智能機(jī)器人

本文從智能機(jī)器人概述、智能機(jī)器人研究意義、智能機(jī)器人基本要素、智能機(jī)器人技術(shù)要求、智能機(jī)器人技術(shù)背景、智能機(jī)器人分類及介紹、智能機(jī)器人新型驅(qū)動器、智能機(jī)器人應(yīng)用實例、智能機(jī)器人發(fā)展方向來詳細(xì)闡釋智能機(jī)器人,和您一起分享智能機(jī)器人知識大全。

智能機(jī)器人是一個在感知、思維、效應(yīng)方面全面，模擬人的機(jī)器系統(tǒng)，外形不一定像人。智能機(jī)器人它有相當(dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”。在腦中起作用的是中央計算機(jī)，這種計算機(jī)跟操作它的人有直接的聯(lián)系。最主要的是，這樣的計算機(jī)可以進(jìn)行按目的安排的動作。正因為這樣，我們才說這種機(jī)器人才是真正的機(jī)器人，盡管它們的外表可能有所不同。它是人工智能技術(shù)的綜合試驗場，可以全面地考察人工智能各個領(lǐng)域的技術(shù)，研究他們相互之間的關(guān)系。還可以在有害的環(huán)境中替人從事危險的工作、上天下海、戰(zhàn)場作業(yè)等方面大顯身手。

隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，科技產(chǎn)品日益成為我們生活中幾乎無時不在的、無處不在、無所不在的客觀存在，而智能機(jī)器人就是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。智能機(jī)器人學(xué)所涉及的學(xué)科范圍有：力學(xué)、機(jī)器人拓?fù)鋵W(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)與微電子學(xué)、控制論、計算機(jī)、生物學(xué)、人工智能、系統(tǒng)工程等。這些多學(xué)科領(lǐng)域知識的交叉和融合是智能機(jī)器人技術(shù)得以發(fā)展、拓寬和延伸的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)和運(yùn)用智能機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著智能機(jī)器人技術(shù)的不斷向新的領(lǐng)域拓展，其學(xué)科范圍亦將更加寬闊，同時智能機(jī)器人將不同的學(xué)科知識綜合，使得人們在學(xué)習(xí)和研究的過程中綜合各個學(xué)科。智能機(jī)器人在人類的生活和工業(yè)生產(chǎn)中將會發(fā)揮很大的作用，例如智能機(jī)器人在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、航天、甚至軍事上的應(yīng)用，智能機(jī)器人的出現(xiàn)將會解放很大一部分的勞動力，使得人們可以更好的完成既定的工作，完成人無法完成的高風(fēng)險的任務(wù)。在醫(yī)學(xué)上可以做更加復(fù)雜的醫(yī)療手術(shù)，更好的醫(yī)治病患，以最大限度的減小手術(shù)帶來的不良反應(yīng)。智能機(jī)器人將會創(chuàng)造更大的社會價值。

如前面所說智能機(jī)器人將會在人類生活、工作等各個方面發(fā)揮巨大的作用。例如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)面，新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械的更新和發(fā)展，智能農(nóng)業(yè)機(jī)械的技術(shù)條件已經(jīng)成熟。機(jī)械化的發(fā)展大大的解放了勞動力，促進(jìn)了社會化大生產(chǎn)，創(chuàng)造了巨大的社會財富。如在日本、美國等國家已研制出多種農(nóng)業(yè)用機(jī)器人：采摘機(jī)器人、耕耘機(jī)器人、除草機(jī)器人、飼喂機(jī)器人等，這些機(jī)器人的出現(xiàn)很大程度的提高了生產(chǎn)效率，其高效、高精度的作業(yè)過程是人無法完成的，大大提高了生產(chǎn)效率從而提高了生產(chǎn)總值，為社會創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟(jì)效益。同時智能機(jī)器人在其他產(chǎn)業(yè)方面也為人們創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

大多數(shù)專家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個要素：

一是感覺要素，用來認(rèn)識周圍環(huán)境狀態(tài);

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(zhì)上就是相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關(guān)等機(jī)電元器件來實現(xiàn)。

二是運(yùn)動要素，對外界做出反應(yīng)性動作;

對運(yùn)動要素來說，智能機(jī)器人需要有一個無軌道型的移動機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)諸如平地、臺階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機(jī)構(gòu)來完成。在運(yùn)動過程中要對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)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。

三是思考要素，根據(jù)感覺要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動作。

智能機(jī)器人的思考要素是三個要素中的關(guān)鍵，也是人們要賦予機(jī)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(zhì)上是一個信息處理過程，而計算機(jī)則是完成這個處理過程的主要手段。

一、識別過程，外界輸入的信息向概念邏輯信息轉(zhuǎn)譯，將動態(tài)靜態(tài)圖像、聲音、語音、文字、觸覺、味覺等信息轉(zhuǎn)化為形式化(大腦中的信息存儲形式)的概念邏輯信息。

二、智能運(yùn)算過程，輸入信息刺激自我學(xué)習(xí)、信息檢索、邏輯判斷、決策，并產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)。

三、控制過程，將需要輸出的反應(yīng)轉(zhuǎn)譯為肢體運(yùn)動和媒介信息。實用機(jī)器人在第三個方面做得比較多，而識別和智能運(yùn)算是很弱的，尤其是概念知識的存儲形式、邏輯判斷和決策這些方面更是鮮有成果，這正是人工智能要重點解決的問題。

機(jī)器人是非常典型的機(jī)電一體化的系統(tǒng)，特別是智能機(jī)器人。智能化是機(jī)電一體化的技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的最主要方向，智能技術(shù)的綜合應(yīng)用也使得機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與智力的延伸。智能技術(shù)與傳動系統(tǒng)結(jié)合已經(jīng)產(chǎn)生了一系列的碩果，如智能機(jī)器人。而智能技術(shù)又是一個很寬泛的技術(shù)集成體，包括了很多技術(shù)和研究方向，如智能信息獲取技術(shù)，海量信息處理技術(shù)與方法，智能檢索，機(jī)器學(xué)習(xí)，專家系統(tǒng)技術(shù)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，聲音、圖像、圖形、文字及語言處理、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)、多媒體技術(shù)，機(jī)器翻譯，情感計算，語言識別與合成技術(shù)，手寫體、印刷體漢字識別技術(shù)，傳感信息處理與可視化，智能控制理論與技術(shù)，智能機(jī)器人技術(shù)，生物特征識別技術(shù)(人臉識別、虹膜識別、指紋識別、步態(tài)識別等)等。

在眾多的智能技術(shù)及其分支中，我們認(rèn)為在機(jī)電一體化系統(tǒng)與產(chǎn)品中能夠發(fā)揮重要作用和可以帶動整個行業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)有：智能傳感技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、模式識別技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)、智能機(jī)機(jī)交互技術(shù)、智能控制技術(shù)、智能設(shè)計與智能機(jī)械機(jī)構(gòu)。

1.按功能分類可分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人。

一般機(jī)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(jī)器人。

到目前為止，在世界范圍內(nèi)還沒有一個統(tǒng)一的智能機(jī)器人定義。

2.智能機(jī)器人根據(jù)其智能程度的不同，又可分為三種：

傳感型機(jī)器人

又稱外部受控機(jī)器人。機(jī)器人的本體上沒有智能單元只有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)機(jī)構(gòu)，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(jìn)行傳感信息處理、實現(xiàn)控制與操作的能力。受控于外部計算機(jī)，在外部計算機(jī)上具有智能處理單元，處理由受控機(jī)器人采集的各種信息以及機(jī)器人本身的各種姿態(tài)和軌跡等信息，然后發(fā)出控制指令指揮機(jī)器人的動作。目前機(jī)器人世界杯的小型組比賽使用的機(jī)器人就屬于這樣的類型。

交互型機(jī)器人

機(jī)器人通過計算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對話，實現(xiàn)對機(jī)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(xiàn)一些諸如軌跡規(guī)劃、簡單的避障等功能，但是還要受到外部的控制。

自主型機(jī)器人

在設(shè)計制作之后，機(jī)器人無需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動完成各項擬人任務(wù)。自主型機(jī)器人的本體上具有感知、處理、決策、執(zhí)行等模塊，可以就像一個自主的人一樣獨立地活動和處理問題。機(jī)器人世界杯的中型組比賽中使用的機(jī)器人就屬于這一類型。全自主移動機(jī)器人的最重要的特點在于它的自主性和適應(yīng)性，自主性是指它可以在一定的環(huán)境中，不依賴任何外部控制，完全自主地執(zhí)行一定的任務(wù)。適應(yīng)性是指它可以實時識別和測量周圍的物體，根據(jù)環(huán)境的變化，調(diào)節(jié)自身的參數(shù)，調(diào)整動作策略以及處理緊急情況。交互性也是自主機(jī)器人的一個重要特點，機(jī)器人可以與人、與外部環(huán)境以及與其他機(jī)器人之間進(jìn)行信息的交流。由于全自主移動機(jī)器人涉及諸如驅(qū)動器控制、傳感器數(shù)據(jù)融合、圖像處理、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等許多方面的研究，所以能夠綜合反映一個國家在制造業(yè)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(jī)器人的研究。

智能機(jī)器人的研究從60年代初開始，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前，基于感覺控制的智能機(jī)器人(又稱第二代機(jī)器人)已達(dá)到實際應(yīng)用階段，基于知識控制的智能機(jī)器人(又稱自主機(jī)器人或下一代機(jī)器人)也取得較大進(jìn)展，已研制出多種樣機(jī)。

3.按用途分類

在用途上，智能機(jī)器人與普通機(jī)器人在用途上有許多相似之處，但因其智能性使得它能做更復(fù)雜的工作，完成更高級的任務(wù)。

(1)工業(yè)智能機(jī)器人

工業(yè)智能機(jī)器依據(jù)具體應(yīng)用的不同，通常又可以分成焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等多種類型。作為具有智能的工業(yè)機(jī)器人，他們在很多方面超越了傳統(tǒng)機(jī)器人。焊接機(jī)器人，包括點焊(電阻焊)和電弧焊機(jī)器人，用途是實現(xiàn)自動的焊接作業(yè)。裝配機(jī)器人，比較多地用于電子部件電器的裝配。噴漆機(jī)器人，代替人進(jìn)行噴漆作業(yè)。碼垛、上下料、搬運(yùn)機(jī)器人的功能則是根據(jù)一定的速度和精度要求，將物品從一處運(yùn)到另一處。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人，可以方便迅速地改變作業(yè)內(nèi)容或方式，以滿足生產(chǎn)要求的變化。比如，改變焊縫軌跡，改變噴漆位置，變更裝配部件或位置等等。隨著對工業(yè)生產(chǎn)線柔性的要求越來越高，對各種機(jī)器人的需求也就越來越強(qiáng)烈。

(2)農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人

隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，以定型物、無機(jī)物為作業(yè)對象的工業(yè)機(jī)器人正在向更高層次的以動、植物之類復(fù)雜作業(yè)對象為目標(biāo)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)器人或機(jī)器人化的農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用不僅能夠大大減輕以致代替的人們的生產(chǎn)勞動、解決勞動力不足的問題，而且可以提高勞動生產(chǎn)率，改善農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，防止農(nóng)藥、化肥等對人體的傷害，提高作業(yè)質(zhì)量。但由于農(nóng)業(yè)機(jī)器人所面臨的是非結(jié)構(gòu)、不確定、不宜預(yù)估的復(fù)雜環(huán)境和工作對象，所以與工業(yè)機(jī)器人相比，其研究開發(fā)的難度更大。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究開發(fā)目前主要集中耕種、施肥、噴藥、蔬菜嫁接、苗木株苗移栽、收獲、灌溉、養(yǎng)殖和各種輔助操作等方面。日本是機(jī)器人普及最廣泛的國家，目前已經(jīng)有數(shù)千臺機(jī)器人應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

(3)探索智能機(jī)器人

機(jī)器人除了在工農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用之外，還越來越多地用于極限探索，即在惡劣或不適于人類工作的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)。例如，在水下(海洋)、太空以及在放射性(有毒或高溫等環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。人類借助潛水器具潛人到深海之中探秘，已有很長的歷史。然而，由于危險很大、費用極高，所以水下機(jī)器人就成了代替人在這一危險的環(huán)境中工作的最佳工具?？臻g機(jī)器人是指在大氣層內(nèi)和大氣層外從事各種作業(yè)的機(jī)器人，包括在內(nèi)層空間飛行并進(jìn)行觀測、可完成多種作業(yè)的飛行機(jī)器人，到外層空間其他星球上進(jìn)行探測作業(yè)的星球探測機(jī)器人和在各種航天器里使用的機(jī)器人。

(4)服務(wù)智能機(jī)器人

機(jī)器人技術(shù)不僅在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)探索中得到了廣泛應(yīng)用，也逐漸滲透到人們的日常生活領(lǐng)域，服務(wù)機(jī)器人就是這類機(jī)器人的一個總稱。盡管服務(wù)機(jī)器人的起步較晚，但應(yīng)用前景十分廣泛，目前主要應(yīng)用在清潔、護(hù)理、執(zhí)勤、救援、娛樂、和代替人對設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)等場合。國際機(jī)器人聯(lián)合會給服務(wù)機(jī)器人的一個初步定義是，一種以自主或半自主方式運(yùn)行，能為人類的生活、康復(fù)提供服務(wù)的機(jī)器人，或者是能對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)的一類機(jī)器人。

4.按形態(tài)分類

(1)擬物智能機(jī)器人

仿照各種各樣的生物，日常使用物品，建筑物，交通工具等做出的機(jī)器人，采用非智能或智能的系統(tǒng)來方便人類生活的機(jī)器人。比如：機(jī)器寵物狗“愛寶”(Aibo)，六腳機(jī)器昆蟲，輪式、履帶式機(jī)器人。

(2)仿人智能機(jī)器人

模仿人的形態(tài)和行為而設(shè)計制造的機(jī)器人就是仿人機(jī)器人，一般分別或同時具有仿人的四肢和頭部。機(jī)器人一般根據(jù)不同應(yīng)用需求被設(shè)計成不同形狀和功能，如步行機(jī)器人、寫字機(jī)器人、奏樂機(jī)器人、玩具機(jī)器人等。而仿人機(jī)器人研究集機(jī)械，電子，計算機(jī)，材料，傳感器，控制技術(shù)等多門科學(xué)于一體，代表著一個國家的高科技發(fā)展水平。

5.按級別程度分類

智能機(jī)器人是在工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,現(xiàn)在已開始用于生產(chǎn)和生活的許多領(lǐng)域,按其擁有智能的水平可以分為兩類:

一是初級智能機(jī)器人.它和工業(yè)機(jī)器人不一樣,具有象人那樣的感受,識別,推理和判斷能力.可以根據(jù)外界條件的變化,在一定范圍內(nèi)自行修改程序,也就是它能適應(yīng)外界條件變化對自己怎樣作相應(yīng)調(diào)整.不過,修改程序的原則由人預(yù)先給以規(guī)定.這種初級智能機(jī)器人已擁有一定的智能,雖然還沒有自動規(guī)劃能力,但這種初級智能機(jī)器人也開始走向成熟,達(dá)到實用水平.

二是高級智能機(jī)器人.它和初級智能機(jī)器人一樣,具有感覺,識別,推理和判斷能力,同樣可以根據(jù)外界條件的變化,在一定范圍內(nèi)自行修改程序.所不同的是,修改程序的原則不是由人規(guī)定的,而是機(jī)器人自己通過學(xué)習(xí),總結(jié)經(jīng)驗來獲得修改程序的原則.所以它的智能高出初能智能機(jī)器人.這種機(jī)器人已擁有一定的自動規(guī)劃能力,能夠自己安排自己的工作.這種機(jī)器人可以不要人的照料,完全獨立的工作,故稱為高級自律機(jī)器人.這種機(jī)器人也開始走向?qū)嵱谩?/p> 智能機(jī)器人新型驅(qū)動器

智能機(jī)器人除了傳統(tǒng)的電動機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動等方式外，由于結(jié)構(gòu)及尺寸的不同，還常采用如下一些新型的驅(qū)動器。靜電驅(qū)動形狀記憶合金驅(qū)動壓電驅(qū)動及磁致伸縮驅(qū)動。

1、靜電驅(qū)動器

靜電驅(qū)動器利用電荷間引力和排斥力的互相作用順序驅(qū)動電極而產(chǎn)生平移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)因靜電作用屬于表面力，動。因靜電作用屬于表面力，作用力大小和元件尺寸的二次方成正比，和元件尺寸的二次方成正比，在尺寸很微小時，能夠產(chǎn)生很足的電量。小時，能夠產(chǎn)生很足的電量。

靜電驅(qū)動器有回轉(zhuǎn)型和直線型兩種。

驅(qū)動時，將轉(zhuǎn)子當(dāng)做接地電極，長方形或扇形定子作為另一極，通過順次移動加在定子上的電壓，從而使定子與轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生引力與排斥力，就可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)或直線移動。靜電驅(qū)動器的位置和速度控制需要轉(zhuǎn)子位置檢測電路。

2、形狀記憶合金驅(qū)動器

形狀記憶合金之所以可用做驅(qū)動器，形狀記憶合金之所以可用做驅(qū)動器，首先是由于其具有形狀記憶效應(yīng)(shape先是由于其具有形狀記憶效應(yīng)memoryeffect)。一般金屬材料受到外。力作用后會發(fā)生彈性變形，力作用后會發(fā)生彈性變形，達(dá)到屈服點后產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)力消除后，后產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)力消除后，留下永久變形;久變形;而形狀記憶合金在發(fā)生塑性變形后加熱到某一溫度之上，形后加熱到某一溫度之上，能夠回復(fù)到變形前的形狀，這就是形狀記憶效應(yīng)。變形前的形狀，這就是形狀記憶效應(yīng)。

3、壓電效應(yīng)驅(qū)動器

某些物質(zhì)在外力作用下不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部出現(xiàn)極化——表面上有電荷出現(xiàn)，形成電場;當(dāng)外力消失時，材料重新回復(fù)到原來的狀態(tài)，電場也隨即消失，這種現(xiàn)象即稱為壓電效應(yīng)。

4、磁致伸縮驅(qū)動器

磁致伸縮效應(yīng)是指鐵磁材料和亞鐵磁材料磁化狀態(tài)的改變導(dǎo)致其長度發(fā)生微小的變化，化狀態(tài)的改變導(dǎo)致其長度發(fā)生微小的變化，1840年焦耳就發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，因此也稱年焦耳就發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，年焦耳就發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象為焦耳效應(yīng);與此相反，為焦耳效應(yīng);與此相反，當(dāng)材料受到壓力或張力作用而使材料長度發(fā)生變化時，張力作用而使材料長度發(fā)生變化時，材料內(nèi)部的磁化狀態(tài)也隨之改變，部的磁化狀態(tài)也隨之改變，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮逆效應(yīng)。致伸縮逆效應(yīng)。

5、人工肌肉

為了更好地模擬生物體的運(yùn)動功能以在機(jī)器人上應(yīng)用，人上應(yīng)用，目前已經(jīng)研制出了各種不同類型的人工肌肉，如利用高分子凝膠、的人工肌肉，如利用高分子凝膠、形狀記憶合金等材料制成的人工肌肉。合金等材料制成的人工肌肉。其中應(yīng)用最為廣泛的是氣動人工肌肉。廣泛的是氣動人工肌肉。

氣動人工肌肉的概念在20世紀(jì)年代由俄國發(fā)明家氣動人工肌肉的概念在世紀(jì)30年代由俄國發(fā)明家世紀(jì)年代由俄國發(fā)明家SGarasiev提出。提出。提出到了20世紀(jì)年代，美國醫(yī)生Joseph.L.Mckibben世紀(jì)50年代到了世紀(jì)年代，美國醫(yī)生發(fā)明了一種以其名字命名的氣動人工肌肉，發(fā)明了一種以其名字命名的氣動人工肌肉，即Mckibben肌肉，并用其設(shè)計了能夠輔助殘疾手指運(yùn)肌肉，肌肉動的氣動裝置。世紀(jì)年代后Mckibben肌肉就被世紀(jì)60年代后動的氣動裝置。20世紀(jì)年代后肌肉就被電動機(jī)所取代。電動機(jī)所取代。20世紀(jì)年代，日本工程師在世紀(jì)80年代世紀(jì)年代，日本工程師在Mckibben肌肉的設(shè)計肌肉的設(shè)計基礎(chǔ)上，又推出Rubbertuator，并用其制造出噴漆基礎(chǔ)上，又推出，用機(jī)器人手臂。用機(jī)器人手臂。這期間世界上一些專家、這期間世界上一些專家、學(xué)者和廠家相繼研制和開發(fā)出各種類型的氣動人工肌肉，但到現(xiàn)在為止，出各種類型的氣動人工肌肉，但到現(xiàn)在為止，普遍使用的仍是日本Bridgestone公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的Rubbertuator用的仍是日本公司生產(chǎn)的和德國某公司生產(chǎn)的氣動肌腱(fluidicmuscle)。和德國某公司生產(chǎn)的氣動肌腱。

機(jī)器人的智能從無到有、從低級到高級，機(jī)器人的智能從無到有、從低級到高級，并隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷深入發(fā)展。著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷深入發(fā)展。隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能、隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能、新材料和Mems技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人智能化、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，料和技術(shù)的發(fā)展機(jī)器人智能化、微型化的發(fā)展趨勢已凸現(xiàn)出來。化、微型化的發(fā)展趨勢已凸現(xiàn)出來。網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人在遠(yuǎn)程醫(yī)療、戰(zhàn)地救護(hù)、娛樂等領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人在遠(yuǎn)程醫(yī)療、戰(zhàn)地救護(hù)、域有廣闊的應(yīng)用前景。域有廣闊的應(yīng)用前景。

1、網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展拓寬了智能機(jī)器人的應(yīng)用范圍。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展拓寬了智能機(jī)器人的應(yīng)用范圍。利用網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)可以對機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操作，網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)可以對機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操作，代替人在遙遠(yuǎn)的地方工作。利用網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人，代替人在遙遠(yuǎn)的地方工作。利用網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人，外科專家可以在異地為病人實施疑難手術(shù)。家可以在異地為病人實施疑難手術(shù)。2001年，身在美國紐約的外科醫(yī)生雅克馬雷斯科成年身在美國紐約的外科醫(yī)生雅克·馬雷斯科成功地利用機(jī)器人為躺在法國東北部城市的一位女患者做了膽囊摘除手術(shù)，做了膽囊摘除手術(shù)，這是網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人成功應(yīng)用的一個范例。范例。在國內(nèi)，北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)和海軍總醫(yī)院在國內(nèi)，北京航空航天大學(xué)、共同開發(fā)的遙控操作遠(yuǎn)程醫(yī)用機(jī)器人系統(tǒng)可以在異地為病人實施開顱手術(shù)。為病人實施開顱手術(shù)。

美國一家網(wǎng)絡(luò)科技公司研制了一個金屬骷髏機(jī)器人玩具，模仿《絕滅戰(zhàn)士》中的機(jī)器人。器人玩具，模仿《絕滅戰(zhàn)士》中的機(jī)器人。用戶通過串行口將骷髏機(jī)器人連接到自己的計算機(jī)上，就能通過互聯(lián)網(wǎng)控制骷髏機(jī)器人。骷髏機(jī)器人散發(fā)紅光的眼睛中隱藏著小型相機(jī)，骷髏機(jī)器人散發(fā)紅光的眼睛中隱藏著小型相機(jī)，相機(jī)能將周圍的影像傳送到控制者的計算機(jī)中。相機(jī)能將周圍的影像傳送到控制者的計算機(jī)中。骷髏機(jī)器人還能將用戶傳遞的語音信號以陰森森的語音說出來。森的語音說出來。

2、微型機(jī)器人

日本東京工業(yè)大學(xué)的一名教授對微型和超微型機(jī)構(gòu)尺寸作了一個基本的定義：～機(jī)構(gòu)尺寸作了一個基本的定義：1～100mm機(jī)機(jī)構(gòu)尺寸為小型機(jī)構(gòu)，為微型機(jī)構(gòu)，構(gòu)尺寸為小型機(jī)構(gòu)，0.01～1mm為微型機(jī)構(gòu)，～為微型機(jī)構(gòu)10µm以下為超微型機(jī)構(gòu)。微型機(jī)器人的發(fā)展以下為超微型機(jī)構(gòu)。以下為超微型機(jī)構(gòu)依賴于微加工工藝、微傳感器、依賴于微加工工藝、微傳感器、微驅(qū)動器和微結(jié)構(gòu)的發(fā)展。結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

3、高智能機(jī)器人

美國著名的科普作家阿西莫夫曾設(shè)想機(jī)器人具有這樣的數(shù)學(xué)天賦：有這樣的數(shù)學(xué)天賦：“能像小學(xué)生背乘法口訣一樣來心算三重積分，一樣來心算三重積分，做張量分析題如同吃點心一樣輕巧”。心一樣輕巧”機(jī)器人需要處理和存儲的信息量大，機(jī)器人需要處理和存儲的信息量大，要求計算機(jī)的實時處理速度快。機(jī)的實時處理速度快。

1997年，IBM公司開發(fā)的名為“深藍(lán)”的年公司開發(fā)的名為“深藍(lán)”公司開發(fā)的名為RS/6000SP超級計算機(jī)打敗了國際象棋之超級計算機(jī)打敗了國際象棋之王——卡斯帕羅夫，顯示了大型計算機(jī)的威力。卡斯帕羅夫，顯示了大型計算機(jī)的威力?？ㄋ古亮_夫“深藍(lán)”重達(dá)1.4t，有32個節(jié)點，每個節(jié)點有深藍(lán)”重達(dá)，個節(jié)點，個節(jié)點8塊專門為進(jìn)行國際象棋對弈設(shè)計的處理器，塊專門為進(jìn)行國際象棋對弈設(shè)計的處理器，塊專門為進(jìn)行國際象棋對弈設(shè)計的處理器平均運(yùn)算速度為每秒200萬步。平均運(yùn)算速度為每秒萬步。萬步如果將“深藍(lán)”如果將“深藍(lán)”這樣的計算機(jī)體積縮小到相當(dāng)就可以直接放人機(jī)器人的腦中。小，就可以直接放人機(jī)器人的腦中。

4、變結(jié)構(gòu)機(jī)器人

智能機(jī)器人工作環(huán)境千變?nèi)f化，科學(xué)家夢想著機(jī)智能機(jī)器人工作環(huán)境千變?nèi)f化，器人能像人和動物一樣運(yùn)動。比如，器人能像人和動物一樣運(yùn)動。比如，像蛇一樣爬像人一樣用兩條腿行走。日本在仿人形機(jī)器人上取得了很大的進(jìn)步。但是機(jī)器人的行走速度慢，對地面的要求很高，機(jī)器人的行走速度慢，對地面的要求很高，真正達(dá)到像人一樣行走的水平，道路仍然很漫長。變結(jié)構(gòu)機(jī)器人研究的目標(biāo)就是創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)環(huán)境的變化變換結(jié)構(gòu)。如機(jī)器人可以依照環(huán)境的變化將自己變成一條蛇或者一個四條腿爬行的昆蟲。

目前機(jī)器人的研究正處于第3代智能機(jī)器人階段,盡管國內(nèi)外對此的研究已經(jīng)取得了許多成果,但其智能化水平仍然不盡人意。圍繞未來的智能機(jī)器人,

本文提出如下幾個有待發(fā)展的技術(shù)方向:

(1)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化:利用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各種機(jī)器人連接到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上,并通過網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器人進(jìn)行有效的控制。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)遙操作控制技術(shù)、眾多信息組的壓縮與擴(kuò)展方法及傳輸技術(shù)等;

(2)智能控制中的軟計算方法:與傳統(tǒng)的計算方法相比,以模糊邏輯、基于概率論的推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和混沌為代表的軟計算技術(shù)具有更高的魯棒性、易用性及計算的低耗費性等優(yōu)點,應(yīng)用到機(jī)器人技術(shù)中,可以提高其問題求解速度,較好地處理多變量、非線性系統(tǒng)的問題;

(3)機(jī)器學(xué)習(xí):各種機(jī)器學(xué)習(xí)算法的出現(xiàn)推動了人工智能的發(fā)展,強(qiáng)化學(xué)習(xí)、蟻群算法、免疫算法等可以用到機(jī)器人系統(tǒng)中,使其具有類似人的學(xué)習(xí)能力,以適應(yīng)日益復(fù)雜的、不確定和非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境;

(4)智能人機(jī)接口:人機(jī)交互的需求越來越向簡單化、多樣化、智能化、人性化方向發(fā)展,因此需要研究并設(shè)計各種智能人機(jī)接口如多語種語音、自然語言理解、圖像、手寫字識別等,以更好地適應(yīng)不同的用戶和不同的應(yīng)用任務(wù),提高人與機(jī)器人交互的和諧性;

(5)多機(jī)器人協(xié)調(diào)作業(yè):隨著人工智能方法、機(jī)器人技術(shù)以及多智能體系統(tǒng)(MultiAgentSystem:MAS)等研究的深入,如何組織和控制多個機(jī)器人來協(xié)作完成單機(jī)器人無法完成的復(fù)雜任務(wù),在復(fù)雜未知環(huán)境下實現(xiàn)實時推理反應(yīng)以及交互的群體決策和操作,已經(jīng)成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的新課題,具有重要的理論和現(xiàn)實意義。