机器人的发展趋势和智能机器人的最新研究成果

摘要

实际上,机器人是一种自动执行工作的机械装置。机器人可以接受人类的命令,执行预先编好的程序,按照人工智能技术制定的原理程序行动。机器人执行替代或协助人类工作的任务,如制造、建筑或危险工作。

机器人可以是先进的综合控制论、机电一体化、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学甚至军事领域都有重要应用。

欧美国家认为,机器人应该是计算机控制的,可以通过编程改变的多功能自动化机器,但日本不同意这种说法。日本人认为“机器人是任何先进的自动化机器”,其中包括需要一个人操纵的那种机械手。所以很多日本人对机器人的概念并不是欧美人定义的。

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐接近一致。一般来说,人们可以接受机器人是靠自身的动力和控制能力实现各种功能的机器。联合国标准化组织采用了美国机器人协会给出的机器人定义:“用于搬运材料、零件和工具的可编程多功能机械手;或具有可变和可编程动作以执行不同任务的专门系统

机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、操作、比较、识别、判断、决策、学习和逻辑推理;功能是指灵活性、通用性或占用空间;体能是指力量、速度、持续操作能力、可靠性、组合、寿命等。因此,可以说机器人是具有生物功能的三维坐标机。

机器人发展简史

1920年,捷克斯洛伐克作家卡雷尔·卡佩克(karel capek)在他的科幻小说《罗萨姆的机器人环球公司》(Robot Universal Company in Rosam)中,根据Robota(捷克语中“苦役”的意思)和Robotnik(波兰语中“工人”的意思),杜撰了“机器人”一词。

西屋电气公司制造的家用机器人Elektro于1939年在纽约世博会展出。它由电缆控制,会走路,会说77个单词,甚至会抽烟,但还远没有真正做家务。但它让人们对家用机器人的向往更加具体化。

1942年,美国科幻大师阿西莫夫提出了“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说中的一个创造,但后来却成了学术界默认的研发原则。

1948年,诺伯特·维纳发表了《控制论》,阐述了机器中的通讯和控制功能以及人的神经和感觉功能的* * *定律,率先提出了以计算机为核心的自动化工厂。

美国人乔治·德沃尔制造了世界上第一个可编程机器人,并注册了专利。这种机械手可以根据不同的程序做不同的工作,因此具有通用性和灵活性。

在1956年的达特茅斯会议上,马文·明斯基提出了他对智能机器的看法:智能机器“可以创建周围环境的抽象模型,如果遇到问题,可以从抽象模型中找到解决方案”。这个定义将影响未来30年智能机器人的研究方向。

1959德瓦尔和美国发明家约瑟夫·恩格尔伯格制造了第一个工业机器人。随后,全球第一家机器人制造工厂Unimation公司成立。由于恩格尔伯格对工业机器人的研究和推广,他也被称为“工业机器人之父”。

1962年,美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意为万能搬运),成为像Unimation公司生产的Unimate一样真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了世界性的机器人和机器人研究热潮。

1962 -1963传感器的应用提高了机器人的机动性。人们试图在机器人上安装各种传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,1962年托莫维奇和邦尼在世界上最早的“灵巧手”上使用的压力传感器,1963年麦卡锡开始在机器人上加入视觉传感系统,1963年,

1965年,约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出野兽机器人。Beast已经能够通过声纳系统、光电池和其他设备根据环境修正自己的位置。从20世纪60年代中期开始,英国的麻省理工学院、斯坦福大学和爱丁堡大学相继成立了机器人实验室。美国已经开始研究具有传感器和“感觉”的第二代机器人,并向人工智能迈进。

1968美国斯坦福研究所公布了他们成功的机器人Shakey。它有一个视觉传感器,可以根据人类的指令找到并抓住积木,但控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界上第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕。

1969年,日本早稻田大学加藤一郎实验室研制出第一台用双脚行走的机器人。加藤一郎长期致力于人形机器人的研究,被誉为“人形机器人之父”。日本专家一直擅长开发人形机器人和娱乐机器人,后来更进一步,诞生了本田的ASIMO和索尼的QRIO。

1973年,美国辛辛那提米拉克龙公司的机器人T3在机器人和小型计算机共同协作下首次诞生。

1978年,美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA,标志着工业机器人技术已经完全成熟。彪马还在工厂一线工作。

1984年,恩格尔伯格推了机器人Helpmate,可以给医院里的病人送饭、送药、发邮件。同年,他还预言:“我会让机器人扫地、做饭、出门帮我洗车、检查安全。”

1998年,丹麦乐高公司推出Mind-storms套件,让机器人制造像搭积木一样简单,可以随意组装,让机器人进入个人世界。

从65438到0999,日本索尼公司推出了狗机器人AIBO,立即销售一空。自此,娱乐机器人成为机器人进入普通家庭的方式之一。

2002年,丹麦iRobot公司推出了一款吸尘器机器人Roomba,它可以避开障碍物,自动设计行进路线,在电量不足时自动行驶到充电座。Roomba是世界上最大、商业化程度最高的家用机器人。

2006年6月,微软公司推出了微软机器人工作室(Microsoft Robotics Studio),机器人模块化、平台统一的趋势越来越明显。比尔·盖茨预言家用机器人将很快席卷全球。

机器人的定义

在科技界,科学家们会对每一个科技名词下一个明确的定义,但是机器人问世已经几十年了,对于机器人的定义仍然众说纷纭,没有统一的意见。原因之一是机器人还在发展,新型号新功能不断出现。根本原因是机器人涉及到人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人这个词最初诞生于科幻小说一样,人们对机器人充满了幻想。或许正是因为机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。

操作机器人:可自动控制,可重复编程,多功能,多自由度,可固定或移动,用于相关自动化系统。

程控机器人:按照预先要求的顺序和条件依次控制机器人的机械动作。

示教可再现机器人:通过引导或其他方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人会自动重复操作。

数控机器人:通过数值、语言等对机器人进行示教。而不移动机器人,机器人根据示教后的信息工作。

感官控制机器人:利用传感器获得的信息来控制机器人的动作。

自适应控制机器人:机器人能够适应环境的变化,控制自己的动作。

学习控制型机器人:机器人能够“体验”工作经验,具有一定的学习功能,并将“学到的”经验运用到工作中。

智能机器人:用人工智能决定自己行动的人。

根据应用环境,中国机器人专家将机器人分为两类,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以外的各种高级机器人,用于非制造业,为人类服务,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、机器人机器等等。在特种机器人中,有些分支发展迅速,并趋于独立系统,如服务机器人、水下机器人、军用机器人和微操作机器人。目前国际机器人学者从应用环境上把机器人分为两类:制造环境和服务的工业机器人和非制造环境的仿人机器人,这与我国的分类是一致的。

空中机器人也叫无人飞行器。近年来,在军用机器人家族中,无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究采购投入最大、实践经验最丰富的领域。80多年来,世界上无人机的发展基本都是以美国为蓝本,美国的无人机技术水平和种类、数量都居世界第一。