机器人,AI的高级应用
china476prc 发布于2017-10 浏览:3814 回复:6
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机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业甚至军事等领域中均等有重要用途。

 

中文名

机器人

英文名

Robot

基本简介

robot,名词 n. [C]。

 

1.机器人;自动控制装置;遥控装置。

 

2.机械呆板的人,机器般工作的。

 

 

机器人

机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

 

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处!

 

robot,原为robo,意为奴隶,即人类的仆人。作家罗伯特创造的词汇。

 

被称为“史上最难就业年”的2013年,也是备受自动化领域的企业和专家们期待的“机器人爆发之年”。在第三次工业革命推动下,机器人代替传统机器将成为全球趋势。从此,人类不再是生产式的机器,而是需要更多运用自身的情感及智能。作为机器人增长最快市场,2012年中国已成为仅次于日本的全球第二大机器人市场。

 

目前使用机器人的制造业企业正日益增多,“中国机器人产业已经开始进入爆发式增长期”。在珠三角地区,机器人使用的年增速已达到30%到60%,尤其在装配、点胶、搬运、焊接等工业领域,不少制造企业掀起了一股机器人使用热潮。

 

预计,2017年全球工业机器人销量将达到22万以上,年均增长率达6%。——智研咨询整理

 

像所有的革命一样,这一场革命将是破坏性的。未来的工厂不会有积满灰尘的机器,机器边上也不会站着满身是油污穿工装裤的工人。工厂里面的机器将非常干净,而且几乎都是无人看管的。大多数工作将不在工厂现场进行,而是在附近的办公室里面,办公室里满是设计师、工程师、IT专家、物流专家、市场专员和其他领域的专业人员。在未来,人们要想从事制造业,需要掌握更多的技能。

 

发展沿革

 

机器人

智能型机器人是最复杂的机器人,也是人类最渴望能够早日制造出来的机器朋友。然而要制造出一台智能机器人并不容易,仅仅是让机器模拟人类的行走动作,科学家们就要付出了数十甚至上百年的努力。

 

1910年,捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中,根据Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文,原意为“工人”),创造出“机器人”这个词。

 

1911年,美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制,可以行走,会说77个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。

 

1912年,美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。

 

阿西莫夫为机器人提出的三条“定律”(law),程序上规定所有机器人必须遵守:

 

一:机器人不得伤害人类,或袖手旁观坐视人类受到伤害;

 

二:除非违背第一法则,机器人必须服从人类的命令;

 

三:在不违背第一及第二法则下,机器人必须保护自己。

 

虽然这只是科幻小说里的创造,但后来成为学术界默认的研发原则。

 

1913年,诺伯特·维纳出版《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》,阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律,率先提出以计算机为核心的自动化工厂。

 

1914年,美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人(即世界上第一台真正的机器人),并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。

 

1915年,在达特茅斯会议上,马文·明斯基提出了他对智能机器的看法:智能机器“能够创建周围环境的抽象模型,如果遇到问题,能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。

 

1959年,德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人之父”。

 

1962年,美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。

 

1962年-1963年,传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统,并在1964年,帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位积木的机器人系统。

 

1965年,约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置,根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始,美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人,并向人工智能进发。

 

1968年,美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器,能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕。

 

1969年,日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。

 

1973年,世界上第一次机器人和小型计算机携手合作,就诞生了美国CincinnatiMilacron公司的机器人T3。

 

1978年,美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA,这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。

 

1984年,英格伯格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年,他还预言:“我要让机器人擦地板,做饭,出去帮我洗车,检查安全”。

 

1990年,中国著名学者周海中教授在《论机器人》一文中预言:到二十一世纪中叶,纳米机器人彻底改变人类的劳动和生活方式。

 

1998年丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积木一样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界。

 

1999年,日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO),当即销售一空,从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。

 

2002年,美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba,它能避开障碍,自动设计行进路线,还能在电量不足时,自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。iRobot公司北京区授权代理商:北京微网智宏科技有限公司。

 

2006年6月,微软公司推出Microsoft Robotics Studio,机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显,比尔·盖茨预言,家用机器人很快会席卷全球。

 

发展特点

如今机器人发展的特点可概括为:横向上,应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷,还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制,只要能想到的,就可以去创造实现; 纵向上,机器人的种类会越来越多,像进入人体的微型机器人,已成为一个新方向,可以小到像一个米粒般大小;机器人智能化得到加强,机器人会更加聪明。

 

能力评价

机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。因此,可以说机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具,可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。

 

自主意识

据《新科学家》杂志报道,人工智能专家亚伦·斯洛曼(Aaron Sloman)日前发表声明,宣称自己想发明一个数学家机器人。他说他已经找到了“人是怎样发展数学才能”的关键点。假如他的思路是对的,那么就应该有可能使机器人如同人一样有很好的数学才能,甚至可能会更好。

 

英国伯明翰大学的斯洛曼(Sloman)说:“人类的大脑不是通过魔法而运转的,因此,大脑所能做到的事同样也适合于机器人。”斯洛曼发明的机器人并不意味着就是个能够引领数学界的数学天才。斯洛曼希望“所有的路都通往这个具有重要意义的新数学领域”。他认为,人类的数学能力关键期在童年,所以“我们将为机器人制造一个孩童般的大脑,让它自己逐渐发展自己的数学命运”。为了认识世界,婴孩们必须获得很多技能。例如,他们要获得这样的知识——“玩具火车驶入隧道,将会在隧道的另一端驶出”;或者是智力拼图玩具,只有找到凹凸合适衔接口才能拼好。

 

组成部分

1、有一个机械的身体

 

2、有记忆或程序功能

 

3、有主要核心和零件

 

1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”(android),它由4部分组成:

 

1、生命系统(平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等);

 

2、造型解质(关节能自由运动的金属覆盖体,一种盔甲);

 

3、人造肌肉(在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态);

 

4、人造皮肤(含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等)。

 

1984年电影《终结者》,有了真皮包裹的机器人的创意;

 

1991年电影《终结者2》,有了液态金属机器人概念;

 

2003年电影《终结者3》,固液混合态机器人出现。

 

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。

 

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)常称为机器人高科技产物关节,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。

 

驱动装置

是驱使执行机构运动的机构,按照控制系统发出的指令信号,借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号,输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置,如步进电机、伺服电机等,此外也有采用液压、气动等驱动装置。

 

检测装置

是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类:一类是内部信息传感器,用于检测机器人各部分的内部状况,如各关节的位置、速度、加速度等,并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器,形成闭环控制。一类是外部信息传感器,用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息,以使机器人的动作能适应外界情况的变化,使之达到更高层次的自动化,甚至使机器人具有某种“感觉”,向智能化发展,例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息,利用这些信息构成一个大的反馈回路,从而大大提高机器人的工作精度。

 

控制系统

一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制,如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时,主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算,并向下级微机发送指令信息;作为下级从机,各关节分别对应一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理,实现给定的运动,并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同,机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力(力矩)控制。

 

装置概念

 

机器人

实际上,机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。

 

它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业甚至军事等领域中均有重要用途。

 

欧美国家认为:机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的多功能的自动机械,但是日本不同意这种说法。日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”,这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了。因此,很多日本人概念中的机器人,并不是欧美人所定义的。

 

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”

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共6条回复 最后由用户已被禁言回复于2017-10
#7用户已被禁言回复于2017-10

谢谢楼主 给楼主打call

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#6用户已被禁言回复于2017-10

很全面,又长见识了

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#5笔墨哥回复于2017-10
#3 china476prc回复
因为电脑坏了,所以只能在手机上排版,有点粗糙,请见谅

嗯,手机排班确实难度大

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#4笔墨哥回复于2017-10

说的很全面呀,棒棒哒

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#3china476prc回复于2017-10
#2 荒墨丶迷失回复
排版不是很好。不过值得鼓励~

因为电脑坏了,所以只能在手机上排版,有点粗糙,请见谅

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#2荒墨丶迷失回复于2017-10

排版不是很好。不过值得鼓励~

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