智慧制造_認識智能機器人

1、智慧制造智慧制造_認識智能機器人認識智能機器人主講內(nèi)容：機器人一詞首次出現(xiàn)是在1920年捷克作家卡雷爾卡佩克發(fā)表的科幻劇羅薩姆的萬能機器人中，意為“強制性勞動”或“奴隸”。星球大戰(zhàn)中的C 3PO有時比人還聰明 終結(jié)者3機器人三原則： 1、機器人必須不危害人類，也不允許它眼看人將受害而袖手旁觀； 2、機器人必須服從于人類，除非這種服從有害于人類； 3、機器人必須保護自身不受傷害，除非為了保護人類或者是為人類作出犧牲。 1959年第一臺工業(yè)機器人誕生，進入20世紀后，一些適用化的機器人相繼問世。1962年美國萬能自動化公司的第一臺機器人Uniamate在美國通用汽車公司（GM）投入使用，標志著第一

2、代機器人的誕生。經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，機器人技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步！機器人技術(shù)是20世紀人類最偉大的發(fā)明之一。 身體身體：是一種物理狀態(tài)，具有一定的形態(tài)。：是一種物理狀態(tài)，具有一定的形態(tài)。機器人的外形究竟是什么樣子，這取決于人們想讓它做什么樣的工作，其功能設定決定了機器人的大小、形狀、材質(zhì)和特征等等。 大腦大腦：控制機器人的程序。主板上的微控制器。：控制機器人的程序。主板上的微控制器。動作動作：任何機器人都有一定的動作表現(xiàn)。：任何機器人都有一定的動作表現(xiàn)。腳：輪子等。腳：輪子等。皮膚：碰撞傳感器皮膚：碰撞傳感器嘴巴：喇叭嘴巴：喇叭耳朵：主板上的麥克風。耳朵：主板上的麥克風。機器人有三大特征：

3、機器人有三大特征：機器人發(fā)展的三個階段 （1 1）第一代機器人）第一代機器人 示教再現(xiàn)型 ：工業(yè)機器人 （2 2）第二代機器人）第二代機器人 有感覺的機器人。它們對外界環(huán)境有一定的感知能力，具有視覺，觸覺及聽覺等功能。例如根據(jù)激光反饋的自動跟蹤焊縫的弧焊焊接機器人 （3 3）第三代機器人）第三代機器人 智能型機器人，依靠人工智能技術(shù)進行規(guī)劃，控制的機器人，它們根據(jù)感知的信息，進行獨立思考，識別及推理，并做出判斷和決策，不用人的干預自動完成一些復雜的工作任務。如導游機器人。 智能機器人是具有思維、感知和行動能力的機器人。是人工智能，微電子學，光學， 傳感技術(shù)、材料科學、仿生學等學科的綜合成果。智

4、能機器人可獲取、處理和識別多種信息，建立并實時修正環(huán)境模型， 自主地完成較為復雜的操作任務. 將機器和生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化， 用機器人代替人完成各種任務， 這是人類智慧發(fā)展和機器進化的飛躍。 智能機器人作為新一代的生產(chǎn)工具，在制造領(lǐng)域中應用， 能排腺人為的不可控因素， 實現(xiàn)高節(jié)奏、高效和高質(zhì)量生產(chǎn)， 并是未來智能生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。在非制造領(lǐng)域，可代替人完成人所不適或力所不及的各種工作. 目前， 我國和許多國家都把智能機器人列為迎接未來挑戰(zhàn)的高技術(shù)課題， 并制訂發(fā)展規(guī)劃，撥出巨款給予支持。2 智能機器人智能機器人 判斷一個機器人是否是智能機器人我們可以根據(jù)下面判斷一個機器人是否是智能機器人我們

5、可以根據(jù)下面三個基本特點三個基本特點：具有具有感知功能感知功能，即獲取信息的功能。機器人通過，即獲取信息的功能。機器人通過“感感知知”系統(tǒng)可以獲取外界環(huán)境信息，如聲音、光線、物系統(tǒng)可以獲取外界環(huán)境信息，如聲音、光線、物體溫度等。體溫度等。具有具有思考功能思考功能，即加工處理信息的功能。機器人通過，即加工處理信息的功能。機器人通過“大腦大腦”系統(tǒng)進行思考，它的思考過程就是對各種信系統(tǒng)進行思考，它的思考過程就是對各種信息進行加工、處理、決策的過程。息進行加工、處理、決策的過程。具有具有行動功能行動功能，即輸出信息的功能。機器人通過，即輸出信息的功能。機器人通過“執(zhí)執(zhí)行行”系統(tǒng)（執(zhí)行器）來完成工作，

6、如行走、發(fā)聲等。系統(tǒng)（執(zhí)行器）來完成工作，如行走、發(fā)聲等。智能機器人圖片及視頻欣賞智能電腦機器人動作機器人鼓手機器人會煎雞蛋的機器人會拉車的機器人會拉小提琴的機器人醫(yī)生機器人播放視頻1自動取水機器人清潔機器人播放視頻2（工業(yè)機器人）（工業(yè)機器人）弧焊機器人弧焊機器人 激光焊機器人激光焊機器人 電阻焊機器人電阻焊機器人 自動化焊接機器人自動化焊接機器人 點焊機器人點焊機器人 等離子切割機器人等離子切割機器人 3 FANUC焊接機器人（視頻）清潔機器人清潔機器人 上料機器人上料機器人 物料輸送機器人物料輸送機器人 材料去除機器人材料去除機器人 包裝機器人包裝機器人 噴漆機器人噴漆機器人 部件移動機

7、器人部件移動機器人 裝配機器人裝配機器人 打保險機器人打保險機器人 自動鉆孔機器人自動鉆孔機器人 設備維護機器人設備維護機器人 包裝碼垛機器人包裝碼垛機器人 智能機器人的組成一般可以分為硬件和軟件兩部分組成：智能機器人的硬件構(gòu)成：1、碰撞傳感器：感知碰撞信息。、碰撞傳感器：感知碰撞信息。2、遠紅外傳感器：感知熱源遠近。、遠紅外傳感器：感知熱源遠近。3、光敏傳感器：感知光線強弱。、光敏傳感器：感知光線強弱。4、麥克風：識別聲音大小。、麥克風：識別聲音大小。5、光電編碼器：識別位置信息。、光電編碼器：識別位置信息。6、熱釋電傳感器：對移動人體熱源敏感，讓他跟隨你走。、熱釋電傳感器：對移動人體熱源敏

8、感，讓他跟隨你走。7、超聲傳感器：測距。、超聲傳感器：測距。8、數(shù)字指南針：辨別方向。、數(shù)字指南針：辨別方向。9、溫度傳感器：感知氣溫。、溫度傳感器：感知氣溫。10、紅外避障傳感器：避開障礙物。、紅外避障傳感器：避開障礙物。（三）（三）（Super-fast brain)Super-fast brain)超快的大腦超快的大腦 我們?nèi)祟愂峭ㄟ^眼睛來觀察事物、耳朵來辨別聲音、手腳來觸摸事物、鼻子來辨別氣味，舌頭來感覺味道等，把這些信息送到大腦里，進行判斷處理，指揮我們的肢體進行相應的動作，那機器人用什么來進行思考呢？各種處理器各種處理器：微處理器（：微處理器（MPU)MPU)、微控制器（微控制器（

9、MCU)MCU)、數(shù)字信號處理、數(shù)字信號處理器器(DSP)(DSP)、可編程控制器（、可編程控制器（PLC)PLC)和計算機和計算機(PC)(PC)。 機器人通過各種傳感器把外部信息傳給它的大腦（各種處理器），進行判斷處理，對應的輸出給它的各個執(zhí)行機構(gòu)（器件）等。 本體包括什么呢？ 機器人的外形，內(nèi)部支撐（骨骼），執(zhí)行機構(gòu)（肌肉）。機器人的應用場合各不相同，所以它的本體結(jié)構(gòu)也不同。（四）（四）（Versatile Body)Versatile Body)多功能本體多功能本體智能機器人的軟件 （四） （Learn on its own) 自主學習 各種機器人都有自己的“大腦”處理器，那么各種處理

10、器，都有其對應的編程軟件。它的“自主學習”就是算法，即程序。 現(xiàn)代控制理論有很多，比如“人工神經(jīng)網(wǎng)絡”、“模糊控制”、“專家系統(tǒng)”等等。 可以自學習的主要是“人工神經(jīng)網(wǎng)絡”。智能機器人現(xiàn)在與未來 自動化的需要推動了機器人進步，而機器人的發(fā)展提高了自動化水平。為了解決工業(yè)、原子能利用、空間探測， 海洋開發(fā)、排險，醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域自動化需要而研制有特定應用背景的智能機器人，基本上沿兩條道路發(fā)展。一是在一般工業(yè)機器人基礎上，增加各種高性能傳感器和知識庫，使之具感知能力和動作規(guī)劃能力；二是在遙控操作器基礎上增加移動能力、環(huán)境感知能力、自診斷自學習力及自主能力。其中包括知識庫和專家系統(tǒng)。 由于研究目的性

11、明確，針對性強， 實際需要迫切，制造單位與應用單位結(jié)合， 資金和人力集中使用， 因此成果顯著見效快。目前應用研究主要集中在精密裝配機器人、水下機器人、移動機器人等方面。另外，利用神經(jīng)網(wǎng)絡等新技術(shù)的智能機器人也引起了人們的重視。 近幾年來， 許多國家都把智能機器人列為高技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容。從研究方式來看，已打破單位和國家的界限， 出現(xiàn)了單位聯(lián)合， 跨國共同研究的趨勢。從各國和國際間制訂的研究計劃來看，雖然項目各異， 但在研究特種作業(yè)的移動機器人方面都是不約面同， 說明特種作業(yè)的移動機器人是近期競相研究的重點。 目前， 基于感覺控制的第二代機器人已進入普及應用階段。下一代機器人是具有自適應性、

12、自主性和自然性的高級機器人，預計不久的將來可在技術(shù)上實現(xiàn)， 并開始應用。 機器人的現(xiàn)在 視頻一視頻一：5超靈活的機械手超靈活的機械手 視頻二：視頻二：6球狀機器人球狀機器人 視頻三：視頻三：7日本新一代機器人日本新一代機器人 視頻四：視頻四：8日本機器人日本機器人年度集錦年度集錦 視頻五：視頻五：9 上海世上海世博博 中國機器人中國機器人 視頻六：視頻六：10美國發(fā)布最新機器人美國發(fā)布最新機器人 視頻七：視頻七：11美國的機器人技術(shù)美國的機器人技術(shù) 視頻八：視頻八：12機械戰(zhàn)狗機械戰(zhàn)狗 視頻九：視頻九：13 2014中國機器人大賽中國機器人大賽機器人最新研究方向目前國際機器人界都在加大科研力度

13、，進行機器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內(nèi)容集中在以下10個方面： 1工業(yè)機器人操作機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計技術(shù)：探索新的高強度輕質(zhì)材料，進一步提高負載/自重比，同時機構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。 2機器人控制技術(shù)：重點研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機器人控制器的標準化和網(wǎng)絡化，以及基于PC機網(wǎng)絡式控制器已成為研究熱點。編程技術(shù)除進一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實用化將成為研究重點。 3多傳感系統(tǒng)：為進一步提高機器人的智能和適應性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是

14、在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實用化。 4機器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。 5機器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機器人半自主和自主技術(shù)，多機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預先顯示進行遙控等。 機器人最新研究方向6虛擬機器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)，實現(xiàn)機器人的虛擬遙操作和人機交互。 7多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機器人研究的一個嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機理，感知與學習方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進行研究。 8微型和微小機器人技術(shù)（micro/miniature robotics）:這是機器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進展將會引起機器人技術(shù)的一場革命，并且對社會進步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運動方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。 9軟機器人技術(shù)