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智能機器人


智能機器人

 

(基礎含義)

 
智能機器人之所以叫智能機器人,這是因為它有相當發達的“大腦”。在腦中起作用的是中央處理器,這種計算機跟操作它的人有直接的聯系。最主要的是,這樣的計算機可以進行按目的安排的動作。正因為這樣,我們才說這種機器人才是真正的機器人,盡管它們的外表可能有所不同。

基本解釋

我們從廣泛意義上理解所謂的智能機器人,它給人的最深刻的印象是一個獨特的進行自我控制的“活物”。其實,這個自控“活物”的主要器官并沒有像真正的人那樣微妙而復雜。
智能機器人具備形形色色的內部信息傳感器和外部信息傳感器,如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外,它還有效應器,作為作用于周圍環境的手段。這就是筋肉,或稱自整步電動機,它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。由此也可知,智能機器人至少要具備三個要素:感覺要素,反應要素和思考要素。
智能機器人
智能機器人(12張)
我們稱這種機器人為自控機器人,以便使它同前面談到的機器人區分開來。它是控制論產生的結果,控制論主張這樣的事實:生命和非生命有目的的行為在很多方面是一致的。正像一個智能機器人制造者所說的,機器人是一種系統的功能描述,這種系統過去只能從生命細胞生長的結果中得到,現在它們已經成了我們自己能夠制造的東西了。
智能機器人能夠理解人類語言,用人類語言同操作者對話,在它自身的“意識”中單獨形成了一種使它得以“生存”的外界環境——實際情況的詳盡模式。它能分析出現的情況,能調整自己的動作以達到操作者所提出的全部要求,能擬定所希望的動作,并在信息不充分的情況下和環境迅速變化的條件下完成這些動作。當然,要它和我們人類思維一模一樣,這是不可能辦到的。不過,仍然有人試圖建立計算機能夠理解的某種“微觀世界”。
智能機器人智能機器人
一般機器人是指不具有智能,只具有一般編程能力和操作功能的機器人。
到目前為止,在世界范圍內還沒有一個統一的智能機器人定義。大多數專家認為智能機器人至少要具備以下三個要素:一是感覺要素,用來認識周圍環境狀態;二是運動要素,對外界做出反應性動作;三是思考要素,根據感覺要素所得到的信息,思考出采用什么樣的動作。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。這些要素實質上就是相當于人的眼、鼻、耳等五官,它們的功能可以利用諸如攝像機、圖像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關等機電元器件來實現。對運動要素來說,智能機器人需要有一個無軌道型的移動機構,以適應諸如平地、臺階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機構來完成。
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在運動過程中要對移動機構進行實時控制,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。智能機器人的思考要素是三個要素中的關鍵,也是人們要賦予機器人必備的要素。思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實質上是一個信息處理過程,而計算機則是完成這個處理過程的主要手段。智能機器人根據其智能程度的不同,又可分為三種:
智能機器人智能機器人
又稱外部受控機器人。機器人的本體上沒有智能單元只有執行機構和感應機構,它具有利用傳感信息(包括視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超聲及激光等)進行傳感信息處理、實現控制與操作的能力。受控于外部計算機,在外部計算機上具有智能處理單元,處理由受控機器人采集的各種信息以及機器人本身的各種姿態和軌跡等信息,然后發出控制指令指揮機器人的動作。目前機器人世界杯的小型組比賽使用的機器人就屬于這樣的類型。
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機器人通過計算機系統與操作員或程序員進行人-機對話,實現對機器人的控制與操作。雖然具有了部分處理和決策功能,能夠獨立地實現一些諸如軌跡規劃、簡單的避障等功能,但是還要受到外部的控制。
移動機器人的最重要的特點在于它的自主性和適應性,自主性是指它可以在一定的環境中,不依賴任何外部控制,完全自主地執行一定的任務。適應性是指它可以實時識別和測量周圍的物體,根據環境的變化,調節自身的參數,調整動作策略以及處理緊急情況。交互性也是自主機器人的一個重要特點,機器人可以與人、與外部環境以及與其他機器人之間進行信息的交流。由于全自主移動機器人涉及諸如驅動器控制、傳感器數據融合、圖像處理、模式識別、神經網絡等許多方面的研究,所以能夠綜合反映一個國家在制造業和人工智能等方面的水平。因此,許多國家都非常重視全自主移動機器人的研究。
智能機器人的研究從60年代初開始,經過幾十年的發展,目前,基于感覺控制的智能機器人(又稱第二代機器人)已達到實際應用階段,基于知識控制的智能機器人(又稱自主機器人或下一代機器人)也取得較大進展,已研制出多種樣機。

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