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機器人 我有新說法
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自動執(zhí)行工作的機器裝置

機器人是自動控制機器(Robot)的俗稱,自動控制機器包括一切模擬人類行為或思想與模擬其他生物的機械(如機器狗,機器貓等)。狹義上對機器人的定義還有很多分類法及爭議,有些電腦程序甚至也被稱為機器人。在當(dāng)代工業(yè)中,機器人指能自動執(zhí)行任務(wù)的人造機器裝置,用以取代或協(xié)助人類工作。理想中的高仿真機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機與人工智能、材料學(xué)和仿生學(xué)的產(chǎn)物,目前科學(xué)界正在向此方向研究開發(fā)。

詞語釋義

字義

robot

1.機器人;自動控制裝置;遙控裝置

2.機械呆板的人,機器般工作的

它是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。

國際上對機器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般來說,人們都可以接受這種說法,即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義:“一種可編程和多功能的操作機;或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?!彼転槿祟悗碓S多方便之處! 

robot,原為robo,意為奴隸,即人類的仆人。作家羅伯特創(chuàng)造的詞匯。

組成部分

機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機械等組成。

執(zhí)行機構(gòu)

即機器人本體,其臂部一般采用空間開鏈連桿機構(gòu),其中的運動副(轉(zhuǎn)動副或移動副)常稱為關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)個數(shù)通常即為機器人的自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運動坐標(biāo)形式的不同,機器人執(zhí)行機構(gòu)可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類型。出于擬人化的考慮,常將機器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部(夾持器或末端執(zhí)行器)和行走部(對于移動機器人)等。

驅(qū)動裝置

是驅(qū)使執(zhí)行機構(gòu)運動的機構(gòu),按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號,借助于動力元件使機器人進行動作。它輸入的是電信號,輸出的是線、角位移量。機器人使用的驅(qū)動裝置主要是電力驅(qū)動裝置,如步進電機、伺服電機等,此外也有采用液壓、氣動等驅(qū)動裝置。

檢測裝置

是實時檢測機器人的運動及工作情況,根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng),與設(shè)定信息進行比較后,對執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)整,以保證機器人的動作符合預(yù)定的要求。作為檢測裝置的傳感器大致可以分為兩類:一類是內(nèi)部信息傳感器,用于檢測機器人各部分的內(nèi)部狀況,如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等,并將所測得的信息作為反饋信號送至控制器,形成閉環(huán)控制。一類是外部信息傳感器,用于獲取有關(guān)機器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息,以使機器人的動作能適應(yīng)外界情況的變化,使之達(dá)到更高層次的自動化,甚至使機器人具有某種“感覺”,向智能化發(fā)展,例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對象、工作環(huán)境的有關(guān)信息,利用這些信息構(gòu)成一個大的反饋回路,從而將大大提高機器人的工作精度。

控制系統(tǒng)

一種是集中式控制,即機器人的全部控制由一臺微型計算機完成。另一種是分散(級)式控制,即采用多臺微機來分擔(dān)機器人的控制,如當(dāng)采用上、下兩級微機共同完成機器人的控制時,主機常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運動學(xué)和動力學(xué)計算,并向下級微機發(fā)送指令信息;作為下級從機,各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)一個CPU,進行插補運算和伺服控制處理,實現(xiàn)給定的運動,并向主機反饋信息。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同,機器人的控制方式又可分為點位控制、連續(xù)軌跡控制和力(力矩)控制。

分類情況

誕生于科幻小說之中一樣,人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊,才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。

中國的機器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā),將機器人分為兩大類,即工業(yè)機器人和特種機器人。所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種*機器人,包括:服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等。在特種機器人中,有些分支發(fā)展很快,有獨立成體系的趨勢,如服務(wù)機器人、水下機器人、微操作機器人等。國際上的機器人學(xué)者,從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類:制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機器人,這和中國的分類是一致的。

空中機器人又叫無人機器,在機器人家族中,無人機是科研活動活躍、技術(shù)進步最大、研究及采購經(jīng)費投入最多、實戰(zhàn)經(jīng)驗豐富的領(lǐng)域。

情感型

性愛機器人已經(jīng)在科幻電影中大行其道,未來機器人情商或超過許多人類。

家務(wù)型

能幫助人們打理生活,做簡單的家務(wù)活。

操作型

能自動控制,可重復(fù)編程,多功能,有幾個自由度,可固定或運動,用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。

程控型

預(yù)先要求的順序及條件,依次控制機器人的機械動作。

數(shù)控型

不必使機器人動作,通過數(shù)值、語言等對機器人進行示教,機器人根據(jù)示教后的信息進行作業(yè)。

搜救類

在大型災(zāi)難后,能進入人進入不了的廢墟中,用紅外線掃描廢墟中的景象,把信息傳送給在外面的搜救人員。

示教再現(xiàn)型

通過引導(dǎo)或其它方式,先教會機器人動作,輸入工作程序,機器人則自動重復(fù)進行作業(yè)。

感覺控制型

利用傳感器獲取的信息控制機器人的動作。

適應(yīng)控制型

能適應(yīng)環(huán)境的變化,控制其自身的行動。

學(xué)習(xí)控制型

能“體會”工作的經(jīng)驗,具有一定的學(xué)習(xí)功能,并將所“學(xué)”的經(jīng)驗用于工作中。

智能

以人工智能決定其行動的機器人。

能力評價

機器人能力的評價標(biāo)準(zhǔn)包括:智能,指感覺和感知,包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習(xí)和邏輯推理等;機能,指變通性、通用性或空間占有性等;物理能,指力、速度、可靠性、聯(lián)用性和壽命等。因此,可以說機器人就是具有生物功能的實際空間運行工具,可以代替人類完成一些危險或難以進行的勞作、任務(wù)等。

展會競賽

序號

名稱

周期

國家/地區(qū)

1

RoboCup(機器人世界bei)

2年

國際

2

WRO(國際機器人奧林匹克競賽)

1年

國際

3

IREX(日該國際機器人展)

1年

日本

4

TIROS(臺北國際機器人展)

1年

中國臺灣

5

Loebner

1年

國際

參考資料

參考資料編輯區(qū)域


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