機(jī)器人的智能化技術(shù)

機(jī)器人的智能化技術(shù)機(jī)械工程與自動化學(xué)院智能機(jī)器人概述1智能機(jī)器人技術(shù)要求2智能機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例312大智能機(jī)器人技術(shù)4智能機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵要素5智能機(jī)器人概述智能機(jī)器人是一個(gè)在感知、思維、效應(yīng)方面全面，模擬人的機(jī)器系統(tǒng)，外形不一定像人。智能機(jī)器人它有相當(dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”。在腦中起作用的是中央計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)跟操作它的人有直接的聯(lián)系。最主要的是，這樣的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行按目的安排的動作。正因?yàn)檫@樣，我們才說這種機(jī)器人才是真正的機(jī)器人，盡管它們的外表可能有所不同。它是人工智能技術(shù)的綜合試驗(yàn)場，可以全面地考察人工智能各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，研究他們相互之間的關(guān)系。還可以在有害的環(huán)境中替人從事危險(xiǎn)的工作、上天下海、戰(zhàn)場作業(yè)等方面大顯身手。智能機(jī)器人的技術(shù)要求智能機(jī)器人的技術(shù)要求控制過程識別過程智能運(yùn)算過程控制過程將需要輸出的反應(yīng)轉(zhuǎn)譯為肢體運(yùn)動和媒介信息。實(shí)用機(jī)器人在第三個(gè)方面做得比較多，而識別和智能運(yùn)算是很弱的，尤其是概念知識的存儲形式、邏輯判斷和決策這些方面更是鮮有成果，這正是人工智能要重點(diǎn)解決的問題。外界輸入的信息向概念邏輯信息轉(zhuǎn)譯，將動態(tài)靜態(tài)圖像、聲音、語音、文字、觸覺、味覺等信息轉(zhuǎn)化為形式化(大腦中的信息存儲形式)的概念邏輯信息智能運(yùn)算過程輸入信息刺激自我學(xué)習(xí)、信息檢索、邏輯判斷、決策，并產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)。識別過程智能機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例服務(wù)智能機(jī)器人

整個(gè)服務(wù)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)建立在三大核心技術(shù)模塊：人機(jī)交互及識別模塊、環(huán)境感知模塊、運(yùn)動控制模塊。依托于三大模塊，機(jī)器人有基礎(chǔ)的硬件：電池模組、電源模組、主機(jī)、存儲器、專用芯片等，還有操作系統(tǒng)服務(wù)智能機(jī)器人

交互模塊包括語音識別、語義識別、語音合成、圖像識別等，相當(dāng)于人的大腦；服務(wù)智能機(jī)器人三大核心技術(shù)模塊：感知+交互+運(yùn)控◆交互能力

感知模塊借助于各種傳感器、陀螺儀、激光雷達(dá)、相機(jī)、攝像頭等，相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、皮膚等服務(wù)智能機(jī)器人三大核心技術(shù)模塊：感知+交互+運(yùn)控◆感知能力

運(yùn)控模塊包括舵機(jī)、電機(jī)、芯片等，相當(dāng)于人的肌肉；服務(wù)智能機(jī)器人三大核心技術(shù)模塊：感知+交互+運(yùn)控◆運(yùn)控模塊

服務(wù)智能機(jī)器人

服務(wù)機(jī)器人的各個(gè)細(xì)分模塊中，語音模塊重要性和成熟度均最高，語義模塊是目前突破重點(diǎn)，運(yùn)控模塊相對重要性最弱。服務(wù)機(jī)器人三大模塊可以繼續(xù)細(xì)分為語音模塊、語義模塊、圖像模塊、感知模塊、運(yùn)控模塊、芯片模塊。從技術(shù)儲備上來看，人工智能是核心。目前的技術(shù)儲備方面，只有語音和OCR領(lǐng)域具備一定的成熟度。語音和OCR領(lǐng)域已發(fā)展接近20年，在某些特定場景和行業(yè)已經(jīng)有了一些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其他的技術(shù)包括圖像識別、語義分析都還在很早期的階段。語音領(lǐng)域，也是目前已知的平臺類企業(yè)最大的板塊。智能機(jī)器人應(yīng)應(yīng)用實(shí)例市場研究機(jī)構(gòu)構(gòu)統(tǒng)計(jì)顯示，，2017年中國工業(yè)機(jī)機(jī)器人市場價(jià)價(jià)值達(dá)13億億美元，并將將保持20%的年復(fù)合成成長（CAGR），到2020年達(dá)達(dá)到33億美美元。2017年，中國的工工業(yè)機(jī)器人銷銷售收入占全全球13%，，到2020年將達(dá)到25%。工業(yè)機(jī)器人屬屬于智能機(jī)器器人的一種。。工業(yè)機(jī)器人人多傳感器信息息融合技術(shù)是是近年來十分分熱門的研究究課題，它與與控制理論、、信號處理、、人工智能、、概率和統(tǒng)計(jì)計(jì)相結(jié)合，為為機(jī)器人在各各種復(fù)雜、動動態(tài)、不確定定和未知的環(huán)環(huán)境中執(zhí)行任任務(wù)提供了一一種技術(shù)解決決途徑。數(shù)數(shù)據(jù)融融合的關(guān)鍵問問題是模型設(shè)設(shè)計(jì)和融合算算法，數(shù)據(jù)融融合模型主要要包括功能模模型、結(jié)構(gòu)模模型和數(shù)學(xué)模模型。一、多傳感感器信息融合合目前已有很多多學(xué)者從不同同角度提出了了信息融合系系統(tǒng)的一般功功能模型，最最有權(quán)威性的的是DFS（（美國三軍政政府組織-實(shí)實(shí)驗(yàn)室理事聯(lián)聯(lián)席會（JDL）下面的的C3I技術(shù)術(shù)委員會（TPC3）數(shù)數(shù)據(jù)融合專家家組）提出的的功能模型。。該模型把數(shù)據(jù)據(jù)融合分為3級。第1級級是單源或多多源處理，主主要是數(shù)字處處理、跟蹤相相關(guān)和關(guān)聯(lián)；；第2級是評評估目標(biāo)估計(jì)計(jì)的集合，及及它們彼此和和背景的關(guān)系系來評估整個(gè)個(gè)情況；第3級用一個(gè)系系統(tǒng)的先驗(yàn)?zāi)磕繕?biāo)集合來檢檢驗(yàn)評估的情情況。1.信息融合合的功能模型型數(shù)據(jù)融合的結(jié)結(jié)構(gòu)模有多種種不同的分類類方法，其中中一種分類標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)傳傳感器數(shù)據(jù)在在送人融合處處理中心之前前已經(jīng)處理的的程度來進(jìn)行行分類。在這種分類類標(biāo)準(zhǔn)下，，融合結(jié)構(gòu)構(gòu)被分為傳傳感器級數(shù)數(shù)據(jù)融合，，中央級數(shù)數(shù)據(jù)融合及及混合式融融合，還可可以根據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)處理過過程的分辨辨率來對融融合結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行分類。。在這種情情況下，融融合結(jié)構(gòu)為為像素級、、特征級和和決策級融融合。2.信息融融合的結(jié)構(gòu)構(gòu)模型信息融合的的方法涉及及到多方面面的理論和和技術(shù)，如如信號處理理、估計(jì)理理論、不確確定性理論論、模式識識別、最優(yōu)優(yōu)化技術(shù)、、模糊數(shù)學(xué)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等這方方面國外已已經(jīng)做了大大量的研究究。目目前，這些些方法大致致分為兩類類：隨機(jī)類類方法和人人工智能方方法。3.多傳感感器信息融融合實(shí)現(xiàn)的的數(shù)學(xué)模型型在機(jī)器人系系統(tǒng)中，自自主導(dǎo)航是是一項(xiàng)核心心技術(shù)，是是機(jī)器人研研究領(lǐng)域的的重點(diǎn)和難難點(diǎn)問題。。自主移動動機(jī)器人常常用的導(dǎo)航航定位方法法有以下四四種。二、導(dǎo)航與與定位在視覺導(dǎo)航航定位系統(tǒng)統(tǒng)中，目前前國內(nèi)外應(yīng)應(yīng)用較多的的是基于局局部視覺的的在機(jī)器人人中安裝車車載攝像機(jī)機(jī)的導(dǎo)航方方式。視覺導(dǎo)航定定位系統(tǒng)主主要包括：：攝像機(jī)（（或CCD圖像傳感感器）、視視頻信號數(shù)數(shù)字化設(shè)備備、基于DSP的快快速信號處處理器、計(jì)計(jì)算機(jī)及其其外設(shè)等。。1、視覺導(dǎo)導(dǎo)航定位典型的光反反射導(dǎo)航定定位方法主主要是利用用激光或紅紅外傳感器器來測距。。激光和紅紅外都是利利用光反射射技術(shù)來進(jìn)進(jìn)行導(dǎo)航定定位的。2、光反射射導(dǎo)航定位位工作原理如今，在智智能機(jī)器人人的導(dǎo)航定定位技術(shù)應(yīng)應(yīng)用中，一一般采用偽偽距差分動動態(tài)定位法法，用基準(zhǔn)準(zhǔn)接收機(jī)和和動態(tài)接收收機(jī)共同觀觀測4顆GPS衛(wèi)星星，按照一一定的算法法即可求出出某時(shí)某刻刻機(jī)器人的的三維位置置坐標(biāo)。3、GPS全球定位位系統(tǒng)路徑規(guī)劃技技術(shù)是機(jī)器器人研究領(lǐng)領(lǐng)域的一個(gè)個(gè)重要分支支。最優(yōu)路路徑規(guī)劃就就是依據(jù)某某個(gè)或某些些優(yōu)化準(zhǔn)則則（如工作作代價(jià)最小小、行走路路線最短、、行走時(shí)間間最短等）），在機(jī)器器人工作空空間中找到到一條從起起始狀態(tài)到到目標(biāo)狀態(tài)態(tài)、可以避避開障礙物物的最優(yōu)路路徑。三、路徑規(guī)規(guī)劃模版匹配方方法是將機(jī)機(jī)器人當(dāng)前前狀態(tài)與過過去經(jīng)歷相相比較，找找到最接近近的狀態(tài)，，修改這一一狀態(tài)下的的路徑，便便可得到一一條新的路路徑，即首首先利用路路徑規(guī)劃所所用到的或或已產(chǎn)生的的信息建立立一個(gè)模版版庫，庫中中的任一模模版包含每每一次規(guī)劃劃的環(huán)境信信息和路徑徑信息，這這些模版可可通過特定定的索引取取得1.模版匹匹配路徑規(guī)規(guī)劃技術(shù)人工勢場路路徑規(guī)劃技技術(shù)的基本本思想是將將機(jī)器人在在環(huán)境中的的運(yùn)動視為為一種機(jī)器器人在虛擬擬的人工受受力場中的的運(yùn)動。（1）僅考考慮環(huán)境中中障礙物的的運(yùn)動速度度，未考慮慮機(jī)器人的的運(yùn)動速度度；（2）認(rèn)為為障礙物與與機(jī)器人之之間的相對對速度是固固定不變的的，這不是是完整的動動態(tài)環(huán)境。。2.人工勢勢場路徑規(guī)規(guī)劃技術(shù)地圖構(gòu)建路路徑規(guī)劃技技術(shù)，是按按照機(jī)器人人自身傳感感器搜索的的障礙物信信息，將機(jī)機(jī)器人周圍圍區(qū)域劃分分為不同的的網(wǎng)格空間間（如自由由空間和限限制空間等等），計(jì)算算網(wǎng)格空間間的障礙物物占有情況況，再依據(jù)據(jù)一定規(guī)則則確定最優(yōu)優(yōu)路徑，地地圖構(gòu)建又又分為路標(biāo)標(biāo)法和柵格格法，也稱稱單元分解解法。3.地圖構(gòu)構(gòu)建路徑規(guī)規(guī)劃技術(shù)前者是構(gòu)造造一幅由標(biāo)標(biāo)志點(diǎn)和連連接邊線組組成的機(jī)器器人可行路路徑圖，如如可視線方方法、切線線圖方法、、Voronoi圖圖方法和概概率圖展開開法等。3.地圖構(gòu)構(gòu)建路徑規(guī)規(guī)劃技術(shù)人工智能路路徑規(guī)劃技技術(shù)是將現(xiàn)現(xiàn)代人工智智能技術(shù)應(yīng)應(yīng)用于移動動機(jī)器人的的路徑規(guī)劃劃中，如人人工神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化化計(jì)算、模模糊邏輯與與信息融合合等。4.人工智智能路徑規(guī)規(guī)劃技術(shù)地圖構(gòu)建路路徑規(guī)劃技技術(shù)，是按按照機(jī)器人人自身傳感感器搜索的的障礙物信信息，將機(jī)機(jī)器人周圍圍區(qū)域劃分分為不同的的網(wǎng)格空間間（如自由由空間和限限制空間等等），計(jì)算算網(wǎng)格空間間的障礙物物占有情況況，再依據(jù)據(jù)一定規(guī)則則確定最優(yōu)優(yōu)路徑，地地圖構(gòu)建又又分為路標(biāo)標(biāo)法和柵格格法，也稱稱單元分解解法。3.地圖構(gòu)構(gòu)建路徑規(guī)規(guī)劃技術(shù)三大技術(shù)成成為智能機(jī)機(jī)器人發(fā)展展的關(guān)鍵要要素如今，越來來越多的智智能機(jī)器人人出現(xiàn)在我我們的生活活中，它們們不僅能與與我們“對對話”，還還具備自我我位置定位位和自動躲躲避障礙物物等能力，，其中一些些“聰明””的機(jī)器人人已經(jīng)可以以擔(dān)任餐廳廳服務(wù)員和和保姆等工工作。今年年春晚，更更是出現(xiàn)了了機(jī)器人方方陣跳舞的的場面，成成為春晚的的一大亮點(diǎn)點(diǎn)。智能機(jī)器人人發(fā)展的關(guān)關(guān)鍵要素一、人工工智能技術(shù)術(shù)人工智能技技術(shù)的研究究包括語言言識別、圖圖像識別、、自然語言言處理和專專家系統(tǒng)等等，涉及到到以計(jì)算機(jī)機(jī)科學(xué)、心心理學(xué)、哲哲學(xué)和語言言學(xué)等學(xué)科科為主的幾幾乎自然科科學(xué)和社會會科學(xué)的所所有學(xué)科。。人工智能能技術(shù)試圖圖了解智能能的實(shí)質(zhì)，，實(shí)現(xiàn)對人人類的意識識及思維過過程的模擬擬，賦予機(jī)機(jī)器人學(xué)習(xí)習(xí)、推理、、思考、規(guī)規(guī)劃等智能能行為和能能力，使機(jī)機(jī)器人能夠夠?qū)崿F(xiàn)更高高層次的應(yīng)應(yīng)用，勝任任一些通常常需要人類類智能才能能完成的復(fù)復(fù)雜工作。。智能機(jī)器人人發(fā)展的關(guān)關(guān)鍵要素二、大數(shù)數(shù)據(jù)技術(shù)大數(shù)據(jù)技術(shù)術(shù)是智能機(jī)機(jī)器人的強(qiáng)強(qiáng)大后盾，，大數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)代的到來來給智能機(jī)機(jī)器人的迅迅速發(fā)展提提供了新的的動力，也也為智能機(jī)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)現(xiàn)進(jìn)一步的的技術(shù)突破破提供了更更多可能。。智能能機(jī)機(jī)器器人人發(fā)發(fā)展展的的關(guān)關(guān)鍵鍵要要素素三、、云云計(jì)計(jì)算算技技術(shù)術(shù)智能能機(jī)機(jī)器器人人是是云云計(jì)計(jì)算算的的客客戶戶端端，，而而云云計(jì)計(jì)算算是是智智能能機(jī)機(jī)器器人人的的神神經(jīng)經(jīng)中中樞樞，，決決定定著著整整個(gè)個(gè)機(jī)機(jī)器器人人的的感感知知、、運(yùn)運(yùn)動動和和思思考考。。同同時(shí)時(shí)，，云云計(jì)計(jì)算算擴(kuò)擴(kuò)大大了了機(jī)機(jī)器器人人使使用用資資源源的的能能力力，，其其海海量量存存儲儲功功能能為為提提升升智智能能機(jī)機(jī)器器人人的的記記憶憶提提供供了了無無限限的的可可能能，，存存儲儲的的能能力力越越強(qiáng)強(qiáng)，，所所能能辨辨別別的的東東西西就就越越多多，，所所以以云云計(jì)計(jì)算算直直接接決決定定著著智智能能機(jī)機(jī)器器人人的的記記憶憶力力。。龐大大的的知知識識庫庫是是大大數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)技技術(shù)術(shù)的的一一個(gè)個(gè)重重要要組組成成部部分分，，也也是是智智能能機(jī)機(jī)器器人人發(fā)發(fā)展展的的關(guān)關(guān)鍵鍵點(diǎn)點(diǎn)之之一一。。12大大智智能能機(jī)機(jī)器器人人技技術(shù)術(shù)1、、勞勞力力機(jī)機(jī)器器人人目前前，，工工業(yè)業(yè)機(jī)機(jī)器器人人在在中中國國主主要要應(yīng)應(yīng)用用于于汽汽車車及及零零部部件件制制造造，，電電子子、、機(jī)機(jī)械械加加工工，，模模具具生生產(chǎn)產(chǎn)等等行行業(yè)業(yè)，，參參與與的的制制造造過過程程包包括括焊焊接接、、裝裝配配、、搬搬運(yùn)運(yùn)、、打打磨磨、、拋拋光光、、注注塑塑等等。。12大智能機(jī)機(jī)器人技術(shù)2、拋光機(jī)器器人近日拓斯達(dá)科科技重磅新品品強(qiáng)勢上市———全自動化化拋光打磨機(jī)機(jī)器人，該機(jī)機(jī)器人廣泛應(yīng)應(yīng)用在手機(jī)、、平板電腦等等面殼制造業(yè)業(yè)，注塑成型型出來的手機(jī)機(jī)面殼注塑成成型時(shí)會有結(jié)結(jié)合線12大智能機(jī)機(jī)器人技術(shù)3、蜘蛛機(jī)器器人蜘蛛機(jī)器人是是利用自然界界的力量來解解決人類技術(shù)術(shù)問題，多年年以來，機(jī)器器人學(xué)家試著著模擬蜘蛛的的身體結(jié)構(gòu)，，它的八只爪爪子具有較好好的穩(wěn)定性，，特別適合于于電子組裝、、瓷磚貼板、、災(zāi)區(qū)搜尋營營救工作。12大智能機(jī)機(jī)器人技術(shù)4、機(jī)器人士士兵美國陸軍上將將康恩(RobertCone)1月份表示，，到2030年機(jī)器人將將取代四分之之一的美國戰(zhàn)戰(zhàn)斗士兵。美美國陸軍的目目標(biāo)是要成為為規(guī)模更小、、更有殺傷力力、容易部署署、身手敏捷捷的軍隊(duì)，使使用能夠承擔(dān)擔(dān)從排雷到前前線作戰(zhàn)等一一系列任務(wù)的的機(jī)器人將有有助于實(shí)現(xiàn)這這一目標(biāo)。12大智能機(jī)機(jī)器人技術(shù)5、調(diào)酒機(jī)器器人調(diào)酒機(jī)器人酒酒保不僅懂得得制作300種雞尾酒，，而且還可以以在幾秒鐘之之內(nèi)完成任務(wù)務(wù)。首6、農(nóng)業(yè)機(jī)器器人IBISWorld的行行業(yè)分析師JeremyEdwards表示，，不少農(nóng)活讓讓機(jī)器人干會會更加高效，，例如勘查地地況、開拖拉拉機(jī)、修剪收收割農(nóng)作物等等。實(shí)際上目目前已經(jīng)出現(xiàn)現(xiàn)了在葡萄園園中修剪葡萄萄枝的機(jī)器人人以及在萵苣苣田除草的機(jī)機(jī)器人。12大智能機(jī)機(jī)器人技術(shù)7、藥劑機(jī)器器人在加州大學(xué)舊舊金山分校的的藥房里配藥藥的可不是真真人，而是機(jī)機(jī)器人。計(jì)算算機(jī)負(fù)責(zé)接收收藥方，而機(jī)機(jī)器人則負(fù)責(zé)責(zé)藥品的打包包和分發(fā)。加加州大學(xué)舊金金山分校表示示，在引入機(jī)機(jī)器人的最初初階段，機(jī)器器人配發(fā)的350000劑藥品無一一出錯。12大智能機(jī)機(jī)器人技術(shù)8、拆彈機(jī)器器人在美國有超過過450個(gè)拆拆彈小組，對對每年數(shù)千樁樁與炸彈有關(guān)關(guān)的事件作出出響應(yīng)。其中中一些拆彈小小組已經(jīng)用上上了機(jī)器人，，這些機(jī)器人人能夠更好地地拆除炸彈，，令人身風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)降至最低。。12大智能機(jī)