机器人发展史、现状及展望PPt.ppt

机器人技术发展机器人的发展史机器人大致经历了三个成长阶段，也即三个时代：第一代为简单个体机器人第二代为群体劳动机器人第三代为类似人类的智能机器人，它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。第一代机器人属于示教再现型，第二代则具备第一代机器人属于示教再现型，第二代则具备了感觉能力，第三代机器人是智能机器人，它了感觉能力，第三代机器人是智能机器人，它不仅具备了感觉能力，而且还具有独立判断和不仅具备了感觉能力，而且还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力，行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力，因而能够完成更加复杂的动作。智能机器人在因而能够完成更加复杂的动作。智能机器人在发生故障时，通过自我诊断装置能自我诊断出发生故障时，通过自我诊断装置能自我诊断出发生故障部位，并能自我修复。今天，智能机发生故障部位，并能自我修复。今天，智能机器人的应用范围大大地扩展了。除工农业生产器人的应用范围大大地扩展了。除工农业生产外，机器人已应用到各行各业，并已初步具备外，机器人已应用到各行各业，并已初步具备了人类的特点。机器人向着智能化、拟人化发了人类的特点。机器人向着智能化、拟人化发展的道路，是没有止境的。展的道路，是没有止境的。第一代工业实用机器人第一代工业实用机器人“尤尼梅特尤尼梅特”第二代机器人第二代机器人20072007年年9 9月月2828日，在西班牙的巴日，在西班牙的巴塞罗那，第二代塞罗那，第二代“阿西莫阿西莫”双双脚步行机器人亮相并表演踢足脚步行机器人亮相并表演踢足球。球。20072007年年9 9月月2828日，在西班牙的巴日，在西班牙的巴塞罗那，第二代塞罗那，第二代“阿西莫阿西莫”双双脚步行机器人亮相并表演上楼脚步行机器人亮相并表演上楼梯。梯。第三代机器人第三代机器人第三代机器人是智能机器人，它是利用各种传感器、测第三代机器人是智能机器人，它是利用各种传感器、测量器等来获取环境信息，然后利用智能技术进行识别、量器等来获取环境信息，然后利用智能技术进行识别、理解、推理最后作出规划决策，能自主行动实现预定目理解、推理最后作出规划决策，能自主行动实现预定目标的高级机器人。标的高级机器人。机器人在水中游泳计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移 动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展，由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延推动了机器人概念的延伸。在研究和开发未知伸。在研究和开发未知及在不确定环境下作业及在不确定环境下作业的机器人的过程中，人的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。行动和交互技术的结合。8080年代以来，人们将具年代以来，人们将具有感觉、思考、决策和有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为动作能力的系统称为智智能机器人。能机器人。现代机器人的发展现代机器人的发展 机器人若是具有认知能力、学习能力、思维能机器人若是具有认知能力、学习能力、思维能力以及适应环境的能力就属于智能机器人了。智能力以及适应环境的能力就属于智能机器人了。智能机器人一般由三大部分组成：机器人一般由三大部分组成：运动部分、智能部分运动部分、智能部分和感觉部分。和感觉部分。运动部分，包括行走机构、机械手、手爪；运动部分，包括行走机构、机械手、手爪；智能部分，包括有认知能力、学习能力、思维能力智能部分，包括有认知能力、学习能力、思维能力和决策能力的装置；和决策能力的装置；感觉部分，包括有视觉、听觉、触觉、接近觉感觉部分，包括有视觉、听觉、触觉、接近觉的装置。的装置。智能机器人由感觉装置感受到外界环境的状智能机器人由感觉装置感受到外界环境的状况，产生信息，并由电脑进行识别。况，产生信息，并由电脑进行识别。电脑中存储许多知识，也就是存储许多规则电脑中存储许多知识，也就是存储许多规则和数据。电脑根据已有的知识，对得到的外和数据。电脑根据已有的知识，对得到的外界信号加以分析、判断、推理，最后做出决界信号加以分析、判断、推理，最后做出决策，产生控制信号，驱动机器人的行走的任策，产生控制信号，驱动机器人的行走的任务机构、机械手和手爪运动，完成操作。这务机构、机械手和手爪运动，完成操作。这样，不但能适应外界环境的变化，而且还能样，不但能适应外界环境的变化，而且还能完成复杂。完成复杂。智能机器人的功能与人更接近了，但是它与智能机器人的功能与人更接近了，但是它与人相比还相差很远。人有智力、情感和意识。人相比还相差很远。人有智力、情感和意识。目前最高级机器人的智力也只相当于小孩子的目前最高级机器人的智力也只相当于小孩子的智力，但没有感情和意识智力，但没有感情和意识(有的机器人有表情，有的机器人有表情，但还没有感情但还没有感情)。机器人乐队智能机器人的发展方向1 1类人型智能机器人，这是人类梦想的机器人类人型智能机器人，这是人类梦想的机器人美国本田汽车公司设计的美国本田汽车公司设计的机器人机器人ASIMOASIMO，它是音乐会的指挥。它是音乐会的指挥。ASIMOASIMO身高身高130130厘米，厘米，外壳为白色。外壳为白色。礼仪机器人礼仪机器人 非接触传感器和接触传感器非接触传感器和接触传感器 相当于人的五官，使机器人相当于人的五官，使机器人 能够识别外界环境，而平衡能够识别外界环境，而平衡 觉和固有觉则是机器人感知觉和固有觉则是机器人感知 本身状态所不可缺少的传感本身状态所不可缺少的传感 器。器。二、外形并不向人类，但有机器智能二、外形并不向人类，但有机器智能IRB 1410 IRB 1410 在弧焊、物料搬运和过程应用领域历经考验，在弧焊、物料搬运和过程应用领域历经考验，性能卓越、经济效益显著，资金回收周期短。性能卓越、经济效益显著，资金回收周期短。机器人及数控机床机器人及数控机床工业机器人工业机器人随着制造业对机器人应用的扩展，工业机随着制造业对机器人应用的扩展，工业机器人亟须满足器人亟须满足高速度、高精度、重载荷、智高速度、高精度、重载荷、智能化、多机协调能化、多机协调等要求，以适应更加复杂、等要求，以适应更加复杂、精细、可靠、快节拍的作业。工业机器人与精细、可靠、快节拍的作业。工业机器人与制造工艺、制造过程的融合、辅助系统的配制造工艺、制造过程的融合、辅助系统的配合，也极大影响着制造系统的整体性能。同合，也极大影响着制造系统的整体性能。同时，工业机器人从大规模生产线上封闭的工时，工业机器人从大规模生产线上封闭的工作站延伸到人和机器人紧密协作的共用开放作站延伸到人和机器人紧密协作的共用开放作业空间时，人机协作和安全问题成为近年作业空间时，人机协作和安全问题成为近年来新的热点。来新的热点。目前智能机器人根据其智能程度的不同，又可分为三种：传感型机器人传感型机器人机器人的本体上没有智能单元只有执行机构和感机器人的本体上没有智能单元只有执行机构和感应机构，它具有利用传感信息（包括视觉、听觉、应机构，它具有利用传感信息（包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等）进行传感信超声及激光等）进行传感信息处理、实现控制与操作的息处理、实现控制与操作的能力。能力。交互型机器人交互型机器人机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人机机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人机对话，实现对机器人的控制与操作。对话，实现对机器人的控制与操作。虽然具有了部分处理和决策功能，虽然具有了部分处理和决策功能，能够独立地实现一些诸如能够独立地实现一些诸如轨迹规划、轨迹规划、简单的避障等功能，简单的避障等功能，但是还要受到外部但是还要受到外部的控制。的控制。自主型机器人自主型机器人 自主型机器人的本体上具有感知、处理、决策、执自主型机器人的本体上具有感知、处理、决策、执行等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和行等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。机器人世界杯的中型组处理问题。机器人世界杯的中型组 比赛中使用的机器人就属于比赛中使用的机器人就属于 这一类型。全自主移动机器这一类型。全自主移动机器 人的最重要的特点在于它的人的最重要的特点在于它的 自主性自主性和和适应性适应性。总结智能机器人的最终目标是仿人，这就要求人体医智能机器人的最终目标是仿人，这就要求人体医学、生物学、和仿生学的发展。学、生物学、和仿生学的发展。目前，智能机器人具有较好的运动能力，而心理目前，智能机器人具有较好的运动能力，而心理活动方面技术的发展较难。活动方面技术的发展较难。展望目前，人类对智能机器人的研究在第三代的阶段，目前，人类对智能机器人的研究在第三代的阶段，第四代处于概念设计阶段。第四代处于概念设计阶段。真正意义上的第四代具有学习、思考、情感的智真正意义上的第四代具有学习、思考、情感的智能机器人，而基础学科的发展还没有能力提供这能机器人，而基础学科的发展还没有能力提供这样的技术，因而，第四代机器人人还在概念设计样的技术，因而，第四代机器人人还在概念设计阶段。阶段。要使机器人成为我们生活中无处不在的东西，必须要使机器人成为我们生活中无处不在的东西，必须在下列方面取得技术进步：在下列方面取得技术进步：1.缩短实时系统的响应的总时间，以增强机器人的缩短实时系统的响应的总时间，以增强机器人的性能；性能；2.具有先进的人工智能以增强自主决策能力；具有先进的人工智能以增强自主决策能力；3.传感器和执行器更为小巧和轻便以减小机器人的传感器和执行器更为小巧和轻便以减小机器人的体积并提高能效；体积并提高能效；4.具有能量监测和发电能力以延长自主工作时间。具有能量监测和发电能力以延长自主工作时间。谢谢！谢谢！