智能機器人現(xiàn)狀及創(chuàng)新實踐

智能機器人實習工程訓練中心創(chuàng)新實踐研究室

成績考核辦法總分100分1、以實習態(tài)度、勞動紀律為依據(jù)，滿分15分2、以實習報告成績?yōu)橐罁?jù)，滿分30分3、以完成考核情況為依據(jù)，滿分55分創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力。一個沒有創(chuàng)新能力的民族，難以屹立于世界先進民族之林。————江澤民知識經(jīng)濟時代要求什么樣的人才：1、良好的素質(zhì)（思想道德、文化、專業(yè)、心理）2、較強的綜合能力、創(chuàng)新能力、技術(shù)專長3、較強的適應能力、競爭能力《2004年中國教育綠皮書》：素質(zhì)教育歸納為五個方面：1、面向全體學生2、促進學生全面發(fā)展3、重視學生創(chuàng)新精神和實踐能力4、發(fā)展學生主動精神、重視學生個性發(fā)展5、著眼于學生終身可持續(xù)發(fā)展學生的四種素質(zhì)：思想道德、文化、專業(yè)、心理教師：傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)，三者缺一不可教學目標機器人實習是面向全校本科生開設的以智能機器人為實習平臺，進行個人智能機器人的應用系統(tǒng)實驗，以及對智能機器人的機電控制系統(tǒng)進行實習、認知與研究。使學生在動手能力、創(chuàng)造能力、綜合能力、合作能力和進取精神等方面得到培養(yǎng)，充分調(diào)動學生的積極性和激發(fā)學習興趣與創(chuàng)造熱情，提高學生的綜合素質(zhì)，并使我校工程訓練中心在學生能力培養(yǎng)方面處于國內(nèi)先進水平。機器人實訓項目內(nèi)容(實習實訓2天)第一單元1、講解新世紀高等工程技術(shù)發(fā)展趨勢及前沿動態(tài)；2、講解機器人的基本概念、分類、機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢；3、講解能力風暴機器人的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)；第二單元4、講解能力風暴機器人硬件結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)；5、講解能力風暴機器人使用注意事項；6、講解機器人的連接方法、自檢方法，學生練習；7、講解能力風暴機器人的編程方法VJC；8、學生練習編寫程序；第三單元9、講解編程方法，學生練習編寫程序；第四單元10、學生進行機器人人工智能項目設計并完成；11、學生完成實訓報告。機器人實訓項目內(nèi)容(實習實訓2.5天)

第一單元1、講解新世紀高等工程技術(shù)發(fā)展趨勢及前沿動態(tài)；2、講解機器人的基本概念、分類、機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢；3、講解能力風暴機器人的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)；第二單元

4、講解能力風暴機器人硬件結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)；5、講解能力風暴機器人使用注意事項；6、講解機器人的連接方法、自檢方法；7、學生練習機器人的連接和自檢、下載表演程序；8、講解能力風暴機器人的編程方法VJC、JC；第三單元9、講解編程方法，學生練習編寫程序；第四單元10、講解編程方法，學生練習編寫程序；11、學生進行機器人人工智能項目設計；第五單元12、學生繼續(xù)進行機器人人工智能項目設計并完成；13、學生完成實訓報告。當代工程技術(shù)發(fā)展趨勢一、信息技術(shù)革命作用日益增強1958年研制出第一塊硅集成電路，從此信息技術(shù)由電子管、半導體器件跨入以集成電路為基石的階段而飛速發(fā)展。信用卡由磁帶型向芯片型轉(zhuǎn)變信息和知識在戰(zhàn)爭中能發(fā)揮重要作用二、精密、微型化技術(shù)的演進與革命方興未艾微電子技術(shù)的發(fā)展，1995年進入吉規(guī)模（GSI）集成時代。集成電路芯片集成度每隔18個月就翻一番微機械技術(shù)給社會帶來深刻影響微機電系統(tǒng)納米級制造技術(shù)三、新材料技術(shù)

功能材料的小型化、信息化結(jié)構(gòu)材料的復合化四、生生物技技術(shù)的的發(fā)展展五、綜綜合集集成技技術(shù)系統(tǒng)工工程，，軟件件集成成，綜綜合集集成演演示，，科學學的計計劃管管理柔性制制造系系統(tǒng)（（FMS）計算機機集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)（CIMS）并行工工程（（ConcurrentEngineering）工作作模式式20世世紀，，人類類取得得了輝輝煌的的成就就，從從量子子理論論、相相對論論的創(chuàng)創(chuàng)立，，原子子能的的使用用，脫脫氧核核糖核核酸雙雙螺旋旋結(jié)構(gòu)構(gòu)的發(fā)發(fā)現(xiàn)，，到信信息技技術(shù)的的騰飛飛，人人類基基因組組工作作草圖圖的繪繪就，，世界界科技技發(fā)生生了深深刻的的變革革。信信息技技術(shù)、、生物物技術(shù)術(shù)、新新材料料技術(shù)術(shù)、先先進制制造技技術(shù)、、海洋洋技術(shù)術(shù)、航航空航航天技技術(shù)等等都取取得了了重大大突破破，極極大地地提高高了社社會生生產(chǎn)力力。智能機機器人人所包包含的的技術(shù)術(shù)機械設設計與與制造造電子電電工技技術(shù)計算機機原理理網(wǎng)絡、、程序序設計計傳感器器自動控控制數(shù)字信信號處處理優(yōu)化設設計人工智智能機器人人學機器人人是是20世紀紀才出出現(xiàn)的的新名名詞。。1920年，，捷克克劇作作家Capek在他他的《《羅薩薩姆萬萬能機機器人人公司司（R.U.R）》》劇本本中，，第一一次提提出了了機器器人（（robot））這個個詞。。robota本是是強制制勞動動的的意思思，Capek在二二十世世紀工工業(yè)革革命后后技術(shù)術(shù)和生生產(chǎn)快快速發(fā)發(fā)展的的背景景下，，根據(jù)據(jù)它造造出具具有““奴隸隸機器器”含含義的的新詞詞robot。。它反映映著人人類希希望制制造出出象人人一樣樣會思思考，，有勞勞動的的機機器代代替自自己工工作的的愿望望。但但在當當時，，機器器人一一詞也也僅僅僅具有有科幻幻意義義，并并不具具備現(xiàn)現(xiàn)實意意義，，真正正使機機器人人成為為現(xiàn)實實是20世紀紀工業(yè)業(yè)機器器人出出現(xiàn)以以后。。機器人人時代代（上上）機器人人時代代（下下）古代機機器人人機器馬馬車寫字機機器人人

地動儀儀關于機機器人人如何何分類類，國國際上上沒有有制定定統(tǒng)一一的標標準。。方式式多樣樣：按負負載重重量按控控制方方式按自自由度度按結(jié)結(jié)構(gòu)按應應用領領域按控控制器器的信信息輸輸入方方式按智智能程程度按移移動性性例：JIRA分類名稱簡要解釋操作型機器人

能自動控制，可重復編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用于相關自動化系統(tǒng)中程控型機器人

按預先要求的順序及條件，依次控制機器人的機械動作示教再現(xiàn)型機器人

通過引導或其它方式，先教會機器人動作，輸入工作程序，機器人則自動重復進行作業(yè)數(shù)控型機器人不必使機器人動作，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)感覺控制型機器人利用傳感器獲取的信息控制機器人的動作適應控制型機器人

機器人能適應環(huán)境的變化，控制其自身的行動學習控制型機器人

機器人能“體會”工作的經(jīng)驗，具有一定的學習功能，并將所“學”的經(jīng)驗用于工作中智能機器人以人工智能決定其行動的機器人按用途途工業(yè)機機器人人探索機機器人人服務機機器人人軍事機機器人人農(nóng)業(yè)機機器人人娛樂機機器人人研究用用機器器人工業(yè)用用機器器人機器人人中最最龐大大的族族群，，2003年達達81，800臺2003年年工業(yè)業(yè)機器器人年年銷售售量年年均增增長19％。2004-2007年，世世界工工業(yè)機機器人人的增增長主主要集集中在在北美美及歐歐洲。。日本和和美國國工業(yè)業(yè)機器器人的的年銷銷售量量分別別增長長年均均增長長25％和和28%。。同期，，歐盟盟的年年銷售售量增增加到到4％％。2003年年世界界工業(yè)業(yè)機器器人數(shù)數(shù)量分分布圖圖(UNECE/IFR及各各國機機器人人協(xié)會會)2003年制造造業(yè)中每每萬名雇雇員所擁擁有的工工業(yè)機器器人數(shù)量量一汽“紅紅旗”轎轎車機器器人焊接接線搬運機器器人弧焊機器器人汽車裝配配機器人人探索機器器人：PyramidRover探索：火火星探測測機器人人火星機器器人Beagle2火星探測測機器人人：“旅旅居者””2004年初登登上火星星的自主主機器人人孿生兄兄弟－““勇氣（Spirit）”、、“機遇遇（Opportunity）”號號水下機器器人“探索者者號”水水下1000米米機器人人水下6000米米無纜自自治機器器人軍用：掃掃雷機器器人軍用：飛飛行偵察察機器人人農(nóng)用機器器人除草機器器人嫁接機器器人林業(yè)機器器人伐根機器器人移栽機器器人服務：導導盲機器器人、家家用機器器人《=三三菱重重工推出出家用機機器人““牛若丸丸”服務：就就餐輔助助機器人人SECOM開發(fā)發(fā)出日本本首臺就就餐輔助助機器人人服務：輔輔助機器器人身穿HAL3號號的模特特iBOT服務：警警衛(wèi)、醫(yī)醫(yī)護機器器人售價950萬日日元的警警衛(wèi)機器器人C4型醫(yī)護型智智能機器器人“PARO”。以以“善解解人意””為目的的進行研研究，開開發(fā)出了了此款海海豹型機機器人。?？赏谠趯ψ≡涸翰∪说牡闹委煼椒矫姘l(fā)揮揮作用。。服務：吸塵塵器機器人人研究產(chǎn)品：：T7S-Type2三洋電機和和Tmsuk聯(lián)合開開發(fā)的4足足行走機器器人“T7S-TYPE2””。可以象動物一樣樣移動著重重心前進，，速度可達達35m／／分。全長長750mm。美國“蜘蛛蛛”機器人人研究：斯坦佛大學學機器人實實驗室1TheStanfordArm，VictorScheinman,Hand-EyeProject,StanfordArtificialIntelligenceLaboratory,1969因60年代代末期開發(fā)發(fā)的斯坦佛佛手眼系統(tǒng)統(tǒng)而載入史史冊。研究：斯坦佛大學學機器人實實驗室2該實驗室在在操作臂、、機器學習習、導航和和機器視覺覺等方面進進行了大量量的研究。。移動機械手手臂柔順性性視頻研究：斯坦佛大學學機器人實實驗室3TraversingvariedobstaclesunderplanningcontrolCrossingsteppingstones,demonstratingreal-timereplanningHoppinginplace,demonstratingpassivestability3DHoppingontilefloorunderremotecontrol3DDemonstrationofsensor-compensatedlegpositioning3DHoppingoncarpetusingattitudefeedbacksensor研究：卡內(nèi)基梅隆隆大學機器器人所1MarsAutonomy研究：麻省省理工AILab1Kismetisanexpressiveroboticcreaturewithperceptualandmotormodalitiestailoredtonaturalhumancommunicationchannels.研究：麻省省理工AILab2研究：麻省省理工AILab3AngryCalmInterestSadSurpriseHappy研究：麻省省理工AILab3仿生研究：：MIT模擬蝸牛爬爬行的機器器人。長約約25厘米米，像蝸牛牛爬行，能能沿著濕潤潤有粘性的的液體表面面滑行。機機器蝸牛的的作用原理理在于有彈彈性的膠膜膜，硅酮樹樹脂和水、、甘油混合合物被用作作粘性物質(zhì)質(zhì)。研究：微型型機器人精工愛普生生開發(fā)成功功體積僅7.8cm3、重12.5g的微型機機器人“MonsieurII-P”，研究用機器器人通過形狀記記憶合金模模仿肌肉的的收縮來實實現(xiàn)人工肌肌肉的功能能。用背部部的金屬纖纖維振動翅翅膀（TOKI公司司）ERATO開發(fā)用用于運動控控制研究的的機器人morph。身高高34cm、動作靈靈敏迅速。。研究用機器器人日本法政大大學高島研研究所的““薩克斯管管自動演奏奏機器人””。日本防衛(wèi)大大學校瀑田田研究室開開發(fā)的單杠杠運動機器器人“Tackey”，能放放手在空中中作空翻動動作娛樂：AIBO(Sony公司)6種感情：喜悅,憂憂郁，生氣，，奇怪，恐懼懼與不滿4種本能：愛恨,搜索索,移動,攻攻擊性AIBO的感感覺觸覺：聽覺視覺平衡感：情感表達娛樂：SDR-4X(Sony公公司)娛樂：SDR-4X(Sony公公司)SDR-4X.MPEG娛樂:ATR(日本國際電氣通信基礎技術(shù)研究所）機器人曲棍球機器人乒乓球研究產(chǎn)品：ASIMO(本田公司)具有能理解人人的姿勢和動動作的意思并并自律地行動動的智能化技技術(shù)。對接近的人問問候、跟隨人人、移動到指指定的場所及及識別人臉并并呼叫名字等等人的應對能能力通過網(wǎng)絡進行行信息提供和和向?qū)У确談?。它是世界上第第一個具有這這些綜合性智智能化技術(shù)的的人型特征機機器人打招呼爬坡下樓梯1下樓梯2研究產(chǎn)品：ASIMO(本田公司)ASIMO2研究產(chǎn)品：韓韓國HUBO機器人研究平臺產(chǎn)品品iRobot(MIT)研究平臺產(chǎn)品品:ActiveMedia研究平臺產(chǎn)品品：GrandarAS-RAS-RF研究平臺機器器人的用途多方向研究平平臺:多傳感器融合合運動控制視頻編碼網(wǎng)絡控制計算智能語音識別多機器人協(xié)調(diào)調(diào)國內(nèi)外大型機機器人比賽平平臺應用項目開發(fā)發(fā)平臺與課程相整合合的體驗式教教學平臺我國的研究成成果SMA六足微笑型機機器人細小工業(yè)管道道機器人移動探測系統(tǒng)統(tǒng)“先行者”類類人型機器人人多指靈巧手機器人的比賽賽目的：研究型型探索/教育育型普及+娛娛樂著名比賽：TrinityCollegeFire-FightingContest三一學院的滅火火比賽RoboCupFIRACupCCTV機器器人電視大賽賽廣茂達杯智能能機器人大賽賽中國國內(nèi)最早早的全國性機機器人比賽比賽內(nèi)容滅火比賽足球比賽創(chuàng)新制作比賽賽機器人擂臺賽賽機器人戲劇表表演比賽

-Bytheyear2050,

developateamoffullyautonomoushumanoidrobots

thatcanwinagainstthehumanworldsoccerchampionteam.-

HumanvsHumanoid

@RoboCup2003humanoidleagueRoboCup2004Lisbon,portugalJune27-July5th,2004RoboCupRoboCup成立于1996年，，并于當年在在日本舉行了了表演賽，以以后每年舉辦辦一屆。其波波及的范圍越越發(fā)廣泛，比比賽的類型也也不斷增加。。RoboCup競賽現(xiàn)現(xiàn)在分為仿真真組、小型機機器人組、中中型機器人組組、四腿機器器人組（SONY公司發(fā)發(fā)起）和類人人機器人組。。RoboCupMiddleSizeLeagueSmallsizeleague4-LeggedRobotLeagueHumanoidLeagueRobocopJuniorRoboCupSoccerSimulationFIRACup從1996年在韓國大田的KAIST舉辦第一屆MiroSot比賽至今，F(xiàn)IRA已經(jīng)舉行了八屆世界杯比賽，足跡遍布亞洲、歐洲、美洲和大洋洲，成為各類國際機器人競賽中最具水平和影響力的賽事之一。除了一年一度的世界杯比賽以外，每年還有許多地區(qū)性的FIRA機器人足球比賽。蓬勃發(fā)展的機器人足球比賽對機器人足球的研究起到了巨大的推動作用。FIRA機器人足球比賽的種類也由最開始的MiroSot不斷增加，目前已經(jīng)包括MiroSot、RoboSot、HuroSot、SimuroSot等多個類別。新世紀的期望望21世紀將是是機器人的世世紀2005年實實用于清潔、、玩具、簡單單服務2015年達達到老鼠的智智力水平2030年達達到猴子的智智力水平2050年在在微生物領域域應用。機器人是一種具有自自動性、智能能性、個體性性、半機械半半人性、作業(yè)業(yè)性、通用性性、信息性、、柔性、有限限性、移動性性等特性的機機器（1967年日日本森政弘）機器人具有如下3個個條件：（1967年日日本加藤一郎郎）1，具有腦、、手、腳等三三要素的個體體；2，具有非接接觸傳感器（（用眼、耳接接受遠方信息息）和接觸傳傳感器；3，，具有平衡覺覺和固有覺的的傳感器。機器人學是指設計能根根據(jù)傳感器信信息實現(xiàn)預先先規(guī)劃好的作作業(yè)系統(tǒng)，并并以此系統(tǒng)的使用用方法作為研研究對象（（1988年法法國埃斯皮奧奧）工業(yè)機器人是一種具有自自動控制的操操作和移動功功能，能完成成各種作業(yè)的的可編程操作機機。（1987年國國際標準化組組織）機器人是一種自動化化的機器，所所不同的是這這種機器具備備一些與人或或生物相似的的智能能力，，如感知能力力、規(guī)劃能力力、動作能力力和協(xié)同能力力，是一種具具有高度靈活活性的自動化化機器。機器人的定義義什么是機器人人技術(shù)●機器人技術(shù)術(shù)是機器人的的設計、制造造和應用的技術(shù)。它是電電子技術(shù)、機機械技術(shù)、光光電技術(shù)、聲聲學、傳感器技技術(shù)、電子計計算機技術(shù)、、自動控制技技術(shù)等相關技術(shù)術(shù)相互滲透、、相互結(jié)合的的綜合性技術(shù)術(shù)?！駲C器人是機機電一體化的的技術(shù)密集型型產(chǎn)品。隨著知識經(jīng)濟濟的到來，高高技術(shù)成為世世界各國爭奪奪的焦點，機機器人技術(shù)作作為其中重要要分支受到各各國的普遍重重視。一、發(fā)展機器器人可以提高高綜合國力。。二、發(fā)展機器器人技術(shù)可以以提高國防實實力。三、機器人可可以形成一個個巨大的產(chǎn)業(yè)業(yè)。四、發(fā)展機器器人可以提高高國家的國際際地位。機器人技術(shù)的的發(fā)展1958年美美國UNIMATION公司推出第第一臺工業(yè)機機器人。比起號稱“機機器人王國””的日本起步步至少要早五五六年。經(jīng)過過30多年的的發(fā)展，美國國現(xiàn)已成為世世界上的機器器人強國之一一，基礎雄厚厚，技術(shù)先進進。1954年，，電子學家德德沃爾獲得了了一項“可編編程序機械手手”的專利，，這是一種象象人手臂的機機械手，它按按程序進行工工作，這種程程序可以根據(jù)據(jù)不同工作需需要來編制，，因此，具有有通用性和靈靈活性，由此此，熱衷于機機器人研究的的物理學家英英格伯格想到到，如果能制制造出這種機機器，可象人人一樣學習別別人干活的動動作，之后便便能自動重復復進行操作。。在1958年年，英格伯格格和德沃爾聯(lián)聯(lián)手制造出第第一臺真正實實用的工業(yè)機機器人，并很很快得到了應應用。隨隨后，，他們成立了了世界上第一一家機器人制制造工廠--尤尼梅遜公公司，并將第第一批機器人人稱為"尤尼尼梅物"，意意思是"萬能能自動"，英英格伯格因此此被稱為"工工業(yè)機器人之之父“60-70年年代代，，傳傳感感技技術(shù)術(shù)、、工工業(yè)業(yè)自自動動化化以以及及人人工工智智能能的的發(fā)發(fā)展展，，機機器器人人向向?qū)崒嵱糜没l(fā)發(fā)展展，，用用于于焊焊接接、、噴噴涂涂中中。。80年年代代，，機機器器人人發(fā)發(fā)展展為為具具有有移移動動機機構(gòu)構(gòu)、、通通過過傳傳感感器器控制制的的機機器器。。工工業(yè)業(yè)機機器器人人進進入入普普及及時時代代，，在在汽汽車車、、電電子子等等行行業(yè)業(yè)大大量量使使用用。。90年年代代，，隨隨著著信信息息技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展，，研研制制出出具具有有感感知知、、決決策策、、動動作作能能力力的的智智能能機機器器人人。。它不僅具具有感覺覺能力，，而且還還具有獨獨立判斷斷和行動動的能力力，并具具有記憶憶、推理理和決策策的能力力，因而而能夠完完成更加加復雜的的動作。。中央電電腦控制制手臂和和行走裝裝置，使使機器人人的手完完成作業(yè)業(yè)，腳完完成移動動，機器器人能夠夠用自然然語言與與人對話話。智智能機器器人在發(fā)發(fā)生故障障時，通通過自我我診斷裝裝置能自自我診斷斷出故障障部位，，并能自自我修復復。今天天，智能能機器人人的應用用范圍大大大地擴擴展了，，除工農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)外，機機器人應應用到各各行各業(yè)業(yè)，機器器人已具具備了人人類的特特點。機機器人向向著智能能化、擬擬人化方方向發(fā)展展的道路路，是沒沒有止境境的。機器人技技術(shù)發(fā)展展趨勢(1)網(wǎng)絡機機器人技技術(shù)通信網(wǎng)絡絡技術(shù)的的發(fā)展完完全能夠夠?qū)⒏鞣N種機器人人連接到到計算機機網(wǎng)絡上上，并通通過網(wǎng)絡絡對機器器人進行行有效效的控制制。這種種技術(shù)包包括網(wǎng)絡絡遙操作作控制技技術(shù)、眾眾多信息息組的壓壓縮與擴擴展方法法及傳輸輸技術(shù)等等。(2)虛擬機器器人技術(shù)術(shù)許多特種種機器人人在使用用時，遙遙控是是一個主主要手段段?；谟诙鄠鞲懈?、多媒媒體和虛虛擬現(xiàn)實實、增強強現(xiàn)實（（或臨場場感）的的虛擬擬遙控操操作和人人機交互互，將成成為需要要共同發(fā)發(fā)展的一一項技術(shù)術(shù)。(3)多智能能體協(xié)協(xié)調(diào)控控制技技術(shù)用于實實現(xiàn)決決策和和操作作自治治性的的、由由多智智能體體組成成的群群行為為控制制是一一個具具有挑挑戰(zhàn)性性的關關鍵技技術(shù)，，這這里包包括任任務的的解釋釋和表表達、、學習習、實實時推推理和和廣義義反應應能力力、監(jiān)監(jiān)控和和異況況處理理、多多智能能體體協(xié)調(diào)調(diào)等。。(4)微型和和微小小型技技術(shù)