隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息技術(shù)的快速進(jìn)步,機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)速度越來(lái)越快,智能度越來(lái)越高。智能機(jī)器人已經(jīng)成為一個(gè)獨(dú)特的能進(jìn)行自我控制的“活物”,這是因?yàn)樗邆淞诵涡紊膬?nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器,擁有如人類一般的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺能力等。
智能機(jī)器人的主要要素
1.感覺要素
用來(lái)認(rèn)識(shí)周圍環(huán)境狀態(tài)。感覺要素包括能感知視覺、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺等的接觸型傳感器。
這些要素實(shí)質(zhì)上就是相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官,它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動(dòng)元件、行程開關(guān)等機(jī)電元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.運(yùn)動(dòng)要素
對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作。對(duì)運(yùn)動(dòng)要素來(lái)說(shuō),智能機(jī)器人需要有一個(gè)無(wú)軌道型的移動(dòng)機(jī)構(gòu),以適應(yīng)諸如平地、臺(tái)階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環(huán)境。
它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,這種控制不僅要包括有位置控制,而且還要有力度控制、位置與力度混合控制、伸縮率控制等。
3.思考要素
根據(jù)感覺要素所得到的信息,思考出采用什么樣的動(dòng)作。智能機(jī)器人的思考要素是三個(gè)要素中的關(guān)鍵,也是人們要賦予機(jī)器人必備的要素。
思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動(dòng)。這些智力活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)信息處理過(guò)程,而計(jì)算機(jī)則是完成這個(gè)處理過(guò)程的主要手段。
智能機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)
1.多傳感器信息融合
多傳感器信息融合技術(shù)是近年來(lái)十分熱門的研究課題,它與控制理論、信號(hào)處理、人工智能、概率和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合,為機(jī)器人在各種復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、不確定和未知的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)提供了一種技術(shù)解決途徑。
2.導(dǎo)航與定位
在機(jī)器人系統(tǒng)中,自主導(dǎo)航是一項(xiàng)核心技術(shù),是機(jī)器人研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。
3.路徑規(guī)劃
路徑規(guī)劃技術(shù)是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。最優(yōu)路徑規(guī)劃就是依據(jù)某個(gè)或某些優(yōu)化準(zhǔn)則(如工作代價(jià)最小、行走路線最短、行走時(shí)間最短等),在機(jī)器人工作空間中找到一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)、可以避開障礙物的最優(yōu)路徑。
4.機(jī)器人視覺
視覺系統(tǒng)是智能機(jī)器人的重要組成部分,一般由攝像機(jī)、圖像采集卡和計(jì)算機(jī)組成。機(jī)器人視覺系統(tǒng)的工作包括圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出和顯示,核心任務(wù)是特征提取、圖像分割和圖像辨識(shí)。
5.智能控制
隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,對(duì)于無(wú)法精確解析建模的物理對(duì)象以及信息不足的病態(tài)過(guò)程,傳統(tǒng)控制理論暴露出缺點(diǎn),近年來(lái)許多學(xué)者提出了各種不同的機(jī)器人智能控制系統(tǒng)。
6.人機(jī)接口技術(shù)
智能機(jī)器人的研究目標(biāo)并不是完全取代人,復(fù)雜的智能機(jī)器人系統(tǒng)僅僅依靠計(jì)算機(jī)來(lái)控制目前是有一定困難的,即使可以做到,也由于缺乏對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力而并不實(shí)用。智能機(jī)器人系統(tǒng)還不能完全排斥人的作用,而是需要借助人機(jī)協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。因此,設(shè)計(jì)良好的人機(jī)接口就成為智能機(jī)器人研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。
當(dāng)前,智能機(jī)器人在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,正替代人發(fā)揮著日益重要的作用,特別是在家庭中有著廣闊的發(fā)展空間與應(yīng)用前景。
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