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    KOREBOT II 核心控制板

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    1. 详细信息

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    智能机器人是一个在感知、思维、效应方面全面,模拟人的机器系统,外形不一定像人。智能机器人它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央计算机,这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是,这样的计算机可以进行按目的安排的动作。正因为这样,大家才说这种机器人才是真正的机器人,尽管它们的外表可能有所不同。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究他们相互之间的关系。还可以在有害的环境中替人从事危险的工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。

     

      智能机器人研究意义

     

      随着科学技术突飞猛进的发展,科技产品日益成为大家生活中几乎无时不在的、无处不在、无所不在的客观存在,而智能机器人就是机械技术、电子技术、信息技术有机结合的产物。智能机器人学所涉及的学科范围有:力学、机器人拓扑学、机械学、电子学与微电子学、控制论、计算机、生物学、人工智能、系统工程等。这些多学科领域常识的交叉和融合是智能机器人技术得以发展、拓宽和延伸的基础,也是学习和运用智能机器人技术的基础。随着智能机器人技术的不断向新的领域拓展,其学科范围亦将更加宽阔,同时智能机器人将不同的学科常识综合,使得人们在学习和研究的过程中综合各个学科。智能机器人在人类的生活和工业生产中将会发挥很大的作用,例如智能机器人在农业、医学、航天、甚至军事上的应用,智能机器人的出现将会解放很大一部分的劳动力,使得人们可以更好的完成既定的工作,完成人无法完成的高风险的任务。在医学上可以做更加复杂的医疗手术,更好的医治病患,以最大限度的减小手术带来的不良反应。智能机器人将会创造更大的社会价值。

     

      如前面所说智能机器人将会在人类生活、工作等各个方面发挥巨大的作用。例如在农业生产发面,新的农业生产模式和新技术的应用促进了农业机械的更新和发展,智能农业机械的技术条件已经成熟。机械化的发展大大的解放了劳动力,促进了社会化大生产,创造了巨大的社会财富。如在日本、美国等国家已研制出多种农业用机器人:采摘机器人、耕耘机器人、除草机器人、饲喂机器人等,这些机器人的出现很大程度的提高了生产效率,其高效、高精度的作业过程是人无法完成的,大大提高了生产效率从而提高了生产总值,为社会创造了很大的经济效益。同时智能机器人在其他产业方面也为人们创造更大的经济效益。

     

      智能机器人基本要素

     

      大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素:

     

      一、感觉要素,用来认识周围环境状态;

     

      感觉要素包括能感知视觉、接近、距离等的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器。这些要素实质上就是相当于人的眼、鼻、耳等五官,它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。

     

      二、运动要素,对外界做出反应性动作;

     

      对运动要素来说,智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构,以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制,这种控制不仅要包括有位置控制,而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。

     

      三、思考要素,根据感觉要素所得到的信息,思考出采用什么样的动作。

     

      智能机器人的思考要素是三个要素中的关键,也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程,而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。

     

      智能机器人技术要求

     

      一、识别过程,外界输入的信息向概念逻辑信息转译,将动态静态图像、声音、语音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式化(大脑中的信息存储形式)的概念逻辑信息。

     

      二、智能运算过程,输入信息刺激自我学习、信息检索、逻辑判断、决策,并产生相应反应。

     

      三、控制过程,将需要输出的反应转译为肢体运动和媒介信息。实用机器人在第三个方面做得比较多,而识别和智能运算是很弱的,尤其是概念常识的存储形式、逻辑判断和决策这些方面更是鲜有成果,这正是人工智能要重点解决的问题。

     

      智能机器人技术背景

     

      机器人是非常典型的机电一体化的系统,特别是智能机器人。智能化是机电一体化的技术和产品发展的最主要方向,智能技术的综合应用也使得机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与智力的延伸。智能技术与传动系统结合已经产生了一系列的硕果,如智能机器人。而智能技术又是一个很宽泛的技术集成体,包括了很多技术和研究方向,如智能信息获取技术,海量信息处理技术与方法,智能检索,机器学习,专家系统技术,人工神经网络,声音、图像、图形、文字及语言处理、虚拟现实技术与系统、多媒体技术,机器翻译,情感计算,语言识别与合成技术,手写体、印刷体汉字识别技术,传感信息处理与可视化,智能控制理论与技术,智能机器人技术,生物特征识别技术(人脸识别、虹膜识别、指纹识别、步态识别等)等。

     

      在众多的智能技术及其分支中,大家认为在机电一体化系统与产品中能够发挥重要作用和可以带动整个行业发展的主要技术有:智能传感技术、智能信息处理技术、模式识别技术、智能机器人技术、智能机机交互技术、智能控制技术、智能设计与智能机械机构。

     

      智能机器人分类及先容

     

      1.按功能分类可分为一般机器人和智能机器人。

     

      一般机器人是指不具有智能,只具有一般编程能力和操作功能的机器人。到目前为止,在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。

     

      2.智能机器人根据其智能程度的不同,又可分为三种:

     

      传感型机器人

     

      又称外部受控机器人。机器人的本体上没有智能单元只有实行机构和感应机构,它具有利用传感信息(包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等)进行传感信息处理、实现控制与操作的能力。受控于外部计算机,在外部计算机上具有智能处理单元,处理由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息,然后发出控制指令指挥机器人的动作。目前机器人国际足联世界杯的小型组比赛使用的机器人就属于这样的类型。

     

      交互型机器人

     

      机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人-机对话,实现对机器人的控制与操作。虽然具有了部分处理和决策功能,能够独立地实现一些诸如轨迹规划、简单的避障等功能,但是还要受到外部的控制。

     

      自主型机器人

     

      在设计制作之后,机器人无需人的干预,能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人的本体上具有感知、处理、决策、实行等模块,可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。机器人国际足联世界杯的中型组比赛中使用的机器人就属于这一类型。全自主移动机器人的最重要的特点在于它的自主性和适应性,自主性是指它可以在一定的环境中,不依赖任何外部控制,完全自主地实行一定的任务。适应性是指它可以实时识别和测量周围的物体,根据环境的变化,调节自身的参数,调整动作策略以及处理紧急情况。交互性也是自主机器人的一个重要特点,机器人可以与人、与外部环境以及与其他机器人之间进行信息的交流。由于全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究,所以能够综合反映一个国家在制造业和人工智能等方面的水平。因此,许多国家都非常重视全自主移动机器人的研究。

     

      智能机器人的研究从60年代初开始,经过几十年的发展,目前,基于感觉控制的智能机器人(又称第二代机器人)已达到实际应用阶段,基于常识控制的智能机器人(又称自主机器人或下一代机器人)也取得较大进展,已研制出多种样机。

     

      3.按用途分类

     

      在用途上,智能机器人与普通机器人在用途上有许多相似之处,但因其智能性使得它能做更复杂的工作,完成更高级的任务。

     

      (1)工业智能机器人

     

      工业智能机器依据具体应用的不同,通常又可以分成焊接机器人、装配机器人、喷漆机器人、码垛机器人、搬运机器人等多种类型。作为具有智能的工业机器人,他们在很多方面超越了传统机器人。焊接机器人,包括点焊(电阻焊)和电弧焊机器人,用途是实现自动的焊接作业。装配机器人,比较多地用于电子部件电器的装配。喷漆机器人,代替人进行喷漆作业。码垛、上下料、搬运机器人的功能则是根据一定的速度和精度要求,将物品从一处运到另一处。在工业生产中应用机器人,可以方便迅速地改变作业内容或方式,以满足生产要求的变化。比如,改变焊缝轨迹,改变喷漆位置,变更装配部件或位置等等。随着对工业生产线柔性的要求越来越高,对各种机器人的需求也就越来越强烈。

     

      (2)农业智能机器人

     

      随着机器人技术的进步,以定型物、无机物为作业对象的工业机器人正在向更高层次的以动、植物之类复杂作业对象为目标的农业机器人发展,农业机器人或机器人化的农业机械的应用范围正在逐步扩大。农业机器人的应用不仅能够大大减轻以致代替的人们的生产劳动、解决劳动力不足的问题,而且可以提高劳动生产率,改善农业的生产环境,防止农药、化肥等对人体的伤害,提高作业质量。但由于农业机器人所面临的是非结构、不确定、不宜预估的复杂环境和工作对象,所以与工业机器人相比,其研究开发的难度更大。农业机器人的研究开发目前主要集中耕种、施肥、喷药、蔬菜嫁接、苗木株苗移栽、收获、灌溉、养殖和各种辅助操作等方面。日本是机器人普及最广泛的国家,目前已经有数千台机器人应用于农业领域。

     

      (3)探索智能机器人

     

      机器人除了在工农业上广泛应用之外,还越来越多地用于极限探索,即在恶劣或不适于人类工作的环境中实行任务。例如,在水下(海洋)、太空以及在放射性(有毒或高温等环境中进行作业。人类借助潜水器具潜人到深海之中探秘,已有很长的历史。然而,由于危险很大、费用极高,所以水下机器人就成了代替人在这一危险的环境中工作的最佳工具。空间机器人是指在大气层内和大气层外从事各种作业的机器人,包括在内层空间飞行并进行观测、可完成多种作业的飞行机器人,到外层空间其他星球上进行探测作业的星球探测机器人和在各种航天器里使用的机器人。

     

      (4)服务智能机器人

     

      机器人技术不仅在工农业生产、科学探索中得到了广泛应用,也逐渐渗透到人们的日常生活领域,服务机器人就是这类机器人的一个总称。尽管服务机器人的起步较晚,但应用前景十分广泛,目前主要应用在清洁、护理、执勤、救援、娱乐、和代替人对设备维护保养等场合。国际机器人联合会给服务机器人的一个初步定义是,一种以自主或半自主方式运行,能为人类的生活、康复提供服务的机器人,或者是能对设备运行进行维护的一类机器人。

     

      4.按形态分类

     

      (1)拟物智能机器人

     

      仿照各种各样的生物,日常使用物品,建筑物,交通工具等做出的机器人,采用非智能或智能的系统来方便人类生活的机器人。比如:机器宠物狗,六脚机器昆虫,轮式、履带式机器人。

     

      (2)仿人智能机器人

     

      模仿人的形态和行为而设计制造的机器人就是仿人机器人,一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。机器人一般根据不同应用需求被设计成不同形状和功能,如步行机器人、写字机器人、奏乐机器人、玩具机器人等。而仿人机器人研究集机械,电子,计算机,材料,传感器,控制技术等多门科学于一体,代表着一个国家的高科技发展水平。

     

      5.按级别程度分类

     

      智能机器人是在工业机器人基础上发展起来的,现在已开始用于生产和生活的许多领域,按其拥有智能的水平可以分为两类:

     

      一是初级智能机器人.它和工业机器人不一样,具有象人那样的感受,识别,推理和判断能力.可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序,也就是它能适应外界条件变化对自己怎样作相应调整.不过,修改程序的原则由人预先给以规定.这种初级智能机器人已拥有一定的智能,虽然还没有自动规划能力,但这种初级智能机器人也开始走向成熟,达到实用水平.

     

      二是高级智能机器人.它和初级智能机器人一样,具有感觉,识别,推理和判断能力,同样可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序.所不同的是,修改程序的原则不是由人规定的,而是机器人自己通过学习,总结经验来获得修改程序的原则.所以它的智能高出初能智能机器人.这种机器人已拥有一定的自动规划能力,能够自己安排自己的工作.这种机器人可以不要人的照料,完全独立的工作,故称为高级自律机器人.这种机器人也开始走向实用。

     

     


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