1樓：
智慧機器人是一個在感知- 思維- 效應方
面全面模擬人的機器系統, 外形不一定像人。它
是人工智慧技術的綜合試驗場, 可以全面地考
察人工智慧各個領域的技術, 研究它們相互之
間的關係。還可以在有害環境中代替人從事危
險工作、上天下海、戰場作業等方面大顯身手。
人們通常把機器人劃分為三代。第一代是
可程式設計機器人。這種機器人一般可以根據操作
人員所編的程式, 完成一些簡單的重複性操作。
這一代機器人是從60 年代後半葉開始投入實
際使用的, 目前在工業界已得到廣泛應用。第二
代是「感知機器人」, 又叫做自適應機器人, 它在
第一代機器人的基礎上發展起來的, 能夠具有
不同程度的「感知」周圍環境的能力。這類利用
感知資訊以改善機器人效能的研究開始於70
年代初期, 到1982 年, 美國通用汽車公司為其
裝配線上的機器人裝配了視覺系統, 宣告了感
知機器人的誕生, 在80 年代得到了廣泛應用。
第三代機器人將具有識別、推理、規劃和學習等
智慧機制, 它可以把感知和行動智慧化結合起
來, 因此能在非特定的環境下作業, 稱之為智慧
機器人。
智慧機器人與工業機器人的根本區別在
於, 智慧機器人具有感知功能與識別、判斷及規
劃功能。而感知本身, 就是人類和動物所具有的
低階智慧。因此機器的智慧分為兩個層次: ①具
有感覺、識別、理解和判斷功能; ②具有總結經
驗和學習的功能。所以, 人們通常所說的第二代
機器人可以看作是第一代智慧機器人。
2 智慧機器人的感官系統
( 1) 觸覺感測器
英國近幾年在陣列觸覺感測方面開展了相
當廣泛的研究。例如: sus s ex 大學和shackleton
系統驅動公司研製的基於運動的介電電
容感測的陣列; 由威爾士大學和軟體科學公司
研製的採用壓強技術的裝在機器人夾持器上的
感測器。
( 2) 視覺感測
在機器人視覺方面, 目前市場上銷售的有
以下6 類感測器: ①隔開物體的二維視覺: 雙態
成像; ②隔開物體的二維視覺: 灰度標成像; ③觸覺或疊加物體的二維視覺; ④二維觀察; ⑤二
維線跟蹤; ⑥使用透視、立體、結構圖示或範圍
找尋技術從隔開物體中提取三維資訊。在這類
系統方面, 它們只能做一些很簡單的操作。例
如: 為了使機器人具有某種程度的人眼功能, 已
進行大量的研究工作並向如下兩類系統發展:
①從一維物體中提取三維資訊; ②活動機器人
導航、探路和躲避障礙物的現場三維分析。
倫敦大學目前正在研究一種雙目視覺機器
人的實時影象處理機。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; 而伯明翰大
學則專門研究慣性感測器。另外, 還有許多從事
感測系統開發的單位, 都進行了感測反饋研究。
如米德爾塞克斯工業大學致力於使機器人能組
織和使用來自不同型別感測器的資料。這種機
器人能「看」、「感」和「聽」, 它更接近於人。
( 3) 聽覺感測
目前用的最多的是麥克風與機器人的自然
語言理解系統。
( 4) 運動效能
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/
後、上/ 下、投、卷和左右擺轉。在工業中使用的
座標已有6 個: 圓柱形、球形、笛卡爾座標、旋轉
座標、scara type 和並行座標。
在國際機器人市場上圓柱體座標機器人現
已有售; unimate 機器人系列為球形座標系統,
手臂可移進移出, 繞其座標移動, 還可以做旋轉
的縱向移動。當前機器人臂的研製目標是通過
現有系統的組合或利用完全不同的設計思想開
發更靈活、更有適應能力的座標系統。如伯明翰
大學機械工程系研製的全交接左笛卡爾座標系
機器人locoman, 它是一種裝配機器人。在該
機器人上用控制裝置來改進其剛性和精度。
在控制裝置方面, 首先是完善從執行機構
的元件中攝取訊號以把這種訊號傳送給電子計
算機( 反饋) 的裝置; 提高小型機械移動裝置電
動感測器的靈敏度、精確度和壽命; 完善運動程
序給定、貯存和計算及整個數字程式控制的元件; 研製小型而又可靠的有感知裝置, 主要是動
力機構和執行機構等等。
在機器人的計算———邏輯裝置和資訊裝置
方面, 首要問題是研製專業化的微處理機。
3 智慧機器人的未來發展
智慧機器人的開發研究取得了舉世矚目的
成果。那麼, 未來智慧機器人技術將如何發展
呢? 日本工業機器人協會對下一代機器人的發
展進行了**。提出智慧機器人技術近期將沿
著自主性、智慧通訊和適應性三個方向發展。下
面我們簡單介紹人工智慧技術、操作器、移動技
術、動力源和驅動器、仿生機構等。
( 1) 人工智慧技術在機器人中的應用
把傳統的人工智慧的符號處理技術應用到
機器人中存在哪些困難呢? 一般的工業機器人
的控制器, 本質是一個數值計算系統。如若把人
工智慧系統( 如專家系統) 直接加到機器人控制
器的頂層, 能否得到一個很好的智慧控制器? 並
不那麼容易。因為符號處理與數值計算, 在知識
表示的抽象層次以及時間尺度上的重大差距,
把兩個系統直接結合起來, 相互之間將存在通
信和互動的問題, 這就是組織智慧控制系統的
困難所在。這種困難表現在兩個方面: 一是感測
器所獲取的反饋資訊通常是數量很大的數值信
息, 符號層一般很難直接使用這些資訊, 需要經
過壓縮、變換、理解後把它轉變為符號表示, 這
往往是一件很困難而又耗費時間的事。而資訊
來自分佈在不同地點和不同型別的多個感測
器。從不同角度, 以不同的測量方法得到不同的
環境資訊。這些資訊受到干擾和各種非確定性
因素的影響, 難免存在畸變、資訊不完整等缺
陷, 因此使上述的處理、變換更加複雜和困難。
二是從符號層形成的命令和動作意圖, 要變成
控制級可執行的指令( 資料) , 也要經過分解、轉
換等過程, 這也是困難和費時的工作。它們同樣
受到控制動作和環境的非確定性因素的影響。
由於這些困難, 要把人工智慧系統與傳統機器
人控制器直接結合起來就很難建立實時性和適
應性很好的系統。
為了解決機器人的智慧化, 組成智慧機器
人系統, 研究者們將面臨許多困難且需要做長
期努力, 進行若干課題的研究。例如: 高階思維活動應以什麼方式的機器人系統來模仿, 是採
取傳統的人工智慧符號推理的方法, 還是採用
別的方法? 需不需要環境模型, 需要怎樣的環
境模型; 怎樣建立環境模型, 傳統的人工智慧
主要依據先驗知識建立環境模型。由於環境和
任務的複雜性, 環境的不確定性, 這種建模方
式遇到了挑戰, 於是出現了依靠感測器建模的
主張, 這就引出一系列新的與感測技術有關的
課題。人們為了**人工智慧在機器人中近期
的可用技術, 暫時拋開人工智慧中的各種帶根
本性的爭論, 如符號主義與連線主義、有推理
和無推理智慧等等, 把著眼點放在人工智慧技
術中較成熟的技術上。對傳統的人工智慧來
說, 就是知識的符號表示和推理這部分技術,
看一看它對當前的機器人技術的發展會有什
麼貢獻。其主要貢獻體現在以下幾個方面: 基
於任務的感測技術, 建立感知與動作的直接聯
系, 基於感測器的規劃和決策, 複雜動作的協
調等。( 2) 操作器
工業機器人手臂的設計製造已趨於成熟,
因此在智慧機器人操作器方面的研究, 人們的
興趣主要集中在各種具有柔性和靈巧性的手
爪和手臂上。
機器人手臂結構要適應智慧機器人高速、
過載、高精度和輕質的發展趨勢。其中輕質化
是關鍵。新型高剛度、抗震結構和材料是目前
國外研究的前沿。
機器人的手、腕以及連線機構是引人注目
的研究課題。其中手腕機構的研究注重於快
速、準確、靈活性、柔順性和結構的緊湊性。
與人協調作業關係密切的一類智慧機器
人如醫用機器人、空間機器人、危險品處理機
器人、打毛刺機器人等, 它們都面臨著如何快
速、準確地把人的意志和人手的熟練操作傳送
到機器人執行機構的問題。目前, 要讓機器人
作業一個小時, 其軟體編制需要60 個小時, 費
時又費工。要改善這種狀況, 需要從軟體和硬
件兩方面著手。如多指多關節靈巧手是一種模
擬人的通用手, 它能比較逼真地記錄和再現人
手的熟練動作, 受到研究者的青睞。由於它涉
及到操作力學、結構學、基於感測器的控制、傳
感器融和等方面的問題, 研製的難度很大, 因
此到目前為止, 還沒有一種成熟的產品投放市
場。( 3) 移動技術
移動功能是智慧機器人與工業機器人顯
著的區別之一。附加了移動功能之後, 機器人
的作業範圍大幅度增加, 從而使移動機器人的概念也從陸地拓展到水下和空中。
近幾年來, 在歐美國家的機器人研究計劃
中, 移動技術佔有重要的位置。例如在nasa
空間站freedom 上搭載的機器人、nasa 和
nsf 共同開發的南極erebus 活火山探測機器
人、美國環保局主持開發的核廢料處理機器人
ha7bot 中, 移動技術都被列為關鍵技術。
移動機構與面向作業任務的執行機構綜
合開發是最近出現的新的傾向。因為無論何種
機器人都需要通過搭載的機械手或感測器來
完成特定的作業功能。另一個傾向是移動的運
動控制與視覺的結合日益密切。這種傾向在美
國alv專案中已初見端倪, 最近則越過了靜態
影象識別的框框, 進入主動視覺和主動感測的
階段。顯然, 智慧機器人在非結構環境中自主
移動, 或在遙控條件下移動, 視覺- 感測器-
驅動器的協調控制不可缺少。
最近幾年, 在步行機構, 雙足步行機, 輪式
移動機構的開發和實用化等方面都取得了一
些進展。據日本工業機器人協會**: 管內移
動機器人將在2007 年可達到實用化; 與人具
有同樣步行速度的多足步行機和雙足步行機
以及不平整地面行走和爬樓梯與人具有相同
速度的移動機器人將在2010 年可達到實用
化。( 4) 動力源和驅動器
智慧機器人的機動性要求動力源輕、小、
出力大。而現有的移動機器人無一例外地拖著
「辮子」。以動力源的重量/ 功率之比為例, 目前
電池約達到60g/w( 連續使用小時) , 汽油機約
為1.3g/w,都不理想, 而且使用有侷限性。到目
前為止, 尚未見到改善動力源的有效辦法。
電機仍然是智慧機器人的主要驅動器。要
使智慧機器人的作業能力與人相當, 它的指、
肘、肩、腕各關節大致需要3- 300nm 的輸出
力矩和30- 60r/min 的輸出轉速。傳統伺服電
機的重量/ 功率之比約為30g/w, 而人在百米
跑和投擲壘球時腿、肩、臂的出力大約為
1g/w, 相差甚大。日本在改進電機的效能方面
取得了長足的進步。例如: 核工業機器人臂和
腿的驅動電機的重量已減輕到原來的1/10, 使
機器人整體自重降低到700kg , 但與它只能處
理20kg 重的工作相比, 遠非令人滿意。
人們寄希望於新驅動器, 例如: 人工肌肉、
形狀記憶合金、氫吸附合金、壓電元件、撓性
軸、鋼絲繩集束傳動等等。雖然各有誘人的優
點, 但在實用性方面還達不到伺服電機的水
平。日本極限作業機器人計劃中, 水下機器人
機械手的手腕和手爪驅動採用了人工肌肉, 肌
肉本身的重量才5- 8g, 以20kg/cm2 壓力的高壓水為工作介質, 收縮力高達50kg ( 管徑
3mm) 。這是新型驅動器一個成功的例子。總
之, 智慧機器人效能指標的改進是無止境的,
對驅動器的要求也越來越高。什麼是客觀的衡
量標準呢? 一個容易接受的辦法就是把它與人
的體能加以比較。從這個角度來看, 智慧機器
人驅動技術目前差距還相當大。
( 5) 仿生機構
智慧機器人的生命在創新, 開展仿生機構
的研究, 可以從生體機構、移動模式、運動機
理、能量分配、資訊處理與綜合, 以及感知和認
知等方面多層次得到啟發。目前, 以驅體為構
件的蛇形移動機構、人工肌肉、仿象鼻柔性臂、
人造關節、假肢、多肢體動物的運動協調等等
受到人們的關注。仿生機構的自由度往往比較
多, 建立數學模型以及基於數學模型的控制比
較複雜, 藉助感測器獲取資訊加以簡化可能是
一條出路。
近年來, 機器人出現了一個傾向是面向特
定功能和作業開發專用機器人, 以追求高速、
高效、單一化和低成本的目的。例如美國ibm
公司設計的超高速小型機器人, 以50 次/s 的
速度頻繁往復於相距數毫米的兩點間, 實現高
密度微型電子器件裝配, 定位精度高達一微
米。這種高速運動機構的動態平衡十分重要,
雖然其工作區域只有13mm×13mm×1mm,
但其加速度卻高達50g 。ibm 公司的技術人員
對機器人學提出了新的問題: 如何進行機構-
控制- 感測- 驅動的一體化設計, 滿足機械手
高速高精度定位的要求。眾所周知, 機器人系
統的設計程式是先設計臂結構和驅動裝置, 然
後設計控制器。實踐證明, 這種設計即使能達
到最佳的靜力學效能, 也往往不能滿足動力學
效能。到目前為止, 改進動力學效能的方法並
不多見, 一般是按常識、減輕構件的重量, 匹配
減速器的速比等等。
我國有專門研究靈異事件的機構嗎,現在中國有研究靈異事件的機構嗎
沒有！就算有也不會透露。而且中國不會把多餘的資金放到這個研究專案上來 我國有專門研究靈異事件的機構嗎？沒有，就我國來說是不會有這種機構的。就以現在的反迷信和八榮八恥的內容來看，國家是不讚揚和推薦這種機構的。如果其他私人弄的話我不確定，中國是肯定沒有專業權威的這種機構 高難度.美國專利.中國磨有能力也...
機器人會失控嗎？機器人受什麼控制的。
機器人也會失控的，因為機器人也有故障的時候，如果不進行維修，就會失控。我覺得機器人應該會失控吧，因為有時候機器人的系統不完善，在使用的初期它可能不受控制。他需要經過很嚴密的測試和質量把關等可以減少軟體出問題的次數，但是他應該會有失控的時候，畢竟研究沒有那麼完善。機器人失控的可能性不是很大。第一個就是...
教育機器人可以提升孩子的智力嗎，都說機器人教育可以提高孩子的智力，是不是真的啊？
我國的機器人教育在全國中小學計算機教育研究中心及眾多知名專家以及一些發達省市的大力推動下，有了很大的發展。請參見一中的 專家論述 教育機器人逐步成為中小學技術課程和綜合實踐課程的良好載體。新的高中課程標準在 資訊科技 科目中也設立了 人工智慧初步 選修模組，邁出了我國高中階段開展人工智慧教育的第一步...