机器人及其今后的智能发展【文献综述】.doc

1、本科毕业设计 (论文 )文献综述 电气工程及自动化 机器人及其今后的智能发展 摘要 机器人 在许多领域为人类的生产和生活服务。 机器人手臂结构要适应智能机器人高速、重载、高精度和轻质的发展趋势。大批研发机器人和普遍运用人工智能机器人。 世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一 。 关键词 ： 机器人 ；自动化；智能 一、引言 机器人出现在 1959 年。当时，美国人英格伯格和德沃尔制造出了世界上第一台工业机器人。这台机器人外形像一个坦克的炮塔，基座上有一个可转动的大机械臂，大臂上又伸出一个可以伸缩和转动的小机械臂，能 进行一些简单的操作，代替人做一些诸如抓放零件的工作。 经过了

2、40 年的发展，现在全世界已装备了 90 余万台工业机器人，种类达数十种，它们在许多领域为人类的生产和生活服务。大多数工业机器人都不能走路，一般是靠轨道滑行，如汽车制造机器人等。现代工业机器人主要有四种类型：（ 1）顺序型 这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；（ 2）沿轨迹作业型 这类机器人执行某种移动作业，如焊接、喷漆等；（ 3）远距作业型 比如在月球上自动工作的机器人；（ 4）智能型 这类机器人具有感知、适应以及思维和人机通信机能 1。 智能型机 器人是最复杂的机器人，也是人类最渴望能够早日制造出来的机器朋友。然而要制造出一台智能机器人并不容易，仅仅是让机器模拟人类的行走动作，科学家们就

3、要付出了数十甚至上百年的努力 2。 二、 智能机器的感官系统 (1)触觉传感器 英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如 :Sussex 大学和Shack-leton 系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列 ;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器 3。 (2)视觉传感 器 在机器人视觉方面 ,目前市场上销售的有以下 6 类传 感器 :隔开物体的二维视觉 :双态成像 ;隔开物体的二维视觉 :灰度标成像 ;触觉或叠加物体的二维视觉 ;二维观察 ;二维线跟踪 ;使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息 4。在这类系统方面

4、 ,它们只能做一些很简单的操作。例如 :为了使机器人具有某种程度的人眼功能 ,已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展 :从一维物体中提取三维信息 ;活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析 5。 (3)听觉传感 器 目前用的最多的是麦克风与机器人的自然语言理解系统。 (4)运动性能 机器人通常是要在周围 移动物体的 ,例如 :机器人臂到轮子或脚的运载器已有许多结构在使用 ,此外还有许多其他型号在研究之中 6。 三、 智能化 发展 (1)人工智能技术在机器人中的应用 把传统的人工智能的符号处理技术应用到机器人中存在哪些困难呢 ?一般的工业机器人的控制器 ,本质是一个数值计算系统。从不同角

5、度 ,以不同的测量方法得到不同的环境信息。这些信息受到干扰和各种非确定性因素的影响 ,难免存在畸变、信息不完整等缺陷 ,因此使上述的处理、变换更加复杂和困难 7。二是从符号层形成的命令和动作意图 ,要变成控制级可执行的指令 (数据 ),也要经过分解、转 换等过程 ,这也是困难和费时的工作。它们同样受到控制动作和环境的非确定性因素的影响。 其主要贡献体现在以下几个方面 :基于任务的传感技术 ,建立感知与动作的直接联系 ,基于传感器的规划和决策 ,复杂动作的协调等 8。 2)操作器 工业机器人手臂的设计制造已趋于成熟 ,因此在智能机器人操作器方面的研究 ,人们的兴趣主要集中在各种具有柔性和灵巧性的

6、手爪和手臂上。机器人手臂结构要适应智能机器人高速、重载、高精度和轻质的发展趋势。由于它涉及到操作力学、结构学、基于传感器的控制、传感器融和等方面 9。 (3)移动技术 移动功能是智 能机器人与工业机器人显著的区别之一。因为无论何种机器人都需要通过搭载的机械手或传感器来完成特定的作业功能。另一个倾向是移动的运动控制与视觉的结合日益密切。这种倾向在美国 ALV 项目中已初见端倪 ,最近则越过了静态图像识别的框框 ,进入主动视觉和主动传感的阶段。显然 ,智能机器人在非结构环境中自主移动 ,或在遥控条件下移动 ,视觉 -传感器 -驱动器的协调控制不可缺少 10。 (5)仿生机构 智能机器人的生命在创新

7、 ,开展仿生机构的研究 ,可以从生体机构、移动模式、运动机理、能量分配、信息处理与综合 ,以及感知和认知等方面多层次 得到启发。目前 ,以驱体为构件的蛇形移动机构、人工肌肉、仿象鼻柔性臂、人造关节、假肢、多肢体动物的运动协调等等受到人们的关注。仿生机构的自由度往往比较多 ,建立数学模型以及基于数学模型的控制比较复杂 ,借助传感器获取信息加以简化可能是一条出路 11。 大批研发机器人和普遍运用人工智能机器人 , 聊天机器人，做菜机器人。迎宾机器人，服务机器人，娱乐机器人， 拉车机器人等等都已经出现并应用在不同的领域， 机器人智能化成为一种发展趋势。 四 小结 世界各国都把发展机械工业作为发展本国

8、经济的战略重点之一。新世纪，生产水平及科学 技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。 如何制造出更加人性化、智能化，操作简单、方便，用途广泛的机械手，以及如何利用机械手高可靠性、高安全性、高效性及高品质等优点，来实现更加强大、丰富的功能，已经成为了当今社会的一个全新的课题 。 参考文献 1 蒋新松 . 机器人与工业自动化 M. 河北 ： 教育出版社 ， 2003， 30 2 申忠如 .电气工程师手册（第三版） Z.北京 :科学出版社， 2003,6. 3徐德鸿 .电力电子技术 M.北京：科学出版社， 2006， 8. 4 熊放明 . 机械工程识图 M. 北京 . 化学工业出版社， 2

9、009， 60. 5 江晓平 . PLC 可编程控制器系统开发实例导航 M . 北京 . 人民邮电出版社 , 2011, 25. 6 李彭 . 电气控制与 PLC M. 西北 :工业大学出版社 ,2011,29. 7 廖常初 .FX 系列 PLC 编程及应用 M.北京 :机械工业出版社， 2005,4. 8 江晓平 . PLC 可编程控制器系统开发实例导航 M. 北京 . 人民邮电出版社 , 2011, 25. 9 熊放明 . 机械工程识图 M. 北京 . 化学工业出版社， 2009， 60. 廖常初 .FX 系列 PLC 编程及应用 M.北京 :机械工业出版社， 2005,4. 10 Marc Bodson.Jeffrey S. Sato； Stephen R. Silver. Spontaneous Speed Reversals in Stepper MotorsJ. IEEE Transactions on Control SystemsTechnology,2006,14(2). 11Darrick Addison. U.S. Robotics Society PressJ.Robotics,2003,12(3)