機器人不再是兒童時觀念裡的變形金剛,而是一種基於人工智能裝置

傳統概念

談到機器人,無論是70後80後,腦海中立馬浮現的我想應該是

變形金剛吧。那碩大的鋼鐵體魄,可以變形汽車、變形飛機、變形坦克等等。可以像人類一樣站立行走,可以勞動,還會說話,除了是堆鋼鐵和電子,其他和人無異。這就是我們對機器人的初步認識

機器人不再是兒童時觀念裡的變形金剛,而是一種基於人工智能裝置

變形金剛

機器人定義

現在的機器人已經是成為一個廣闊領域的智能裝置代名詞。首先我們先了解下具體機器人的專業定義吧。機器人是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮,又可以運行預先編排的程序,也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產物。它是一種可編程和多功能的操作機;或是為了執行不同的任務而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統。它的任務是協助或取代人類工作的工作,例如生產業、建築業,或是危險的工作。

組成結構

機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和複雜機械等組成。具體來講:

1、驅動裝置

驅動裝置,它輸入的是電信號,輸出的是線、角位移量。是驅使執行機構運動的機構,按照控制系統發出的指令信號,藉助於動力元件使機器人進行動作。機器人使用的驅動裝置主要是電力驅動裝置,如步進電機、伺服電機等,此外也有采用液壓、氣動等驅動裝置。所以,驅動裝置是非常重要的動力來源。

2、檢測裝置

檢測裝置,故名思議,它主要是起檢測的智能裝置。具體來講,它是實時檢測機器人的運動及工作情況,根據需要反饋給控制系統,與設定信息進行比較後,對執行機構進行調整,以保證機器人的動作符合預定的要求。

作為檢測裝置的傳感器大致可以分為兩類:一類是內部信息傳感器,用於檢測機器人各部分的內部狀況,如各關節的位置、速度、加速度等,並將所測得的信息作為反饋信號送至控制器,形成閉環控制。另一類是外部信息傳感器,用於獲取有關機器人的作業對象及外界環境等方面的信息,以使機器人的動作能適應外界情況的變化,使之達到更高層次的自動化,甚至使機器人具有某種“感覺”,向智能化發展,例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對象、工作環境的有關信息,利用這些信息構成一個大的反饋迴路,從而將大大提高機器人的工作精度,這是高級智能的一個水平。

3、控制系統

講到控制系統,很明顯就會想到計算機系統,它分為兩種,一種是集中式控制,即機器人的全部控制由一臺微型計算機完成。另一種是分散(級)式控制(DCS),即採用多臺微機來分擔機器人的控制,如當採用上、下兩級微機共同完成機器人的控制時,主機常用於負責系統的管理、通訊、運動學和動力學計算,並向下級微機發送指令信息;作為下級從機,各關節分別對應一個CPU,進行插補運算和伺服控制處理,實現給定的運動,並向主機反饋信息。根據作業任務要求的不同,機器人的控制方式又可分為點位控制、連續軌跡控制和力(力矩)控制。總之,控制方式是多樣性的。

4、執行機構

有了上述的三大系統結構,我們主要的任務是讓機器人能去工作,如何執行工作,那就講到了執行機構。執行機構即機器人本體,其臂部一般採用空間開鏈連桿機構,其中的運動副(轉動副或移動副)常稱為關節,關節個數通常即為機器人的自由度數。根據關節配置型式和運動座標形式的不同,機器人執行機構可分為直角座標式、圓柱座標式、極座標式和關節座標式等類型。出於擬人化的考慮,常將機器人本體的有關部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部(夾持器或末端執行器)和行走部(對於移動機器人)等。這就相當於有了類似與人的各個動作器官。所以稱之為機器人也是有道理的。

應用領域

一、製造業機器人

工業機器人不外乎下面兩大類:焊接機器人和裝配機器人。焊接機器人是從事焊接的工業機器人。具備一個或更多可編程的軸,並能將焊接工具按要求送到預定空間位置,按要求軌跡及速度移動焊接工具的機器。裝配機器人是柔性自動化裝配系統的核心設備,由機器人操作機、控制器、末端執行器和傳感系統組成。用於裝配作業的機器人,在小到車門、儀表盤、前後擋板、車燈、電池、座椅的安裝,大到發動機的裝配等,發揮了越來越重要的作用,大大提高了汽車裝配的效率。因此,上面兩種機器人在工業領域的應用是越來越重要了。

機器人不再是兒童時觀念裡的變形金剛,而是一種基於人工智能裝置

焊接機器人

二、服務機器人

服務機器人主要可以分為專業領域服務機器人和個人/家庭服務機器人,服務機器人的應用範圍很廣,主要從事維護保養、修理、運輸、清洗、保安、救援、監護等工作。另外一個方面,全球人口的老齡化帶來大量的問題,例如對於老齡人的看護,以及醫療的問題,這些問題的解決帶來大量的財政負擔。由於服務機器人所具有的特點使之能夠顯著的降低財政負擔。因而服務機器人能夠被大量的應用。

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家庭服務機器人

三、教育領域機器人

機器人技術綜合了多學科的發展成果,代表了高技術的發展前沿,機器人涉及到信息技術的多個領域,它融合了多種先進技術,沒有一種技術平臺會比機器人具有更為強大的綜合性。引入教育機器人的教學將給中小學的信息技術課程增添新的活力,成為培養中小學生綜合能力、信息素養的優秀平臺。

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教學領域機器人

四、軍用機器人

軍用機器人是一種用於軍事領域的具有某種仿人功能的自動機。從物資運輸到搜尋勘探以及實戰進攻,軍用機器人的使用範圍廣泛。具體可以分為地面機器人、無人機、水下機器人等。

機器人不再是兒童時觀念裡的變形金剛,而是一種基於人工智能裝置

搜索任務軍用機器人

總之,隨著人工智能技術自動化技術的發展,機器人的應用會朝著高端實用智能化的方向發展,在不久的將來勢必將會改變整個人類社會。


以上文章是對機器人的簡單論述,感謝大家閱讀。希望大家關注、評論。


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