机器人技术与世界智能机器人发展对人类的影响 图.doc

机器人技术与世界智能机器人发展对人类的影响 图 A·智能机器人技术 机器怎样成为“人”—机器人技术 ?机器人技术是21世纪科技发展的热点之一。机器人技术建立在多学科发展的基础之上，具有应用领域广、技术新、学科综合与交叉性强的特点。传统的机器人技术涉及机械学、电子学、自动控制等学科；现代机器人技术则综合了更加广泛的学科和技术领域，如计算机技术、仿生学、生物工程、人工智能、材料、微机械、信息工程、遥感等。机器人技术已发展成为一个相对独立的交叉技术领域。?我们从机器成为“人”来领略机器人技术的神秘与神奇吧！? 机器人系统 人可以看作一个生物系统，由头、手、脚、躯干、眼、耳、心、肺等肢体和器官以及神经系统、呼吸系统、血液系统等组成。机器人作为一个特殊的光、机、电一体化的系统，一般由执行系统、驱动系统、控制系统、感知系统、决策系统以及人-机-环境交互系统构成。?人有个人和群体之分。相应地，机器人也有个人-单体机器人系统和群体-多机器人系统之别。? 机器人动力-驱动系统 机器人的驱动需要将来自电、液、气等各种能源的能量转化成关节的直线运动或旋转运动的装置-驱动器。根据能量转换方式，将驱动器划分为电气驱动、液压驱动、气压驱动和新型驱动机构。? 电气驱动是利用各种电动机产生的力或力矩直接或间接（经过减速装置）地驱动机器人的关节，以获得所要求的位置、速度和加速度。无刷伺服电机驱动在现代机器人中应用最广泛。? 液压驱动器? 液压驱动具有响应快，载荷大的特点，因而在大型机器人设备中应用较多。?液压伺服系统由液压源、驱动器、伺服阀、传感器和控制回路构成。 机器人结构-肢体 机器人的手脚-操作机，主要由机座、机械臂、末端执行器三大部分组成。每一部分都可以具有若干自由度。若机座具备行走机构，称为移动机器人；若机器人具有与人类似的躯体，称为仿人机器人；若机座不具备行走能力，称为机器人操作臂，大多数工业机器人属于此类。 机器人感觉；皮肤和情感 ?感知、思维和行为是机器人是否具备智能的三要素。智能机器人具备的环境感知能力，对执行任务和将感知和行为联系起来进行思维、判断是十分重要的。人的各种感觉器官及其功能都是机器人感觉的模仿对象。但研究机器人的感觉也不能一味地模仿人，更多的是要考虑满足实际需要，解决问题。 机器人感知系统实际上是一种多传感器和多信息融合系统。主要传感器有视觉传感器、触觉/滑觉传感器、力/力矩传感器、接近觉传感器和听觉传感器。 仿人机器人不仅应具有人的外形和动作，也应具有与人相似的思维、表情和情感。日本早稻田大学在1973年就成立了“人格化机器人”研究室。? 人类的情感可以通过语言、声音、面部表情和动作单一地或综合地表达。机器人的情感表达研究首先从面部表情的研究开始。 机器人视觉；眼睛 人类接受的外部环境的信息中，有80%是通过眼睛获取的。机器人感知外部信息，同样也需要一双“眼睛”，被称为机器视觉。? 机器视觉（Machine?Vision）为这样一个过程：利用视觉传感器，获取三维景物的二维图像，通过视觉处理算法对一幅或多幅图像进行处理、分析和解释，得到有关景物的符号描述，并为特定的任务提供有用信息，引导机器人动作。? 机器人视觉系统由图像获取和视觉处理两部分组成。图像获取部分的硬件有摄像机、光源和图像采集卡；视觉处理一般包括预处理、分割、特征提取和模式识别等模块。? 机器人“耳朵”-声音传感器和语音识别技术 智能机器人的耳朵首先要有感知声音的“器官”-声音传感器。它与语音识别软件构成一个完整的机器人“耳朵”。这样的耳朵，能听到你说的话。 ?? 声音传感器-动圈式传声器；光纤式传感器 ??? 根据工作原理的不同，声音传感器有多种结构和形式。 语音识别技术 ?? 机器能听懂人的话吗？随着语音识别技术的发展，梦想正在变为现实。 ?? 语音识别技术研究的最终目标是实现人与机器进行自然语言沟通。 ?? 语音识别的研究工作大约开始于二十世纪50年代。Bell实验室开发了第一个可识别十个英文数字的语音识别系统-Audry系统。 ??? 上世纪70年代，语音识别领域取得了突破。在理论上，提出了矢量量化（VQ）和隐马尔可夫模型（HMM）理论。在实践上，实现了特定人孤立语音识别系统。 ?? ?到了80年代，语音识别研究进一步深入，其显著特征是HMM模型和人工神经元网络（ANN）在语音识别中的成功应用。语音识别技术进入了实用化阶段。 机器人大脑—人工智能 机器人的大脑由计算机硬件和人工智能控制软件组成。?人工智能系统是一个知识处理系统，它包含三个基本问题：知识表示、知识利用和知识获取。?人工智能对于机器人来说，是指机器人的“大脑”具有能执行通常与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。?