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机器人和人工智能的区别(2008-07-29 19:00:35)标签:杂谈 我们研究的是人工智能,和机器人有密切关系,但不是为了研究那些现实的机器人。我们不会去研究机器人足球赛、跳舞机器人这些东西,机器人有很多种:工业机器人能够不断重复作一些设定好的精确动作,提高效率,减少失误;军用机器人能够捕捉移动目标并开枪射击,它需要具有简单的图像识别能力;无人飞机也是一种机器人,需要遥感和一些图像识别能力。这些都是已经投入使用了的机器人,但它们显然没有人的智力,只是自动控制技术的延展。人工智能是“类人”机器人所需要的算法和技术,也就是说我们研究的主题是高级智能的本质,而不是其外在表现和辅助部件。人工智能要解决的问题主要是以下几个方面:一、识别过程,外界输入的信息向概念逻辑信息转译,将动态静态图像、声音、语音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式化(大脑中的信息存储形式)的概念逻辑信息。二、智能运算过程,输入信息刺激自我学习、信息检索、逻辑判断、决策,并产生相应反应。三、控制过程,将需要输出的反应转译为肢体运动和媒介信息。实用机器人在第三个方面做得比较多,而识别和智能运算是很弱的,尤其是概念知识的存储形式、逻辑判断和决策这些方面更是鲜有成果,这正是人工智能要重点解决的问题。 【人工和智能】人工智能的定义可以分为两部分,即“人工”和“智能”。“人工”比较好理解,争议性也不大。有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的,或着人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步,等等。但总的来说,“人工系统”就是通常意义下的人工系统。 关于什么是“智能”,就问题多多了。这涉及到其它诸如意识(consciousness)、自我(self)、思维(mind)(包括无意识的思维(unconscious_mind)等等问题。人唯一了解的智能是人本身的智能,这是普遍认同的观点。但是我们对我们自身智能的理解都非常有限,对构成人的智能的必要元素也了解有限,所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。因此人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。其它关于动物或其它人造系统的智能也普遍被认为是人工智能相关的研究课题。 人工智能目前在计算机领域内,得到了愈加广泛的重视。并在机器人,经济政治决策,控制系统,仿真系统中得到应用。
人工智能是20世纪计算机科学发展的重大成就,在许多领域有着广泛的应用。以下是我整理的人工智能的毕业论文范文的相关资料,欢迎阅读!
摘要:人工智能是20世纪计算机科学发展的重大成就,在许多领域有着广泛的应用。论述了人工智能的定义,分析了目前在管理、教育、工程、技术、等领域的应用,总结了人工智能研究现状,分析了其发展方向。
关键词:人工智能;计算机科学;发展方向
中图分类号:TP18
文献标识码:A
文章编号:1672-8198(2009)13-0248-02
1人工智能的定义
人工智能(Artificial Intelligence,AI),是一门综合了计算机科学、生理学、哲学的交叉学科。“人工智能”一词最初是在1956年美国计算机协会组织的达特莫斯(Dartmouth)学会上提出的。自那以后,研究者们发展了众多理论和原理,人工智能的概念也随之扩展。由于智能概念的不确定,人工智能的概念一直没有一个统一的标准。著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义“人工智能是关于知识的学科――怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”而美国麻省理工学院的温斯顿教授认为“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”童天湘在《从“人机大战”到人机共生》中这样定义人工智能:“虽然现在的机器不能思维也没有“直觉的方程式”,但可以把人处理问题的方式编入智能程序,是不能思维的机器也有智能,使机器能做那些需要人的智能才能做的事,也就是人工智能。”诸如此类的定义基本都反映了人工智能学科的基本思想和基本内容。即人工智能是研究人类智能活动的规律,构造具有一定智能的人工系统,研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作,也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。
2人工智能的应用领域
2.1人工智能在管理及教学系统中的应用
人工智能在企业管理中的应用。刘玉然在《谈谈人工智能在企业管理中的应用》一文中提到把人工智能应用于企业管理中,认为要做的工作就是搞清楚人的智能和人工智能的关系,了解人工智能的外延和内涵,搭建人工智能的应用平台,搞好企业智能化软件的开发工作,这样,人工智能就能在企业决策中起到关键的作用。
人工智能在智能教学系统中的应用。焦加麟,徐良贤,戴克昌(2003)在总结国际上相关研究成果的基础上,结合其在开发智能多媒体汉德语言教学系统《二十一世纪汉语》的过程中累积的实践经验,介绍了智能教学系统的历史、结构和主要技术,着重讨论了人工智能技术与方法在其中的应用,并指出了当今这个领域上存在的一些问题。
2.2人工智能专家系统在工程领域的应用
人工智能专家系统在医学中的应用。国外最早将人工智能应用于医疗诊断的是MYCIN专家系统。1982年,美国Pittsburgh大学Miller发表了著名的作为内科医生咨询的Internist 2I内科计算机辅助诊断系统的研究成果,1977年改进为Internist 2Ⅱ,经过改进后成为现在的CAU-CEUS,1991年美国哈佛医学院Barnett等开发的DEX-PLAIN,包含有2200种疾病和8000种症状。我国研制基于人工智能的专家系统始于上世纪70年代末,但是发展很快。早期的有北京中医学院研制成“关幼波肝炎医疗专家系统”,它是模拟著名老中医关幼波大夫对肝病诊治的程序。上世纪80年代初,福建中医学院与福建计算机中心研制的林如高骨伤计算机诊疗系统。其他如厦门大学、重庆大学、河南医科大学、长春大学等高等院校和其他研究机构开发了基于人工智能的医学计算机专家系统,并成功应用于临床。
人工智能在矿业中的应用。与矿业有关的第一个人工智能专家系统是1978年美国斯坦福国际研究所的矿藏勘探和评价专家系统PROSPECTOR,用于勘探评价、区域资源估值和钻井井位选择等。20世纪80年代以来,美国矿山局匹兹堡研究中心与其它单位合作开发了预防煤矿巷道底臌、瓦斯治理和煤尘控制的专家系统;弗尼吉亚理工学院及州立大学研制了模拟连续开采过程中开采、装载、运输、顶板锚固和设备检查专家系统Consim;阿拉斯加大学编写了地下煤矿采矿方法选择专家系统。
2.3人工智能在技术研究中的应用
人工智能在超声无损检测中的应用。在超声无损检测(NDT)与无损评价(NDE)领域中,目前主要广泛采用专家系统方法对超声损伤(UT)中缺陷的性质,形状和大小进行判断和归类;专家在传统超声无损检测与智能超声无损检测之间架起了一座桥梁,它能把一般的探伤人员变成技术熟练。经验丰富的专家。所以在实际应用中这种智能超声无损检测有很大的价值。
人工智能在电子技术方面的应用。沈显庆认为可以把人工智能和仿真技术相结合,以单片机硬件电路为专家系统的知识来源,建立单片机硬件配置专家系统,进行故障诊断,以提高纠错能力。人工智能技术也被引入到了计算机网络领域,计算机网络安全管理的常用技术是防火墙技术,而防火墙的核心部分就是入侵检测技术。随着网络的迅速发展,各种入侵手段也在层出不穷,单凭传统的防范手段已远远不能满足现实的需要,把人工智能技术应用到网络安全管理领域,大大提高了它的安全性。马秀荣等在《简述人工智能技术在网络安全管理中的应用》一文中具体介绍了如何把人工智能技术应用于计算机网络安全管理中,起到了很好的安全防范作用。
3人工智能的发展方向
3.1人工智能的发展现状
国外发展现状。目前,AI技术在美国、欧洲和日本发展很快。在AI技术领域十分活跃的IBM公司。已经为加州劳伦斯・利佛摩尔国家实验室制造了号称具有人脑的千分之一的智力能力的“ASCII White”电脑,而且正在开发的更为强大的新超级电脑――“蓝色牛仔(blue jean)”,据其研究主任保罗・霍恩称,预计“蓝色牛仔”的智力水平将大致与人脑相当。麻省理工学院的AI实验室进行一个的代号为cog的项目。cog计划意图赋予机器人以人类的行为,该实验的一个项目是让机器人捕捉眼睛的移动和面部表情,另一个项目是让机器人抓住从它眼前经过的东西,还有一个项目则是让机器人学会聆听音乐的节奏并将其在鼓上演奏出来。由于人工智能有着广大的发展前景,巨大的发展市场被各国和各公司所看好。除了IBM等公司继续在AI技术上大量投入,以保证其领先地位外,其他公司在人工智能的分支研究方面,也保持着一定的投入比例。微软公司总裁比尔・盖茨在美国华盛顿召开的AI(人工智能)国际会议上进行了主题演讲,称微软研究院目前正致力于AI的基础技术与应用技术的研究,其对象包括自我决定、表达知识与信息、信息检索、机械学习、数据采集、自然语言、语音笔迹识别等。
我国人工智能的研究现状。很长一段时间以来,机械
和自动控制专家们都把研制具有人的行为特征的类人性机器人作为奋斗目标。中国国际科技大学在国家863计划和自然科学基金支持下,一直从事两足步行机器人、类人性机器人的研究开发,在1990年成功研制出我国第一台两足步行机器人的基础上,经过科研10年攻关,于2000年11月,又成功研制成我国第一台类人性机器人。它有人一样的身躯、四肢、头颈、眼睛,并具备了一定的语言功能。它的行走频率从过去的每六秒一步,加快到每秒两步;从只能平静地静态不行,到能快速自如的动态步行;从只能在已知的环境中步行,到可在小偏差、不确定环境中行走,取得了机器人神经网络系统、生理视觉系统、双手协调系统、手指控制系统等多项重大研究成果。
3.2人工智能发展方向
在信息检索中的应用。人工智能在网络信息检索中的应用,主要表现在:①如何利用计算机软硬件系统模仿、延伸与扩展人类智能的理论、方法和技术,包括机器感知、机器思维、机器行为,即知识获取、知识处理、知识利用的过程。②由于网络知识信息既包括规律性的知识,如一般原理概念,也包括大量的经验知识,这些知识不可避免地带有模糊性、随机性、不可靠性等不确定性因素,对其进行推理,需要利用人工智能的研究成果。
基于专家系统的入侵检测方法。入侵检测中的专家系统是网络安全专家对可疑行为的分析后得到的一套推理规则。一个基于规则的专家系统能够在专家的指导下,随着经验的积累而利用自学习能力进行规则的扩充和修正,专家系统对历史记录的依赖性相对于统计方法较小,因此适应性较强,可以较灵活地适应广普的安全策略和检测要求。这是人工智能发展的一个主要方向。
人工智能在机器人中的应用。机器人足球系统是目前进行人工智能体系统研究的热点,其即高科技和娱乐性于一体的特点吸引了国内外大批学者的兴趣。决策系统主要解决机器人足球比赛过程中机器人之间的协作和机器人运动规划问题,在机器人足球系统设计中需要将人工智能中的决策树、神经网络、遗传学的等算法综合运用,随着人工智能理论的进一步发展,将使机器人足球有长足的发展。
4结语
由上述的讨论我们可以看到,目前人工智能的应用领域相当广泛。无论是学术界还是应用领域对人工智能都高度重视。人工智能良好的发展和应用前景,要求我们必须加大研究和投入力度,以使人工智能的发展能为人类服务。
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人工智能技术无论是在过去。认知心理学和人工智能。使得人工智能和心理学从最初就紧密地联系在一起。以下是我整理的人工智能的期末论文的相关资料,欢迎阅读!
摘要:人工智能技术无论是在过去。认知心理学和人工智能。使得人工智能和心理学从最初就紧密地联系在一起。
关键词:人类智能,人工智能,认知,心理学
人工智能技术无论是在过去,现在还是将来,都作为科学研究的热点问题之一。人类对自己本身的秘密充满好奇,随着生物技术的飞速发展,人类不断破译人体的生命密码。而以生物科学为基础的人工智能技术也得到了长足的发展。人们希望通过某种技术或者某些途径能够创造出模拟人思维和行为的“替代品”,帮助人们从事某些领域的工作。为了让计算机能够从事一些只有人脑才能完成的工作,解脱人的繁重的脑力劳动,人类对自身的思维和智能不断地研究探索。但是,科学技术是一柄双刃剑,人们对人工智能技术的飞速发展存在着恐慌。如果机器真的具有了人类的智能,在未来的某一天,他们会不会取代人类而成为地球的主宰者?人类智能和人工智能,谁才是未来的传奇?
1.你在和谁说话?
“先进的人工智能机器人不但拥有可以乱真的人类外表,而且还能像人类一样感知自己的存在。”这是人工智能发展到高级阶段的目标和任务。那么,我们在不久的未来能否实现这样一个目标呢?人类真的能发明出足以乱真的智能人类吗?隔着一堵墙,我们是否能分辨出正在与我们对话的是一部机器还是人类?
1.1. 人工智能的定义
人工智能(Artificial Intelligence) ,英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是相对于人的智能而言的。正是由于意识是一种特殊的物质运动形式,所以根据控制论理论,运用功能模拟的方法心理学,制造电脑模拟人脑的部分功能,把人的部分智能活动机械化,叫人工智能。人工智能的本质是对人思维的信息过程的模拟,是人的智能的物化。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能发展的过程归纳为机器不断取代人的过程。
1.2. 人工智能技术的发展
几个世纪以来,人类依靠智慧,发明了许多机器,使人类能够从许多体力劳动中解放出来。从1956年正式提出人工智能学科算起,40多年来取得长足的发展,成为一门广泛的交叉和前沿科学。科学家发明了汽车,火车,飞机,收音机等等,它们模仿我们身体器官的功能,但是这些不能模仿人类大脑的功能。当计算机出现后,人类开始真正有了一个可以模拟人类思维的工具,在以后的岁月中,无数科学家为这个目标努力着。1997年5月,IBM公司研制的深蓝(Deep Blue)计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕洛夫(Kasparov)。在一些地方计算机帮助人进行其它原来只属于人类的工作,计算机以它的高速和准确为人类发挥着它的作用。计算机的出现,使得人工智能有了突破性的进展。计算机不仅能代替人脑的某些功能,而且在速度和准确性上大大超过人脑,它不仅能模拟人脑部分分析和综合的功能,而且越来越显示某种意识的特性。真正成了人脑的延伸和增强。
1.3. 人工智能的研究领域
人工智能是一种外向型的学科,也是一门多领域综合学科。它不但要求研究它的人懂得人工智能的知识,而且要求有比较扎实的数学基础,哲学和生物学基础,只有这样才可能让一台什么也不知道的机器模拟人的思维。而人工智能的最根本目的是模拟人类的思维,因此,它的研究领域与人类活动息息相关。什么地方只要有人在工作,他就可以运用到那个领域。
现阶段主要研究领域有专家系统,机器学习,模式识别,自然语言理解,自动定理证明,自动程序设计心理学,机器人学,博弈,智能决定支持系统和人工神经网络等等。
2.机器真的可以思考吗?
机器真的可以思考吗?机器的思考归根结底还是模仿人类的思维模式,正是“思考”这一人类的本质属性,使得人工智能和心理学从最初就紧密地联系在一起。心理学研究人脑中信息的输入、输出、存储和加工,并研究人脑各个部位的功能。最早的双核计算机模仿人的左右脑,在人脑不同区域主管各个不同功能这一原理的基础上,来设计负责不同功能的芯片。以此为出发点,心理学家和计算机学者进一步合作,通过研究人解决问题的方法来研究开发人工智能。随着人工智能的发展,所要求实现的职能愈加复杂,但最基本的方式还是逻辑推理和归纳,这正是心理学家和逻辑学家的专业领域。心理学家以研究探讨人类逻辑思维方式为人工智能提供了基本原理和原则。
2.1. 人类意识的本质
意识是世界的内在规定、一般规律和组成部分,是具有客观实在性同世界的其它组成部分处在对立统一关系中的事物。意识普遍存于世界和万物之中,世界是包含意识的世界,万物是包含意识的万物。没有意识存在于其中的世界不是我们现实生活中的世界,没有意识存在于其中的万物也不是我们天天眼见手触的万物。有了意识的存在,世界和万物就有了生机和活力。
2.1.1. 意识是与物质相对应的哲学范畴,与物质既相对立又相统一的精神现象。
意识是自然界长期发展的产物,由无机物的反应特性,到低等生物的刺激感应性,再到动物的感觉和心理这一生物进化过程是意识得以产生的自然条件。意识是社会的产物,人类社会的物质生产劳动在意识的产生过程中起决定的作用。辩证唯物主义在强调物质对意识起决定作用的前提下肯定意识对于物质具有能动的反作用,在意识活动中人们从感性经验抽象出事物的本质、规律形成理性认识,又运用这些认识指导自己有计划、有目的地改造客观世界。
2.1.2. 从意识的起源看,意识是物质世界发展到一定阶段的产物;从意识的本质来看,意识是客观存在在人脑中的反映。
意识是人脑对客观存在的反映:第一,正确的思想意识与错误的思想意识都是客观存在在人脑中的反映;第二,无论是人的具体感觉还是人的抽象思维,都是人脑对客观事物的反映;第三,无论是人们对现状的感受与认识,还是人们对过去的思考与总结,以至人们对未来的预测,都是人脑对客观事物的反映。 意识的能动作用首先表现在,意识不仅能够正确反映事物的外部现象,而且能够正确反映事物的本质和规律;意识的能动作用还突出表现在,意识能够反作用于客观事物,以正确的思想和理论为指导心理学,通过实践促进客观事物的发展。
2.2. 人类意识与人工智能的关系
认知心理学和人工智能,是认知科学的两个组成部分。人工智能使用了心理学的理论,心理学又借用了人工智能的成果。人类意识与人工智能两者具有以下关系:
l人工智能是研究用机器模拟和扩展人的智能的科学。它撇开了人脑的内在结构和意识的社会性,而只是把人脑作为一种信息处理的过程,包括信息的接收、记忆、分析、控制和输出五部分。现代科学技术用相应的部件来完成着五个过程,就构成了人工智能或电脑。
l人工智能可以代替人的某些脑力劳动,甚至可以超过人的部分思维能力,随着现代科学技术的发展,它发挥着越来越重要的作用。人工智能的出现不仅解放了人的智力,而且为研究人脑的意识活动提供了新的方法和途径。它说明了人的意识活动不管多么复杂,都是以客观物质过程为基础的,而不是什么神秘的超物质的东西,人们完全可以用自然科学的精确方法来加以研究和模拟,它进一步证实了辩证唯物主义意识论的科学性。
l人工智能的产生和发展,深化了我们对意识相对独立性和能动性的认识。机器思维即人工智能表明,思维形式在思维活动中对于思维内容具有相对独立性,它可从人脑中分化出来,物化为机械的、物理的运动形式,部分地代替人的思维活动。
随着科学技术的发展,人工智能将向更高水平发展,反过来推动科学技术、生产力和人类智慧向更高水平发展,对人类社会进步将起着巨大的推动作用。
3. 人工智能的未来
人工智能是为了模拟人类大脑的活动而产生的科学,人类已经可以用许多新技术新材料模拟人体的许多功能,诸如皮肤,毛发,骨骼等等,也就是说,人类可以创造出“类人体”。只要能够模拟人的大脑的功能,人就可以完成人工生命的研究工作,人创造自己,这不但在科学上,而且在哲学上都具有划时代的意义。这就是人工智能承担的历史使命。
在科学技术日新月异的今天,知识爆炸,科技的增长超出了人类承受的速度。各种新科技的出现层出不穷,随之而来的成果简直让人瞠目结舌,克隆、基因芯片、转基因等等,人类自身的秘密开始一层一层的揭开。我们人脑的复杂结构,人体的基因链也逐渐被科学技术解剖。我们希望将来的人工智能机器能将我们从繁重的体力劳动和脑力劳动中解放出来心理学,例如机器人做家务,带孩子,做司机,秘书等等一系列我们不愿意花太多精力或者有太多限制条件的工作。然而,人类由于多种“性能”都不如机器人,反而退化成为机器人的奴隶?他们会不会有一天无法忍受人类对他们的“剥削”和“压迫”,挑战人类的统治?很多的科幻作品和电影中都预言了这样的场景,未来的智能机器人和人类争夺有限的地球资源,并最终打败人类,成为新的地球统治者。这也正是绝大多数心理学家和哲学家对人工智能的发展忧心忡忡的原因。
人工智能的发展,也只能无限接近于人的智能,而不能超越人的智能。因为人工智能技术的本质,是模拟人类的思维过程,是为人类服务的。我们在进行发明创造的同时,担心被我们所发明的物质所毁灭。正如人类发明了原子能,用于取代正在逐渐消逝的矿物能源,然而当原子能用于军事领域的时候,他产生的力量也足以毁灭人类文明。科技本身并不是问题,人类如何运用自己掌握的技术,才是问题的关键。我们最大的敌人不是我们发明的技术,而是我们自己本身。
【参考文献】
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据新华社消息,我国目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。“九五”期间我国工业机器人的需求量以每年30%以上的速度增长。2000年,我国工业机器人的拥有量约为3500台,其中以点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人为主,销售额为6.7亿元。据专家对国内542家用户以及汽车、电子电器、工程机械3个行业的部分用户进行的统计分析,就全国而言,弧焊、点焊、装配、喷涂机器人应用的最多;其次是搬运、上下料(冲压、压铸、铸锻、注塑等用的大多是上下料机器人);再次是包装、码垛、拆垛机器人和密封涂胶机器人;其他机器人用量很少。就行业而言,汽车行业以焊接、喷涂、涂胶作业较多,冲压、搬运、装配次之;电子电器行业集中在装配,如华录一家就用了近300台,其次是搬运和喷涂;工程机械行业集中用于弧焊,喷涂其次。此外包装、码垛、拆垛机器人目前主要用于石化、轻纺和烟草行业。据对724家用户的统计分析,大机械行业(机械制造和汽车工业)用户共有467家,占用户的65%;电子电器和邮电通讯业用户有92家,占用户的13%。可见,目前国内工业机器人主要应用在汽车、机械制造等行业。机器人及其自动化成套装备是指以机器人为核心,以信息技术和网络技术为媒介,将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。目前,国外机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业(企业级)等已大量使用机器人自动化生产线, 从而保证了其产品的质量和生产的高效。典型的如机器人有大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子和电器等的机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人整车及发动机装配自动化系统技术和成套装备、AGV物流与仓储自动化成套技术及装备等,这些机器人设备的使用大大推动了这些行业的快速发展,提升了制造技术的先进性。当前,国外将机器人自动化生产线成套装备的共性技术作为重点开发内容:1.大型自动化生产线的设计开发技术。利用CAX及仿真系统等多种高新技术和设计手段,快速设计和开发机器人大型自动化生产线,并进行数字化验证。2.自动化生产线“数字化制造”技术。虚拟制造技术发展很快,国外几家早期从事仿真软件的开发公司已经推出可进入实用的所谓“数字化工厂”(DMF)商品化软件。国外企业已利用这类软件建立起自己的产品制造工艺过程信息化平台,再与本企业的资源管理信息化平台和车身产品设计信息平台结合,构成支持本企业产品完整制造过程生命周期的信息化平台。自动化生产线的设计、制造、整定及维护也必须要基于上述信息化平台进行,开展并行工程,实现信息共享,这是最大限度地压缩自动化生产线投产周期所必须的,另外也有利于实现生产线的柔性和质量控制的功能。3.大型自动化生产线的控制协调和管理技术。利用计算机和信息技术,实现整条生产线的控制、协调和管理,快速响应市场需求,提高产品竞争力。4.自动化生产线的在线检测及监控技术。利用传感器和机器人技术,实现大型生产线的在线检测,确保产品质量,并且实现产品的主动质量控制。利用网络技术,实现生产线的在线监控,确保生产线安全运行。5.自动化生产线模块化及可重构技术。利用设计的模块化和标准化,能够实现生产线的快速调整及重构。6.生产线快速整定(commissioning time)技术。如建立完整的制造过程信息技术,发展机器人等自动化设备的离线编程技术、生产线上的机电设备实现网络控制管理技术、关键工位在线100%产品检测技术、先进的生产线现场安装精度测试技术。
现如今,随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动,能减轻人们的工作负担。下面是由我整理的工业机器人技术论文 范文 ,希望能对大家有所帮助!工业机器人技术论文范文篇一:《浅谈工业机器人在工业生产中的应用》 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。 关键词:工业机器人 应用 工业 1 引言 工业机器人最早应用于汽车制造工业,常用于焊接,喷漆,上、下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手、足和大脑功能,它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统,实现生产自动化。 2 工业机器人的主要运用 (1)恶劣工作环境及危险工作军事领域及核工业领域有些作业是有害于人体健康并危及生命,或不安全因素很大而不宜由人去做的作业,用工业机器人去做最合适。例如核工厂设备的检验和维修机器人,核工业上沸腾水式反应堆燃料自动交换机。 (2)特殊作业场合和极限作业火山探险、深海探密和空间探索等领域对于人类来说是力所不能及的,只有机器人才能进行作业。如航天飞机上用来回收卫星的操作臂;用于海底采矿和打捞的遥控海洋作业机器人。 (3)自动化生产领域早期的工业机器人在生产上主要用于机床上、下料,点焊和喷漆。用得最多的制造工业包括电机制造、汽车制造、塑料成形、通用机械制造和金属加工等工业。随着柔性自动化的出现,机器人在自动化生产领域扮演了更重要的角色。下面主要针对工业机器人在自动化生产领域的应用进行简单介绍。 2.1 焊接机器人 点焊机器人工业机器人首先应用于汽车的点焊作业,点焊机器人广泛应用于焊接车体薄板件。装焊一台汽车车体一般大约需要完成3000~4000个焊点,其中60%是由点焊机器人来完成的。在有些大批量汽车生产线上,服役的点焊机器人数量甚至高达150多台。 点焊机器人主要性能要求:安装面积小,工件空间大;快速完成小节距的多点定位;定位精度高(土0 .25 mm ),以确保焊接质量;持重大(490~980N ) ,以便携带内装变压器的焊钳;示教简单,节省工时。 2.2 弧焊机器人 弧焊机器人应用于焊接金属连续结合的焊缝工艺,绝大多数可以完成自动送丝、熔化电极和气体保护下进行焊接工作。弧焊机器人应用范围很广,除汽车行业外,在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统,而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。如图1所示为弧焊机器人的基本组成。适合机器人应用的弧焊 方法 主要有惰性握体保护焊、混合所体保护焊、埋弧焊和等离子弧焊接。 1-机器人控制柜2-焊接电源3-气瓶4-气体流量计5-气路6-焊丝轮7-柔性导管8-弧焊机器人9-送丝机器人10-焊枪11-工件电缆12-焊接电缆13-控制电缆 图1 弧焊机器人系统的基本组成 弧焊机器人的主要性能要求:在弧焊作业中,要求焊枪跟踪工件的焊道运动,并不断填充金属形成焊道。因此,运动过程中速度的稳定性和轨迹是两项重要指标,一般情况下,焊接速度约取5~50 mm/s ,轨迹精度约为.2 ~0.5 ) mm;由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响,因此希望在跟踪焊道的同时,焊枪姿态的可调范围尽量大。此外,还有一些其他性能要求,这些要求包括:设定焊接条件(电流、电压、速度等)、抖动功能、坡口填充功能、焊接异常检测功能(断弧、工件熔化)及焊接传感器(起始焊点检测,焊道跟踪)的接口功能。 2.3 喷漆机器人 喷漆机器人广泛应用于汽车车体、家电产品和各种塑料制品的喷漆作业。喷漆机器人在使用环境和动作要求上有如下特点: (1)工作环境空气中含有易爆的喷漆剂蒸气; (2)沿轨迹高速运动,途经各点均为作业点; (3)多数被喷漆部件都搭载在传送带上,边移动边喷漆。如图2所示为关节式喷漆机器人。 2.4 搬运机器人 随着计算机集成制造技术、物流技术、自动仓储技术的发展,搬运机器人在现代制造业中的应用也越来越广泛。机器人可用于零件的加工过程中,物料、工辅量具的装卸和储运,可用来将零件从一个输送装置送到另一个输送装置,或从一台机床上将加工完的零件取下再安装到另一台机床上去。 2.5 装配机器人 装配在现代工业生产中占有十分重要的地位。有关资料统计表明,装配劳动量占产品生产劳动量的50%~60%,在有些场合,这一比例甚至更高。例如,在电子器件厂的芯片装配、电路板的生产中,装配劳动量占产品生产劳动量的70 %~80%。因此,用机器人来实现自动化装配作业是十分重要的。 2.6 机器人柔性装配系统 机器人正式进入装配作业领域是在“机器人普及元年”的1980年前后,引人装配作业的机器人在早期主要用来代替装配线上手工作业的工序,随后很快出现了以机器人为主体的装配线。装配机器人的应用极大地推动了装配生产自动化的进展。装配机器人建立的柔性自动装配系统能自动装配中小型、中等复杂程度的产品,如电机、水泵齿轮箱等,特别适应于中小批量生产的装配,可实现自动装卸、传送、检测、装配、监控、判断、决策等机能。 机器人柔性装配系统通常以机器人为中心,并有诸多周边设备,如零件供给装置、工件输送装置、夹具、涂抹器等与之配合,此外还常备有可换手等。但是如果零件的种类过多,整个系统将过于庞大,效率降低,这是不可取的。在机器人柔性装配系统中,机器人的数量可根据产量选定,而零件供给装置等周边设备则视零件和作业的种类而定。因此,和装配线比较,产量越少,机器人柔性装配系统的投资越大。 3 结束语 工业机器人是以机械、电子、电子计算机和自动控制等学科领域的技术为基础,融合而成的一种系统技术;也可说是一门知识、技术密集的,多学科交叉的综合化的高新技术。随着这些相关学科技术的进步和发展,工业机器人技术也一定会到迅速发展和提高。 工业机器人技术论文范文篇二:《探讨工业机器人的发展趋势》 摘 要 随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动。目前,机器人是一种制造业与自动化设备中的典型代表,这将会是人造机器的“终极”版。它的应用已经涉及信息化、自动化、智能化、传感器与知识化等多个学科和领域,这是目前,是我国乃至世界高新技术成果的最佳集成,因此,它的发展是与许多学科的发展有着密切的联系。以现在的发展趋势来看,工业机器人的应用范围越来越广泛,同时在技术操作中,他也变得越来越标准化、规范化,提高工业机器人的安全性。另一方面,工业机器人发展越来越微型化、智能化,在人类生活中应用越来越广泛。 关键词 工业机器人 智能化 应用领域 安全性 随着社会复杂的需求,工业机器人在应用领域中越来越广泛。一方面,工业机器人被广泛应用于工业生产中,代替工人危险、复杂、单调的长时间的作业,例如在机械加工、压力铸造、塑料制品成形及金属制品业等各种工序上,同时还应用于原子能工业等高危险的部门,这已经在发达国家中应用比较广泛。另一方面,工业机器人在其他的领域应用也比较多,随着科学技术的飞速发展,提高了工业机器人的使用性能和安全性能,其应用的范围越来越广泛,应用的范围已经突破了工业,尤其在医疗业中应用比较好。 一、工业机器人的发展历程 第一代机器人,一般指工业上大量使用的可编程机器人及遥控操作机。可编程机器人可根据操作人员所编程序完成一些简单重复性作业。遥控操作机制每一步动作都要靠操作人员发出。1982年,美国通用汽车公司在装配线上为机器人装备了视觉系统,从而宣告了第二代机器人―感知机器人的问世。这代机器人,带有外部传感器,可进行离线编程。能在传感系统支持下,具有不同程度感知环境并自行修正程序的功能。第三代机器人为自治机器人,正在各国研制和发展。它不但具有感知功能,还具有一定决策和规划能力。能根据人的命令或按照所处环境自行做出决策规划动作即按任务编程。 我国机器人研究工作起步较晚,从“七五”开始国家投入资金,对工业机器及其零部件进行攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发和研制。1986 年国家高技术研究发展计划开始实施,智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿,经过几年的研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特种机器人。 我国工业机器人起步于70年代初期,经过30多年的发展,大致经历了3个阶段:70年代的萌芽期,80年代的开发期和90年代的适用化期。 上世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑:人类登上了月球,实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮,尤其在日本发展更为迅猛,它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下,我国于1972年开始研制自己的工业机器人。 进入80年代后,在高技术浪潮的冲击下,随着改革开放的不断深入,我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间,国家投入资金,对工业机器人及其零部件进行攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发,研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划(863计划)开始实施,智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿,经过几年的研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特种机器人。 从90年代初期起,中国的国民经济进入实现两个根本转变时期,掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮,我国的工业机器人又在实践中迈进一大步,先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人,并实施了一批机器人应用工程,形成了一批机器人产业化基地,为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 我国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业。 我国未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 二、工业机器人的发展趋势 机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表,是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多种高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要有:一是工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价格不断下降。二是机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。三是工业机器人控制系统向基于 PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化,网络化;器件集成度提高,控制柜日渐小巧,采用模块化结构,大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。四是机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。五是机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的 热点 之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域。 总体趋势是,从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移,从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为 灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧,控制系统愈来愈小,其智能也越来越高,并正朝着一体化方向发展。 三、我国工业机器人发展面临的挑战与前景 我国工业底子薄,工业机器人发展一直处于一个初步发展阶段,虽然我国从上个世纪70年代开始研发工业机器人,但是技术力量不足与西方国家的技术封锁,对此,在发展过程中,存在着比较多的问题。细分起来,有如下几点: 首先,我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础,但是无论从质量、产品系列全面,还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤其明显,因此造成关键零部件的进口,影响了我国机器人的价格竞争力。 第二,我国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发,但是都没有形成较大的规模,缺乏市场的品牌认知度,在机器人市场方面一直面临国外机器人品牌的打压。国外机器人作为成熟的产业采用整机降价,吸引国内企业购买,而在后续的维护备件费用很高的策略,逐步占领中国市场。 第三,认识不到位,在鼓励工业机器人产品方面的政策少。工业机器人的制造及应用水平,代表了一个国家的制造业水平,我们必须从国家高度认识发展中国工业机器人产业的重要性,这是我国从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。□ 参考文献: [1]任俊.面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究.华中科技大学,2006年. [2]钟新华,蔡自兴,邹小兵.移动机器人运动控制系统设计及控制算法研究.华中科技大学学报(自然科学版),2004年S1期. [3]张中英.基于遗传算法的机器人神经网络控制系统.太原理工大学,2005年. [4]李磊,叶涛,谭民,陈细军.移动机器人技术研究现状与未来.机器人,2002年05期. [5]杜玉红,李修仁.生产线组装单元气动搬运机械手的设计.液压与气动,2006年05期. [6]徐晓峰.基于串行通信技术的机器人实时控制研究.南京林业大学,2005年. 工业机器人技术论文范文篇三:《试论工业机器人机电一体化》 1机电一体化技术的应用现状 1.1工业机器人。 工业机器人的出现在一定程度上可替代人的劳动,对于高辐射、高噪声污染、高浓度有害气体的工作场合来说,工业机器人是一个理想的选择。工业机器人的发展经历了三个阶段,第一代工业机器人智能化程度较低,只能通过预设的程序进行简单的重复动作,无法应对多变的工作环境和工作岗位。随着科技的发展,在第一代机器人的基础上通过各种传感器的应用使其可通过对环境信息的获取、分析、处理并反馈给动作单元,从而进行一些适应性的工作,这种机器人虽然智能化程度较低,但已经在一些特定的领域得以成功应用。在机电一体化技术相对成熟的今天,第三代机器人的智能化水平已经得到了较大的提升,其可以通过强大的传感原件收集信息数据,并根据实际情况作出类似于人脑的判断,因此可以在多种环境下进行独立作业,但成本较高,在一定程度上限制了实际应用。 1.2分布式控制系统。 分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的,是通过一台中央计算机对负责现场测控的多台计算机进行控制和指挥,由于其强大的功能和安全性,使其成为当前大型机电一体化系统的主流技术。根据实际情况分布式控制系统的层级可分为两级、三级或更多级,通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和操作控制等,同时,随着测控技术的不断发展与创新,分布式控制系统还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能,成为一种集测、控、管于一体的综合系统,具有功能丰富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于维护和可扩展等优点,因此使系统的可靠性大幅提高。 2机电一体化技术的发展趋势 2.1人工智能化。 人工智能就是使工业机器人或数控机床模拟人脑的智力,使其在生产过程中具备一定的推理判断、 逻辑思维 和自主决策的能力,可大幅提升工业生产过程的自动化程度,甚至实现真正的无人值守,对于降低人力成本,提高加工精度和工作效率具有十分重要的意义。目前,人工智能已经不只是停留在概念上,因此可预见机电一体化技术将向着人工智能化的方向发展。虽然以当前的科学技术水平不可能使机器人或数控机床完全具备人类的思维模式和智力特点,但在工业生产中,使这些机电一体化设备具备部分人类的职能是完全可以通过先进的技术达到的。 2.2网络化。 网络技术 的发展给机电一体化设备远程监视和远程控制提供了便利条件,因此,将网络技术与机电一体化技术结合起来将是机电一体化技术发展的重点。在生产过程中,操作人员需要在车间内来回走动,对设备的状态进行掌握,并对机床的操作面板进行操作,通过在机电一体化设备与控制终端之间建立通信协议,并通过光纤等介质实现信息数据的传递,即可实现远程监视和操作,降低工人的劳动量,并且各种控制系统功能的实现,理论上来说都是建立在网络技术基础上的。 2.3环保化。 在人类社会发展的最近几十年里,虽然经济得到了迅猛的发展,人们生活水平得到了显著的提高,然而以牺牲资源和环境为代价的发展模式使得人类赖以生存的环境遭到严重的污染,因此,在可持续发展战略提出的今天,发展任何技术都应当以对环境友好作为前提,否则就是没有前途的,故环保化是机电一体化技术发展的必然趋势。在机电一体化应用过程中,通过对资源的高效利用,并在制造过程中做到达标排放甚至零排放,产品在使用过程中对生态环境不造成影响,即便报废后也可对其进行有效回收利用,这就是机电一体化技术环保化的具体表现形式,符合可持续发展的要求。 2.4模块化。 由于机电一体化装置的制造商较多,为降低系统升级改造的成本,并为维修提供便利,模块化将是一个非常有前途的研究方向。通过对功能单元进行模块化改造,可在需要增加或改变功能时直接将对应的功能模块进行组装或更换,即便出现故障,只需将损害的模块进行更换即可,工作效率极高,通用性的增强为企业节约了大量的成本。 2.5自带能源化。 机电一体化对电力的要求较高,如果没有充足的电能供应就会影响生产效率,甚至由于停电造成数据的丢失等,因此通过设备自带动力能源系统可始终保持充足的电力供应,使系统运行更流畅。 3结语 综上所述,机电一体化技术的应用可使产品的生产效率和精度大幅提高,在当前工业生产中具有较大的技术优势,相信随着科技的发展,机电一体化技术水平也会不断提高,为工业生产做出更大贡献。 猜你喜欢: 1. 初三机器人科学论文2000字 2. 工业智能技术论文 3. 传感器技术论文范文 4. 机器人科技论文3000字 5. 初三智能机器人科技论文2000字 6. 人工智能机器人的相关论文
目前,人工智能集计算机学科、神经生物学、语言学等多种学科于一体,引起了众多学科的日益关注,已发展成为一门具有广泛应用的交叉学科。以下是我精心整理的浅谈人工智能发展的大学期末论文的相关资料,希望对你有帮助!
人工智能发展现状与未来发展
一、人工智能概述
人工智能自诞生几十年来, 在崎岖的道路上取得了可喜的进展。目前,人工智能集计算机学科、神经生物学、语言学等多种学科于一体,引起了众多学科的日益关注,已发展成为一门具有广泛应用的交叉学科。人工智能虽然取得了快速的发展,但像许多新兴学科一样,人工智能至今尚无统一的定义。人工智能的发展引起了学术界的关注,尽管学术界有各种不同的说法和定义,但就其本质而言,人工智能是研究、设计和应用智能系统,来模拟人类智能活动的新学科。人工智能的目的就是利用各种自动化机械或者智能机器,来模仿、延伸和扩展人类的智能思维,从而实现计算机网络管理的人性化。
二、人工智能的研究历史
(一)1956年-1970年
人工智能诞生于一次历史性的聚会。为使计算机变得更“聪明”,或者说是计算机具有智能,1965年夏季,在美国达特莫斯大学举行了一次为期两个月的夏季学术研讨会。10位来自美国神经学、心理学、数学、信息科学和计算机科学方面的杰出科学家,在一起共同学习和探讨了用机器模拟人类智能的有关问题,并提议正式采用了“人工智能AI”这一术语。从而,一个以研究如何用机器来模拟人类智能的新兴学科——人工智能诞生了。
(二)1971年-80年代末
在科学上,前进的道路从来就不是平坦的,成功和失败、顺利和挫折总会交织在一起。人工智能也是如此,自它诞生至发展一段时间后,就遇到了不少的问题。在这种困难的环境下,仍有一大批人工智能的学者潜心研究。他们在总结前一段研究工作经验、教训的同时,从费根鲍姆“以知识为中心”开展人工智能研究的观点中找到了新的出路。
(三)20世纪80年代至今
人工智能逐步向多技术、多方法的综合集成与多领域、多学科的综合发展。其他学科的学者陆续将本学科的理论与方法向人工智能渗透,从而导致人工智能出现研究多学科交叉的现象。各学科对人工智能的渗透反映了目前人工智能发展的一种趋势,其渗透的结果现在还不是很明显,还需要时间的考验。目前,人工智能技术正在向大型分布式多专家协同系统、大型分布式人工智能、广义知识表达、并行推理、综合知识库、多种专家系统开发工具、大型分布式人工智能开发环境和分布式环境下的多智能协同系统等方向发展。
三、人工智能应用领域
目前 , 人工智能在许多领域都得到了应用,其应用领域如下:
(一)在企业管理中的应用
刘玉然在《谈谈人工智能在企业管理中的应用》中提到要把人工智能应用于企业管理中,认为要做的工作就是弄清楚人的智能和人工智能的关系,从企业的发展目标出发,深入了解人工智能的内涵,搭建人工智能的应用平台,研究并开发企业智能化软件,这样一来,人工智能就能在企业决策中起到关键的作用。
(二)在医学领域中的应用
人工智能在国外发展很快,在医学方面取得了很大的成就。国外最早将人工智能成功应用于医疗诊断的是MYCIN专家系统。美国及其他发达国家的科学家已成功研制出了用于人类血管治疗的微型机器人,此外,在不久的将来,就会制造出能够在毛细血管里自由活动的机器人。20世纪80年代初,我国已成功将人工智能应用于医学,且在这方面有了新的突破,例如许多高等院校和研究机构共同开发了基于人工智能的医学计算机专家系统,并成功地应用于临床。
(三)在矿业中的应用
第一个将人工智能专家系统应用于矿业的是美国的专家系统PROSPECTOR,该系统用于勘探评价、区域资源估值和钻井井位选择等等,为矿业的开采带来了方便。1980年以来,美国的矿业公司在人工智能上加大了投资,其中矿山局匹兹堡研究中心与其它单位合作开发了用于煤矿开发的专家系统。
(四)在技术研究中的应用
人工智能在技术研究中的应用,首先是应用于超声无损检测与无损评价领域。在超声无损检测与无损评价领域,目前主要广泛采用专家系统对超声损伤中缺陷的性质,大小和形状进行判断和归类。此应用节省了许多人力,另外这些技术的应用,使得无损检测的定位、定性和定量的可靠性有了大幅度提高,为无损评价奠定了良好的判定基础。
(五)在电子技术方面的应用
人工智能在电子技术领域的应用由来已久。随着网络的迅速发展,网络问题日益突出,网络技术的安全成了我们关心的重点。因此在传统技术的基础上进行网络安全技术的改进,,大力发展挖掘技术、免疫技术,及开发智能机器,人工智能技术在这方面为我们提供了可能性。
四、人工智能的发展现状
国外发展现状。目前,人工智能技术在发达国家发展很快。尤其是在美国,发展更为迅速。在人工智能技术领域十分活跃的IBM公司,在智能电脑方面有了新的突破,成功地生产了具有人脑千分之一智力的电脑,而且正在开发功能更为强大的超级电脑。据其内部消息透露,预计该超级电脑研制成后,其智力水平将大致与人脑相当。除了IBM公司外,其他公司也加紧了这方面的研究,估计在未来几年内其成果更为惊人。
国内发展现状。二十一世纪是信息化时代,作为现代信息技术的精髓,人工智能技术必然成为新世纪科学技术的前沿和焦点。在我国,很长一段时间,专家们都把研制具有人行为特征的类人性机器人作为奋斗目标。机器人的发展水平不仅与计算机科技水平相关,而且与一个国家工业的各方面的发展水平密切相关。中国科技大学在国家基金的支持下,经过十年攻关和钻研,于2000年,成功地研制出我国第一台类人性机器人。
五、未来发展
人工智能的研究一旦取得突破性进展,将会对信息时代产生重大影响,对人类文明产生重大影响。科学发展到今天,一方面是高度分化,学科在不断细分,新学科、新领域不断产生; 另一方面是学科的高度融合,更多地呈现交叉和综合的趋势,新兴学科和交叉学科不断涌现。大学科交叉的这种普遍趋势,在人工智能学科方面表现尤其突出。由脑科学、认知科学、人工智能等共同研究智能的本质和机理,形成交叉学科智能科学。学科交叉将催生更多的研究成果,对于人工智能学科整体而言,要有所突破,需要多个学科合作协同,在交叉学科研究中实现创新。
人工智能一直处于计算机技术的前沿,其研究的领域和方向在很大程度上将决定了计算机技术的发展方向。今天,已经有很多人工智能产品融入了我们的日常生活。将来,人工智能技术的发展将会给我们的学习、生活、工作带来更大的影响。
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人工智能(Artificial Intelligence) ,英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。 人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。“人工智能”一词最初是在1956 年Dartmouth学会上提出的。从那以后,研究者们发展了众多理论和原理,人工智能的概念也随之扩展。人工智能是一门极富挑战性的科学,从事这项工作的人必须懂得计算机知识,心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学,它由不同的领域组成,如机器学习,计算机视觉等等,总的说来,人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。例如繁重的科学和工程计算本来是要人脑来承担的,现在计算机不但能完成这种计算, 而且能够比人脑做得更快、更准确,因之当代人已不再把这种计算看作是“需要人类智能才能完成的复杂任务”, 可见复杂工作的定义是随着时代的发展和技术的进步而变化的, 人工智能这门科学的具体目标也自然随着时代的变化而发展。它一方面不断获得新的进展,一方面又转向更有意义、更加困难的目标。目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机, 人工智能的发展历史是和计算机科学与技术的发展史联系在一起的。除了计算机科学以外, 人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。人工智能学科研究的主要内容包括:知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。【人工和智能】人工智能的定义可以分为两部分,即“人工”和“智能”。“人工”比较好理解,争议性也不大。有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的,或着人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步,等等。但总的来说,“人工系统”就是通常意义下的人工系统。 关于什么是“智能”,就问题多多了。这涉及到其它诸如意识(consciousness)、自我(self)、思维(mind)(包括无意识的思维(unconscious_mind)等等问题。人唯一了解的智能是人本身的智能,这是普遍认同的观点。但是我们对我们自身智能的理解都非常有限,对构成人的智能的必要元素也了解有限,所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。因此人工智能的研究往往涉及对人的智能本身的研究。其它关于动物或其它人造系统的智能也普遍被认为是人工智能相关的研究课题。 人工智能目前在计算机领域内,得到了愈加广泛的重视。并在机器人,经济政治决策,控制系统,仿真系统中得到应用。详见
人机博弈。要多难都可以。
接触危险物品的工作岗位高温、低温、高压、辐射等极端环境的工作岗位长时间机械作业的工作岗位长时间监视监控的工作岗位精细工作高强度工作……-----------------------------------随着知识经济时代的到来,高技术已成为世界各国争夺的焦点,机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到了各国政府的重视。据了解,目前日本继前两个机器人计划--“极限作业机器人”计划和“微机械技术”开发计划之后,正在实施第三个“人型机器人”计划;美国仅花在无人机上的费用就已达25亿美元。我国政府也非常重视机器人的研究,早在“七五”期间就开始了工业机器人和水下机器人攻关计划,并取得了一定的成绩。1986年,国家“863”计划将智能机器人列入其中。经过十几年的艰苦奋斗,从跟踪世界先进水平到自主开发,取得了举世瞩目的成果。 机器人技术--科技经济的必争之地 世界各国都非常重视机器人技术的开发与研究,主要有以下几个方面的原因: 第一,发展机器人可以提高综合国力。机器人技术是集光机电信息自动化于一身的高新技术,从某种意义上讲,一个国家机器人水平的高低,代表了一个国家的综合实力。 发展工业机器人可以增强一个国家的制造能力。国内外很多企业都是通过使用工业机器人来提高生产率和产品质量。国外一些大的汽车、电子、机械制造商通过采用工业机器人作为关键生产设备,可以做到根据市场需求,及时调整生产策略,以小批量、多品种,占领更多的市场份额。国家"863"计划正是看到了这一趋势,对工业机器人及其应用工程给予了大力支持,在摩托车、汽车、电子、家电等行业推广了一批示范工程,并形成了拥有自主知识产权的产品系列。 发展特种机器人可增强国家的可持续发展能力。所谓的特种机器人是指除工业机器人之外的各种机器人。在“863”计划实施的初期,我国先后研制出了水下机器人、排险机器人、机器人压路机、微操作机器人、双足步行机器人、灵巧手等多种用途的特种机器人,大大缩短了我国机器人水平与国外发达国家之间的差距,有力地推动了我国机器人技术的发展,加强了机器人与社会、经济的联系。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、自动控制、计算机、人工智能、光电技术、传感技术、通讯技术、仿真技术等多种学科和技术的综合成果。智能机器人做为新一代生产和服务工具,在制造领域和非制造领域占有更广泛、更重要的位置,这对人类开辟新的产业,提高生产与生活水平具有十分现实的意义。例如,我国在争取公海海域优先开采权的过程中,由国家“863”计划研制的6000米水下无缆自治机器人系统先后两次出海,获得了海底锰结核分布的珍贵资料,使我国成为世界上少数几个具有深海探测能力的国家之一。 第二,发展机器人技术可以提高国防实力。在海湾战争、波黑战争、科索沃战争中,各种无人机和地面军用机器人系统在战场侦察、探雷排雷、监视、通讯中继、电子对抗、火力导引、战果评估、骚扰、攻击等方面都起了特殊的作用。鉴于高新技术对未来战争的指挥系统、战场环境将产生重大影响,我国已经开展并将加强这方面的研究。 第三,机器人可以形成一个巨大的产业。尽管目前发展相对成熟的只有工业机器人,但从世界机器人的发展趋势看,服务机器人、个人机器人具有巨大的市场潜力,可以预见,个人机器人将会像个人电脑一样走进千家万户,成为人类社会必不可少的生活用品。 第四,发展机器人可以提高一个国家的国际地位。在国家攻关计划和“863”计划的支持下,我们已经研制出了各种用途的机器人,并加入了由少数发达国家参加的国际先进机器人计划,提高了中国科技的国际地位。 我国发展机器人技术的必要性目前,我国机器人市场还不是很大,其原因是多方面的。我国是一个人口大国,多数人对机器人缺乏了解,认为现在下岗人员就很多,还用机器人干什么。这是一个偏颇的观点。 首先,机器人不是简单地代替人工作,我们使用机器人是让它们完成不适合人直接干、干不了和干不好的一些工作。比如:机器人可以进入病人体内进行检查和治疗,进入煤气管道进行检查和维修,进入核电站检查核泄漏,机器人可以登陆月球、深潜海底,能24小时不停地高质量完成单调或复杂的工作。目前我国有许多人工作在有毒、有害、高温、危险的作业环境中,机器人的应用可以将他们从恶劣环境中解放出来。 市场竞争也需要机器人。机器人的应用,不仅可以提高产品质量,提高产品的改型速度,适应快速变化的市场,满足消费者的需要,而且可以降低产品的成本,提高市场竞争能力,从而提高我国企业在国内外市场上的竟争能力。 另外,随着物质及精神生活水平的提高及老龄人口的增多,人们将需要更多的智能化、社会化、家庭化、个性化、感情化的服务,机器人将大显神通。 最重要的是,站在国家的角度来看,许多尖端技术,尤其是国防高技术必须拥有自主知识产权,才能在国际竞争中得到主动权。霸权主义并不希望我国拥有能与其相抗衡的机器人技术,我们只能依靠自力更生。 前景光明的机器人应用我国是一个发展中大国,经济的高速发展给机器人技术带来了广阔的应用前景。 随着我国高技术产业的兴起和大中型国有企业的扭亏为赢,将出现一批新兴产业,也将诱发新一轮的投资,工业机器人作为先进制造业的核心必将得到广泛应用。近两年,我国大规模的基础设施建设为混凝土喷射机器人、凿岩机器人、机器人压路机、机器人推土机等机器人化工程机械提供了用武之地。新一代机器人化工程机械如装载机、搅拌机、摊铺机、盾构机器人等正在研究中。21世纪是人类走向海洋,向海洋要资源的世纪,我国的系列水下机器人将承担起海洋探测的重任,为我国开发海洋作出贡献。 通过国家“863”计划的实施,我国机器人产业化已初露端倪,而且发展势头良好。一些企业已看到了机器人的巨大潜力,一汽、华录、海尔、嘉陵、长安等大型企业集团都开 始涉足机器人领域,他们都看到了中国潜在的机器人市场。 抓住时机迎接挑战 加速我国机器人产业化的发展迫在眉睫,我们必须采取相应的措施,才能适应形势。 国家应加大对机器人技术的投人,并制定相应的鼓励政策。机器人是具有创新性的、战略性的、对国民经济和国家安全有巨大影响的高技术,是21世纪经济技术的制高点之一。国家必须投入较多的资金加快机器人技术的研究,同时对有关企业给予一定的优惠政策,以推动我国机器人产业的发展。 我国应组建机器人自动化装备产业集团。随着我国制造业的快速发展,国内对机器人自动化装备的需求越来越旺,国外大的机器人公司已纷纷进人中国市场。尽管总的说来我国的特种机器人性能价格比优于国外,但由于企业规模小,产品比较单一、批量小,缺乏足够的资金实力和企业间的协调能力,因此很难与国际大公司抗衡。我们只有成立具有一定规模的公司,增加投入,在提高产品质量的同时降低成本,创造品牌,才能形成企业的良性发展,在国际市场占有一席之地。 筹建中国机器人协会。现在我们国家拥有二级机器人协会、学会不少,但各个分会针对的重点不同,涉及的人员范围也不同,相互沟通不够,给人一种各行其事的感觉。如果能成立一个中国机器人协会,把现有的二级学会组织起来,通过学术交流、科普宣传、市场调查等活动普及知识、培养人才,推动机器人科学技术的研究和应用水平,将对我国的机器人事业大有裨益。----------------------------------中国工业机器人未来发展会怎样?它能不能大规模应用于生产,被市场所接受?这一直以来就是困扰很多人一个的问题。 中国工业机器人发展长期以来受限于成本较高同时国内劳动力价格低廉的状况,这种局面使得工业机器人应用面十分狭窄。但是随着中国经济近30年的持续快速扩张,人民生活水平不断提高,很多情况已经悄然间发生了变化,这些变化改善了工业机器人的使用环境。 加工制造业作为制造业体制最为灵活,发展最为迅速的部分,它对国民经济有着极大的影响。改革开放以来,加工制造业的发展经历了从80年代的“三来一补”到国内外厂商直接投资开办工厂并同时在国内和国外销售。但是这些在中国的投资和开办的工厂利用的只是中国充足和低廉的劳动力,而它所采用的技术和设备大多来自于国外。虽然劳动力近似无限的供应使得中国制造业在二十世纪末已经发展成为世界工厂。但是这种发展却埋下巨大的隐忧,世界工厂的发展依赖于劳动力能否充足供应。经济持续的增强以及在中国推行了20余年的计划生育,中国劳动力供应格局到现在已经开始发生变化。中国劳动力市场逐步从“买方”市场转移到“卖方”市场,劳动力由供远大于求开始向供求平衡的方向发展。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这种市场的变化使得很多劳动力密集行业中的企业为了提高劳动生产率所采用的依靠增加工人数量,延长工人劳动时间的方法反将使其成本越来越高昂,同时这种方法的使用也受到越来越多法律的限制和政策的阻碍。这种从企业微观层面到整个社会宏观层面的改变对于中国企业影响巨大,它促使企业认识到必须采取从改善机器设备入手,提高技术和资金的密集度以尽量减少用工量来应对这种改变。 随着劳动力过剩程度的降低,单个工人的成本上升、对于产品质量更高的要求以及国家对装备制造业的重视,工业机器人及技术在中国得到了政府和产业界的广泛重视。政府努力加快中国装备制造业尤其是工业机器人的发展,使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额,并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。产业界也开始重视工业机器人在降低劳动成本、减少劳动风险、提高产品质量中所起的巨大作用。正因为如此,最近几年国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人。不少企业通过采用工业机器人及技术满足了自己的要求,从而提高企业的竞争力。各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。最近四年,很多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台,2000年以后已经突破121台,销售量翻了近三倍。快速发展的工业机器人及技术正被大量应用于工业企业的技术提升。在未来,中国的工业机器人产业将作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。 国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用,长期以来推进机器人技术提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业。机器人技术主题不仅积极推动机器人产业化应用而且在普通人群中广泛普及机器人知识,增加人们对于各种机器人的了解和认识。使利用机器人技术提升我国工业发展水平,提高人民生活质量成为全社会的共识。----------------------------------------------1,基于符号的机器人学诞生与发展的简要历史 工程学科的一个共同点是:先有工程实践。机器人学的诞生也不例外,是随着工业机器人的诞生与发展而进行的,直至七十年代,工业机器人整个系统基本定型,发展主要在于单元器件性能的逐步改进。这时机器人学向深度和广度发展,成为一门非常综合和活跃的学科,这也是工程性质学科的另一个共同点:到一定时期,理论将超前于工程实践。George C. Devol于五十年代中期发明工业机器人,是可重复编程的PTP控制的操作手,和Jeseph F.Engelberger共同发展这一全新工具概念后,于1959年成立第一家工业机器人公司Unimation lnc.启发工业机器人发明的前期工作是二战中开始的主从控制的遥控机器人的开发,主要用于放射性物质的处理。 工业机器人发展的主要历史事件如下: 1954年:美国G.C.Devol,发明可编程机器人,专利号2988237 1959年:美国行星公司制造第一台商用机器人 1960年:美国Unimation公司成立 1970年:Victor Sheinman验证Starford Manipulator 1971年:日本工业机器人协会成立 1974年:美国Cincinnati Milaeron公司推出第一台小型机控制的机器人T3 1976年:Ralph Bolles发展了机器人编程语言AL 1978年:Unimation公司推出可用于装配的通用机器人PUMA 1978年:日本,牧野洋发明SCARA装配机器人 机器人学研究的主要事件有: 1954年:Denavit和Hartenberg(1954)提出用于表达空间杆件几何关系的一般方法,可用于解机器人正运动学 1962:Ernst(1962)和Boni(1962)分别研究带触觉和压觉传感器的机械手 1964:Uicker(1964)的博士论文研究了空间杆件的动力学 1968:Pieper(1968)的博士论文中用代数方法解逆运动学问题 1968:McCarthy(1968)在Stanford AI Lab研究带摄像机、麦克风的机器人,能根据人的指令发现并抓取积木 1971:Kahn和Roth(1971)研究机器人的最少时间控制 1972:Paul(1972)研究关节空间轨迹规划 1973:Bolles和Paul(1973)用装有视觉和力觉的Stanford arm完成水泵装配 1974:Bejezy(1974)研究机器人的动力学和计算力矩控制 1976:Bolles(1976)发展了机器人编程语言AL 1979:Paul(1979)研究了笛卡尔空间的轨迹规划 1979:Lozano—Perez和Wesley(1979)研究机器人避障问题 1981:R.P.Paul(1981)出版第一本机器人学课本,“Robot Manipulator:Mathematics,Programmings and Control” 这些事件的选择标准是该项研究开创性的。但是,虽然1954,1964二事件是机器人运动学和动力学的基础,但并不是专门为机器人学研究的。 1978年PUMA通用工业机器人的诞生可看作是工业机器人的成熟,直到现在,工业机器人的整个机械结构,驱动,控制结构,编程语言均和1978无本质差别。 1981年机器人学课本的出版标志着该学科的成熟,Denavit和Hartenberg(1954),Pieper(1968),Paul(1972),Bolles(1976),Paul(1979)等人的研究对工业机器人的成熟作用巨大。 由于学科发展的主要驱动力是求新求深,进入八十年代,机器人学的发展主要向广度和深度发展,主流也渐离工业背景。但由于机器人学是工程学科,太偏离实际肯定要受到制约,也即受到市场驱动力的制约,如那么多的机器人控制和智能方面的研究,但无一实用,这方面的研究肯定要萎缩。这几年,机器人学界意识到这一点(也即研究经费减少了),开始把注意力投向新的工程主题。基于行为的机器人学和生物机器人学将把机器人学推向新的发展时空。2, 基于符号的机器人学的主要研究内容 参照K.S.Fu等(1988)的经典机器人学课本,传统机器人学的研究内容为: ·运动学 ·动力学 ·轨迹规划 ·操作手控制(包括位置与力控制) ·机器人传感器 ·路径规划与任务规划 以上内容均在笛卡尔空间对机器人或环境用符号进行描述(关节空间可映射至笛卡尔空间),然后实施规划和控制,这部分机器人学称之为基于符号的机器人学是恰当的。另外机器人路径规划和任务规划是与基于符号的人工智能特别相关的部分,这部分内容也称之为智能机器人学或基于人工智能的机器人学,基于符号的人工智能引起的危机自然也是它的危机。 进入十年代后,机器人学向深度和广度发展的研究有: ·多机器人系统的运行学、动力学、运动轨划、控制和协调等问题 ·冗余度机器人的运动学、动力学、运动规划和控制问题 ·弹性机器人的运行学、动力学、运动规划和控制问题 ·复杂环境中机器人的基于多传感器的信息处理与任务实现问题 向广度发展的研究为: ·移动机器人的结构、传感器、控制与任务规划等 爬行,步行,飞行,水下,轮式,履带式等等能移动的机器人均是移动机器人,够成非常丰富的研究内容,由于机器人在工作空间中移动,首要问题即是避障与导航。由于移动机器人需要具有在动态环境中的自主运动和作业的能力,另一术语自主机器人也主要指移动机器人。 由于移动机器人的工作环境(动态的,不确定的)与工业机器人的工作环境(结构化的)完全不同,也就需要新的理论,正是这方面的工程需要诞生了基于行为的机器人学及向生物机器人学的发展。3,什么是基于行为的机器人学? 基于行为的机器人学反对抽象的定义,因此采用场景化、具体化的解释更适合该领域的哲学思想,下列表是基于行为的机器人学和基于符号的机器人学在各方面的比较。 特征项 基于行为的机器人学 基于符号的机器人学 研究对象 非结构化环境工作的自主机器人 结构化环境工作的机器人 环境特点 动态的、不确定的、复杂的 确定的、预知的、简单的 传感信息的处理 分布式直接处理,不抽象、不定义 集中式融合处理,抽象、定义 对环境的处理 无中心模型,无中心表达 有模型,有中心表达 行为序列的产生 行为序列由目标、操作场景和机器人之间的交互作用而突现产生 根据给定的任务预先进行精确的规划 行为控制 自组织、分布式 中央控制或隐形中央控制 信息处理方式 并行、计算量极小 串行、计算量极大 任务实现 由自组织行为和环境交互作用的突现行为实现 由算法实现 系统结构 由行为模块并行组织,分层结构动态突现 由功能模块串行组织,结构固定不变 系统理论 主要用语言表达,难以形式化,强调具体化、场景化证实 主要用符号表达,便于分析,多用仿真基于行为的机器人学的重要研究内容是系统结构而不是算法,基于行为的机器人在非结构化动态环境中的性能非常优越,用基于符号的机器人学设计的类似的机器人无法达到如下性能: ·高速度,高灵活性。在动态复杂环境中的移动速度可达到2米/秒。 ·高柔性。迅速适应变化的内外部约束。 ·高鲁棒性。可以承受局部损坏。 ·高效性。软件代码可以是传统的几百分之一,硬件可以是传统的几十分之一。 ·经济性。价格是传统的十几分之一。 ·简易性。没有机器人学正规训练的人也能很快操作。 ·可扩展性。很少改变原有系统便可增加性能。 ·可靠性。分布式自组织并行工作,可靠性强。4,生物机器人学,新的研究共同体 进入九十年代,机器人学研究中出现了许多新名称,如:基于行为的机器人学(Brooks,1991a),进化机器人学(Harvey,92),非笛卡尔机器人学(Gomi,1996),认知机器人学(Brooks,1997)等等。其中,进化机器人学主要研究当前环境行为进化,非笛卡尔机器人学和基于行为的机器人学研究类似的内容,认知机器人学是Brooks新提出的概念。因为Brooks一直领导着这个新的领域,有必要解释这个概念的背景。Brooks研究组研制基于行为的机器人取得很大成功后,(Brooks和Stein,1993)开始进行机器人的最高形式--仿人机器人的研究,主要是想实现其智能一步步累积的思想,更把研究面向人类认知问题,当时建立了很大的研究计划,至1996年底(Brooks,1997)报告了该计划的研究成果,显然,该计划从经费、技术和研究思想上遇到大挫折,目前还停留在单元模块的制造和研究上,在研究思想上,由于系统结构还是基于SA设计,由第三章的分析,根本是不会成功的。从技术上说,人从机体、感觉到大脑,远比想象的复杂,完全模拟人的行为,进一步拥有人的能力,还是长远的研究目标,从研究思想上,Brooks的智能累积思想(1991a)是行不通,一方面Brooks仍采用整体智能的概念,另一方面,智能的进化包含生物基础的进化,并不单纯是行为层次的增加。尽管如此,Brooks的研究计划引起世人注目,因为以前的类人机器人主要是机构的研究,最复杂是早稻田大学加藤一郎研制的会演奏钢琴的机器人,是传统控制方式的杰作,Brooks是第一个用基于行为的方法研制仿人机器人,已制成头眼手模块。德国GMD和日本东京大学也开始这方面的研究。虽然研究计划遭到挫折,但(Brooks,1997)提出了认知机器人学的概念,并把它作为基于行为的机器人学的进一步发展。他把身体形态、动机、一致性、自适应、发展、大脑机理等作为研究主题,可以看出,Brooks想把研究类人机器人作为基于行为的机器人的发展,他所说的认知机器人学即是对类人机器人的研究,也没有提出系统的理论,只是研究对象复杂了。 通过以上分析,进入九十年代,许多研究人员从生物学中寻找启发来开拓机器人学的新方向,主要推动力量是Brooks建立的包容结构理论,许多研究者也发现了包容结构的局限性,在它基础上很难再进行进一步的研究,上一章提出的GBA作出了很大的发展,GBA是一个开放的系统,在GBA的基础上,行为学习、行为进化等等均可以系统地进行研究,同时又面临许多新的问题,如更为有效的驱动系统、传感器,复杂学习问题,计算工具问题,思维问题等等,单一地面对某一问题,如,当前环境行为进化,或认知,都不利于机器人学新的发展,有必要把它们都统一到生物机器人学的范畴中,因为它们的思想基础都是统一的,另外,生物机器人学也不是基于行为的机器人学的发展,而是一种包容,以构成新的研究共同体,以深入、综合的视野拓宽机器人学研究的新时代。 生物机器人学的研究对象是:动态的不确定的环境中工作的自主、半自主的机器人。研究方法是:从生物系统的各个层次获得启发,动态平行应用从上向下和从下向上的研究方法,也即太极研究方法,更多地运用综合策略。 主要研究内容如下: (1)仿生物机构、驱动器、传感器 (2)仿生物计算工具 (3)系统结构与智能结构 (4)意识、动机、情感、成长、相互作用、技能、语言、学习、知识、知觉、行为实现、思考等认知能力 (5)系统设计与制造 这样,生物机器人学就有了明确的指导方向,包容性也很大,如(Harvey,1992)提出的进化机器人学主要研究认知能力中的成长问题,采用动态神经网作为计算结构和工具,认知机器人学也主要针对认知能力中的几个因素。需要指出的是系统结构和智能结构是生物机器人学的基础,认知能力也需要在这个基础上实现。基于行为的机器人学主要研究了系统结构以及行为实现和相互作用问题。显然,生物机器人学能把已进行的该方向的所有领域都包容进来,并能促进和指导进一步的研究,同时避免犯局部性的错误。特别是,在研究方法上得到了和谐统一,一味从下向上的还原主义的研究方法容易犯机械论的错误,如目前发展的神经网络,难以产生高层行为,一味从上向下的研究方法容易脱离实际,如基于符号的机器人,难以适应环境。
机器人控制技术论文篇二 智能控制在机器人技术中的应用 摘要:机器人的智能从无到有、从低级到高级,随着科学技术的进步而不断深人发展。计算机技术、 网络技术 、人工智能、新材料和MEMS技术的发展,智能化、网络化、微型化发展趋势凸显出来。本文主要探讨智能控制在机器人技术中的应用。 关键词:智能控制 机器人 技术 1、引言 工业机器人是一个复杂的非线性、强耦合、多变量的动态系统,运行时常具有不确定性,而用现有的机器人动力学模型的先验知识常常难以建立其精确的数学模型,即使建立某种模型,也很复杂、计算量大,不能满足机器人实时控制的要求。智能控制的出现为解决机器人控制中存在的一些问题提供了新的途径。由于智能控制具有整体优化,不依赖对象模型,自学习和自适应等特性,用它解决机器人等复杂控制问题,可以取得良好效果。 2、智能机器人的概述 提起智能机器人,很容易让人联想到人工智能。人工智能有生物学模拟学派、心理学派和行为主义学派三种不同的学派。在20世纪50年代中期,行为主义学派一直占统治地位。行为主义学派的学者们认为人类的大部分知识是不能用数学方法精确描述的,提出了用符号在计算机上表达知识的符号推理系统,即专家系统。专家系统用规则或语义网来表示知识规则。但人类的某些知识并不能用显式规则来描述,因此,专家系统曾一度陷人困境。近年来神经网络技术取得一定突破,使生物模拟学派活跃起来。智能机器人是人工智能研究的载体,但两者之间存在很大的差异。例如,对于智能装配机器人而言,要求它通过视觉系统获取图纸上的装配信息,通过分析,发现并找到所需工件,按正确的装配顺序把工件一一装配上。因此,智能机器人需要具备知识的表达与获取技术,要为装配做出规划。同时,在发现和寻找工件时需要利用模式识别技术,找到图样上的工件。装配是一个复杂的工艺,它可能要采用力与位置的混合控制技术,还可能为机器人的本体装上柔性手腕,才能完成任务,这又是机构学问题。智能机器人涉及的面广,技术要求高,是高新技术的综合体。那么,到底什么是智能机器人呢?到目前为止,国际上对智能机器人仍没有统一的定义。一般认为,智能机器人是具有感知、思维和动作的机器。所谓感知,即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力。如装配作业,它要能找到和识别所要的工件,需要利用视觉传感器来感知工件。同时,为了接近工件,智能机器人需要在非结构化的环境中,认识瘴碍物并实现避障移动。这些都依赖于智能机器人的感觉系统,即各种各样的传感器。所谓思维,是指机器人自身具有解决问题的能力。比如,装配机器人可以根据设计要求,为一个复杂机器找到零件的装配办法及顺序,指挥执行机构,即动作部分去装配完成这个机器,动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。因此,智能机器人是一个复杂的软件、硬件的综合体。虽然对智能机器人没有统一的定义,但通过对具体智能机器人的考察,还是有一个感性认识的。 3、智能机器人的体系结构 智能机器人的体系结构主要包括硬件系统和软件系统两 个方面。由于智能机器人的使用目的不同,硬件系统的构成也不尽相同。结构是以人为原型设计的。系统主要包括视觉系统、行走机构、机械手、控制系统和人机接口。如图1所示: 2.1视觉系统 智能机器人利用人工视觉系统来模拟人的眼睛。视觉系统可分为图像获取、图像处理、图像理解3个部分。视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。早期智能机器人使用光导摄像机作为机器人的视觉传感器。近年来,固态视觉传感器,如电荷耦合器件CCD、金属氧化物半导体CMOS器件。同电视摄像机相比,固体视觉传感器体积小、质量轻,因此得到广泛的应用。视觉传感器得到的电信号经过A/D转换成数字信号,即数字图像。单个视觉传感器只能获取平面图像,无法获取深度或距离信息。目前正在研究用双目立体视觉或距离传感.器来获取三维立体视觉信息。但至今还没有一种简单实用的装置。数字图像经过处理,提取特征,然后由图像理解部分识别外界的景物。 2.2行走机构 智能机器人的行走机构有轮式、履带式或爬行式以及类人型的两足式。目前大多数智能机器人.采用轮式、履带式或爬行式行走机构,实现起来简单方便。1987年开始出现两足机器人,随后相继研制了四足、六足机器人。让机器人像人类一样行走,是科学家一直追求的梦想。 2.3机械手 智能机器人可以借用工业机器人的机械手结构。但手的自由度需要增加,而且还要配备触觉、压觉、力觉和滑觉等传感器以便产生柔软、.灵活、可靠的动作,完成复杂作业。 2.4控制系统 智能机器人多传感器信息的融合、运动规划、环境建模、智能推理等需要大量的内存和高速、实时处理能力。现在的冯?诺曼结构作为智能机器人的控制器仍然力不从心。随着光子计算机和并行处理结构的出现,智能机器人的处理能力会更高。机器人会出现更高的钾能。 2.5人机接口 智能机器人的人机接口包括机器人会说、会听以及网络接日、话筒、扬声器、语音合成和识别系统,使机器人能够听懂人类的指令,能与人以自然语言进行交流。机器人还需要具有网络接n,人可以通过网络和通讯技术对机器.人进行控制和操作。 随着智能机器人研究的不断深入、越来越多的各种各样的传感器被使用,信息融合、规划,问题求解,运动学与动力学计算等单元技术不断提高,使智能机器人整体智能能力不断增强,同时也使其系统结构变得复杂。智能机器人是一个多CPU的复杂系统,它必然是分成若干模块或分层递阶结构。在这个结构中,功能如何分解、时间关系如何确定、空间资源如何分配等问题,都是直接影响整个系统智能能力的关键问题。同时为了保证智能系统的扩展,便于技术的更新,要求系统的结构具有一定开放性,从而保证智能能力不断增强,新的或更多传感器可以进入,各种算法可以组合使用口这便使体系结构本身变成了一个要研究解决的复杂问题。智能机器人的体系结构是定义一个智能机器人系统各部分之间相互关系和功能分配,确定一个智能机器人或多个智能机器人系统的信息流通关系和逻辑上的计算结构。对于一个具体的机器人而言,可以说就是这个机器人信息处理和控制系统的总体结构,它不包括这个机器人的机械结构内容。事实上,任何一个机器人都有自己的体系结构。目前,大多数工业机器人的控制系统为两层结构,上层负责运动学计算和人机交互,下层负责对各个关节进行伺服控制。 参考文献: [1]左敏,曾广平. 基于平行进化的机器人智能控制研究[J]. 计算机仿真,2011,08:15-16. [2]陈赜,司匡书. 全自主类人机器人的智能控制系统设计[J]. 伺服控制,2009,02:76-78. [3]康雅微. 移动机器人马达的智能控制[J]. 装备制造技术,2010.08:102-103. 看了“机器人控制技术论文”的人还看: 1. 搬运机器人技术论文 2. 机电控制技术论文 3. 关于机器人的科技论文 4. 工业机器人技术论文范文(2) 5. 机器人科技论文