智能機器人的發展和設計

詹朋

(西華大學，四川 成都 610039)

智能機器人的發展和設計

詹朋

(西華大學，四川 成都 610039)

機器人的發展可以說標志著一個國家的發展，機器人涉及機械設計、計算機、傳感器、自動控制、人機交互、仿生學等多個學科，但是本文主要是講的在感知-思維-效應方面全面模擬人的智能機器系統。

機器人；人工智能；發展；設計

1 引言

機器人在生活中存在著許許多多，但是種類也是五花八門，比如說有服務機器人可以為您治病保健、保潔保安；水下機器人可以幫助打撈沉船、鋪設電纜；工程機器人可以上山入地、開洞筑路；農業機器人可以耕耘播種、施肥除蟲；軍用機器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈……在現實生活中有些工作會對人體造成傷害，比如噴漆；有些工作要求質量很高，人難以長時間勝任，比如汽車焊接；有些工作人員無法身臨其境，比如火山探險、深海探密、空間探索等；有些工作不適合人去干，比如一些惡劣的環境,這些人們干不了或干不好的領域變成了機器人大顯身手.那么智能機器人的誕生也是不可避免的。

2 機器人的發展

機器人的發展應該是從六十年代初開始說起，那是人們才剛剛進入人們的視野，智能機器人其實就是仿照各種各樣的人工智能綜合的成果，它是因為計算機的發展來帶動它的發展，人工智能研究者通過智能機器人試驗床把人工智能活現出來，第一次證實了智能機器人可以根據環境和完成任務目標制定行動規劃和操作。

又過了20多年之后，第一代機器人的市場趨于飽和，所以工業機器人的應用開始從汽車領域轉向電子、電氣機械裝配和非制造領域。因為第一代機器人沒有視覺和觸覺，所以已經適應不了新用途的需要，在這時候，計算機和傳感器的發展有利的推動了機器人技術的發展，所以人們研究出了第一代有感覺的機器人，這些機器人具有一定的識別和判斷的能力。

到了九十年代之后，由于機器人的用戶主要是中小企業，所以體型較小較輕的機器人開始出現，其中比較典型的例子就是1991年在日本生產的擦窗玻璃的機器人和蘇聯生產的很輕能夠自由移動的一種機器人。

到了如今的21世紀機器人就變得應該是更加的智能化的方向去發展，比若說更聰明的機器人、更快的分析、更自然地互動、更微妙的互動……。

3 機器人的設計

3.1 機器人觸覺傳感器。觸覺傳感器是用于機器人中模仿觸覺功能的傳感器。按功能可分為接觸覺傳感器、力-力矩覺傳感器、壓覺傳感器和滑覺傳感器。因此觸覺傳感器就相當于人的手一樣有感知能力，例如:Sussex大學和Shack-leton系統驅動公司研制的基于運動的介電電容傳感的陣列;由威爾士大學和軟件科學公司研制的采用壓強技術的裝在機器人夾持器上的傳感器。

3.2 機器人視覺傳感器。機器人視覺是使機器人具有視覺感知功能的系統。機器人視覺可以通過視覺傳感器獲取環境的一維、二維和三維圖像，并通過視覺處理器進行分析和解釋，進而轉換為符號，讓機器人能夠辨識物體，并確定其位置及各種狀態。所以視覺傳感器就相當于人的眼睛一樣。倫敦大學目前正在研究一種雙目視覺機器人的實時圖像處理機。還有正在研究機器人視覺系統的教育機構有:考文垂工業大學、愛丁堡大學、格拉斯哥大學、格溫特大學。

3.3 機器人聲音傳感器。聲音傳感器使用的是與人類耳朵相似具有頻率反應的電麥克風，聲音傳感器目前已在地面傳感器偵查監視系統中廣泛應用，其最大優點就是分辨能力強。如果運動目標是人員，則不僅能聽到聲音，而且還能根據話音判斷分辨查明其國籍、身份和談話內容；如果運動目標是車輛，則可根據聲響判斷車輛大小種類，如：美國正在使用的一種可懸掛在樹上的被稱為“音響浮標”的裝置探測距離300-400米，接近人的聽覺范圍。

3.4 機器人運動性能。機器人通常是要在周圍移動物體的,例如:機器人臂到輪子或腳的運載器已有許多結構在使用,此外還有許多其他型號在研究之中。為在空間任意點以任意方式操作一個物體,機器人臂需要有6個自由度:左/右、前/后、上/下、投、卷和左右擺轉。在工業中使用的坐標已有6個:圓柱形、球形、笛卡爾坐標、旋轉坐標、Scara type和并行坐標。在國際機器人市場上圓柱體坐標機器人現已有售;Unimate機器人系列為球形坐標系統,手臂可移進移出,繞其坐標移動,還可以做旋轉的縱向移動。當前機器人臂的研制目標是通過現有系統的組合或利用完全不同的設計思想開發更靈活、更有適應能力的坐標系統。

4 總結

機器人的發展與進步的主要體現就是人機之間的交互是否更加流暢，而想要跟人交流就需要各種各樣的傳感器，這樣才能使得機器人更加接近于人，所以傳感器的發展就是機器人的發展就是人工智能的發展，而機器人傳感器的研究近年來多側重于對多傳感器的融合技術以及其算法的改進方面。在同一外界條件下,多個不同的傳感器可以感知到的信息中大多存在著一定的內在的聯系。而同一個機器人身上的傳感器數量越多，每種傳感器所需的適用范為和感知范圍就會越復雜，這非常不利于機器人的設計與制造。多傳感器融合技術可以對這種情況進行信息的整理與融合處理。另一方面，人腦對于信息的處理是十分復雜的，在基礎的看聽嗅味感等感知之外，大腦會將以上種種信息進行融合處理以獲得在時間和空間上的以及關于知識，記憶和學習的比較高級的感知能力，從而使機器人能對周圍環境進行判斷。多傳感器融合技術是機器人類人化處理信息的重要的一次進步和嘗試，可以使“人工智能”這一技術更進一步。

[1] 機器人發展簡史[J].機械工程師,2008,(7),13-14.

[2] 方建軍,何廣平.智能機器人[M].北京:化學工業出版社,2003.

[3] 肖南峰.智能機器人[M].廣州:華南理工大學出版社,2008.

[4] 金周英.關于我國智能機器人發展的幾點思考[J].機器人技術與應用,2001,(4):5-7.

[5] 胡聞珊,黃英,王敏.機器人敏感皮膚的研究進展[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2006,29(12):1624-1626,1638.

詹朋(1995—)，男，漢族，四川內江人，本科，西華大學。

TP242

A

1671-1602(2016)24-0043-01