導讀:機器人可分為一般機器人和智能機器人,一般機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器人。
機器人可分為一般機器人和智能機器人,一般機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器人。
智能機器人之所以叫智能機器人,這是因為它有相當發(fā)達的“大腦”。在腦中起作用的是中央處理器,這種計算機跟操作它的人有直接的聯(lián)系。最主要的是,這樣的計算機可以進行按目的安排的動作。正因為這樣,我們才說這種機器人才是真正的機器人,盡管它們的外表可能有所不同。
在世界范圍內(nèi)還沒有一個統(tǒng)一的智能機器人定義。大多數(shù)專家認為智能機器人至少要具備以下三個要素:一是感覺要素,用來認識周圍環(huán)境狀態(tài);二是運動要素,對外界做出反應性動作;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。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)上就是相當于人的眼、鼻、耳等五官,它們的功能可以利用諸如攝像機、圖像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關等機電元器件來實現(xiàn)。對運動要素來說,智能機器人需要有一個無軌道型的移動機構,以適應諸如平地、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、氣墊等移動機構來完成。在運動過程中要對移動機構進行實時控制,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。
智能機器人的思考要素是三個要素中的關鍵,也是人們要賦予機器人必備的要素。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,而計算機則是完成這個處理過程的主要手段。
智能機器人根據(jù)其智能程度的不同,又可分為三種:
傳感型機器人
又稱外部受控機器人。機器人的本體上沒有智能單元只有執(zhí)行機構和感應機構,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,在外部計算機上具有智能處理單元,處理由受控機器人采集的各種信息以及機器人本身的各種姿態(tài)和軌跡等信息,然后發(fā)出控制指令指揮機器人的動作。機器人世界杯的小型組比賽使用的機器人就屬于這樣的類型。
交互型機器人
機器人通過計算機系統(tǒng)與操作員或程序員進行人-機對話,實現(xiàn)對機器人的控制與操作。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。
自主型機器人
在設計制作之后,機器人無需人的干預,能夠在各種環(huán)境下自動完成各項擬人任務。自主型機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。機器人世界杯的中型組比賽中使用的機器人就屬于這一類型。
全自主移動機器人的最重要的特點在于它的自主性和適應性,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。適應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。
交互性也是自主機器人的一個重要特點,機器人可以與人、與外部環(huán)境以及與其他機器人之間進行信息的交流。由于全自主移動機器人涉及諸如驅(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,許多國家都很重視全自主移動機器人的研究。
智能機器人的研究從60年代初開始,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,基于感覺控制的智能機器人(又稱第二代機器人)已達到實際應用階段,基于知識控制的智能機器人(又稱自主機器人或下一代機器人)也取得較大進展,已研制出多種樣機。