服务机器人传感器论文

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智能机器人论文数字化家庭是未来智能小区系统的基本单元。所谓“数字化家庭”就是基于家庭内部提供覆盖整个家庭的智能化服务，包括数据通信、家庭娱乐和信息家电控制功能。 数字化家庭设计的一项主要内容是通信功能的实现，包括家庭与外界的通信及家庭内部相关设施之间的通信。从现在的发展来看，外部的通信主要通过宽带接入。intenet，而家庭内部的通信，笔者采用目前比较具有竞争力的蓝牙(bluetootlh)无线接入技术。 传统的数字化家庭采用pc进行总体控制，缺乏人性化。笔者根据人工情感的思想设计一种配备多种外部传感器的智能机器人，将此智能机器人视作家庭成员，通过它实现对数字化家庭的控制。 本文主要就智能机器人在数字化家庭医疗保健方面的应用进行模型设计，在智能机器人与医疗仪器和控制pc的通信采用蓝牙技术。整个系统的成本较低，功能较为全面，扩展应用非常广阔，具有极大的市场潜力。2 智能机器人的总体设计2．1 智能机器人的多传感器系统 机器人智能技术中最为重要的相关领域是机器人的多感觉系统和多传感信息的集成与融合[1]，统称为智能系统的硬件和软件部分。视觉、听觉、力觉、触觉等外部传感器和机器人各关节的内部传感器信息融合使用，可使机器人完成实时图像传输、语音识别、景物辨别、定位、自动避障、目标物探测等重要功能；给机器人加上相关的医疗模块(ccd、camera、立体麦克风、图像采集卡等)和专用医疗传感器部件，再加上医疗专家系统就可以实现医疗保健和远程医疗监护功能。智能机器人的多传感器系统框图如图1所示。2．2 智能机器人控制系统 机器人控制系统包含2部分：一是上位机，一般采用pc，它完成机器人的运动轨迹规划、传感器信息融合控制算法、视觉处理、人机接口及远程处理等任务；二是下位机，一般采用多单片机系统或dsp等作为控制器的核心部件，完成电机伺服控制、反馈处理、图像处理、语音识别和通信接口等功能。 如果采用多单片机系统作为下位机，每个处理器完成单一任务，通过信息交换和相互协调完成总体系统功能，但其在信号处理能力上明显有所欠缺。由于dsp擅长对信号的处理，而且对此智能机器人来说经常需要信号处理、图像处理和语音识别，所以采用dsp作为智能机器人控制系统的控制器[2]。 控制系统以dsp(tms320c54x)为核心部件，由蓝牙无线通信、gsm无线通信(支持gprs)、电机驱动、数字罗盘、感觉功能传感器(视觉和听觉等)、医疗传感器和多选一串口通信(rs-232)模块等组成，控制系统框图如图2所示。 (1)系统通过驱动电机和转向电机控制机器人的运动，转向电机利用数字罗盘的信息作为反馈量进行pid控制。(2)采用爱立信(ericsson)公司的rokl01007型电路作为蓝牙无线通信模块，实现智能机器人与上位机pc的通信和与其他基于蓝牙模块的医疗保健仪器的通信。(3)支持gprs的gsm无线通信模块支持数据、语音、短信息和传真服务，采用手机通信方式与远端医疗监控中心通信。(4)由于tms320c54x只有1个串行口，而蓝牙模块、gsm无线模块、数字罗盘和视觉听觉等感觉功能传感器模块都是采用rs一232异步串行通信，所以必须设计1个多选一串口通信模块进行转换处理。当tms320c54x需要蓝牙无线通信模块的数据时通过电路选通；当t~ms320c54x需要某个传感器模块的数据时，关断上次无线通信模块的选通，同时选通该次传感器模块。这样，各个模块就完成了与1~ms320c54x的串口通信。3 主要医疗保健功能的实现智能机器人对于数字化家庭的医疗保健可以提供如下的服务：(1)医疗监护通过集成有蓝牙模块的医疗传感器对家庭成员的主要生理参数如心电、血压、体温、呼吸和血氧饱和度等进行实时检测，通过机器人的处理系统提供本地结果。(2)远程诊断和会诊通过机器人的视觉和听觉等感觉功能，将采集的视频、音频等数据结合各项生理参数数据传给远程医疗中心，由医疗中心的专家进行远程监控，结合医疗专家系统对家庭成员的健康状况进行会诊，即提供望(视频)、闻、问(音频)、切(各项生理参数)的服务[3]。3．1机器人视觉与视频信号的传输机器人采集的视频信号有2种作用：提供机器人视觉；将采集到的家庭成员的静态图像和动态画面传给远程医疗中心。机器人视觉的作用是从3维环境图像中获得所需的信息并构造出环境对象的明确而有意义的描述。视觉包括3个过程：(1)图像获取。通过视觉传感器(立体影像的ccd camera)将3维环境图像转换为电信号。(2)图像处理。图像到图像的变换，如特征提取。(3)图像理解。在处理的基础上给出环境描述。通过视频信号的传输，远程医疗中心的医生可以实时了解家庭成员的身体状况和精神状态。智能机器人根据医生的需要捕捉适合医疗保健和诊断需求的图像，有选择地传输高分辨率和低分辨率的图像。在医疗保健的过程中，对于图像传送有2种不同条件的需求：(1)医生观察家庭成员的皮肤、嘴唇、舌面、指甲和面部表情的颜色时，需要传送静态高清晰度彩色图像；采用的方法是间隔一段时间(例如5分钟)传送1幅高清晰度静态图像。(2)医生借助动态画面查看家庭成员的身体移动能力时，可以传送分辨率较低和尺寸较小的图像，采用的方法是进行合理的压缩和恢复以保证实时性。3．2机器人听觉与音频信号的传输机器人采集的音频信号也有2种作用：一是提供机器人听觉；二是借助于音频信号，家庭成员可以和医生进行沟通，医生可以了解家庭成员的健康状况和心态。音频信号的传输为医生对家庭成员进行医疗保健提供了语言交流的途径。 机器人听觉是语音识别技术，医疗保健智能机器人带有各种声交互系统，能够按照家庭成员的命令进行医疗测试和监护，还可以按照家庭成员的命令做家务、控制数字化家电和照看病人等。 声音的获取采用多个立体麦克风。由于声音的频率范围大约是300hz一3400hz，过高或过低频率的声音在一般情况下是不需要传输的，所以只用传送频率范围在1000hz-3000hz的声音，医生和家庭成员就可以进行正常的交流，从而可以降低传输音频信号所占用的带宽，再采用合适的通信音频压缩协议即可满足实时音频的要求。智能机器人的听觉系统如图3所示。3．3各项生理信息的采集与传输 传统检测设备通过有线方式连到人体上进行生理信息的采集，各种连线容易使病人心情紧张，从而导致检测到的数据不准确。使用蓝牙技术可以很好地解决这个问题，带有蓝牙模块的医疗微型传感器安置在家庭成员身上，尽量使其不对人体正常活动产生干扰，再通过蓝牙技术将采集的数据传输到接收设备并对其进行处理。 在智能机器人上安装1个带有蓝牙模块的探测器作为接收设备，各种医疗传感器将采集到的生理信息数据通过蓝牙模块传输到探测器，探测器有2种工作方式：一是将数据交给智能机器人处理，提供本地结果；二是与internet连接(也可以通过gsm无线模块直接发回)，通过将数据传输到远程医疗中心，达到医疗保健与远程监护的目的。视频和音频数据的传输也采用这种方式。智能机器人的数据传输系统如图4所示。4 蓝牙模块的应用4．1蓝牙技术概况 蓝牙技术[4]是用于替代电缆或连线的短距离无线通信技术。它的载波选用全球公用的2．4ghz(实际射频通道为f=2402 k×1mhz，k=0，1，2，…，78)ism频带，并采用跳频方式来扩展频带，跳频速率为1600跳/s。可得到79个1mhz带宽的信道。蓝牙设备采用gfsk调制技术，通信速率为1mbit/s，实际有效速率最高可达721kbit/s，通信距离为10m，发射功率为1mw；当发射功率为100mw时，通信距离可达100m，可以满足数字化家庭的需要。4．2蓝牙模块 rokl01007型蓝牙模块[5]是爱立信公司推出的适合于短距离通信的无线基带模块。它的集成度高、功耗小(射频功率为1mw)，支持所有的蓝牙协议，可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中。该模块包括基带控制器、无线收发器、闪存、电源管理模块和时钟5个功能模块，可提供高至hci(主机控制接口)层的功能。单个蓝牙模块的结构如图5所示。4．3主，从设备硬件组成 蓝牙技术支持点到点ppp(point-t0-point pro-tocol)和点对多点的通信，用无线方式将若干蓝牙设备连接成1个微微网[6]。每个微微网由1个主设备(master)和若干个从设备(slave)组成，从设备最多为7台。主设备负责通信协议的动作，mac地址用3位来表示，即在1个微微网内可寻址8个设备(互联的设备数量实际是没有限制的，只不过在同一时刻只能激活8个，其中1个为主，7个为从)。从设备受控于主设备。所有设备单元均采用同一跳频序列。 将带有蓝牙模块的微型医疗传感器作为从设备，将智能机器人上的带有蓝牙模块的探测器作为主设备。主从设备的硬件主要包括天线单元、功率放大模块、蓝牙模块、嵌入式微处理器系统、接口电路及一些辅助电路。主设备是整个蓝牙的核心部分，要完成各种不同通信协议之间的转换和信息共享，以及同外部通信之间的数据交换功能，同时还负责对各个从设备的管理和控制。5 结束语 随着社会的进步，经济的发展和人民生活水平的提高，越来越多的人需要家庭医疗保健服务。文中提出的应用于数字化家庭医疗保健服务的智能机器人系统的功能较为全面，且在家用智能机器人、基于蓝牙技术的智能家居和数字化医院等方面的拓展应用非常广阔，具有极大的市场潜力。

可以写机器人的由来、结构，与人的区别等，你可以去huikanchina这里了解一下的《机器人学基础》是一部比较系统和全面的机器人学导论性著作，主要介绍机器人学的基本原理及应用。全书共10章，主要内容包括机器人学的起源与发展、机器人学的数学基础、机器人运动方程的表示与求解、机器人动力学方程、机器人的控制原则和控制方法、机器人传感器、机器人轨迹规划、机器人的程序设计、机器人的应用等。

机器人的历史并不算长，1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。英格伯格在大学攻读伺服理论，这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。德沃尔曾于1946年发明了一种系统，可以“重演”所记录的机器的运动。1954年,德沃尔又获得可编程机械手专利，这种机械手臂按程序进行工作，可以根据不同的工作需要编制不同的程序，因此具有通用性和灵活性，英格伯格和德沃尔都在研究机器人，认为汽车工业最适于用机器人干活，因为是用重型机器进行工作，生产过程较为固定。1959年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。机器人分类机器人的分类关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。一般的分类方式：示教再现型机器人通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。数控型机器人不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。感觉控制型机器人利用传感器获取的信息控制机器人的动作。适应控制型机器人机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动。学习控制型机器人机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。智能机器人以人工智能决定其行动的机器人。我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。"机器人"最终是机器还是人？机器人会不会全面超越人类，机器人会不会成为人类的颠覆者，机器人科学的发展对人类是祸还是福？这些问题早已超越了机器人科学工作者思考的范畴。随着机器人科学的发展，有关伦理的、社会的、哲学的思考越来越多。虽然现在机器人都还只是工具，但我们不能永远把机器人简单地当作是一种工具，因为他有其他工具所不具备的人类特征：智能性。或许有一天，人类必须思考："没有机器人，人将变为机器；有了机器人，人仍然是主人"这句话是不是仍然可以说得那么理直气壮。是时候对机器人问题展开全面的哲学思考了！一、机器人会成为生物吗？关于机器人的定义，现在还没有准确的说法。不过，从现有的机器人来看，机器人肯定还只是机器。现有的机器人都只是仿人的机器。比如说，汽车生产流水线上的焊接机器人，它虽然可以比人还有效率，但它终究还是个机器，就跟洗衣机或是电风扇一样，代替了人们某些方面的工作。按照恩格斯的说法，工具就是人的某种器官的延伸。现有的机器人也只是人的某种或某几种器官的延伸，因而也只是工具。不管人的定义是怎样的，起码有一点是肯定的，人首先是生物，这是人之所以成其为人的物质基础。机器人会不会是生物呢？现有的机器人大都是金属、导线和硅晶体的产物，肯定不是生物，以后的机器人会不会是呢？我们现在无从判断。从物质成份上来说，人体所包含的元素、比例、结构方式等或许有一天都可以被复制。不过，我想，有一个问题是，即使人工可以制造出肌肉、神经、骨骼、血液、皮毛等，但是不是可以把这些东西组合在一起成为一个人呢？这首先是一个问题。在这方面，灵长的猿猴最接近，猪狗、虫鱼甚至花草都比机器人更接近人。克隆人当然是生物，但克隆人还是有人类母体的，他具有母体的基因特征。我们所讨论的机器人，显然不应该具有人类母体的基因等特征，否则，将会在伦理上陷入与克隆人同样的困境。克隆人，不在我们要讨论的机器人范畴内，机器人也绝对不能通过对人类克隆的方式来制造。二、机器人会在综合能力上超过人吗？不过，即使是现有的科技水平还比较低下的机器人，也与螺丝刀等纯粹意义上的工具有着本质区别。因为机器人首先必须是有智能的，他的任何行动都是需要经过其"大脑"进行信息加工后做出的，这就具有了显著的人类特征。如果我们能把电脑的运算过程也看作是一种思维的话，机器人在很大程度上就像人一样，做事是经过了脑子的，而螺丝刀显然是没有脑子的。智能性，是机器人与普通工具最大的区别。还有一个不容忽视的地方，现有的机器人即使也只是一种工具，但他与普通工具不同的地方是，机器人不是人类某几种器官的简单延伸，从其设计原理上说，机器人从思维到做出反应的方式上是完全仿人的。谁也不知道，随着机器人科技的发展，机器人会不会完全具有人的所有能力？如果真有那么一天的话，机器人即使不是生物，比如说他的思维载体仍是集成电路而不是生物神经元，他的外部器官仍是金属、橡胶等，那又有什么关系呢？从单个器官的能力来说，机器人肯定是要超过人类的，比如说电脑智力具有可延续性、可集中性、可输入性、思维的高速度等特性，机械手可以在非常恶劣的环境下工作。人类之所以能够控制机器人，非常重要的一点就在于人类没有或者说还没能力赋予机器人全面的能力，人类的综合能力还是要强于机器人的。例如，电脑再发达，但是在没有外部器官去实现其思维的时候也是白搭。但是如果机器人具有了人类的全面能力，甚至在综合能力上超过人类，事情就会变得非常复杂了。三、机器人会有感情吗？如果机器人的综合能力超过了人类，后果会怎么样呢？阿西莫夫提出了机器人忠于人类的三大定律（1.机器人绝不能伤害任何真人。2.机器仍要服从人的指挥。除非违反第一定律。3.绝不能伤害自己，除非违反第一.二定律。）但里面有一个关键问题值得探讨：机器人会不会有自主意识？如果机器人没有自主意识，能力再强也仍然只是忠顺的奴仆，对于完全忠顺的奴仆，我们是不用害怕他的能力的，能力越强对主人越有用。但是如果机器人有自主意识，那么能力强就将是一件非常危险的事情了。要有自主意识，首要的一点是要有感情，或者说，要有欲望，例如，求生欲、占有欲、统治欲等。阿西莫夫在《我，机器人》中并没有探讨这个问题，而是把机器人的感情和欲望当作整部小说展开的前提。感情和欲望在生物界中是一种本能，这种本能不是靠思维来完成的，例如刚出生的婴儿就会吃奶，就有求生欲。机器人没有这些生物基因，光靠思维是不是就会产生感情和欲望呢？这些还有待科学去进一步解决。大家不会忘记的是，1985年，前苏联国际象棋冠军古德柯夫在与机器人棋手下棋时，被机器人释放在金属棋盘上的强大电流击毙。对此，有人猜测是因为机器人棋手连输三局，恼羞成怒所采取的报复举动。不过，这种说法并不一定成立。据日本邮政和电信部门组织的一个研究小组的研究显示，专家认为，机器人发生事故的原因不外乎3种：1，硬件系统故障；2，软件系统故障；3，电磁波的干扰。四、机器人能进行自我繁殖吗？机器人的寿命或许要比人类长，综合能力超过人类的机器人在遇到故障的时候要进行自我修复也许也只是小CASE，但任何东西都不可能长生不老，机器人也不能例外。在这方面，人有一个作为生物的基本优势，那就是具有自我繁殖的能力，可以通过繁殖下一代进行种群延续。这是生物的本能，机器人就算在综合能力上强过人类，但在这方面却没有任何优势可言。机器人会有自我繁殖能力吗？这里面所说的自我繁殖能力，显然不是指那种由人类控制的，完全由机器人操作的机器人工厂的生产方式，在这种复制或者说繁殖的过程中起主导作用的仍然是人。我们要说的是机器人具有的不受外来因素控制的繁殖能力。有报道说英国人工智能和机器人权威专家安东尼·王尔德博士自称有一种名为SRBAs("自我复制战斗机器人"的缩写)的新型机器人样机正在研制中，这种机器人内置了可以进行自我复制的程序。据称，只需造出这种"雌""雄"机器人各一具，他们就可以迅速开始复制下一代。这种机器人在复制前需要"交配"，"雌雄"机器人通过胸部来进行复制程序的对接，30分钟后"雌"体机器人就可以把一个球状的复制机器人从体内弹射出来，在一周内新的机器人便发育成熟。这一过程实际上是由机器人体内无数微型机器人所完成的，它们的功能类似单细胞器官，但是效率惊人。每个"雌"体机器人一天可以"产"下12个新机器人，而且它们的"交配"根本不需要感情因素介入。而且，机器人之间的"交配"是非常冷静的过程，"就像插入一把车钥匙一样"。雌雄交配并产生后一代，是生物所特有的有性生殖方式，现有的机器人根本就不是生物，靠一个自我复制程序就能解决吗？且不说别的，他们进行繁殖的物质基础在哪里呢？报道说是靠机器人体内的微型机器人来完成，那也就是说在造这两个机器人的时候已经在其体内植入了微型机器人，但植入的微型机器人本身就是人类制造的，只不过把这两个机器人当作一种生产工具罢了。如果说是这两个机器人具有自动产生微型机器人的能力，那么我想知道的是，产生这些微型机器人的物质基础又在哪里呢？我们知道，构成机器人的材料诸如金属、橡胶、硅晶体等物质并不像生物机体那样具有可生长性，除非是这两个机器人把自己体内的物质分给这些微型机器人，但这种物质分割能称之为繁殖吗？否则，连基本的物质守衡定理都违反了，可能吗？还有一个疑点，他们生产出来的小机器人又是怎么一个生长发育法呢？难道这些机器人也具备了生物机体一样的生长性吗？五、机器人会有想像力吗？人类的发展进步，想像力是最基本的进步源动力。想像力向来是人类智力最重要的部分，因为它决定信息组合和构造的各种可能性。有限的信息被输入人类个体时，人们使用想像力从这些信息推得世界的全貌。当天马行空的想像力运行的时候，一切事物的细微联系被挖掘出来，一切信息组合的方式被一一考察，一切新知识从不可能处冒出来，想像力令人类智力可以向无限拓展延伸，也使天才与平庸最重要的区别。正是因为追求梦想的实现，人类才有了前进的方向和进步的动力，如果没有想像力，人类也许还住在山洞里与蛇蝎为伍。那么，机器人会具有想像力吗？或者换一个更容易为大家所接受的问题：机器人会做梦吗？关于做梦的物质基础，现在还没谁能够说的清楚，但起码有一点我想是可以肯定的，现有的电脑的这种严格的逻辑运算方式是产生不了想像力的，也是肯定不会做梦的。今后会不会产生会做梦的电脑？谁也不知道。如果不能的话，机器人的能力再强大，也只不过是对现有的东西进行补充完善而已。换句通俗的话说，补锅匠的手艺再好，也做不出电饭锅来。如果机器人没有想像力，那么就算能够自我繁殖，也只不过是一种简单的自我复制罢了，这个群体永远无法进化。所以，我们可以乐观地说："当机器人变得比人类更能干的时候，最少，我们有梦想！"而这，就是人类控制机器人的钥匙。 机器人知识 机器人技术基础 机器人的知识 有关机器人的知识 焊接机器人知识 机器人知识英文版 百科知识库机器人 机器人 机器人总动员 纳米机器人