智能機器人的學習報告

2024-10-05

關于智能機器人的學習報告

　　摘要

　　大一第一學期我學習了《機械工程概論》一課，聽了各位老師機械學科的各種發展方向的介紹，我對機械學科有了一個大概的了解。其中，我對老師介紹的智能機器人產生了濃厚的興趣，于是便搜集了一些資料并且稍作整理寫了這篇論文，簡單介紹一下我對智能機器人的認識和了解.

　　關鍵詞：機械工程概論智能機器人

　　第一章

　　機器人分類:機器人按其智能程度可分為一般機器人和智能機器人。一般機器人是指不具有智能，只具有一般編程能力和操作功能的機器人。到目前為止，在世界范圍內還沒有一個統一的智能機器人定義。大多數專家認為智能機器人至少要具備以下三個要素：一是感覺要素，

　　用來認識周圍環境狀態；二是運動要素，對外界做出反應性動作；三是思考要素，根據感覺要素所得到的信息，思考采用什么樣的動作。感覺要素包括能感知視覺、接近、距離的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺的接觸型傳感器。這些要素實質上就相當于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機、圖像傳感器、超聲波傳感器、激光器、導電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關等機電元器件來實現。對

　　運動要素來說，智能機器人需要有一個無軌道型移動機構，以適應諸如平地、臺階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機構來完成。在運動過程中要對移動機構進行實時控制，這種控制不僅要包括位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制及伸縮率控制等。智能機器人的思考要素是三個要素中的關鍵，也是應賦予機器人的必備要素。思考要素包括判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實質上是一個信息處理過程，而計算機則是完成這個處理過程的主要手段。智能機器人根據智能程度的不同又可分為三種：

　　(1) 傳感型機器人——具有利用傳感信息

　　(包括視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超聲及激光等)進行傳感信息處理及實現控制與操作的能力。

　　(2) 交互型機器人——機器人通過計算機系統與操作員或程序員進行人-機對話，實現對機器人的控制與操作。

　　(3) 自主型機器人——在設計制作之后，機器人無需人的干預，能夠在各種環境下自動完成各項擬人任務。智能機器人的研究從20世紀60年代初開始。經過幾十年的發展，目前，基于感覺控制的智能機器人(又稱第二代機器人)已達到實際應用階段；基于知識控制的智能機器人(又稱自主機器人或下一代機器人)也取得較大進展，已研制出多種樣機。

　　第二章

　　智能機器人技術的形成與發展時期

　　智能機器人是人工智能的綜合成果，它是在擴大計算機的功能和研究人工智能的實驗床的基礎上形成和發展起來的。1958年，美國人工智能學者Shanonn和Minsky為使計算機更有用，提出給計算機裝上手的想法。1961年麻省理工學院(MIT)林肯實驗室的H.A.ERNST把AMF公司處理放射線物質的伺服操作器和MIT的Tx-0計算機連接起來，研制出具有感覺，由計算機控制的MH-1型智能機器人。它憑觸覺判斷積木的形狀，并把散放的積木進行組裝。同時，L.G.Robons開展了給計算機裝上眼的研究，即以電視攝象機作為與計算機的接口，進行物體識別研究。 1963年，他又發展了齊次坐標變換法，用于決定機械手的位置和方向，提出機器人位置控制方法。1967年，綜合上述成果出現了裝有電視攝象機，由計算機控制的智能機器人。這種機器人通過電視攝像機確定物體的位置，用齊次坐標變換的數學方法計算出各關節的轉角和手臂的位置。隨后美國斯坦福大學研制出能進行行動規劃的眼-車系統；MIT研制出手-眼系統；英國愛丁堡大學研制出手-眼結合的智能機器人系統；日本研制出能按識別圖形進行積木組裝的機器人和帶視覺反饋的手-眼系統。

　　人工智能研究者通過智能機器人實驗床把人工智能活現出來，第一次證實了智能機器人可以根據環境和任務目標制定行動規劃和進行操作，尤其是它能使用

　　簡單的工具

　　去完成某種任務，這項發現具有非常重要的科學價值。由于智能機器人本身難度較大，耗資多，與實際應用較遠，長期以來只有技術驅動，沒有形

　　成產品，發展比較緩慢。而幾乎與其同期形成和發展的第一代工業機器人卻進展較快。進入20世紀70年代之后，研究重點轉向智能機器人的單元技術：如計算機視覺、機器人語言、操作器的高級控制、觸覺等研究課題。智能機器人基礎技術的發展促進了整機性能的提高，開始了面向自動化的應用研究。智能機器人的主要研制目的是為了解決工業裝配、原子能利用、宇宙和海洋開發等領域的需要。由于研究目的明確，針對性強，實際需要迫切，研制和使用部門結合，資金、人力集中使用，因此研制出了面向自動化應用的各種機器人。如美國麻省理工學院的電動機機器人裝配系統以及西屋電氣公司可實現柔性自動裝配的電動機機器人裝配系統，二者均可進行8種小型電動機的裝配；日本研制的各種智能機器人可用于電動機組裝、集成電路壓焊和印刷電路檢查等。另外，特殊條件下工作的特種機器人也已取得實驗成果。

　　第三章

　　智能機器人的實用階段

　　20世紀80年代中期以后，第一代工業機器人的市場趨于飽和，工業機器人的應用開始從汽車領域轉向電子、機械裝配和非制造領域。由于一般的工業機器人沒有視覺和觸覺，已適應不了新用途的需要。只有讓機器人學會感知它們所觸到的部件，其產品的銷路才有保證。智能機器人為人工智能實驗床所使用，促進了計算機視覺、觸覺傳感器、操

　　作器控制等單元技術的發展，為智能機器人的研制和應用奠定了技術基礎。因此，在工業機器人處于更新換代的轉折關頭，沒有思想準備的許多機器人制造廠家出現了產品滯銷現象；而善于抓住時機的廠家就發展壯大。如Adept公司能及時抓產品轉向工作，他們的產品目標不是面向汽車工業，而是面向電子工業，重點研究輕型裝配機器人，采用了許多新技術，研制出了高精度、高速度、高柔性、帶視覺的智能機器人。隨后該公司的銷售額迅速增加，1986年為2500萬美元，1987年達到3400萬美元。其產品占美國裝配機器人市場的24%，其中30%是電子工業公司的訂貨。銷量的增長極大地促進了智能機器人的發展。

　　第四章

　　智能機器人的普及應用階段

　　20世紀90年代，智能機器人將以裝配機器人為先導產品，以電子、電氣及精密機械制造為先導應用產業，慢慢進入普及應用階段。

　　隨著機器人技術的發展，許多機器人研制和生產廠家正在廣泛采用視覺、力覺和其他傳感技術，以提高機器人的智能水平，從而提高機器人的性能，使精度和重復精度更高，速度更快，并且降低機器人的成本。這樣就使得采用智能機器人生產的單位產品成本低于用傳統技術及工業機器人生產的單位產品成本，使智能機器人技術的性價比提高，最終導致企業對機器人的需求量會逐步增加。

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