开元体育AI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运行法则行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如企业生产、建筑或是危险的作业。
它是高级整合控制论、机械力学、机械电子、智能机械工学、计算机、人工智能工学、材料和仿生学的产物。
人工智能(AI)的一个比较流行的定义,也是该领域较早的定义,是由约翰·麦卡锡(John McCarthy)在1956年的达特矛斯会议(Dartmouth Conference)上提出的:人工智能就是要让机器的行为看起来就象是人所表现出的智能行为一样。但是这个定义似乎忽略了强人工智能的可能性。
总体来讲,对人工智能的定义大多可划分为四类,即机器“像人一样思考”、“像人一样行动”、“理性地思考”和“理性地行动”。
主流科研集中在弱人工智能上,并且一般认为这一研究领域已经取得可观的成就。
人工智能的研究虽然取得了巨大的进步,但进一步发展不仅面临着意向性、认识框架、语境识别、方法上的还原论的哲学瓶颈问题,而且还面临着诸多哲学难题,如有可能剥夺人的思想自由、动摇人的主体性地位、危及人的存在。
因此,人工智能研究必须坚持人本原则,在技术为人类所用,不危害人类长远的根本利益的前提下健康发展。
塞尔认为,意向性是一种自然或生物现象,是自然生命史的一个组成部分,所以自称他的理论为“生物学的自然主义”。
而要造出人工大脑,只仿造输入输出过程是不行的,而要仿造意识过程,而意识又是意向性的基础。
人工智能的研究可以分为几个技术问题。其分支领域主要集中在解决具体问题,其中之一是,如何使用各种不同的工具完成特定的应用程序。
AI的核心问题包括推理、知识、规划、学习、交流、感知、移动和操作物体的能力等。强人工智能仍然是该领域的长远目标。
比较流行的方法包括统计方法,计算智能和传统意义的AI。有大量的工具应用了人工智能,其中包括搜索和数学优化、逻辑推演。而基于仿生学、认知心理学,以及基于概率论和经济学的算法等等也在逐步探索当中。
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!
主要系统结构:机器人一般由执行机构、驱动装置(驱动器)、检测装置(传感器)和控制系统(控制器)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。
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。
机器人驱动器(robot actuator)用来使机器人发出动作的动力机构。机器人驱动器可将电能、液压能和气压能转化为机器人的动力。常见的机器人驱动器主要有以下几种:电力驱动器,包括直流伺服电机、步进电机和交流伺服电机;液压驱动器,包括电液步进马达和油缸;气动驱动器,包括气缸和气动马达;特种驱动器,包括压电体、超声波马达、橡胶驱动器和形状记忆合金等。
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,从而将大大提高机器人的工作精度。
实际上,机器人是利用机械传动、现代微电子技术组合而成的一种能模仿人某种技能的机械电子设备,他是在电子、机械及信息技术的基础上发展而来的。
传感器(Sensor)是一种常见的却又很重要的器件,它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。随着工业机器人技术的不断发展,机器人不再只是那个搬运重物的工具,传感器技术的应用,让工业机器人变得智能了许多,传感器为机器人增加了感觉,为机器人高精度智能化的工作提供了基础。
例如:NXT机器人全身布满了感应器,让它可以根据感应到的声音和动作做出适当反应,也让它对于光线和触觉的反应更加灵敏。NXT机器人的心脏系统是一个32位的微型处理器,可以经由PC或Mac操作程序。
照度传感器IC具备近似于人类视觉的光学特性,它通过显示器背光灯的自动调光功能,实现了整机的低功耗(环保设计),提升了可视性(可辨认性)。
照度接近一体化传感器是将接近传感器、红外LED和照度传感器整合在1chip中的模块,能提高整机的节电性能和画面的可视性。
是通过遮挡光线来检测有无物体的光开关,可广泛应用于位置检测和旋转检测等领域。
多用于高可靠性、高灵敏度的小型精密仪器,是与红外发光二极管配对使用的光晶体管。
是检测光的色彩成分(RGB),将其转换为数字数据的ROHM颜色传感器IC。具有高灵敏度、大检测范围、优异的红外光去除特性,因此可轻松、高精度地获取环境光线的照度和色温。最适用于根据环境光的照度、色温调整TV、手机、平板电脑等液晶背光的应用。
气压传感器是压电电阻式气压传感器。在IC内部进行温度补偿处理,可轻松获取高精度的气压信息。最适于检测智能手机和平板电脑等室内导航系统的高度,以及检测运动量监测器、可穿戴式设备等的高低差。
脉搏传感器是搭载LED驱动器和绿色检测用光电二极管的光学式脉搏传感器。对在活体内照射LED时反射光的强度进行测量。可通过LED的驱动电流和发光时间调节LED亮度。使用具备高灵敏度和优异波长选择性能的绿色检测用光电二极管,可高精度获取脉搏信号器(视觉传感器)根据传感器的助攻,帮助您的机器人,以“见”。它可以让您的机器人,以区分轻,皮肤黝黑,以及确定光照强度在一个房间内,或光照强度不同的颜色。
声音传感器可让机器人听到!声音传感器能够测量的噪音水平都分贝(分贝)及DBA(频率约为3-6千赫哪里人耳是最敏感的),以及认识到健全的模式和确定基调的分歧。
触摸传感器的反应接触和释放,机器人创造“感觉”一样,以前从未!它可以侦测到单个或多个按钮,压力机,和报告回给nxt。
电容式控制IC系列作为内置传感器数据处理功能及应用功能的专用IC,大幅降低了主机CPU的负担。
是按照新思维构想出来的光学式4方向表面贴装检测传感器。因为是光学式,与机械式相比受振动的影响小;与磁性式相比不受磁场的影响,所以可以准确检测上、下、左、右4个方向。
侦测与避撞雷达:侦测与避撞雷达作为最先应用于军事领域的科技,现在已经走入寻常人的生活中。其中毫米波雷达安装在无人飞机上,可以测量从雷达到被测物体之间的距离、角度和相对速度等,为无人飞机提供更安全的可能。利用毫米波雷达还可以实现无人飞机的自适应巡航控制、前向防撞报警、盲点检测、辅助停机、辅助变道开元体育、自主巡航控制等功能。
目前,24GHz的侦测与防撞雷达已经在欧美国家的无人飞机上应用中得以最先普及,主要实现近距离探测。
超声波传感器“看到”物体的地方!超声波传感器是能够侦测到一个目标和措施,在其邻近英寸或厘米。
二维视觉基本上就是一个可以执行多种任务的摄像头。从检测运动物体到传输带上的零件定位等等。二维视觉在市场上已经出现了很长一段时间,并且占据了一定的份额。许多智能相机都可以检测零件并协助机器人确定零件的位置,机器人就可以根据接收到的信息适当调整其动作。
与二维视觉相比,三维视觉是最近才出现的一种技术。三维视觉系统必须具备两个不同角度的摄像机或使用激光扫描器。通过这种方式检测对象的第三维度。
同样,现在也有许多的应用使用了三维视觉技术。例如零件取放,利用三维视觉技术检测物体并创建三维图像,分析并选择最好的拾取方式。
如果说视觉传感器给了机器人眼睛,那么力矩传感器则给机器人带去了触觉。机器人利用力/力矩传感器感知末端执行器的力度。多数情况下,力矩传感器都位于机器人和夹具之间,这样,所有反馈到夹具上的力就都在机器人的监控之中。
机器人朝着越来越智能的方向发展,现在的机器人要求能在不同的温度条件下正常工作,针对该问题,架构师们设计了机器人温度检测及恒温控制系统,使机器人能够实时监测自身各部位的温度,并通过恒温控制器来调节温度,从而提高了机器人的环境适应能力,整体上提高了机器人的可靠性和稳定性。
在零件拾取应用中,(假设没有视觉系统),你无法知道机器人抓手是否正确抓取了零件。而零件检测应用可以为你提供抓手位置的反馈。例如,如果抓手漏掉了一个零件,系统会检测到这个错误,并重复操作一次,以确保零件被正确抓取。
力扭矩传感器是一种可以让机器人知道力的传感器,可以对机器人手臂上的力进行监控,根据数据分析,对机器人接下来行为作出指导。
工业机器人尤其是协作机器人最大的要求就是安全,要营造一个安全的工作环境,就必须让机器人识别什么事不安全。一个碰撞传感器的使用,可以让机器人理解自己碰到了什么东西,并且发送一个信号暂停或者停止机器人的运动。
与上面的碰撞检测传感器不同,使用安全传感器可以让工业机器人感觉到周围存在的物体,安全传感器的存在,避免机器人与其他物体发生碰撞。
现代的磁旋转传感器主要包括有四相传感器和单相传感器。在工作过程中,四相差动旋转传感器用一对检测单元实现差动检测,另一对实现倒差动检测。这样,四相传感器的检测能力是单元件的四倍。而二元件的单相旋转传感器也有自己的优点,也就是小巧可靠的特点,并且输出信号大,能检测低速运动,抗环境影响和抗噪声能力强,成本低。因此单相传感器也将有很好的市场。
光纤传感器是最近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量,比如声场、电场、压力、温度、角速度开元体育、加速度等,还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了独特的能力。目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。
仿生传感器,是一种采用新的检测原理的新型传感器,它采用固定化的细胞、酶或者其他生物活性物质与换能器相配合组成传感器。这种传感器是近年来生物医学和电子学、工程学相互渗透而发展起来的一种新型的信息技术。这种传感器的特点是机能高、寿命长。在仿生传感器中,比较常用的是生体模拟的传感器。
红外系统的核心是红外探测器,按照探测的机理的不同,可以分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器是利用辐射热效应,使探测元件接收到辐射能后引起温度升高,进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化,便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射,引起非电量的物理变化时,可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。
手套感知器(传感器手套),它可以学会识别单个物体、估算重量和应用触觉反馈。
麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的Subramanian Sundaram及同事设计了一种简易廉价(成本只有10美元)的可伸缩触觉手套,上面布置了548个传感器和64个导电线电极。该传感器阵列由一张力敏薄膜和导电线网络组成。电极与薄膜之间的每一个重合点都对垂直力敏感,并会记录通过薄膜的电阻。带上手套单手操控物体,由此记录下了一个大规模的触觉图谱数据集。数据集包含手指区域的空间关联和对应,它们代表了人类抓握的触觉特征。
人眼可以区分数百万种颜色,人耳可以听出 50 万种音调,而与人类的嗅觉能力相比,这都有些逊色。早在 2014 年,科学家发现,人鼻可以区分 1 万亿种气味。
新加坡南洋理工大学(NTU)的研究人员通过模仿哺乳动物的嗅觉系统,发明了人工“电子鼻”,可准确评估肉类的新鲜度。
实验数据显示,“电子鼻”检测准确率高达至 98.5%,而传统检测方法只有 61.7%。
该研究成果由 NTU 联合中国江南大学以及澳大利亚莫纳什大学共同完成,并于 10 月发表在科学杂志《先进材料》上。
新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家和其合作者在一项突破性研究中,采用一种类脑方法,帮助机器人具有了识别疼痛并在受损时进行自我修复的能力。
该系统具有支持 AI 的传感器节点,可以处理并响应由物理力施加的压力引起的“疼痛”,还允许机器人在“受轻伤”时检测并修复自身的损坏,而无需人工干预。研究论文已在线发表在 Nature 子刊 Nature Communications 上。
目前,机器人系统通常使用传感器网络来生成有关其周围环境的信息。例如,灾难救援机器人使用摄像头和麦克风传感器在废墟下寻找幸存者,然后在其手臂上的触摸传感器的引导下将受困人员救出。在流水线上工作的工厂机器人,则使用视觉传感器将机械臂引导到正确的位置,并通过触摸传感器来确定“手”上的物体是否在滑移。
而传感器通常不负责处理信息,仅仅将数据发送到发生学习行为的单个、大型、强大的中央处理器(CPU)中。因此,现有的机器人通常布线繁琐,响应时间存在延迟。它们还拥有一颗“玻璃心”,非常容易“受伤”。
论文作者之一 Arindam Basu 说:“一个值得关注的问题是,人类在与机器人共同工作时,如何确保机器人能够与我们安全地互动。
因此,世界各地的科学家一直在寻找使机器人具有感知能力的方法,比如“感觉”疼痛,做出反应并承受恶劣的工作条件,但是,将众多传感器组合在一起所产生的复杂性和复杂系统本身的脆弱性,是传统方法被广泛采用的主要障碍。”
而新的方法将 AI 嵌入到传感器节点网络中,从而教会机器人如何识别疼痛并对破坏性的刺激作出反应。
首先,研究团队对忆阻晶体管(memtransistor)进行了创新,其功能如同人脑神经元中的多个突触,能够使神经网络拥有成千上万的类似连接。
然后,他们将这种忆阻晶体管内置于卫星阈值调整接收器(Satellite Threshold Adjusting Receptors,STARs)中,使其成为能够记忆和处理信息的“类脑”电子设备。在此系统中,它们被作为机器人的 AI 疼痛感受器和突触。
而在新研究所提出的分散方法中,学习行为被嵌入到各个传感器节点中(右)(来源:Nature)
AI 与多个较小的,功能较弱的处理单元相连接,就像分布在机器人皮肤上的“迷你大脑”一样。科学家们表示,这意味着学习行为直接在本地进行,并且这种机器人的布线要求和响应时间比传统机器人减少了 5-10 倍。
我们知道,传统机器人有一个非常影响工作效率的缺陷,即当被锋利的物体划伤时,机器人会迅速失去机械功能,并且需要人工修复,既费时又耗钱。
而此系统的另一大创新则为弥补该缺陷带来了希望——使用一种可自我修复的离子凝胶材料(ion gel material)。
离子-偶极子(ion–dipole)相互作用,就可以增加聚合物上带电离子和极性基团之间的作用力,并且随着离子电荷或分子极性的增加而增加。
图 在 STARs 和卫星重量调整电阻记忆(SWARMS)中加入自我修复的离子凝胶,当受到损伤时,它们会自我愈合(a);受到损伤时,离子液体包裹
体通过塑化机制(扫描电子显微镜[SEM]图像)改善聚合物外壳的热迁移率,从而触发自愈过程 (b)(来源:Nature官网)
因此,当机器人受到损坏时,比如出现划伤或机械破坏,则自修复离子凝胶中的分子就会开始相互作用,使得机器人将其伤口“缝合”在一起,并在保持高响应性的同时重新恢复功能。
论文作者之一 Rohit Abraham John 说:“这些新型设备的自我修复特性可以帮助机器人系统在划伤或刮伤时,即使在室温条件下也能反复将伤口‘缝合’起来。这类似于我们人类的生物系统运作方式,就像人类皮肤能够自行愈合一样。”
正如论文作者之一 Nripan Mathews 所说:“团队采用了不同寻常的方法,通过在机器人身上应用新的学习材料、设备和制造方法来模仿人类的
神经生物学功能。尽管这一研究仍处于原型阶段,但为该领域提出了一个重要的框架,为研究人员应对这些挑战指明了新的方向。”
(声明:转载“识别疼痛并在受损时进行自我修复的能力”此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。来源:中科院物理所)
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。
Hewitt认为Agent技术是一种处于一定环境下包装的计算机系统,为实现设计目的,能在该环境下灵活的,自主的活动。而在1995年Wooldrige给出了Agent的两中定义:(弱定义)Agent用以最一般的说明一个软硬件系统,她具有这样的特性:自治性,社会性,反映性,能动性;(强定义)Agent除了具备弱定义中的所有特性外,还应具备一些人类才具有的特性,如知识,信念,义务,意图等。
机器人朝着越来越智能的方向发展,现在的机器人要求能在不同的温度条件下正常工作,针对该问题,架构师们设计了机器人温度检测及恒温控制系统,使机器人能够实时监测自身各部位的温度,并通过恒温控制器来调节温度,从而提高了机器人的环境适应能力,整体上提高了机器人的可靠性和稳定性。
目前世界上最先进的“帕克太阳探测器”恒温控制系统(防止机器人融化或冻结的控制系统)
防热盾:最先进的隔热罩,它是由两个过热的碳-碳复合板组成,其中再夹上一个11.5厘米的泡沫炭核心。朝向太阳的一面被涂上了亮白的陶瓷颜料,它的直径大约为2.4米,能够有效多地反射太阳光,以减少热量。有了这样的隔热罩之后,帕克太阳探测器的大部分仪器所处环境的温度只有30摄氏度。
太阳探测杯(法拉第杯):是帕克太阳能探头上不受热罩保护的仪器。它是用来捕捉带电粒子以测量太阳风中离子、电子通量和流动角度的传感器。它是由钛锆钼合金制成的,它的熔点大约为2350摄氏度。
太阳能探测杯电场的丝网是用钨锻造的,钨是已知熔点最高的金属,其熔点高达3422摄氏度。
探测器上的电线是由铌制成的,它的熔点是2477摄氏度,配置蓝宝石晶体管悬吊电线、帕克必须保持凉爽
整个帕克太阳探测器还使用加压的去离子水进行冷却,它能很好地控制探测器将要暴露的极端温度。
人工智能(AI)型机器人(Robot)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,科学家们就付出了数十甚至上百年的努力。
机器人本体结构是机体结构和机械传动系统,也是机器人的支承基础和执行机构。
机器人本体基本结构由以下五部分组成:传动部件、机身及行走机构、臂部、腕部、手部
机器人锂电池是专为移动机器测仪设计的高效、便携、轻便、充足的大容量锂电池组,机器人监测仪启动瞬间电流要求较大,对电池连续工作时间要求较高。
工业机器人第一关节到第四关节全部使用RV减速机,轻载工业机器人第五关节和第六关节有可能使用谐波减速机。重载工业机器人所有关节都需要使用RV减速机。平均而言,每台工业机器人使用4.5台RV减速器。
工业机器人通常执行重复的动作,以完成相同的工序;为保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务,并确保工艺质量,对工业机器人的定位精度和重复定位精度要求很高。因此,提高和确保工业机器人的精度就需要采用rv减速器或谐波减速器。精密减速电机在工业机器人中的另一作用是传递更大的扭矩。当负载较大时,一味提高伺服电机的功率是很不划算的,可以在适宜的速度范围内通过减速器来提高输出扭矩。
精密减速器:这是一种精密的动力传达机构,其利用齿轮的速度转换器,将电机的回转数减速到所要的回转数,并得到较大转矩的装置,从而降低转速,增加转矩。
此外,伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动,对于长时间和周期性工作的工业机器人这都不利于确保其精确、可靠地运行。精密减速电机的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转,并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度,提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。与通用减速器相比,机器人关节减速电机要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类:rv减速器和谐波减速器。
同时,RV减速机较工业机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命,而且回差精度稳定,不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低,故世界上许多国家高精度工业机器人传动多采用RV减速器,因此,该种RV减速器在先进工业机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。
回转式减速器:是一种集成了驱动动力源的全周回转减速传动机构,它以回转支承作为传动从动件和机构附着件,通过在回转支承内外圈中的一个圈上附着主动件、驱动源和罩壳,而把另一个圈既当作传动从动件,又作为被驱动工作部件的连接基座,这样利用回转支承本身就是全周回转连接件的特点,高效配置驱动动力源和主传动零件,使之成为一种集回转、减速和驱动功能于一体而同时又结构简单,制造和维护方便的通用型减速传动机构。
工业机器人轴承作为工业机器人的关键配套件之一,主要包括两大类用于工业机器人的轴承,一是等截面薄壁轴承,另一类是十字交叉圆柱滚子轴承。另外还有谐波减速器轴承、直线轴承、关节轴承等,最适合于工业机器人的关节部位或者旋转部位、机械加工中心的旋转工作台、机械手旋转部、精密旋转工作台、医疗仪器、计量器具、IC制造装置等广泛用途。
工业机器人轴承跨行业应用工业机器人轴承基本均属于薄壁型高精度轴承,此类轴承精度在P5级以上,部分轴承精度达P2级要求,属于超高精密级轴承,加工生产难度大,目前国内需求很大程度上依赖国外进口,随着机器人产业的发展壮大,机器人轴承产业也处于高速发展期……工业机器人轴承不仅限于使用在工业机器人领域,在精密测量设备、航空航天、天文科研、医疗器械等高精尖领域,此类轴承同样具有重要发展应用潜力。
机器人缓冲器:缓冲器主要用途是机器人在运行中撞到障碍物、机械终端止挡位置上或轴范围限制装置处缓冲负载冲击、避免碰撞损害机器人系统、消除噪音、提高循环速度、提升机器人品质等。
工业机机器人编程(robot programming)为使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。机器人运动和作业的指令都是由程序进行控制,常见的编制方法有两种,示教编程方法和离线编程方法。