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 机器人
机器人

原图链接[1]]]

 

中文名称:     机器人

外文名称:     Robot

含义:     自动控制机器的俗称

涉及学科:     材料学和仿生学

驱动装置:     微型计算机

机器人自动控制机器(Robot)的俗称,自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动执行任务的人造机器装置,用以取代或协助人类工作。理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物,目前科学界正在向此方向研究开发。

组成部分

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

执行机构

即机器人本体,其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑,常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。

分类情况

诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。

国际通常分类

国际上通常将机器人分为工业机器人和服务机器人两大类。[1]

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS )、自动化工厂(FA )、计算机集成制造系统(CIMS )的自动化工具。

服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员,可以分为专业领域服务机器人和个人、家庭服务机器人,服务机器人的应用范围很广,主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。北京海风智能科技作为中国智能机器人市场的先行者,其生产的服务机器人在餐饮业、医护应用、金融业、销售业等诸多行业皆有所应用。

应用环境分类

我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。

工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。

特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。特种机器人属于非制造环境下的机器人,这和国外的服务机器人逻辑上是一致的。

机械结构分类

串联机器人:一个轴的运动会改变另一个轴的坐标原点。比如六关节机器人。

并联机器人:一个轴运动不影响另一个轴的坐标原点,比如蜘蛛机器人。

程序输入方式分类

编程输入型机器人:编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。

示教输入型机器人:示教输入型的示教方法有两种,一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时,工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时,控制系统从程序存储器中检出相应信息,将指令信号传给驱动机构,使执行机构再现示教的各种动作。

操作机坐标形式分类

圆柱坐标型机器人的臂部可作升降、回转和伸缩动作;

球坐标型机器人的臂部能回转、俯仰和伸缩;

多关节型机器人的臂部有多个转动关节;

平面关节型机器人的轴线相互平行,实现平面内定位和定向;

直角坐标型机器人的臂部可沿三个直角坐标

未来发展

4大热点领域

一是工业机器人。高附加值的加工装备、物流仓储搬运等领域机器人有望迎来大发展,其趋势是标准化、模块化、系统化、开放化,并且更加重视相关新材料、智能化示教、应用设计、成套应用工艺等关键技术。

二是社交机器人与服务平台。包括公共服务接待平台、家庭服务机器人等。“目前,首先关心的是挖掘家庭刚性需求,其次关心是否存在相对集中的通用软硬件平台和标准化体系,另外如何利用互联网、大数据及人工智能技术,使服务机器人方便地应用也是关注焦点。”王田苗分析说。

三是医用机器人服务,包括预测、远程、康复等几个方向。随着远程医疗、微创精准外科及3D打印技术的应用,手术机器人的需求会越来越多,同时中国残障人数众多,未来国产康复机器人产业将大有作为。

四是智能交通系统。无人驾驶汽车、无人机系统将走进人们的生活,为人们出行、物流投送等提供便利,这也将是未来汽车巨头们与物流商争夺的主要市场。

足球机器人

18米长,12米宽的绿茵场,白线划出中圈、禁区。比赛信号响起,“队员”进入场地,开球,突破,传中配合,射门,踢得有模有样。与普通足球赛不同,这里的“队员”都是机器人。

记者在场边注意到,这些足球机器人每个重40公斤,靠两个吸球器控球运动。装在底部的四向轮,根据控制核心计算出的轨迹自主移动。获得进球良机时,机器人带球进入禁区,射门装置接收到指令,将球猛烈击出。

在场边指挥比赛的北京信息科技大学队队长黄斌告诉记者,机器人足球队的配合比人类球队默契得多,它们在传球前,可通过无线电准确地将球的轨迹、力度等信息传给下一个“球员”,“球员”还能通过全景摄像头捕捉影像,计算球运动的轨迹,自主跑位接球。机器人球队的战术、站位等程序都事先“植入”了机器人球员“大脑”。

与正常足球赛一样,机器人足球赛也有中场休息时间,此时,作为这些机器人的“教练”和“队医”,他们需要赶紧对刚刚经历过激烈对抗的机器人进行应急维护,以及布置下半场的战术——必要时进行一些战术程序的修改,“一旦它们重新上场,那又是它们自己来研判赛场情况,组织进攻与防守了,这跟真实的足球赛一模一样。”黄斌说。最终,北京信息科技大学的足球机器人在决赛中3比0获胜,夺得冠军。

黄斌2008年考入北京信息科技大学,之后就迷上了足球机器人,“我自己就非常喜欢踢球,后来发现能把自己的一些对足球的想法付诸机器人身上实践,感觉十分美妙。”黄斌说,迷上了足球机器人后,他和同伴们几乎将所有的课余时间都花在了组装机器人,编写程序上面,“程序非常大,一整场比赛的程序编写至少需要半年,每次优化动辄耗时一星期。”辛勤的付出带来了丰硕的回报,黄斌和他的队员在2010年、2011年连续两年的机器人足球世界杯中击败来自世界各国的强队,夺得冠军,“谁说中国足球不行,咱的机器人就能拿世界杯。”

机器人足球是在人工智能领域崛起的新的生长点,是一个发展多智能体系统技术的理想的试验平台。为使中国机器人足球健康稳步地发展,中国人工智能学会不但提出了发展机器人足球的总目标和技术路线,而且带领中国机器人足球队打入到国际机器人足球联盟行列,从而加强国际交流,使中国机器人足球队始终处于国际先进水平。

相关视频

视频|激烈角逐 机器人足球比赛

参考资料