機(jī)器人概論期末論文

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！機(jī)器人學(xué)概論論文機(jī)器人發(fā)展與應(yīng)用南昌大學(xué)機(jī)電工程材料成型及控制工程102班唐小龍59012100982012/5/10機(jī)器人發(fā)展一、機(jī)器人發(fā)展的簡介與展望阿西莫夫提出的“機(jī)器人三定律”：第一，機(jī)器人不得傷害人，也不得在人相抵觸；第三，機(jī)器人必須保護(hù)自己，除非保護(hù)行為與上述兩定律相抵觸。這三的研制和使用機(jī)器人必須遵循的基本準(zhǔn)則。[1]機(jī)器人通?？梢苑譃槿旱谝淮?，可編程機(jī)器人，從上個世紀(jì)60年代后根據(jù)操作員所編寫的程序，完成一些重復(fù)性操作。第二代，自適應(yīng)機(jī)器人，或感第三代，智能機(jī)器人，具有感知，識別，推理，規(guī)劃和學(xué)習(xí)等諸智能機(jī)制，主要處于試驗階段。[2]的工作。[3]這些都可以讓機(jī)器人更有能力并更好的為人類服務(wù)。而，我認(rèn)為這些都需要人類在信息技術(shù)方面有更好的提高。二、機(jī)器人發(fā)展離不開信息技術(shù)人類對機(jī)器人需求呈現(xiàn)越來越多的趨勢，例如人們要求生產(chǎn)工業(yè)型機(jī)器人、電子、控制、計算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個學(xué)科和領(lǐng)域，是多越高的要求，因此對有關(guān)機(jī)器人的科技也就要求日益精進(jìn)了。些就必然會要求信息技術(shù)得到更好的發(fā)展以滿足人類的要求。法（如：最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）成為可能，而這無疑要求信息技術(shù)方面有更好的突破。要求信息技術(shù)的嵌入，而控制系統(tǒng)好比機(jī)器人的中樞神經(jīng)，其重要性不言而喻。三、機(jī)器人發(fā)展對社會的影響體有害的工作，也可以讓機(jī)器人那些單調(diào)枯燥的重復(fù)性勞作等。機(jī)器人、腦外科機(jī)器人、消防機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人、水下探索機(jī)器人、農(nóng)林業(yè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等，可以說隨著機(jī)器人的不斷發(fā)展，機(jī)器人將會逐漸向人類社會走近并將影響著人類社會的各行各業(yè)的發(fā)展乃至影響到人類生活的方方面面。器人的發(fā)展，人們可以借助機(jī)器人讓人類社會的生產(chǎn)力提高到一個更高的水平，靠人類整體，可以說離開了人類，社會的發(fā)展將會停滯不前。由此可見，機(jī)器人以說，人類才是社會的永遠(yuǎn)的主導(dǎo)力量，機(jī)器人只能是人類的附屬。隨著人類法，因為沒有人會想被自己創(chuàng)造的機(jī)器人反制。道德與法律的約束，或許通過其他方法，以使兩者共同生存。四、機(jī)器人發(fā)展與信管專業(yè)的聯(lián)系信息系統(tǒng)的建立，以及需要人們進(jìn)行信息的管理。平臺對機(jī)器人進(jìn)行信息管理。人，可以更容易地掌握機(jī)器人需要的程序。并且，這個專業(yè)有信息管理的思想，人的工作。機(jī)器人的作用機(jī)器人是高級整合控制論、機(jī)械電子、計算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途?，F(xiàn)在，國際上對機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說來，人們都可以接受這種說法，即機(jī)器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！蹦芰υu價標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人能力的評價標(biāo)準(zhǔn)包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運(yùn)算、比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習(xí)和邏輯推理等；機(jī)能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續(xù)運(yùn)行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此，可以說機(jī)器人是具有生物功能的三維空間坐標(biāo)機(jī)器。機(jī)器人的組成機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)等組成。稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執(zhí)行器）和行走部（對于移動機(jī)器人）等。于動力元件使機(jī)器人進(jìn)行動作。它輸入的是電信號，輸出的是線、角位移量。機(jī)檢測裝置的作用是實時檢測機(jī)器人的運(yùn)動及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動作符合預(yù)定的要求。作為檢測裝置的傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測機(jī)器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測得的信息作為反饋信號送至控制器，形成閉環(huán)控制。另一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺”，向智能化發(fā)展，例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個大的反饋回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度?？刂葡到y(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺微型計算機(jī)完成。另一種是分散（級）式控制，即采用多臺微機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)計算，并向下級微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)一個CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服并向主機(jī)反饋信息。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)器人的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力（力矩）控制。機(jī)器人發(fā)展史1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》中，根據(jù)Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個詞。1939年美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會說77個字，甚至可以抽煙，不過離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。1942年美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。1948年諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機(jī)器中的通信和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺機(jī)能的共同規(guī)律，率先提出以計算機(jī)為核心的自動化工廠。1954年美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機(jī)器人，并注冊了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。1956年在達(dá)特茅斯會議上，智能機(jī)器“能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型，如果遇到問題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個定義影響到以后30年智能機(jī)器人的研究方向。1959年德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，。1962年美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬能搬運(yùn)),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國，掀起了全世界對機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。1962年-1963年傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們試著在機(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器，包括1961年恩斯特采用的觸覺傳感器，托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器，而麥卡錫1963年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng)，并在1965年，幫助MIT推出了世界上第一個帶有視覺傳感器，能識別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。1965Beast機(jī)器人。Beast已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀(jì)60年代中期開始，美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實驗室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。1968年美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過控制它的計算機(jī)有一個房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺智能機(jī)器人，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。1969年日本早稻田大學(xué)加藤一郎實驗室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長期致力于研究仿人機(jī)器人，被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂機(jī)器人的技術(shù)見長，后來更進(jìn)一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。1973年世界上第一次機(jī)器人和小型計算機(jī)攜手合作，就誕生了美國CincinnatiMilacron公司的機(jī)器人T3。1978年美國Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。1984年英格伯格再推機(jī)器人Helpmate，這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預(yù)言：“我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全”。1998年丹麥樂高公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對簡單又能任意拼裝，使機(jī)器人開始走入個人世界。1999年日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶(AIBO)，當(dāng)即銷售一空，從此娛樂機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。2002年美國iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba自動設(shè)計行進(jìn)路線，還能在電量不足時，自動駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。iRobot公司北京區(qū)授權(quán)代理商：北京微網(wǎng)智宏科技有限公司。2006年6月，微軟公司推出MicrosoftRoboticsStudio，機(jī)器人模塊化、平臺統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯，比爾·蓋茨預(yù)言，家用機(jī)器人很快將席卷全球機(jī)器人分類篇誕生于科幻小說之中一樣，人們對機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。家務(wù)型機(jī)器人：能幫助人們打理生活，做簡單的家務(wù)活。操作型機(jī)器人：能自動控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運(yùn)動，用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。程控型機(jī)器人：按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動作。示教再現(xiàn)型機(jī)器人：通過引導(dǎo)或其它方式，先教會機(jī)器人動作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人：不必使機(jī)器人動作，通過數(shù)值、語言等對機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。感覺控制型機(jī)器人：利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動作。適應(yīng)控制型機(jī)器人：能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動。學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人：能“體會”工作的經(jīng)驗，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗用于工作中。智能機(jī)器人：以人工智能決定其行動的機(jī)器人。我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前，國際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國的分類是一致的?？罩袡C(jī)器人又叫無人機(jī)器，近年來在軍用機(jī)器人家族中，無人機(jī)是科研活動最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購經(jīng)費(fèi)投入最多、實戰(zhàn)經(jīng)驗最豐富的領(lǐng)域。80多年來，世界無人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國為主線向前推進(jìn)的，無論從技術(shù)水平還是無人機(jī)的種類和數(shù)量來看，美國均居世界之首位機(jī)器人品種篇.我認(rèn)為智能機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)在于以下幾點(diǎn)：關(guān)于機(jī)器人運(yùn)動平衡的研究立時，遇到輕微的碰撞也能夠通過身體的自動調(diào)整使機(jī)器人不會摔倒。線之間。偏移的方向邁步使機(jī)器人身體平衡。夠準(zhǔn)確地控制機(jī)器人身體做各種運(yùn)動，使機(jī)器人在運(yùn)動時始終保持運(yùn)動平衡。（2）機(jī)器人在視覺上存在的問題和解決的辦法要解決這些問題我們就必須讓機(jī)器人腦中能夠形成外界物體的立體圖形，如圖o點(diǎn)是視線中心，長方形外框是機(jī)器人的眼眶，在眼中所有人的視覺空間中形成一厘米長的線段圖像時機(jī)器人就知道自己看見了一條一米為的一個固定長度在機(jī)器人眼中的不同位置的實際長度是不同的，如線段ab比線段ef長但在機(jī)器人視覺空間中線段ab和線段efbf和線段dn本來是平面上的線段但在機(jī)器人的視覺空間中就變成了前后的距離長度，因為有了視覺中心這樣機(jī)器人就能夠知道一個在視覺平面中某一位置的角度在視覺空間中這一位置上的實際角度，如圖一中角fbd小于角ndb，但在視覺空間中角fbd等于角ndb是90度直角，這時我們發(fā)現(xiàn)在機(jī)器人的平面視覺中的任何一個平面上的角度，在機(jī)器人的空間視覺中都有與之對應(yīng)的空間角度,有了平面視看成立體的這要根據(jù)實際情況來選擇。在機(jī)器人腦中有了視覺空間機(jī)器人就能夠通過視覺在腦中直接形成外界物體的結(jié)構(gòu)。算機(jī)能夠十分清楚虛擬圖形世界中的每一個物體圖形的性質(zhì)和在每一時刻的運(yùn)機(jī)器人就能夠認(rèn)識外界物體認(rèn)識和了解外界物體每一時刻的運(yùn)動變化。機(jī)器人有三個發(fā)展階段，那么也就是說，我們習(xí)慣于把機(jī)器人分成三類，件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實際上這種從第一代機(jī)器人，也20世紀(jì)70覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。那么第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人大多數(shù)采用32位以上CPU27軸，NC現(xiàn)多智能體的協(xié)調(diào)控制。采用基于PC的開放結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)已成為一股潮流，之間?？偨Y(jié)與展望或許將來的機(jī)器人技術(shù)正朝著以下四個方向大步前進(jìn)：感官功能越來越豐富、制作成本越來越低廉、設(shè)計編程越來越簡化，以及使用起來越來越安全趨勢一：感官功能越來越豐富手，比如需要大量人手從事枯燥、重復(fù)性工作的飲食行業(yè)?？吹靡姷臋C(jī)器人可更好。度、密度、形狀等物理特性，然后使用相應(yīng)的機(jī)械臂舉起物品。展會上的一些工業(yè)機(jī)器人會用不同的手械臂輕柔地夾起巧克力放進(jìn)盒子；舉重物時則用圓盤形的機(jī)械臂承受重量。賦予機(jī)器人聽覺、視覺和觸覺的最終目的，是讓他們能更好的探索外部環(huán)境，最終為走出實驗室，進(jìn)入人類社會共同生活、工作做準(zhǔn)備。趨勢二：制造成本越來越低廉成本的四倍。越來越便宜的機(jī)器人和維護(hù)費(fèi)用無疑是企業(yè)的一大福音。家、保姆以及玩樂伴侶進(jìn)入我們的家庭。趨勢三：設(shè)計編程越來越簡單要讓消費(fèi)者把機(jī)器人買回家，首先要讓他們易于操作。德國機(jī)器人制造商KUKA是第一個引進(jìn)電腦編程的公司，它用電腦程序賦予機(jī)器人各種功能，替一樣使用機(jī)器人。一種名為“吊墜”的手動編程裝置還可以同時為多