⑴ 機器人論文
機器人
實用上,機器人(Robot)是自動執行工作的機器裝置。機器人可接受人類指揮,也可以執行預先編排的程序,也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。機器人執行的是取代或是協助人類工作的工作,例如製造業、建築業,或是危險的工作。
機器人可以是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產物。目前在工業、醫學甚至軍事等領域中均有重要用途。
歐美國家認為:機器人應該是由計算機控制的通過編排程序具有可以變更的多功能的自動機械,但是日本不同意這種說法。日本人認為「機器人就是任何高級的自動機械」,這就把那種尚需一個人操縱的機械手包括進去了。因此,很多日本人概念中的機器人,並不是歐美人所定義的。
現在,國際上對機器人的概念已經逐漸趨近一致。一般說來,人們都可以接受這種說法,即機器人是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。聯合國標准化組織採納了美國機器人協會給機器人下的定義:「一種可編程和多功能的,用來搬運材料、零件、工具的操作機;或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統。」
機器人能力的評價標准包括:智能,指感覺和感知,包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等;機能,指變通性、通用性或空間佔有性等;物理能,指力、速度、連續運行能力、可靠性、聯用性、壽命等。因此,可以說機器人是具有生物功能的空間三維坐標機器。
機器人發展簡史(引自《環球科學》2007年第二期)
1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中,根據Robota(捷克文,原意為「勞役、苦工」)和Robotnik(波蘭文,原意為「工人」),創造出「機器人」這個詞。
1939年 美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司製造的家用機器人Elektro。它由電纜控制,可以行走,會說77個字,甚至可以抽煙,不過離真正幹家務活還差得遠。但它讓人們對家用機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「機器人三定律」。雖然這只是科幻小說里的創造,但後來成為學術界默認的研發原則。
1948年 諾伯特·維納出版《控制論》,闡述了機器中的通信和控制機能與人的神經、感覺機能的共同規律,率先提出以計算機為核心的自動化工廠。
1954年 美國人喬治·德沃爾製造出世界上第一台可編程的機器人,並注冊了專利。這種機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 在達特茅斯會議上,馬文·明斯基提出了他對智能機器的看法:智能機器「能夠創建周圍環境的抽象模型,如果遇到問題,能夠從抽象模型中尋找解決方法」。這個定義影響到以後30年智能機器人的研究方向。
1959年 德沃爾與美國發明家約瑟夫·英格伯格聯手製造出第一台工業機器人。隨後,成立了世界上第一家機器人製造工廠——Unimation公司。由於英格伯格對工業機器人的研發和宣傳,他也被稱為「工業機器人之父」。
1962年 美國AMF公司生產出「VERSTRAN」(意思是萬能搬運),與Unimation公司生產的Unimate一樣成為真正商業化的工業機器人,並出口到世界各國,掀起了全世界對機器人和機器人研究的熱潮。
1962年-1963年感測器的應用提高了機器人的可操作性。人們試著在機器人上安裝各種各樣的感測器,包括1961年恩斯特採用的觸覺感測器,托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的「靈巧手」上用到了壓力感測器,而麥卡錫1963年則開始在機器人中加入視覺感測系統,並在1965年,幫助MIT推出了世界上第一個帶有視覺感測器,能識別並定位積木的機器人系統。
1965年約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室研製出Beast機器人。Beast已經能通過聲納系統、光電管等裝置,根據環境校正自己的位置。20世紀60年代中期開始,美國麻省理工學院、斯坦福大學、英國愛丁堡大學等陸續成立了機器人實驗室。美國興起研究第二代帶感測器、「有感覺」的機器人,並向人工智慧進發。
1968年 美國斯坦福研究所公布他們研發成功的機器人Shakey。它帶有視覺感測器,能根據人的指令發現並抓取積木,不過控制它的計算機有一個房間那麼大。Shakey可以算是世界第一台智能機器人,拉開了第三代機器人研發的序幕。
1969年 日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發出第一台以雙腳走路的機器人。加藤一郎長期致力於研究仿人機器人,被譽為「仿人機器人之父」。日本專家一向以研發仿人機器人和娛樂機器人的技術見長,後來更進一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。
1973年 世界上第一次機器人和小型計算機攜手合作,就誕生了美國Cincinnati Milacron公司的機器人T3。
1978年 美國Unimation公司推出通用工業機器人PUMA,這標志著工業機器人技術已經完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。
1984年 英格伯格再推機器人Helpmate,這種機器人能在醫院里為病人送飯、送葯、送郵件。同年,他還預言:「我要讓機器人擦地板,做飯,出去幫我洗車,檢查安全」。
1998年 丹麥樂高公司推出機器人(Mind-storms)套件,讓機器人製造變得跟搭積木一樣,相對簡單又能任意拼裝,使機器人開始走入個人世界。
1999年 日本索尼公司推出犬型機器人愛寶(AIBO),當即銷售一空,從此娛樂機器人成為目前機器人邁進普通家庭的途徑之一。
2002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵器機器人Roomba,它能避開障礙,自動設計行進路線,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、最商業化的家用機器人。
2006年 6月,微軟公司推出Microsoft Robotics Studio,機器人模塊化、平台統一化的趨勢越來越明顯,比爾·蓋茨預言,家用機器人很快將席捲全球。
機器人的定義
在科技界,科學家會給每一個科技術語一個明確的定義,但機器人問世已有幾十年,機器人的定義仍然仁者見仁,智者見智,沒有一個統一的意見。原因之一是機器人還在發展,新的機型,新的功能不斷涌現。根本原因主要是因為機器人涉及到了人的概念,成為一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生於科幻小說之中一樣,人們對機器人充滿了幻想。也許正是由於機器人定義的模糊,才給了人們充分的想像和創造空間。
操作型機器人:能自動控制,可重復編程,多功能,有幾個自由度,可固定或運動,用於相關自動化系統中。
程式控制型機器人:按預先要求的順序及條件,依次控制機器人的機械動作。
示教再現型機器人:通過引導或其它方式,先教會機器人動作,輸入工作程序,機器人則自動重復進行作業。
數控型機器人:不必使機器人動作,通過數值、語言等對機器人進行示教,機器人根據示教後的信息進行作業。
感覺控制型機器人:利用感測器獲取的信息控制機器人的動作。
適應控制型機器人:機器人能適應環境的變化,控制其自身的行動。
學習控制型機器人:機器人能「體會」工作的經驗,具有一定的學習功能,並將所「學」的經驗用於工作中。
智能機器人:以人工智慧決定其行動的機器人。
我國的機器人專家從應用環境出發,將機器人分為兩大類,即工業機器人和特種機器人。所謂工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業機器人之外的、用於非製造業並服務於人類的各種先進機器人,包括:服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人、機器人化機器等。在特種機器人中,有些分支發展很快,有獨立成體系的趨勢,如服務機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前,國際上的機器人學者,從應用環境出發將機器人也分為兩類:製造環境下的工業機器人和非製造環境下的服務與仿人型機器人,這和我國的分類是一致的。
空中機器人又叫無人機,近年來在軍用機器人家族中,無人機是科研活動最活躍、技術進步最大、研究及采購經費投入最多、實戰經驗最豐富的領域。80多年來,世界無人機的發展基本上是以美國為主線向前推進的,無論從技術水平還是無人機的種類和數量來看,美國均居世界之首位。
「別動隊」無人機
縱觀無人機發展的歷史,可以說現代戰爭是推動無人機發展的動力。而無人機對現代戰爭的影響也越來越大。一次和二次世界大戰期間,盡管出現並使用了無人機,但由於技術水平低下,無人機並未發揮重大作用。朝鮮戰爭中美國使用了無人偵察機和攻擊機,不過數量有限。在隨後的越南戰爭、中東戰爭中無人機已成為必不可少的武器系統。而在海灣戰爭、波黑戰爭及科索沃戰爭中無人機更成了主要的偵察機種。
法國「紅隼」無人機
越南戰爭期間美國空軍損失慘重,被擊落飛機2500架,飛行員死亡5000多名,美國國內輿論嘩然。為此美國空軍較多地使用了無人機。如「水牛獵手」無人機在北越上空執行任務2500多次,超低空拍攝照片,損傷率僅4%。AQM-34Q型147火蜂無人機飛行500多次,進行電子竊聽、電台干擾、拋撒金屬箔條及為有人飛機開辟通道等。
高空無人偵察機
在1982年的貝卡谷地之戰中,以色列軍隊通過空中偵察發現。敘利亞在貝卡谷地集中了大量部隊。6月9日,以軍出動美製E-2C「鷹眼」預警飛機對敘軍進行監視,同時每天出動「偵察兵」及「猛犬」等無人機70多架次,對敘軍的防空陣地、機場進行反復偵察,並將拍攝的圖像傳送給預警飛機和地面指揮部。這樣,以軍准確地查明了敘軍雷達的位置,接著發射「狼」式反雷達導彈,摧毀了敘軍不少的雷達、導彈及自行高炮,迫使敘軍的雷達不敢開機,為以軍有人飛機攻擊目標創造了條件。
鬼怪式無人機
1991年爆發了海灣戰爭,美軍首先面對的一個問題就是要在茫茫的沙海中找到伊拉克隱藏的飛毛腿導彈發射器。如果用有人偵察機,就必須在大漠上空往返飛行,長時間暴露於伊拉克軍隊的高射火力之下,極其危險。為此,無人機成了美軍空中偵察的主力。在整個海灣戰爭期間,「先鋒」無人機是美軍使用最多的無人機種,美軍在海灣地區共部署了6個先鋒無人機連,總共出動了522架次,飛行時間達1640小時。那時,不論白天還是黑夜,每天總有一架先鋒無人機在海灣上空飛行。
為了摧毀伊軍在沿海修築的堅固的防禦工事,2月4日密蘇里號戰艦乘夜駛至近海區,先鋒號無人機由它的甲板上起飛,用紅外偵察儀拍攝了地面目標的圖像並傳送給指揮中心。幾分鍾後,戰艦上的406毫米的艦炮開始轟擊目標,同時無人機不斷地為艦炮進行校射。之後威斯康星號戰艦接替了密蘇里號,如此連續炮轟了三天,使伊軍的炮兵陣地、雷達網、指揮通信樞紐遭到徹底破壞。在海灣戰爭期間,僅從兩艘戰列艦上起飛的先鋒無人機就有151架次,飛行了530多個小時,完成了目標搜索、戰場警戒、海上攔截及海軍炮火支援等任務。
發射Brevel無人機
在海灣戰爭中,先鋒無人機成了美國陸軍部隊的開路先鋒。它為陸軍第7軍進行空中偵察,拍攝了大量的伊軍坦克、指揮中心、及導彈發射陣地的圖像,並傳送給直升機部隊,接著美軍就出動「阿帕奇」攻擊型直升機對目標進行攻擊,必要時還可呼喚炮兵部隊進行火力支援。先鋒機的生存能力很強,在319架次的飛行中,僅有一架被擊中,有4~5架由於電磁干擾而失事。
除美軍外,英、法、加拿大也都出動了無人機。如法國的「幼鹿」師裝備有一個「馬爾特」無人機排。當法軍深入伊境內作戰時,首先派無人機偵察敵情,根據偵察到的情況,法軍躲過了伊軍的坦克及炮兵陣地。
1995年波黑戰爭中,因部隊急需,「捕食者」無人機很快就被運往前線。在北約空襲塞族部隊的補給線、彈葯庫、指揮中心時,「捕食者」發揮了重要的作用。它首先進行偵察,發現目標後引導有人飛機進行攻擊,然後再進行戰果評估。它還為聯合國維和部隊提供波黑境內主要公路上軍車移動的情況,以判斷各方是否遵守了和平協議。美軍因而把「捕食者」稱作「戰場上的低空衛星」。其實衛星只能提供戰場上的瞬間圖像,而無人機可以在戰場上空長時間盤旋逗留,因而能夠提供戰場的連續實時圖像,無人機還比使用衛星便宜得多。
1999年3月24日,以美國為首的北約打著「維護人權」的幌子對南聯盟開始了狂轟濫炸,爆發了震驚世界的「科索沃戰爭」。在持續78天的轟炸過程中,北約共出動飛機3.2萬架次,投入艦艇40多艘,扔下炸彈1.3萬噸,造成了二戰以來歐洲空前的浩劫。
南聯盟多山、多森林的地形以及多陰雨天的氣候條件,大大影響了北約偵察衛星及高空偵察機的偵察效果,塞軍的防空火力又很猛,有人偵察機不敢低飛,致使北約空軍無法識別及攻擊雲層下面的目標。為了減少人員的傷亡,北約大量使用了無人機。科索沃戰爭是世界局部戰爭中使用無人機數量最多、無人機發揮作用最大的戰爭。無人機盡管飛得較慢,飛行高度較低,但它體積小,雷達及紅外特徵較小,隱蔽性好,不易被擊中,適於進行中低空偵察,可以看清衛星及有人偵察機看不清的目標。
在科索沃戰爭中,美國、德國、法國及英國總共出動了6種不同類型的無人機約200多架,它們有:美國空軍的「捕食者」(Predator)、陸軍的「獵人」(Hunter)及海軍的「先鋒」(Pioneer);德國的CL-289;法國的「紅隼」(Crecerelles)、 「獵人」,以及英國的「不死鳥」(Phoenix)等無人機。
無人機在科索沃戰爭中主要完成了以下一些任務:中低空偵察及戰場監視,電子干擾,戰果評估,目標定位,氣象資料搜集,散發傳單以及營救飛行員等。
科索沃戰爭不僅大大提高了無人機在戰爭中的地位,而且引起了各國政府對無人機的重視。美國參議院武裝部隊委員會要求,10年內軍方應准備足夠數量的無人系統,使低空攻擊機中有三分之一是無人機;15年內,地面戰車中應有三分之一是無人系統。這並不是要用無人系統代替飛行員及有人飛機,而是用它們補充有人飛機的能力,以便在高風險的任務中盡量少用飛行員。無人機的發展必將推動現代戰爭理論和無人戰爭體系的發展。
機器警察
所謂地面軍用機器人是指在地面上使用的機器人系統,它們不僅在和平時期可以幫助民警排除炸彈、完成要地保安任務,在戰時還可以代替士兵執行掃雷、偵察和攻擊等各種任務,今天美、英、德、法、日等國均已研製出多種型號的地面軍用機器人。
英國的「手推車」機器人
在西方國家中,恐怖活動始終是個令當局頭疼的問題。英國由於民族矛盾,飽受爆炸物的威脅,因而早在60年代就研製成功排爆機器人。英國研製的履帶式「手推車」及「超級手推車」排爆機器人,已向50多個國家的軍警機構售出了800台以上。最近英國又將手推車機器人加以優化,研製出土撥鼠及野牛兩種遙控電動排爆機器人,英國皇家工程兵在波黑及科索沃都用它們探測及處理爆炸物。土撥鼠重35公斤,在桅桿上裝有兩台攝像機。野牛重210公斤,可攜帶100公斤負載。兩者均採用無線電控制系統,遙控距離約1公里。
「土撥鼠」和「野牛」排爆機器人
除了恐怖分子安放的炸彈外,在世界上許多戰亂國家中,到處都散布著未爆炸的各種彈葯。例如,海灣戰爭後的科威特,就像一座隨時可能爆炸的彈葯庫。在伊科邊境一萬多平方公里的地區內,有16個國家製造的25萬顆地雷,85萬發炮彈,以及多國部隊投下的布雷彈及子母彈的2500萬顆子彈,其中至少有20%沒有爆炸。而且直到現在,在許多國家中甚至還殘留有一次大戰和二次大戰中未爆炸的炸彈和地雷。因此,爆炸物處理機器人的需求量是很大的。
排除爆炸物機器人有輪式的及履帶式的,它們一般體積不大,轉向靈活,便於在狹窄的地方工作,操作人員可以在幾百米到幾公里以外通過無線電或光纜控制其活動。機器人車上一般裝有多台彩色CCD攝像機用來對爆炸物進行觀察;一個多自由度機械手,用它的手爪或夾鉗可將爆炸物的引信或雷管擰下來,並把爆炸物運走;車上還裝有獵槍,利用激光指示器瞄準後,它可把爆炸物的定時裝置及引爆裝置擊毀;有的機器人還裝有高壓水槍,可以切割爆炸物。
德國的排爆機器人
在法國,空軍、陸軍和警察署都購買了Cybernetics公司研製的TRS200中型排爆機器人。DM公司研製的RM35機器人也被巴黎機場管理局選中。德國駐波黑的維和部隊則裝備了Telerob公司的MV4系列機器人。我國沈陽自動化所研製的PXJ-2機器人也加入了公安部隊的行列。
美國Remotec公司的Andros系列機器人受到各國軍警部門的歡迎,白宮及國會大廈的警察局都購買了這種機器人。在南非總統選舉之前,警方購買了四台AndrosVIA型機器人,它們在選舉過程中總共執行了100多次任務。 Andros機器人可用於小型隨機爆炸物的處理,它是美國空軍客機及客車上使用的唯一的機器人。海灣戰爭後,美國海軍也曾用這種機器人在沙烏地阿拉伯和科威特的空軍基地清理地雷及未爆炸的彈葯。美國空軍還派出5台Andros機器人前往科索沃,用於爆炸物及子炮彈的清理。空軍每個現役排爆小隊及航空救援中心都裝備有一台Andros VI。
我國研製的排爆機器人
排爆機器人不僅可以排除炸彈,利用它的偵察感測器還可監視犯罪分子的活動。監視人員可以在遠處對犯罪分子晝夜進行觀察,監聽他們的談話,不必暴露自己就可對情況了如指掌。
1993年初,在美國發生了韋科庄園教案,為了弄清教徒們的活動,聯邦調查局使用了兩種機器人。一種是Remotec公司的AndrosVA型和Andros MarkVIA型機器人,另一種是RST公司研製的STV機器人。STV是一輛6輪遙控車,採用無線電及光纜通信。車上有一個可升高到4.5米的支架 ,上面裝有彩色立體攝像機、晝用瞄準具、微光夜視瞄具、雙耳音頻探測器、化學探測器、衛星定位系統、目標跟蹤用的前視紅外感測器等。該車僅需一名操作人員,遙控距離達10公里。在這次行動中共出動了3台STV,操作人員遙控機器人行駛到距庄園548米的地方停下來,升起車上的支架,利用攝像機和紅外探測器向窗內窺探,聯邦調查局的官員們圍著熒光屏觀察感測器發回的圖像,可以把屋裡的活動看得一清二楚。
機器人指揮
其實並不是人們不想給機器人一個完整的定義,自機器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什麼是機器人。但隨著機器人技術的飛速發展和信息時代的到來,機器人所涵蓋的內容越來越豐富,機器人的定義也不斷充實和創新。
1886年法國作家利爾亞當在他的小說《未來夏娃》中將外表像人的機器起名為「安德羅丁」(android),它由4部分組成:
1,生命系統(平衡、步行、發聲、身體擺動、感覺、表情、調節運動等);
2,造型解質(關節能自由運動的金屬覆蓋體,一種盔甲);
3,人造肌肉(在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態);
4,人造皮膚(含有膚色、機理、輪廓、頭發、視覺、牙齒、手爪等)。
1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克發表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》。在劇本中,卡佩克把捷克語「Robota」寫成了「Robot」,「Robota」是奴隸的意思。該劇預告了機器人的發展對人類社會的悲劇性影響,引起了大家的廣泛關注,被當成了機器人一詞的起源。在該劇中,機器人按照其主人的命令默默地工作,沒有感覺和感情,以呆板的方式從事繁重的勞動。後來,羅薩姆公司取得了成功,使機器人具有了感情,導致機器人的應用部門迅速增加。在工廠和家務勞動中,機器人成了必不可少的成員。機器人發覺人類十分自私和不公正,終於造反了,機器人的體能和智能都非常優異,因此消滅了人類。
但是機器人不知道如何製造它們自己,認為它們自己很快就會滅絕,所以它們開始尋找人類的倖存者,但沒有結果。最後,一對感知能力優於其它機器人的男女機器人相愛了。這時機器人進化為人類,世界又起死回生了。
卡佩克提出的是機器人的安全、感知和自我繁殖問題。科學技術的進步很可能引發人類不希望出現的問題。雖然科幻世界只是一種想像,但人類社會將可能面臨這種現實。
為了防止機器人傷害人類,科幻作家阿西莫夫於1940年提出了「機器人三原則」:
1,機器人不應傷害人類;
2,機器人應遵守人類的命令,與第一條違背的命令除外;
3,機器人應能保護自己,與第一條相抵觸者除外。
這是給機器人賦予的倫理性綱領。機器人學術界一直將這三原則作為機器人開發的准則。
在1967年日本召開的第一屆機器人學術會議上,就提出了兩個有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的:「機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特徵的柔性機器」。從這一定義出發,森政弘又提出了用自動性、智能性、個體性、半機械半人性、作業性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動性等10個特性來表示機器人的形象。另一個是加藤一郎提出的具有如下3個條件的機器稱為機器人:
1,具有腦、手、腳等三要素的個體;
2,具有非接觸感測器(用眼、耳接受遠方信息)和接觸感測器;
3,具有平衡覺和固有覺的感測器。
禮儀機器人
該定義強調了機器人應當仿人的含義,即它靠手進行作業,靠腳實現移動,由腦來完成統一指揮的作用。非接觸感測器和接觸感測器相當於人的五官,使機器人能夠識別外界環境,而平衡覺和固有覺則是機器人感知本身狀態所不可缺少的感測器。這里描述的不是工業機器人而是自主機器人。
機器人的定義是多種多樣的,其原因是它具有一定的模糊性。動物一般具有上述這些要素,所以在把機器人理解為仿人機器的同時,也可以廣義地把機器人理解為仿動物的機器。
1988年法國的埃斯皮奧將機器人定義為:「機器人學是指設計能根據感測器信息實現預先規劃好的作業系統,並以此系統的使用方法作為研究對象」。
1987年國際標准化組織對工業機器人進行了定義:「工業機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能,能完成各種作業的可編程操作機。」
我國科學家對機器人的定義是:「機器人是一種自動化的機器,所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力,是一種具有高度靈活性的自動化機器」。在研究和開發未知及不確定環境下作業的機器人的過程中,人們逐步認識到機器人技術的本質是感知、決策、行動和交互技術的結合。隨著人們對機器人技術智能化本質認識的加深,機器人技術開始源源不斷地向人類活動的各個領域滲透。結合這些領域的應用特點,人們發展了各式各樣的具有感知、決策、行動和交互能力的特種機器人和各種智能機器,如移動機器人、微機器人、水下機器人、醫療機器人、軍用機器人、空中空間機器人、娛樂機器人等。對不同任務和特殊環境的適應性,也是機器人與一般自動化裝備的重要區別。這些機器人從外觀上已遠遠脫離了最初仿人型機器人和工業機器人所具有的形狀,更加符合各種不同應用領域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增強,從而為機器人技術開辟出更加廣闊的發展空間。
中國工程院院長宋健指出:「機器人學的進步和應用是20世紀自動控制最有說服力的成就,是當代最高意義上的自動化」。機器人技術綜合了多學科的發展成果,代表了高技術的發展前沿,它在人類生活應用領域的不斷擴大正引起國際上重新認識機器人技術的作用和影響。
我國的機器人專家從應用環境出發,將機器人分為兩大類,即工業機器人和特種機器人。所謂工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業機器人之外的、用於非製造業並服務於人類的各種先進機器人,包括:服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人、機器人化機器等。在特種機器人中,有些分支發展很快,有獨立成體系的趨勢,如服務機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前,國際上的機器人學者,從應用環境出發將機器人也分為兩類:製造環境下的工業機器人和非製造環境下的服務與仿人型機器人,這和我國的分類是一致的。
古代機器人
機器人一詞的出現和世界上第一台工業機器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望製造一種像人一樣的機器,以便代替人類完成各種工作。
機器馬車
西周時期,我國的能工巧匠偃師就研製出了能歌善舞的伶人,這是我國最早記載的機器人。
春秋後期,我國著名的木匠魯班,在機械方面也是一位發明家,據《墨經》記載,他曾製造過一隻木鳥,能在空中飛行「三日不下」,體現了我國勞動人民的聰明智慧。
公元前2世紀,亞歷山大時代的古希臘人發明了最原始的機器人——自動機。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的雕像,它可以自己開門,還可以藉助蒸汽唱歌。
1800年前的漢代,大科學家張衡不僅發明了地動儀,而且發明了計里鼓車。計里鼓車每行一里,車上木人擊鼓一下,每行十里擊鍾一下。
後漢三國時期,蜀國丞相諸葛亮成功地創造出了「木牛流馬」,並用其運送軍糧,支援前方戰爭。
1662年,日本的竹田近江利用鍾表技術發明了自動機器玩偶,並在大阪的道頓堀演出。
1738年,法國天才技師傑克·戴·瓦克遜發明了一隻機器鴨,它會嘎嘎叫,會游泳和喝水,還會進食和排泄。瓦克遜的本意是想把生物的功能加以機械化而進行醫學上的分析。
⑵ 怎樣寫工業機器人的特點的論文題目
論文的寫作要求、流程與寫作技巧 廣義來說,凡屬論述科學技術內容的作品,都稱作科學著述,如原始論著(論文)、簡報、綜合報告、進展報告、文獻綜述、述評、專著、匯編、教科書和科普讀物等。
但其中只有原始論著及其簡報是原始的、主要的、第一。
⑶ 學術論文題目有哪些
看你想要哪個方面了,有很多的呢,你可以去翰-林論-文工-作室好好問問
⑷ 有哪些控制,機器人等方面的論文有個不尋常乃至奇葩的題目
隨著高新技術的發展,各種類型的軍用機器人已經大量涌現,一些技術發達版的國權家相繼研製了智能程度高、動作靈活、應用廣泛的軍用機器人。目前軍用機器人主要是作為作戰武器和保障武器使用。在惡劣的環境下,機器人的承受能力大大超過載人系統,並且能完成許多載人系統無法完成的工作,如運輸機器人可以在核化條件下工作,也可以在炮火下及時進行戰場救護。在地面上,機器人為聯合國維和部隊排除爆炸物、掃除地雷;在波黑戰場上,無人機大顯身手;在海洋中,機器人幫助人清除水雷、探索海底秘密;在宇宙空間,機器人成了火星考察的明星。現在世界上正在研製或已投入使用的軍用機器入主要有以下幾種。本次軍事機器人介紹周將每周介紹一種軍用機器人。歡迎觀注。
⑸ 機械類的畢業論文的題目
機械類的畢業論文題目有很多,學術堂整理了十五個題目供大家進行參考:
1、某型汽車發動機曲軸的加工工藝及測試研究
2、舞台升降裝置的設計研究
3、按摩機器人控制器的設計與研究
4、垂直升降式立體停車設備的結構設計
5、CA6140普通車床縱向數控改裝
6、汽車電磁渦流減震器力學性能研究
7、自動下料機的機械結構設計與研究
8、智能清潔機器人的設計
9、低破碎玉米脫粒機的設計與分析
10、馬鈴薯連續式機械化去皮關鍵技術研究
11、排氣隔熱罩的設計與研究
12、汽車電動玻璃升降器結構設計
13、胡蘿卜自動削皮機虛擬樣機設計
14、山葯全自動削皮機裝置與控制系統研究
15、自動化甘蔗削皮裝置的研製
⑹ 科技論文的題目有哪些
提供一些科技論文的題目,供參考。
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⑺ 尋求一篇有關機器人的論文(5000字左右)
數字化家庭是未來智能小區系統的基本單元。所謂「數字化家庭」就是基於家庭內部提供覆蓋整個家庭的智能化服務,包括數據通信、家庭娛樂和信息家電控制功能。 數字化家庭設計的一項主要內容是通信功能的實現,包括家庭與外界的通信及家庭內部相關設施之間的通信。從現在的發展來看,外部的通信主要通過寬頻接入。intenet,而家庭內部的通信,筆者採用目前比較具有競爭力的藍牙(bluetootlh)無線接入技術。 傳統的數字化家庭採用pc進行總體控制,缺乏人性化。筆者根據人工情感的思想設計一種配備多種外部感測器的智能機器人,將此智能機器人視作家庭成員,通過它實現對數字化家庭的控制。 本文主要就智能機器人在數字化家庭醫療保健方面的應用進行模型設計,在智能機器人與醫療儀器和控制pc的通信採用藍牙技術。整個系統的成本較低,功能較為全面,擴展應用非常廣闊,具有極大的市場潛力。2 智能機器人的總體設計 2.1 智能機器人的多感測器系統 機器人智能技術中最為重要的相關領域是機器人的多感覺系統和多感測信息的集成與融合[1],統稱為智能系統的硬體和軟體部分。視覺、聽覺、力覺、觸覺等外部感測器和機器人各關節的內部感測器信息融合使用,可使機器人完成實時圖像傳輸、語音識別、景物辨別、定位、自動避障、目標物探測等重要功能;給機器人加上相關的醫療模塊(ccd、camera、立體麥克風、圖像採集卡等)和專用醫療感測器部件,再加上醫療專家系統就可以實現醫療保健和遠程醫療監護功能。智能機器人的多感測器系統框圖如圖1所示。 2.2 智能機器人控制系統 機器人控制系統包含2部分:一是上位機,一般採用pc,它完成機器人的運動軌跡規劃、感測器信息融合控制演算法、視覺處理、人機介面及遠程處理等任務;二是下位機,一般採用多單片機系統或dsp等作為控制器的核心部件,完成電機伺服控制、反饋處理、圖像處理、語音識別和通信介面等功能。 如果採用多單片機系統作為下位機,每個處理器完成單一任務,通過信息交換和相互協調完成總體系統功能,但其在信號處理能力上明顯有所欠缺。由於dsp擅長對信號的處理,而且對此智能機器人來說經常需要信號處理、圖像處理和語音識別,所以採用dsp作為智能機器人控制系統的控制器[2]。 控制系統以dsp(tms320c54x)為核心部件,由藍牙無線通信、gsm無線通信(支持gprs)、電機驅動、數字羅盤、感覺功能感測器(視覺和聽覺等)、醫療感測器和多選一串口通信(rs-232)模塊等組成,控制系統框圖如圖2所示。 (1)系統通過驅動電機和轉向電機控制機器人的運動,轉向電機利用數字羅盤的信息作為反饋量進行pid控制。 (2)採用愛立信(ericsson)公司的rokl01007型電路作為藍牙無線通信模塊,實現智能機器人與上位機pc的通信和與其他基於藍牙模塊的醫療保健儀器的通信。 (3)支持gprs的gsm無線通信模塊支持數據、語音、簡訊息和傳真服務,採用手機通信方式與遠端醫療監控中心通信。 (4)由於tms320c54x只有1個串列口,而藍牙模塊、gsm無線模塊、數字羅盤和視覺聽覺等感覺功能感測器模塊都是採用rs一232非同步串列通信,所以必須設計1個多選一串口通信模塊進行轉換處理。當tms320c54x需要藍牙無線通信模塊的數據時通過電路選通;當t~ms320c54x需要某個感測器模塊的數據時,關斷上次無線通信模塊的選通,同時選通該次感測器模塊。這樣,各個模塊就完成了與1~ms320c54x的串口通信。3 主要醫療保健功能的實現 智能機器人對於數字化家庭的醫療保健可以提供如下的服務: (1)醫療監護 通過集成有藍牙模塊的醫療感測器對家庭成員的主要生理參數如心電、血壓、體溫、呼吸和血氧飽和度等進行實時檢測,通過機器人的處理系統提供本地結果。 (2)遠程診斷和會診 通過機器人的視覺和聽覺等感覺功能,將採集的視頻、音頻等數據結合各項生理參數數據傳給遠程醫療中心,由醫療中心的專家進行遠程監控,結合醫療專家系統對家庭成員的健康狀況進行會診,即提供望(視頻)、聞、問(音頻)、切(各項生理參數)的服務[3]。 3.1機器人視覺與視頻信號的傳輸 機器人採集的視頻信號有2種作用:提供機器人視覺;將採集到的家庭成員的靜態圖像和動態畫面傳給遠程醫療中心。 機器人視覺的作用是從3維環境圖像中獲得所需的信息並構造出環境對象的明確而有意義的描述。視覺包括3個過程: (1)圖像獲取。通過視覺感測器(立體影像的ccd camera)將3維環境圖像轉換為電信號。 (2)圖像處理。圖像到圖像的變換,如特徵提取。 (3)圖像理解。在處理的基礎上給出環境描述。 通過視頻信號的傳輸,遠程醫療中心的醫生可以實時了解家庭成員的身體狀況和精神狀態。智能機器人根據醫生的需要捕捉適合醫療保健和診斷需求的圖像,有選擇地傳輸高解析度和低解析度的圖像。在醫療保健的過程中,對於圖像傳送有2種不同條件的需求: (1)醫生觀察家庭成員的皮膚、嘴唇、舌面、指甲和面部表情的顏色時,需要傳送靜態高清晰度彩色圖像;採用的方法是間隔一段時間(例如5分鍾)傳送1幅高清晰度靜態圖像。 (2)醫生藉助動態畫面查看家庭成員的身體移動能力時,可以傳送解析度較低和尺寸較小的圖像,採用的方法是進行合理的壓縮和恢復以保證實時性。 3.2機器人聽覺與音頻信號的傳輸 機器人採集的音頻信號也有2種作用:一是提供機器人聽覺;二是藉助於音頻信號,家庭成員可以和醫生進行溝通,醫生可以了解家庭成員的健康狀況和心態。音頻信號的傳輸為醫生對家庭成員進行醫療保健提供了語言交流的途徑。 機器人聽覺是語音識別技術,醫療保健智能機器人帶有各種聲交互系統,能夠按照家庭成員的命令進行醫療測試和監護,還可以按照家庭成員的命令做家務、控制數字化家電和照看病人等。 聲音的獲取採用多個立體麥克風。由於聲音的頻率范圍大約是300hz一3400hz,過高或過低頻率的聲音在一般情況下是不需要傳輸的,所以只用傳送頻率范圍在1000hz-3000hz的聲音,醫生和家庭成員就可以進行正常的交流,從而可以降低傳輸音頻信號所佔用的帶寬,再採用合適的通信音頻壓縮協議即可滿足實時音頻的要求。智能機器人的聽覺系統如圖3所示。3.3各項生理信息的採集與傳輸 傳統檢測設備通過有線方式連到人體上進行生理信息的採集,各種連線容易使病人心情緊張,從而導致檢測到的數據不準確。使用藍牙技術可以很好地解決這個問題,帶有藍牙模塊的醫療微型感測器安置在家庭成員身上,盡量使其不對人體正常活動產生干擾,再通過藍牙技術將採集的數據傳輸到接收設備並對其進行處理。 在智能機器人上安裝1個帶有藍牙模塊的探測器作為接收設備,各種醫療感測器將採集到的生理信息數據通過藍牙模塊傳輸到探測器,探測器有2種工作方式:一是將數據交給智能機器人處理,提供本地結果;二是與internet連接(也可以通過gsm無線模塊直接發回),通過將數據傳輸到遠程醫療中心,達到醫療保健與遠程監護的目的。視頻和音頻數據的傳輸也採用這種方式。智能機器人的數據傳輸系統如圖4所示。 4 藍牙模塊的應用 4.1藍牙技術概況 藍牙技術[4]是用於替代電纜或連線的短距離無線通信技術。它的載波選用全球公用的2.4ghz(實際射頻通道為f=2402 k×1mhz,k=0,1,2,…,78)ism頻帶,並採用跳頻方式來擴展頻帶,跳頻速率為1600跳/s。可得到79個1mhz帶寬的信道。藍牙設備採用gfsk調制技術,通信速率為1mbit/s,實際有效速率最高可達721kbit/s,通信距離為10m,發射功率為1mw;當發射功率為100mw時,通信距離可達100m,可以滿足數字化家庭的需要。 4.2藍牙模塊 rokl01007型藍牙模塊[5]是愛立信公司推出的適合於短距離通信的無線基帶模塊。它的集成度高、功耗小(射頻功率為1mw),支持所有的藍牙協議,可嵌入任何需要藍牙功能的設備中。該模塊包括基帶控制器、無線收發器、快閃記憶體、電源管理模塊和時鍾5個功能模塊,可提供高至hci(主機控制介面)層的功能。單個藍牙模塊的結構如圖5所示。 4.3主,從設備硬體組成 藍牙技術支持點到點ppp(point-t0-point pro-tocol)和點對多點的通信,用無線方式將若干藍牙設備連接成1個微微網[6]。每個微微網由1個主設備(master)和若干個從設備(slave)組成,從設備最多為7台。主設備負責通信協議的動作,mac地址用3位來表示,即在1個微微網內可定址8個設備(互聯的設備數量實際是沒有限制的,只不過在同一時刻只能激活8個,其中1個為主,7個為從)。從設備受控於主設備。所有設備單元均採用同一跳頻序列。 將帶有藍牙模塊的微型醫療感測器作為從設備,將智能機器人上的帶有藍牙模塊的探測器作為主設備。主從設備的硬體主要包括天線單元、功率放大模塊、藍牙模塊、嵌入式微處理器系統、介面電路及一些輔助電路。主設備是整個藍牙的核心部分,要完成各種不同通信協議之間的轉換和信息共享,以及同外部通信之間的數據交換功能,同時還負責對各個從設備的管理和控制。 5 結束語 隨著社會的進步,經濟的發展和人民生活水平的提高,越來越多的人需要家庭醫療保健服務。文中提出的應用於數字化家庭醫療保健服務的智能機器人系統的功能較為全面,且在家用智能機器人、基於藍牙技術的智能家居和數字化醫院等方面的拓展應用非常廣闊,具有極大的市場潛力。 更多論文請到文秘雜燴網 http://www.rrrwm.com
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⑻ 未來的家務機器人作文4000個字
我想發明一個會做家務的機器人。因為:媽媽每天都要上班,下班回來還要辛苦的做家務,所以我要發明一個會做家務的機器人幫媽媽做家務,這樣媽媽就不用那麼辛苦了。
家務機器人長得跟人特別的像,長著一對跟人差不多的水汪汪的大眼睛,一頭烏黑的頭發,還有一個正方形的嘴巴。
媽媽回家後,只要按一下綠色的按鈕,機器人就會去燒飯、拖地、擦桌子……,吃完飯以後,再按一下紅色的按鈕,機器人就會收拾飯桌、洗碗……。所有事情幹完了,可以按一下黃色的按鈕,它就變得像火柴盒那麼小,很方便存放。
可是,沒電了,怎麼辦呢?總不能拖著電線在家裡幹活吧?那樣很容易絆倒的。對了!空氣中有廢棄的二氧化碳,它可以「吃」二氧化碳變成電。
我長大後一定要發明一個家務機器人,媽媽就不用那麼辛苦了。
⑼ 論文題目是"人工智慧技術在工業機器人領域的應用",該怎麼寫
不是的! 1、三D設計是新一代數字化、虛擬化、智能化設計平台的基礎。它是建立在回平面和二維設答計的基礎上,讓設計目標更立體化,更形象化的一種新興設計方法。學習設計的美術的確很重要。主要是要對立體方面有感覺,但如果經過自己的鍛煉和對軟體的熟練程度。克服這點小問題應該是可以的。最主要的就是你有足夠的時間鍛煉自己。熟練對軟體的掌握。要相信自己可以。不要硬著頭皮去做。每個東西都技巧。 2、人工智慧技術的基本原理、控制方法及應用。在簡述人工智慧的理論與方法基礎上,較詳細地介紹了人工智慧在工業領域中的應用,包括人工智慧基礎知識專家系統、智能控制、計算智能及其應用、數據挖掘與智能決策、智能製造、智能機器人、綜合集成智能系統和智能系統及裝備實例等。