關(guān)于智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)報(bào)告
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摘要
大一第一學(xué)期我學(xué)習(xí)了《機(jī)械工程概論》一課，聽(tīng)了各位老師機(jī)械學(xué)科的各種發(fā)展方向的介紹，我對(duì)機(jī)械學(xué)科有了一個(gè)大概的了解。其中，我對(duì)老師介紹的智能機(jī)器人產(chǎn)生了濃厚的興趣，于是便搜集了一些資料并且稍作整理寫(xiě)了這篇論文，簡(jiǎn)單介紹一下我對(duì)智能機(jī)器人的認(rèn)識(shí)和了解.
關(guān)鍵詞：機(jī)械工程概論 智能機(jī)器人
第一章
機(jī)器人分類(lèi):機(jī)器人按其智能程度可分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人。 一般機(jī)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(jī)器人。到目前為止，在世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的智能機(jī)器人定義。大多數(shù)專(zhuān)家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個(gè)要素：一是感覺(jué)要素，
用來(lái)認(rèn)識(shí)周?chē)h(huán)境狀態(tài)；二是運(yùn)動(dòng)要素，對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作；三是思考要素，根據(jù)感覺(jué)要素所得到的信息，思考采用什么樣的動(dòng)作。感覺(jué)要素包括能感知視覺(jué)、接近、距離的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺(jué)、觸覺(jué)的接觸型傳感器。這些要素實(shí)質(zhì)上就相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳感器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動(dòng)元件、行程開(kāi)關(guān)等機(jī)電元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)
運(yùn)動(dòng)要素來(lái)說(shuō)，智能機(jī)器人需要有一個(gè)無(wú)軌道型移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)諸如平地、臺(tái)階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤(pán)、氣墊等移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(jī)器人的思考要素是三個(gè)要素中的關(guān)鍵，也是應(yīng)賦予機(jī)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(dòng)。這些智力活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)信息處理過(guò)程，而計(jì)算機(jī)則是完成這個(gè)處理過(guò)程的主要手段。 智能機(jī)器人根據(jù)智能程度的不同又可分為三種：
(1) 傳感型機(jī)器人——具有利用傳感信息
(包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)、力覺(jué)和紅外、超聲及激光等)進(jìn)行傳感信息處理及實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。
(2) 交互型機(jī)器人——機(jī)器人通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對(duì)話，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制與操作。
(3) 自主型機(jī)器人——在設(shè)計(jì)制作之后，機(jī)器人無(wú)需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動(dòng)完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。智能機(jī)器人的研究從20世紀(jì)60年代初開(kāi)始。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前，基于感覺(jué)控制的智能機(jī)器人(又稱(chēng)第二代機(jī)器人)已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用階段；基于知識(shí)控制的智能機(jī)器人(又稱(chēng)自主機(jī)器人或下一代機(jī)器人)也取得較大進(jìn)展，已研制出多種樣機(jī)。
第二章
智能機(jī)器人技術(shù)的形成與發(fā)展時(shí)期
智能機(jī)器人是人工智能的綜合成果，它是在擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能和研究人工智能的實(shí)驗(yàn)床的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來(lái)的。1958年，美國(guó)人工智能學(xué)者Shanonn和Minsky為使計(jì)算機(jī)更有用，提出給計(jì)算機(jī)裝上手的想法。1961年麻省理工學(xué)院(MIT)林肯實(shí)驗(yàn)室的H.A.ERNST把AMF公司處理放射線物質(zhì)的伺服操作器和MIT的Tx-0計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，研制出具有感覺(jué)，由計(jì)算機(jī)控制的MH-1型智能機(jī)器人。它憑觸覺(jué)判斷積木的形狀，并把散放的積木進(jìn)行組裝。同時(shí)，L.G.Robons開(kāi)展了給計(jì)算機(jī)裝上眼的研究，即以電視攝象機(jī)作為與計(jì)算機(jī)的接口，進(jìn)行物體識(shí)別研究。 1963年，他又發(fā)展了齊次坐標(biāo)變換法，用于決定機(jī)械手的位置和方 向，提出機(jī)器人位置控制方法。1967年，綜合上述成果出現(xiàn)了裝有電視攝象機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制的智能機(jī)器人。這種機(jī)器人通過(guò)電視攝像機(jī)確定物體的位置，用齊次坐標(biāo)變換的數(shù)學(xué)方法計(jì)算出各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和手臂的位置。隨后美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出能進(jìn)行行動(dòng)規(guī)劃的眼-車(chē)系統(tǒng)；MIT研制出手-眼系統(tǒng)；英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)研制出手-眼結(jié)合的智能機(jī)器人系統(tǒng)；日本研制出能按識(shí)別圖形進(jìn)行積木組裝的機(jī)器人和帶視覺(jué)反饋的手-眼系統(tǒng)。
人工智能研究者通過(guò)智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)床把人工智能活現(xiàn)出來(lái)， 第一次證實(shí)了智能機(jī)器人可以根據(jù)環(huán)境和任務(wù)目標(biāo)制定行動(dòng)規(guī)劃和進(jìn)行操作，尤其是它能使用
簡(jiǎn)單的工具
去完成某種任務(wù)，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)具有非常重要的科學(xué)價(jià)值。由于智能機(jī) 器人本身難度較大，耗資多，與實(shí)際應(yīng)用較遠(yuǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)只有技術(shù)驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有形
成產(chǎn)品，發(fā)展比較緩慢。而幾乎與其同期形成和發(fā)展的第一代工業(yè)機(jī)器人卻進(jìn)展較快。進(jìn)入20世紀(jì)70年代之后，研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向智能機(jī)器人的單元技術(shù)：如計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器人語(yǔ)言、操作器的高級(jí)控制、觸覺(jué)等研究課題。智能機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了整機(jī)性能的提高，開(kāi)始了面向自動(dòng)化的應(yīng)用研究。智能機(jī)器人的主要研制目的是為了解決工業(yè)裝配、原子能利用、宇宙和海洋開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域的需要。由于研究目的明確，針對(duì)性強(qiáng)，實(shí)際需要迫切，研制和使用部門(mén)結(jié)合，資金、人力集中使用，因此研制出了面向自動(dòng)化應(yīng)用的各種機(jī)器人。如美國(guó)麻省理工學(xué)院的電動(dòng)機(jī)機(jī)器人裝配系統(tǒng)以及西屋電氣公司可實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)裝配的電動(dòng)機(jī)機(jī)器人裝配系統(tǒng)，二者均可進(jìn)行8種小型電動(dòng)機(jī)的裝配；日本研制的各種智能機(jī)器人可用于電動(dòng)機(jī)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(jī)器人也已取得實(shí)驗(yàn)成果。
第三章
智能機(jī)器人的實(shí)用階段
20世紀(jì)80年代中期以后，第一代工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)趨于飽和，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)始從汽車(chē)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向電子、機(jī)械裝配和非制造領(lǐng)域。由于一般的工業(yè)機(jī)器人沒(méi)有視覺(jué)和觸覺(jué)，已適應(yīng)不了新用途的需要。只有讓機(jī)器人學(xué)會(huì)感知它們所觸到的部件，其產(chǎn)品的銷(xiāo)路才有保證。智能機(jī)器人為人工智能實(shí)驗(yàn)床所使用，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)視覺(jué)、觸覺(jué)傳感器、操
作器控制等單元技術(shù)的發(fā)展，為智能機(jī)器人的研制和應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。因此，在工業(yè)機(jī)器人處于更新?lián)Q代的轉(zhuǎn)折關(guān)頭，沒(méi)有思想準(zhǔn)備的許多機(jī)器人制造廠家出現(xiàn)了產(chǎn)品滯銷(xiāo)現(xiàn)象；而善于抓住時(shí)機(jī)的廠家就發(fā)展壯大。如Adept公司能及時(shí)抓產(chǎn)品轉(zhuǎn)向工作，他們的產(chǎn)品目標(biāo)不是面向汽車(chē)工業(yè)，而是面向電子工業(yè)，重點(diǎn)研究輕型裝配機(jī)器人，采用了許多新技術(shù)，研制出了高精度、高速度、高柔性、帶視覺(jué)的智能機(jī)器人。隨后該公司的銷(xiāo)售額迅速增加，1986年為2500萬(wàn)美元，1987年達(dá)到3400萬(wàn)美元。其產(chǎn)品占美國(guó)裝配機(jī)器人市場(chǎng)的24%，其中30%是電子工業(yè)公司的訂貨。銷(xiāo)量的增長(zhǎng)極大地促進(jìn)了智能機(jī)器人的發(fā)展。
第四章
智能機(jī)器人的普及應(yīng)用階段
20世紀(jì)90年代，智能機(jī)器人將以裝配機(jī)器人為先導(dǎo)產(chǎn)品，以電子、電氣及精密機(jī)械制造為先導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，慢慢進(jìn)入普及應(yīng)用階段。
隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，許多機(jī)器人研制和生產(chǎn)廠家正在廣泛采用視覺(jué)、力覺(jué)和其他傳感技術(shù)，以提高機(jī)器人的智能水平，從而提高機(jī)器人的性能，使精度和重復(fù)精度更高，速度更快，并且降低機(jī)器人的成本。這樣就使得采用智能機(jī)器人生產(chǎn)的單位產(chǎn)品成本低于用傳統(tǒng)技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的單位產(chǎn)品成本，使智能機(jī)器人技術(shù)的性?xún)r(jià)比提高，最終導(dǎo)致企業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求量會(huì)逐步增加。
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