智能机器人描述.ppt

智能机器人 一、关于智能机器人 国际标准化组织（ISO）的定义：机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有若干个轴，能够借助可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。 机器人的分类 按照从低级→高级的发展程度可分为三类机器人 第一代机器人（First Generation Robots）：即可编程、示教再现工业机器人机器人，已进入商品化、实用化。 第二代机器人（Second Generation Robots）：装备有一定的传感装置，能获取作业环境、操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，能作出简单的推理，对动作进行反馈，通常称为低级智能机器人，由于信息处理系统的庞大与昂贵，第二代机器人目前只有少数可投入应用。 第三代机器人（Third Generation Robots）：具有高度适应性的自治机器人。它具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断决策，在作业环境中独立行动。第三代机器人又称作高级智能机器人，它与第五代计算机关系密切，目前还处于研究阶段。 按照结构形态，负载能力和动作空间划分可分为 超大型机器人：负载能力 1000 kg 以上 大型机器人：100-1000 kg / 10 m2 以上 中型机器人：10-100 kg / 1 –10 m2 小型机器人：0.1-10 kg / 0.1-1 m2 超小型机器人：0.1 kg 以下 / 0.1 m2 以下 按照开发内容和目的区分，可分为以下三类机器人 工业机器人（Industrial Robot）：如焊接、喷漆、装配机器人。 操纵机器人（Teleoperator Robot）：如主从手，遥控排险、水下作业机器人。操纵机器人实际上是一种人机系统，由人“操纵”代替“示教”。因此，人与机器人之间相互传递信息的问题是操纵机器人研究的重点。 操纵机器人可分为两种类型：能力扩大式机器人：负重能力，动作范围放大数倍甚至数十倍，如空间机器人放置和回收卫星；遥控机器人：适用于特殊作业环境，如放射性物质，真空，有毒气体等隔离工作环境。又如高空、建筑、宇宙、海洋开发、火山探测、军事战场等人不能到达的环境。 智能机器人（Intelligent Robot）：如演奏、表演、下棋、探险机器人。第三代智能机器人应具备以下四种机能：运动机能 ：施加于外部环境，相当于人的手、脚等动作机能；感知机能：获取外部环境信息的能力，如视觉、触觉、听觉、力觉、距离感、接近觉等；思维能力：认识、推理、判断能力；人－机对话机能：理解指示命令，输出内部状态，与人进行信息交换的能力。智能机器人既不同于工业机器人的“示教－再现”，也不同于操纵机器人的“操纵”，而是一种“认知－适应的工作方式。 特种机器人和微型机器人是目前机器人发展的一个重要方向 特种机器人（Special Robots）：如航天飞机上的机械手在失重状态下的工作，海洋探测机器人、军用机器人、防核防化机器人、爬壁机器人、微小物体操作机器人等。 微型机器人（Micro-robots）：体积小，如管道机器人、血管疏通机器人。 微动机器人（Micro-movement robots）：动作小、精度高，如细胞切割机器人、微操作和微装配机器人等。 机器人是高级整合控制论、机械、电子、计算机、材料和仿生学的产物。 当前机器人的基本特征： 高度智能； 多种方式、渠道获取和输出信息； 复杂、精巧的作业动作； 机器人能力包括： 智能（智力）：包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等信息分析处理能力； 感知力：获取环境信息的能力，包括人对其控制能力，如各类传感器、键盘、语音输入等； 表达力：向环境，尤其是人和其它计算机输出信息的能力，如显示、语音、网络等； 控制力：各种执行部件的运动能力，包括动作的力、速度、运动范围、部件间的运动干涉等； 其它：可靠性、联用性、寿命等。 机器人应用状况 二、智能机器人的组成 机器人一般由控制计算机、检测、驱动电路构成电子控制系统，由驱动装置、执行机构、传动机构、检测装置等组成机械运动系统。　　 控制器：机器人的核心，负责对机器人的运动和各种动作控制及对环境信息的分析处理。 传感器：机器人获取环境信息的工具，如视觉、听觉、嗅觉、触觉、力觉、滑觉和接近觉传感器等，它们的功能相当于人的眼、耳、鼻、皮肤及筋骨。 驱动和传动装置：用来有效地驱动执行机构的装置，通常采用液压、电动和汽动，有直接驱动和间接驱动二种方式。 执行机构：机器人的足、腿、手、臂、腰及关节等，它是机器人运动和完成某项任务所必不可少的组成部分。 大脑——电子控制系统 控制系统有两种方式 集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。 分散（级）式控制，即采用多台