筑机器人研究的现状表明，由于受到机构、控制、传感器以及人工智能水平的限制，研究出能在未知环境中全自主方式工作的机器人是目前难以实现的目标。因此，基于临场的遥感操作机器人系统原理如图所示，它由操作者、主机器人（手控器）、通讯环节、从机器人和作业环境5部分构成。在临场遥感系统工作过程中，由操作者向主机器人发出操作命令（如位置指令）操作主机器人运动，主机器人的运动信息通过通讯环节传给远方的从机器人，从而控制从机器人的运动；当从机器人同环境交互时，从机器人的运动信息（如视觉、力觉、触觉等信息）又通过通讯环节反馈给本地主机器人，使操作者对于现场作业情况有了有效的感知，从而能够及时做出准确判断，发出相应的操作命令，控制远方从机器人准确、高效地完成作业任务。专用机器人——餐厅机器人随着机器人技术的发展，机器人已经广泛应用在生活的各个方面，由于服务机器人产业潜在的价值，我国也加强了在服务机器人领域的研究。餐厅机器人属于服务机器人的一个种类，它主要是为现代化的餐厅提供烹饪、送餐、点餐等功能。本节我们将给大家介绍智能餐厅里常用的几种机器人，同时，也将介绍基于移动互联网和人工智能的智慧餐厅的工作流程。专用机器人——餐厅机器人中式菜肴以其色、香、味、意、形闻名于世，有着悠久的历史和文化底蕴。中式菜肴烹调方法多样，操作程序极为复杂，因此中式菜肴烹饪机器人的出现，迎合了中国烹饪工业化的需求。它是计算机学、控制论、机构学和信息科学等多学科的综合产物。烹饪机器人是一个光、机、电、计算机为一体的智能化系统，机械机构和电加热锅具是其主体，以光、电信号实现指令传输和操作控制，计算机软件将人的烹饪经验和技巧变成操作指令和控制过程，执行机构在实现程序化操作的过程中体现出人的经验和智能。专用机器人——餐厅机器人专用机器人——餐厅机器人烹饪机器人控制系统的硬件结构图智能点菜系统作为机器人餐厅，智能传菜系统是必不可少的。菜肴加工完后，传菜系统会根据顾客就座位置的RFID（射频识别码），将菜肴送到顾客的餐桌，这就是整个就餐的一般流程。专用机器人——餐厅机器人智能点菜系统操作界面系统支持分类点菜和按拼音首字母查找点菜两种方式，支持催菜等操作，可采用比较成熟的系统。前台收银使用操作码即可完成所有的操作，除了收银还可以进行点菜、退菜等操作；与库存管理模块无缝连接，支持标准物品自动销售扣减库存；多种账单打印样式。远程分单通过前台点菜落单，然后通过网络传输，由厨房控制系统转换成烹饪机器人的加工指令；支持在不同台区下的单打印到不同的出品部门多个打印机进行协同打印；支持一个账单负责多个出品部门的总账单打印。专用机器人——餐厅机器人智能传菜吊轨上可固定多个吊盘，由专用控制器进行控制，按照当前顾客用餐的情况调整传送速度，传送效率高，运行稳定。轨道式智能传菜系统专用机器人——餐厅机器人空间AGV小车传菜系统机构图玻璃轨道及升降装置空间AGV传菜小车调度系统专用机器人——餐厅机器人智能服务机器人智能服务机器人系统构成专用机器人——餐厅机器人类人型智能服务机器人人形机器人专用机器人——机器人在其他领域的应用健康服务机器人智能大小便护理机器人医疗及护理机器人医疗辅助机器人养老陪伴机器人专用机器人——机器人在其他领域的应用管家型服务机器人遛狗机器人管家机器人酒店用管家机器人专用机器人——机器人在其他领域的应用智能建筑管理服务机器人安保机器人清洁服务机器人专用机器人——机器人在其他领域的应用酒店服务机器人消防机器人军用机器人专用机器人——机器人在其他领域的应用军用无人机军用无人机大疆无人机军民用无人机专用机器人——机器人在其他领域的应用.多足机器人外形酷似蜘蛛蝎形伐木机器人深潜无人艇蚂蚁军团机器人特种异形与仿生机器人人工智能与机器人技术发展方向人工智能的发展方向：短板补齐，优者更优像人类一样思考，自我提升智力水平，逐步形成类人脑智能；机器视觉、交互能力和拟人情感进一步接近或超过人类；逻辑判断和运算应用范围