智能机器人资料_范文大全

智能机器人资料

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【专家解析】智能机器人资料

【优秀范文】智能机器人资料

范文一:智能机器人资料 投稿:许輑輒

梦想已经照进现实,机器人时代即将开启。从工业、农业到服务业,从实验室、工厂到寻常百姓家,从欧洲、美洲到亚洲,从深水世界到浩瀚太空,从教学研究到军事战场,机器人的触角已经伸向四面八方,成为人类社会中一道独特的科技风景线。

你还记得它们吗?头顶竹蜻蜓的机器猫、举着粪便的阿拉蕾、脚底喷火的铁臂阿童木、还有变形时发出Kikukukiku声音的变形金刚;或者,你是否也是《星球大战》、《机械公敌》、《黑客帝国》和《人工智能》等科幻大片的粉丝呢?影片中一个个拥有意识、拥有自我、拥有思维、拥有鲜活形象的“机器人”伴随着一代人度过了从童年到青年,甚至到中年的美好时光,也在人们脑海中留下了最初却最深刻的关于“人工智能”的印象。或许你会问,这些人工智能真的存在吗?

用中国人工智能学会理事长钟义信的话来说,“梦想已经照进现实,机器人时代即将开启”。从工业、农业到服务业,从实验室、工厂到寻常百姓家,从欧洲、美洲到亚洲,从深水世界到浩瀚太空,从教学研究到军事战场,机器人的触角已经伸向四面八方,成为人类社会中一道独特的科技风景线。

理论研究赶超美日中国人工智能体系世界“领跑”

“千万不要以为机器人只会以电影中?酷似人形?的形象存在,留心观察一下我们的身边,智能冰箱、智能洗衣机,还有深受孩子们喜爱的会说会笑会回答问题的智能玩具,这些都是走进我们生活的不同形象、不同功能的?机器人?。”中国人工智能学会荣誉理事长涂序彦表示。

从1961年世界上第一个真正意义上的实用机器人在美国问世,到如今机器人已经从一个梦想中的角色真真正正的走入了人类的生活,48年来,世界各国都前赴后继地奔跑在“研究利用人工智能”这条新路上,特别是美国和日本已经逐步发展成为了“人工智能强国”。而对于中国在人工智能领域的发展现状,钟义信教授表示,中国人工智能学科起步晚,但在理论研究方面已“赶超日本、追平美国”,完全达到了世界领跑水平,特别是中国科学家协同配合国外传统研究方法,开发出的新的综合创新性研究体系,为国际人工智能科学发展做出了突出贡献。

钟义信举例说:“中国科学家提出的仿生识别方法、可拓学理论等在全球可谓独树一帜,能够较好地处理过去在人工智能方面难以解决的矛盾问题,并已逐步替代之前的模拟人体结构理论等,成为全球实验室优先采用的研究方法。”

人工智能在中国家庭还很奢侈专家:市场广阔普及很初级

那么,在人工智能的现实应用方面,中

国的水平又如何呢?“我国虽然在人工智能的软件方面水平不低,但在硬件、机器制造方面水平还不高,和日本等应用水平和普及度都较高的国家相比,中国还处于一个?很初级?的阶段。”钟义信坦言,“这并不代表我们不能开发出具有强大功能的机器人,事实上我国的实验室研究生产水平已经完全可以制造出与日本同等水平的人工智能成果。”钟义信表示,当前影响我国人工智能应用发展的原因主要是,工业化生产水平相比于美日还存在较大差距,对资源和能源的消耗也都难以达到需求,此外,一项先进的人工智能成果在刚开始投入市场生产时需要较高的成本,这对于我国一些普通家庭来说还属于奢侈品,因此在市场需求和推广上也难以跟上国外的脚步。

范文二:智能机器人资料 投稿:姜緾緿

梦想已经照进现实,机器人时代即将开启。从工业、农业到服务业,从实验室、工厂到寻常百姓家,从欧洲、美洲到亚洲,从深水世界到浩瀚太空,从教学研究到军事战场,机器人的触角已经伸向四面八方,成为人类社会中一道独特的科技风景线。

你还记得它们吗?头顶竹蜻蜓的机器猫、举着粪便的阿拉蕾、脚底喷火的铁臂阿童木、还有变形时发出Kikukukiku声音的变形金刚;或者,你是否也是《星球大战》、《机械公敌》、《黑客帝国》和《人工智能》等科幻大片的粉丝呢?影片中一个个拥有意识、拥有自我、拥有思维、拥有鲜活形象的“机器人”伴随着一代人度过了从童年到青年,甚至到中年的美好时光,也在人们脑海中留下了最初却最深刻的关于“人工智能”的印象。或许你会问,这些人工智能真的存在吗?

用中国人工智能学会理事长钟义信的话来说,“梦想已经照进现实,机器人时代即将开启”。从工业、农业到服务业,从实验室、工厂到寻常百姓家,从欧洲、美洲到亚洲,从深水世界到浩瀚太空,从教学研究到军事战场,机器人的触角已经伸向四面八方,成为人类社会中一道独特的科技风景线。

理论研究赶超美日中国人工智能体系世界“领跑”

“千万不要以为机器人只会以电影中„酷似人形‟的形象存在,留心观察一下我们的身边,智能冰箱、智能洗衣机,还有深受孩子们喜爱的会说会笑会回答问题的智能玩具,这些都是走进我们生活的不同形象、不同功能的„机器人‟。”中国人工智能学会荣誉理事长涂序彦表示。

从1961年世界上第一个真正意义上的实用机器人在美国问世,到如今机器人已经从一个梦想中的角色真真正正的走入了人类的生活,48年来,世界各国都前赴后继地奔跑在“研究利用人工智能”这条新路上,特别是美国和日本已经逐步发展成为了“人工智能强国”。而对于中国在人工智能领域的发展现状,钟义信教授表示,中国人工智能学科起步晚,但在理论研究方面已“赶超日本、追平美国”,完全达到了世界领跑水平,特别是中国科学家协同配合国外传统研究方法,开发出的新的综合创新性研究体系,为国际人工智能科学发展做出了突出贡献。

钟义信举例说:“中国科学家提出的仿生识别方法、可拓学理论等在全球可谓独树一帜,能够较好地处理过去在人工智能方面难以解决的矛盾问题,并已逐步替代之前的模拟人体结构理论等,成为全球实验室优先采用的研究方法。”

人工智能在中国家庭还很奢侈专家:市场广阔普及很初级

那么,在人工智能的现实应用方面,中国的水平又如何呢?“我国虽然在人工智能的软件方面水平不低,但在硬件、机器制造方面水平还不高,和日本等应用水平和普及度都较高的国家相比,中国还处于一个„很初级‟的阶段。”钟义信坦言,“这并不代表我们不能开发出具有强大功能的机器人,事实上我国的实验室研究生产水平已经完全可以制造出与日本同等水平的人工智能成果。”钟义信表示,当前影响我国人工智能应用发展的原因主要是,工业化生产水平相比于美日还存在较大差距,对资源和能源的消耗也都难以达到需求,此外,一项先进的人工智能成果在刚开始投入市场生产时需要较高的成本,这对于我国一些普通家庭来说还属于奢侈品,因此在市场需求和推广上也难以跟上国外的脚步。

“虽然有差距,但是我们也在不断的进行努力和尝试。”中国人工智能学会副理事长何华灿介绍,在2006年中国就曾经进行过一次“中国象棋”的人机大战,其过程和效果堪比美国的“深蓝”人机竞赛,另外,以哈工大为首的国内众多高校的人工智能研发水平近年来发展迅猛,在一些国际水平的“机器人足球赛”、“机器人起重大赛”等人工智能竞赛中都取得了优异的成绩。“相信随着我国综合国力和科技水平的不断提高,人工智能的应用将得到快速发展,让更多机器人走进寻常百姓家,为公众的生活带去更多的便利。”

未来景象:机器人存在潜在威胁?立法问题已提上日程

尽管目前人工智能的发展还未达到人类智能的水平,但仍有很多人对此产生顾虑。日本高级通信技术国际研究所硅脑制造工程负责人雨果·德加里斯就曾表示:总有一天,我创造出的东西可能会“像拍苍蝇一样把我拍死”。对于这些担心,钟义信教授表示,人工智能的研究是希望机器的智能能够接近于人类,但是人类所具有的最重要的智能表现——创造性,却是机器人永远都难以超越的,它只能遵照人类为它设定的程序来执行,因此机器人也永远不会成为人类的“掘墓人”。另据何华灿教授介绍,当前国际人工智能领域已将“给机器人设计制造者立法”提上了日程,希望能以此来约束设计者和使用者们合理合法、安全善意地使用机器人,让人工智能延伸扩大人类的力量。

范文三:智能机器人路径研究资料 投稿:陆竤童

自主的智能机器人将拥有感知、规划和控制等 高级能力 ,使它们能够收集周围环境的信息 ,构造 一个能以符号表达的环境模型 ,并通过应用程序 , 在高水平层次上规划和实现布置给它们的任务. 因 此目前机器人学的研究旨在使得一个自主的智能 机器人系统能够更好地具备这些能力. 在这些能力 中 ,规划指的是 ,利用一个环境模型来自动地实现 机器人的运动. 一般来说 ,在一个非常高水平的层 次上 ,使用者指定一个具体工作任务 ,然后让机器 人系统通过程序去自动地实现它. 比如装配某种产 品 ,使用者指定一系列装配工序 ,然后让机器人系 统根据基本的要求来规划无碰撞运动 ,这些动作包

0 引 言

自 20 世纪 40 年代后期 ,美国橡树岭和阿尔贡 国家实验室研制出世界上第一台“主从型”机械手 至今 ,机器人的研制和应用在欧美和日本等国家中 以惊人的速度发展起来 ,相应地 ,机器人的路径规 划及相关算法的研究领域也因此而快速兴起. 随着 工业要求的日益增长 ,越来越多的自动制造系统运 用了机械手和传感反馈装置 ,更重要的是 ,随着制 造自动化的飞速发展 ,未来将需要大量更自主、更 智能的机器人.

收稿日期:2003 - 08 - 08

作者简介:庄慧忠 ,男 ,1972 年生 ,福建福州人 ,博士研究生 ,从事机器人路径规划研究.

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

󰀀 第 3 期 庄慧忠等. 机器人路径规划及相关算法研究 211

位置和

括抓取该产品的零部件 ,绕开工作空间中的障碍 , 传送到它们各自相应的装配位置进行装配.

在过去的 20 多年里 ,机器人运动的自动规划

搜集

3) 环

行移

技术已经有了很大的发展. 这个领域涉及到许多重 要的数学内容 , 如经典几何学、拓扑学、代数几何 学、代数学和组合学等 ,这些数学工具都已经应用 到相关的研究中. 本文综述了一些较有影响的研究

思想和方法. 首先 ,描述机器人路径规划问题以及 这一问题的分类; 然后 ,详述以几何法和拓扑法为 主的全局规划方法及其相关算法; 最后 ,阐述以人 工势场法为主的局部规划方法.

1 路径规划问题描述

路径规划问题是机器人学中很重要的一个方 面

,大多数国内外文献将此问题称为 Path Planning , Find2Path Problem , Collision2Free , Obstacle Avoid2

ance , Motion Planning , etc. . 路径规划的研究对象可

分为关节式机械手和移动式机器人. 一般来说 ,前

者具有更多的自由度 ,而后者的作业范围则更大一

些. 就最简单的形式 ,路径规划问题可以按如下定

义:设 B 为一机器人系统 ,这一系统共具有 k 个自

由度 ,并假设 B 在一个二维或三维空间 V 中 ,在一 组其几何性质已为该机器人系统所知的障碍物中

,

可以做无碰撞运动 . 这样 ,对于 B 的路径规划问题 即为 :在空间 V 中 ,给定B 的一个初始位姿 Z1 和一 个目标位姿

Z2 ,以及一组障碍物 ,寻找一条从 Z1 到 Z2

、连续的避碰最优路径 ,如果该路径存在 ,那么规 划出这样一条运动路径

.

从空间描述形式来看 ,大致可以分为:1) 基于 C 空间(也称构形空间) (configuration space) 的几何 法和拓扑法;2) 基于笛卡尔直角坐标空间的人工势 场

法 . 前者一般称为全局方法 ,后者一般称为局部

方法 . 从机器人获知环境信息的程度可分为:1) 环境

信息完全已知 ,包括障碍物的位置及其几何性质;

2) 环境信息完全未知或部分未知 ,通过传感器在线 地对机器人的工作环境进行探测 ,以获取障碍物的

局部规划来归纳和总结国内外学者在机器人路径

规划研究方面所做的工作.

󰀀cle原 2 全局规划方法

全局规划方法主要是以基于 C 空间的自由空

来物

形空间

杂性.

空间,

间法等各种几何法以及拓扑法为主 ,它包括环境建 模和路径搜索两个子问题. 最初开始研究路径规划 的问题 ,主要采用基于直角坐标空间的假设和检验 方法 ,它是由 Pieper 于 1968 年提出的 ,也是最早的

机器人避障方法. 此法由三个步骤组成:第一 ,在初

始点和目标点之间先假设一条路径; 第二 ,为了避

免可能的碰撞 ,检验路径上一组选定的点;第三 ,如 果发现碰撞 ,则通过检查导致碰撞的障碍物来修改

这条路径. 对于修改后的运动再重复上述过程 ,直

到完成无碰路径规划. 这种早期的全局规划方法比

较简单 ,但实时性差 , 无法按指标优化路径. 20 世

纪 80 年代初 ,来自麻省理工学院人工智能实验室 的Lozano2Perez 提出了基于 C 空间的自由空间法 , 󰀀

并得到国内外很多学者的青睐 ,与之相关的各种几

何法和拓扑法也应运而生

.

2

. 1 基于构形空间的几何法及相关算法

在Lozano2Perez[1 ,2 ]

提出的基于 C 空间的自由 空间法中

, 运用构形空间障碍 ( configuration space obstacle) 的概念 ,根据运动对象的大小和姿态 ,将已 知的障碍物扩展 , 变换为扩展障碍 ( Grown Obsta2

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

障碍

对 应

物干

能与

题就

目标

能保

立 C

自由空

策略

󰀀 212

科 技 通 报 第 20 卷

的几何模型来描述, 使得自由空间、障碍空间一目 了然, 然后通过这些几何描述定义一些搜索方法.

如果在已知的自由空间中存在避碰路径, 那么这些 搜索方法可以保证找到这样的路径, 而且是最短路 径, 所以可以按其性能指标来搜索和优化路径, 且

具有完备解. 另外, 该法比较灵活, 初始点和目标点 的改变不会造成连通图的重构. 但自由空间法最大 的缺点是自由空间的计算量非常大. 随 C 空间维数 的增长, 构造连通图所需的计算时间成指数倍增 长, 尤其是对于障碍物相对比较密集的空间和当机 器人的自由度数比较大( 即

C 空间维数较大) 时,

其路径搜索策略要么失败, 要么花费不可估量的时 间代价. 同时, 在 C 空间中, 随着障碍物的移动, C

空间障碍的大小和形状等几何性质也随之变化. 这 样, 即使对于低维数的 C 空间, 这种方法也不可行,

这也是自由空间法的发展受到限制的最主要原因.

构造 C 空间的方法主要有:单元分解法(也叫

[3 ]

切分法 , 又分为近似单元分解法 ( approximate cell decomposition)

composition)

[5 ]

和精确单元分解法 ( exact cell de2

、投影(projection) 法( Schwartz 和 Sharir

󰀀

[4 ,6~8 ]

[9~10 ]

󰀀一系列有关“钢琴搬运者” 的问题采用的即是 该法) 、缩减 ( retraction) 法 、广义锥 ( generalized

[11 ][12 ]

cone) 法 和可视图(visibility graph) 法 等等.

󰀀2. 2 基于状态空间的拓扑法

上述的几何法搜索空间相当庞大 ,需要比较复

杂的搜索策略 ,而且一般没有考虑移动物体( 机器 人) 的几何特点 ,在解决姿态(orientation) 这个很重 要的路径规划问题时 ,如一根杆的路径规划问题 ,

󰀀 有一定的局限性. 针对几何法这一局限性 ,我国学

[13 ]

者张钹 在 20 世纪 80 年代初提出用状态空间的

连通性分析来解决路径规划问题 ,它根据环境和运 动物体的几何特点 ,将组成空间划分成若干拓扑特 征一致的子区域 ,根据彼此的连通性建立一个拓扑 网 ,在该图中搜索一条拓扑路径. 这

种方法的优点 在于利用拓扑特征大大缩小了搜索空间 ,其算法复 杂性仅仅依赖于障碍物的数目 , 在理论上是完备 的;缺点在于表示的复杂性、特殊性 ,建立拓扑网的 过程是相当复杂而费时的 ,比较难以实现.

如果假设在机器人系统中 , 自由构形空间 FS

[5 ]

是一个代数或半代数集 ,Schwartz 和 Sharir 证明了 路径规划问题可以用 n 个代数约束的多项式

来求 解 ,这样路径规划就等价于计算( 机器人系统的自 由构形空间) 中各个相连的半代数变量的子区域这

范文四:智能仿生机器人考试资料 投稿:吴攳攴

智能仿生机器人

一.填空题

1.机器人定义:蒋新松:机器人是一种拟人功能的机械电子装置。

2.仿生机器鱼:又名机械鱼,人工鱼或鱼形机器人,是参照鱼类游动的推进机

理,利用机械电子元器件或智能材料来实现水下推进的一种运动装置。 实现仿

生关键技术— 游动机理 。

3.BCF模式和MPF模式。

4.仿生机器鱼研究的重要内容 :推进机理 ,机构设计与优化,运动控制,

能源供给,多机器鱼协作。

5.当前最有影响力、最成功的是机器人世界杯。

机器人水球比赛: 比赛分实体组、2D仿真组和自由创意组 。2007年创立,

并成为机器人世界杯公开赛正式比赛项目。

6.水中机器人比赛项目 :全局视觉组,自由创意组,2D仿真组,自主视觉

组 。 9.鱼类推进力的组成 惯性力,粘性力(尾涡),前缘吸力,月牙尾升力。10.Lighthill细长体理论,二维波动板理论,三维波动板理。

2.拍动翼模式

拍动翼的推进是基于胸鳍的背腹式运动,类似于类似空气中鸟类的翅膀拍动飞

行。 该类推进模式具有MPF模式鱼类中最高的推进速度与效率。同时,秉承了

胸鳍推进的高机动性特征,可实现原地转弯机动。此类型仿生鱼的研究也逐渐得

到各国科研工作者的重视。以蝠鲼和牛鼻鲼最为典型。

拍动翼是一种基于升力的运动模式

基于升力模式的胸鳍上下拍翼运动由三个部分组成:(a)外展过程、(b)内

敛过程、(c)收拢过程。

机构说明一

机构中,偏心轮与随动框架,随动框架与尾部输出杆,这两组构件之间的运

动副为高副,容易磨损,因此,设计时为这两个运动副之间加装了轴承,轴承与

随动框架之间,轴承与尾部输出杆之间均设称为间隙配合,这样构件之间既减少

了磨损,而且整个机构运行起来更加流畅。

机构说明二: 为使机器鱼尾部的运动形式更加丰富,设计时,在尾部摆动杆件上添加了一

对右旋扭转弹簧,形成一个惰性关节,这样该机构便成为具有单自由度两关节的

驱动机构。而且添加弹簧后,机器鱼在水中游动时,第二关节由于尾鳍与水的相

互作用而产生被动弯曲,从而在往复运动过程中,实现能量的存储和重复利用。

三.论述题

1.推进规律的实现: Lighthill细长体理论的应用

M表示所形成鱼体波的分辨率,即鱼体波被离散化的程度,其上限值为伺服电

机摆动可达到的最高频率。i表示的是在一个摆动周期内的样条曲线序列。

2.BCF机器鱼倒游控制

BCF

机器鱼运动控制方程

BCF机器鱼运动控制方程及其离散化-将时间变量进行分离

3.游动中的受力分析 :令推动机器鱼前进的压力为正压力,反之为负压力。

由图示,关节1,3所受为正压力,关节2所受为负压力。垂直鱼体轴线的压力之

和为零,平行于鱼体轴线的压力和矢量方向指向鱼头,从而实现向前推进。

倒游中的受力分析:在身体轴向方向,关节1和2所受压力为负压力,关

节3摆动幅值小,所受为正压力,总和为负压力,驱动机器鱼实现倒游。

4.推进方式

水生动物的身体做横向扭曲,往复摆动,以横波的方式由前向后传播,这是各

类水生动物中最广泛的一种推进方式。

21.在减压回路中,减压阀调定压力为pj ,溢流阀调定压力为py ,主油路暂不工作,二次回路的负载压力为pL。若py>p减压阀进、出口压力关系为( );若py>pL>pj,减压阀进、出口压力关系为( )。

(A)进口压力p1=py , 出口压力p2=pj

(B)进口压力p1=py , 出口压力p2=pL

(C)p1=p2=pj ,减压阀的进口压力、出口压力、调定压力基本相等

(D)p1=p2=pL ,减压阀的进口压力、出口压力与负载压力基本相等

20.系统中中位机能为P型的三位四通换向阀处于不同位置时,可使单活塞杆液压缸实现快进—慢进—快退的动作循环。试分析:液压缸在运动过程中,如突然将换向阀切换到中间位置,此时缸的工况为( );如将单活塞杆缸换成双活塞杆缸,当换向阀切换到中位置时,缸的工况为( )。(不考虑惯性引起的滑移运动)

(A)停止运动

(B)慢进

(C)快退

(D)快进

范文五:关于智能机器人的一些资料 投稿:万堿塀

第$&卷第&期$##$年+月

文章编号!

机器人

67879

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LY)\0$##$

仿人机器人的研究历史-现状及展望

徐建峰

张永学

哈尔滨

.

强文义

哈尔滨工业大学机械电子工程教研室(

要!仿人机器人是当前机器人研究领域最活跃的研究方向之一0引起了许多科研工作者的注意1本文介绍

了仿人机器人与其他移动机器人相比的主要优点0对国内外仿人机器人的研制工作作了综述0并对将来的研究方向和工作重点作出了展望1

关键词!仿人机器人2智能控制中图分类号!3$&4

文献标识码!5

0=0A6789:;<>;;?@989A9?@BC;:8C?=9

:D89>B<:D6>EA@:7B8

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!30IAuvwxyzw{P{Y|INJM}~J!J

0I!{~*+,-.x/vY|INJM}~J!J

0引言()71wx./2zw3.1

机器人是近年来发展起来的综合学科1它集中了机械工程-电子工程-计算机工程-自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新科研成果0代表了是目前科技发展最活跃的机电一体化的最高成就0领域之一1

自从+#年代工业机器人应用于工业生产以来0

机器人对工业生产的发展-劳动生产率-劳动市场-环境工程都产生了深远的影响1仿人机器人不同于一般的工业机器人1因为它不再固定在一个位置上1这种机器人具有灵活的行走系统0以便随时走到需要的地方0包括一些对普通人来说不易到达的地方完成人或智能系统预先设置指定的工作1自和角落0

然界的事实-仿生学以及力学分析表明0仿人机器人与轮式-履带式机器人相比有许多突出的优点和它们无法比拟的优越性1它的特性主要体现以下方面!

(

.收稿日期!$##

逾越障碍的能力0能够方便的上下台阶及通过不平整-不规则或较窄的路面0它的移动4盲区5很小1因为该机器人可具($)仿人机器人的能耗很小1

因此在设计时就应充分考虑其有独立的能源装置0

能耗问题1机器人力学计算也表明0足式机器人的能耗通常低于轮式和履带式1

由于行走(*)仿人机器人具有广阔的工作空间1

系统的占地面积小0而活动范围很大0所以为其配置的机械手提供了更大的活动空间0同时也可使机械手臂设计得较为短小紧凑1

但(&)双足行走是生物界难度最高的步行动作1其步行性能却是其它步行结构所无法比拟的1所以0仿人机器人的研制势必要求并促进机器人结构的革命性的变化同时有力推进机器人学及其它相关学科的发展1

仿人机器人对机器人的机械结构及驱动装置提

出了许多特殊要求0这将导致传统机械的重大变革1

V9=

机器人

b::b年U

仿人机器人是工程上少有的高阶!非线性!非完整约束的多自由度系统

排气引起肌肉收缩牵引关节转动从而迈步

肌肉驱动#能在平地!斜坡和阶梯上行走#具有;;个自由度

$

国内外仿人机器人的研究概况%&’(足机器人重心的左右移动

可载荷V实现步幅;每步Z的静态步<:#XX@#YHQ@#B

8仿人机器人的研制开始于本世纪9:年代末#

只有三十多年的历史

I的操纵型双足步行机器人机械#从而揭开了仿人机器人研制的序幕

;<9=年#

日本早稻田大学加藤一郎教授在日本首先展开了双足机器人的研制工作

图;JWMX%;

前向驱动电机且完全安装在机器人的上体的五连杆平面型双足步行机器人hDTREN_i#研究其动态行走的控制方法

及人工视觉!听觉装置组成自主式机器人JK>[\M

;

>DaG_DO8双足机器人

的准动态步行

8步行机器人#该机器人通过躯体运动来补偿下肢的任意运动#在躯体的平衡作用下#实现了步行周期;

图bJWM;:>]%;<=Z8

eGH

期性的动态行走#对机器人上体采用了约束控制方法#提出了一种理想的线性倒立摆模型#同时又提出了机构轨道能量守恒的概念#来求解各个关节的运动轨迹及输入力矩#实现了在已知不平整地面下的稳定动态步行

第FL卷第L期

现状及展望涛等G仿人机器人的研究历史8

:9D

载了超声波视觉传感器以实现实时地提供地面信息的功能!将视觉传感器系统与针对线性倒立摆所提出的控制模式相结合构成自适应步态控制系统

日本东京大学的+,-.,-/01&$23,-4(5(实验室研制了67机器人869型仿人型双足步行机器人!总共具有:其中在67型的步态规划设;个自由度

计中充分考虑了动态平衡条件!采用遗传算法来实现上体的补偿运动以保证<上体运#=轨迹的跟踪

日本本田公司从CDE9年至今已经推出了=系列C其研究宗旨是G机器人应该要

的研究工作

图L:8!将仿人机器人的研制工作推上了一个新的工程化和市场化!

主要是对双足C是本田公司最初行走机器人

步行机器人进行基础性的研究工作MF型机器人是=

台阶

相对于=更加拟人化

基本上与=只是在:型双足步行机器人

重量和高度上有所降低@由原来的FC;54降为

且使用了新C:;

仿人机器人:本田H=:I

H=:I6-2(),OT,U6,)T(图L本田H仿人机器人J/*#KI

VO4!LHJ/*#KI6-2(),OT,U6,)T(

本田公司于F;;;年CC月F;日又推出了新型

双脚步行机器人HJ/*#K@JTW()X$T/&$YO)与H相比

携式控制器操作步行方向和关节及手的动作!双脚

步行方面

可以更加@AI

行改为转弯时

9I+

机器人

*++*年I

而!通过事先预测!下面转弯以后重心向外

日本本田公司研制的仿人机器人仍未达到完全的使用阶段)他们的研制目标是达到与人无异的动态步行)相信人类的智慧会使这个!进化’实现)日本索尼于*+++年,,月*,日推出了人型娱乐型机器人!见89<89(#-./012345-6-7:;#05:=图>其身高>重量为>其特征是每分钟可)+)?4(@A以步行,并可按照音乐节拍翩翩起舞(可以进行>4(中广泛被采用的分层递解控制结构)控制系统中的根据一些初始的条件来获得一些步态规划时的参数K中间级根据特定的任务进行平滑的行走步态的规划K控制级根据中间层所发出的步态规划的信号来生成激励的信号K最后一层是所谓的反馈层(用来处理突发事件K按照这些控制及规划方法(可以使双足机器人实现站立B行走B爬破和上下楼梯等)

最高级是全局规划层(在一些传感器信息的指导下(

较高速度的自律运动)另外还配备声音识别和图像识别功能)在记者招待会上(#0589:在众多记者的面前表演了!边做体操边快速行走’B!按照音乐节拍的舞蹈’B!按照命令把指定的球踢进球门’等项目)#0589:可以挥手B转身(还可以同时进行双脚步行)#0589:分别在头部安装了*个B躯干部安装了*个B

每个手臂安装了C个B每个下肢和足部安装了D个B共计*C个配置了驱动机构的!关节’(这些关节通过*个DC6E75$#F微处理器进行实时控制)实时操作系统为索尼独自开发的!

日本还有许多其它科研机构和高等院校从事仿人机器人的研制和理论研究工作(如B松下电工B富士通B川琦重工B法拉科B日立制作所等单位)他们都在仿人机器人的研制和理论研究方面作了大量的工作(并取得了一定的成就)

法国N$O*+++计划是由法国P2%2?3.EQR2P2H

#-S-P21HP2O-E7E21H实验室和$T5$

的一种具有,>个自由度的双足步行机器人)其目的就是建立一整套具有适应未知条件行走的双足机器人系统)他们将此项目分为$T5$

BU%#8FT5#和U%O8FT5#C个组(分别完成不同的任务(如$T5$

实际的研究(研究极限环和稳定性以及行走在斜坡上的研究KU

图>索尼!#0589:’仿人机器人WEA)>!#0589:’XR43.-EP-Y#&TZ

美国&[E-大学的Z)W)\[2.A等人于,

LL+年提出用神经网络来实现双足步行机器人动态步行(并在#0

8,双足步行机器人中得以实现)人脑控制步行时有三种功能]即随意步行B非随意步行和学习步行(为了将神经网络控制策略应用在双足步行机器人中(他们首先研究了神经网络步态综合器(它由轨迹综合器B自适应单元B知识库和联想单元组成)轨迹综合器根据从知识库中提取的初始位置来产生各个关节的运动模式的信号(在双足步行机器人随意运动的情况下(自适应单元不接入(否则自适应单元接入(并开始修正步态模式(实现平衡步行)其次(他们还研究了两种学习方法(静态学习和动态学习)静态学习是神经网络的学习发生在步行过程中特定时刻(而动态学习则是指在双足步行机器人步行过程中神经网络的持续的学习)同时(他们所采用的神经网络模型是由多层神经网络单元组成(包括了C个关节神经元和,D个方向神经元(用强化学习方法来训练网络(强化学习信号既可以是描述地域条件的传感器信号(也可以是描述机器人性能的人工输入信号)

%$^的V)

第Qo卷第o期

涛等:仿人机器人的研究历史#现状及展望

4=;

制中提出了虚模型控制策略!从本质上说

振子#阻尼器等元件固连在机器人的系统中用来产采用虚模型控制

免繁琐的机器人逆运动学和动力学的计算!在机械结构设计上

入最大!日本于;该<

共分两个阶段:第一阶段为;计划为期O年

国内

所采用的方法是在平面型双足步行机器人控制的基础上加上前向平衡控制!6789等人认为:步行方向平面和与其垂直的侧向平面之间不存在动态耦合!对于侧向平面的运动

此外

美国#英国#苏联#南斯拉夫#加拿大#意大利#德国#韩国等国家

?@-))A型双足机器人

HI8//8JI3G323)-3.K3E3)LM一书中利用数学模型对类人型双足步行机器人的步行进行了全面的分析

哈尔滨工业大学自;

机器人

第一个型号STUVW为;>个自由度

X为;Q个自由度

目前

器人STUV

[的研制工作

国防科技大学也进行了这方面的研究!在;

能完成静态步行#动态步行!清华大学#上海交通大学#北京航空航天大学等高等院校和研究机构也在近几年投入了相当的人力#物力

\仿人机器人的研制展望]^_‘abcda‘efcg

_hijkclmd

n仿人机器人与轮式#履带式机器人相比有许多突出的优点和它们无法比拟的优越性!但是由于受到机构学#材料科学#计算机技术#控制技术#微电子学#通讯技术#传感技术#人工智能#数学方法#仿生学等相关学科发展的制约

%A1

机器人

1LL1年A

人!当然

仿人机器人是一个多关节且具有冗余自由度的复杂的系统!如何实现预期功能而又使结构最优化是一个很值得研究的问题!一个功能齐全的智能仿人机器人必须得有一个结构紧凑#配置合理的机械本体!本田公司最新研制的)就是一个典型*+,-./的例子

体框架采用的材料是镁#铝合金

23,456双足步行机器人

78!23,45697:;<=>?>@图A3,456双足步行机器人上斜坡

B78!A3,45697:;<=>?>@CD7E?7F8@G;HD>:;

&’I运动学和动力学求解理论和方法的发展

一个理想的步态规划对仿人机器人行走的稳定性是非常有益的!由于仿人机器人系统的高阶#强耦合及非线性

络#遗传算法#模糊逻辑#混沌学说等方法

&’&驱动源的改进

目前仿人机器人所用的驱动源主要有两种J在线提供能源K如机器人在操作过程中配有有线电

第=>卷第>期

涛等7仿人机器人的研究历史%现状及展望

,<,

源!离线自带电源#如在机器人体内装上电池作为

在的自配能源的容量有限

生物学和仿生学的发展&’(人体医学%仿人机器人

依赖于智能技术的发展$而现在的智能实现方法就是通过编制软件

人类研制仿人机器人的目的并不是完全取代人

如双脚直立行走

不是十分透彻

如精确的人体运动学和动力学%人体大脑的工作机理$另外

仿人上

还应该模仿其他生物的一些的功能

所以将这些特异功能应用于机器人还有相当长的一段时间$相信在不远的将来

以后

水平

将会出现$&’2传感器技术的发展

仿人机器人中安装了大量的传感器

如力传感器%力矩传感器%陀螺仪%视觉传感器%接近觉传感器%声学传感器等多种传感器$在机器人的自主辨识中

仿人机器人的关节众多

有的功能

其控制电路就愈加复杂$如何寻找更为优化的控制方案

仿人机器人真正意义上的仿人是在双足行走和智能化$毫无疑问

到的事

在目前

通过通信网络将多个机器人连接到计算机网络上

机器人时

基于多传感器%多媒体和虚拟现实%增强显示#或临场感!的虚拟遥控操作和人机交互

人类除了拥有双足直立行走%语言%情感等特异功能之外

机器人也应该具有这种能力

它们互相之间应该能够团结合作

人类合作

协助人类在当时环境下不能完成而自己却能完成或合作能够完成的工作$

自然界中的人经过一个漫长的)优化*过程

第*s卷第s期*77*年1月

机器人

&’(’)

附录二!在一起&和b

*S\-*s)#S-s

[H\])*77

*

附录一!#$%$&的比较

从左向右依次为’(高(重))),-.(/’*’+’(0)

的电脑$蓄电池等都设在体外5而’*高((1/4,-23重*则将这些装置内置)并实现了无线6*(740)23

化)因此)身高$重量度都有所增加5高(重,-8’+0)则实现了小型轻量化-(+7423

参考文献

文)*77(

@*ABCDECF-GHDDIJKEJLMHKHDINIDOPIQKCRISTBSJLEBH0EJSCL

-WY)USVSKXXXUZ[WJKGSJTSJWJKI\\C3IJKUSVSKOEJLZ]OKI0O(..1!/77^/76

@+ABC-[DSOI_-BH0EJSCLUSVSKSHDJE\STK‘IUSVSKCQOZSQCIK]ST

-#a,14!.6+^.6/[EPEJ

作者简介!

涛,男)副教授)在读博士-研究领域!机器人(.8/i4)技术,哈尔滨工业大学BWk双足机器人主要设ji

计者4航天地面模拟器-)

徐建峰,男)硕士研究生-研究领域!机器人技术-(.18i4)张永学,男)博士研究生-研究领域!机器人技术-(.1*i4)

,49:;:<:=>:?

哈尔滨工业大学博士论@(A张学允-双足步行机器人动态步行研究-

上接第+,88页4

@*7A[lH)FZ-nJmC‘CLEIo0H\KCTHJQKCSJE\KEQKC\IOIJOCJ3

-WKIQ‘JCpHIV]OI\IQKCRILEKEPDSQIOOCJ3XXXjDEJOSJ)*777)qr,/4!(7.(^(7.sWJOKDH0IJKEKCSJEJL_IEOHDI0IJK@*(A-n0IilE0ELEl)tuvwK‘SLST+LSVmIQKDIQSJOKDHQKCSJV]

THOCJ3RCOCSJoCK‘KSHQ‘HOCJ3CJKIDJE\0SLI\OoCK‘3\SVE\EJL-N..+)16*^161\SQE\LITSD0EKCSJODSQSTWXXXWGUn)(罗志增)蒋静坪-应用模糊信息融合实现目标物体的分类-仪器@**A

仪表学报)(...)%x,s4!s7(^s7s

罗志增)蒋静坪-基于y@*+AiZ理论的多信息融合方法及应用-电

子学报)(...)%z,.4!(77^(7*

赵春霞等-虚拟触觉传感器的仿真模型研究-机器人)*@*sA777)%%

,s4!*87^*8+

@*/A)t-M-Ln{|SOKI2uvwSDQIROITSD0EKCSJCJOSTKKCOOHIPHJQKHDI

..,.84ZHV0CKKILTSDGSJOCLIDEKCSJKS_WGGnW}ZHV0COOCSJ~(蔡自兴-机器人学的发展趋势和发展战略-中南工业大学学报!@*8A

机器人学大会论文专辑)*777)&#!(^.

黄惟一)宋爱国-力觉临场感遥控作业系统的研究进展-东南大@*1A

学学报)(../)%a,s4!((*^((6

@*6A)t-_Ci)0CZZEOKD]uvw\\CDSVSKCQOTSDDI0SKIJC0E\\]CJREOCRI

-U(..1)*(!+7/^+(8OHD3ID]SVSKCQOEJLnHKSJS0SHOZ]OKI0)@*.A[y)t-n0CiED3E‘CuvwQDS0EQ‘CJILPCI|SI\IQKDCQKIIK‘\C2I

!K)T)\EPEDSOQSPCQKEQKC\IOIJOSD‘ISD]EVDCQEKCSJEJLI!PIDC0IJKO

-S...!*..^+7sNDSQTWXXXWGUn)(

-N-S..1)+761^+7.*OIJOCJ3DSQTWXXXWGUn)(

-WHOCJ30CQDSI\IQKDS0E3JIKCQQSC\TSD‘H0EJDSVSKXXX)*777)(6(^(61OQCIJQI

中南工业大学学报!机器人学大会辑)*777)&#!*s^+(高桥清)庄庆德-展望*@++A(世纪新技术革命中的传感器-传感器

技术)*77()%x,(4!(^+

@+7ABZ)t-nQ‘CJSLEuvwSHOKCQDIOSJEJKKIJOSDQI\\TSDKEQKC\I

@+(A-y

CJKIDJEKCSJE\O]0PSOCH0SJ0CQDS0IQ‘EKDSJCQOEJL‘H0EJ

黄心汉-多传感器系统与信息融合技术研究及应用的新进展-@+*A

@+sA%j)Z_E-X-S‘]E0EILEJRCDSJ0IJKE\DIQS3JCKCSJLIRCQIO

)*777)8s!(.6^*7sZIJOSDOEJLnQKHEKSDO!{

作者简介!

刘少强,男)博士生-研究领域!传感器)遥控机器(.8si4)

人等-遥控机器人等-王爱民,男)博士)副教授-研究领域!机器人控制(.86i4)

等-

黄惟一,男)教授)博士生导师-研究领域!传感器)(.++i4)

范文六:关于智能机器人的一些资料 投稿:叶杈杉

 第28卷第2期 2006年3  月

文章编号:100220446(2006)0220183204

机器人 ROBOT

Vol.28,No.2

March,2006

动物机器人遥控导航系统

王勇,苏学成,槐瑞托,王敏

1

1

1

3

2

(1.山东科技大学机器人研究中心,山东青岛 266510; 2.山东科技大学信息与电气工程学院,山东青岛 266510)

摘 要:介绍了一个通过PC机控制动物机器人的遥控导航系统.该系统由计算机发出控制指令到动物机器人身上的控制器,然后再由它发出双相刺激脉冲到动物机器人脑部的相关核团,以控制其行为.另外,该系统能够同时控制动物机器人的多个不同脑部位,并能扩展出更多的通道,可以满足不同通道脑控制实验和其他的相关电生理实验.实验证明:即使在300m远的复杂环境中,该系统也具有高保真性,且工作稳定,性能良好.此外,该系统体积小,重量轻,动物机器人容易携带.

关键词:动物机器人;导航系统;电极刺激;神经控制中图分类号: TP24    文献标识码: B

ATelemigaforAnimal2robots

,SUXue2cheng,HUAIRui2tuo,WANGMin

1

1

1

2

(1.ofRobotResearch,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266510,China;

2.CollegeofInformationandElectricalEngineering,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266510,China)

mal2robotsbasedonPCisdescribed.Inthesystem,thecontrol Abstract:Atelemetrynavigationsystemthatcontrolsani

commanddictatedfromthePCcanbesenttothecontrollerembeddedintheanimal2robot,thenthecontrollersendsbiphasicstimulationpulsestonucleustocontroltheanimal2robotbehavior.Inaddition,thecontrollercancontrolseveralbrainloca2tionsofanimal2robotssimultaneously,andextendmorechannelseasily;sodifferentbraincontrolexperimentsaswellasoth2errelatedelectrophysiologicalexperimentscanbeprovided.Experimentsindicatethatthesystemperformsstablywithhighfidelityandoutstandingcapabilityevenincomplexenvironmentsoveradistanceofabout300m.Furthermore,thesystemissmallandlightsothatitcanbeeasilycarriedbyanimal2robots.

 Keywords:animal2robot;navigationsystem;electrodestimulation;neuro2control

1 引言(Introduction)

近年来,机器人领域各种各样的机器人层出不

穷,智能化、微型化是其中的一个发展方向,但是微型机器人所携带的能量受到自身体积的限制,因此不可能行走太远的距离.动物机器人(本文所述的动物机器人指其行为受到人为控制的Wister大鼠,为

)方便陈述,下文中均以“大鼠”代指“动物机器人”

则很好地解决了微型机器人携带能量不足的问题,同时在军用或者警用领域有绝佳的隐蔽性,还给残疾人康复治疗注入了新的活力.

动物机器人需要在控制器的控制作用下才能进行行走等各种活动,显然对于清醒的大鼠,我们不可

3基金项目:国家自然科学基金资助项目(60375037).

能用一根长长的电缆使其和控制器进行连接,因为这种有线的方式不仅限制动物的自由运动,而且分散其注意力或使其产生痛苦情绪

[1]

.特别是象大鼠

这样的小动物,如果在其颅骨固定导线,则其行为活动和可操作性将被限制在很小的空间内(代表性的是简单迷宫和实验室).有时,电缆也能造成视觉和运动假象,所以控制电缆也常常被咬断或者抓掉.这些问题随着实验的扩展和对其控制的复杂程度的增加,将需要大量的脑部电极刺激而会变得更糟.这一问题用我们研制的遥控导航系统将得到缓解,该系统体积小、重量轻,足以使动物在背上携带.这样可以控制动物在非固定模式的、复杂的三维空间自由

收稿日期:2005-06-

24

活动.为了解决遥控导航系统在复杂环境工作时信

息传送的保真性,我们采用了“指令无线传输,控制信号由背在大鼠身上的控制器有线导入大脑的工作模式”,同时为了减小控制器的质量和体积,我们采用了贴片封装的元器件和质量轻、能量高的聚合物锂电池,另外,我们采用了双相TTL电平脉冲,以保证刺激核团积累电荷为零,最大程度地减小了电脉冲对大脑组织的损伤.

实验证明,我们用电刺激相关核团来产生暗示和奖励,安排强化训练,使控制者能够从远处正确引

[2]

导动物,使其按规定行程在不同的三维空间行走.结果证明该导航系统运行可靠,大小适宜.

定ID(身份认证码)和代表控制信息各种参数的特定数码组成,其中ID对于屏蔽传递的噪声、减少干扰、以及控制多个大鼠是十分必要的.每一条指令在发送时其各种参数是确定的,这些命令作为ASCII码字符串,以2400的波特率,通过串口送至发射器

.

2 原理(Principle)

该遥控导航系统中,PC序,,令通过与PC机.接收到正确指令后,再经由UART(通用串行异步接口)传入到控制信号发生器,启动控制信号输出程序,以产生特定参数(脉宽、频率、个数等)的双相TTL电平脉冲.该脉冲通过导线和植入到脑部的微电

图1 遥控导航系统示意图

Fig.1 Overviewofthetelemetrynavigation

3.2 发射器电路

该电路能量由5V的稳压电源经过降压稳压到313V供给.首先,计算机串口的RS232信号经过电平

转换电路转换为指令发射器便于处理的TTL电平信号,然后传送至指令发送器.指令发射器中的MCU采用Philips公司生产的P89LPC921F型单片机.该单片机工作电压低,可工作在214~316V,功耗低、体积小、集成度高、成本低,并且I/O可承受+5V的TTL电平信号.另外,自身带有片内时钟振荡源和4kBflash程序存储器,以及1k字节的可擦除扇区,因此

极引入到大鼠神经系统相关核团:左右两侧胡须映射区S1以及欣悦运动中枢MFB.在电刺激的作用下,大鼠神经系统会产生其左侧或者右侧胡须碰到东西的幻觉,使其产生正确的自动规避行为,并通过刺激MFB进行强化训练制的目的.

[3]

,可达到对其进行准确控

其外围元器件少,且不必扩展,有利于简化电路,提高工作可靠性.与其接口的单片射频芯片采用Chip2con公司生产的微功率单片集成收发射频芯片CC1000,该芯片可工作在214~316V,功耗低、体积

3 系统(System)

该系统由两部分组成:一个是供控制人员操作

并发出控制指令的PC机控制发射站,另一个是背在大鼠的背部并与植入到其脑部相关核团的电极相连的控制器,如图1所示.

3.1 PC机指令发送程序及控制发射站

该指令发生程序以VisualC++书写,并可以实时调整控制信号的各种参数,如:频率、脉宽、强度、脉冲个数、组频率、重复次数等;可以选择刺激方式,如:单刺激、连续刺激;还可以设定PC机串口的各种通信参数,如:串口号、波特率、数据位等.选定参数以后,会在“发送内容”框中显示该指令的特定代码,此后可以随时通过点击功能按钮:“左拐”、“右拐”、“奖赏”,向PC机的串口送出一条指令.该指令由特

小、灵敏度高、外围元件少、抗干扰能力强.

该指令发射器采用基于FSK(Frequency2ShiftKeying,移频键控方式)的调制方式,并采用FEC(ForwardErrorCorrection,前向纠错)信道编码技术.

该编码技术不需要反馈信道,译码实时性好,发送端发送时能纠正错误的编码;在接收端根据接收到的码和编码规则,能够自动纠正传输中的错误,很大程度上提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力.其工作频率在ISM频段,无需申请频点,载频频率433MHz,提供4个信道.另外,该指令发射器可采用

外接天线,在视距情况下,天线位置大于3m时,可靠传输距离达300m,见图2(A).

3.3 控制器电路

该电路由两块印刷电路板组成:指令接收器和控制信号发生器.将其分开是为了使实验设备模块化,以提高设备利用率和搭配灵活度.其能量由318V、500mAh的聚合物锂电池提供,如图2(B)所示.

指令接收器有一个螺旋状天线和一个LED指示灯,接收到正确指令后将点亮LED指示灯.指令接收器也采用FSK的调制方式和FEC信道编码技术,其硬件组成同指令发射器一样.接收到的指令通过串口(USART)传入到控制信号发生器.控制信号发生器的MCU采用Atmel公司的Atmega128L,该微处理器功能强大,集成度高,片内集成了定时器、PWM、比较器、A/D转换、振荡器等功能模块,还有128k的flash存储器,因此外围电路简单,此外I/O[5]

富,最多可扩展出20个通道.接收到的指令进行解码,确认是正确指令信息后,就转入到刺激脉冲产生的分支程序,如图3所示.并把当前不占用的I/O引脚置为高阻模式,以阻止控制信号发生器和电极之间的信息对话.在控制信号刺激期间根据PC机中的指令,信号可以从一个通道(每两个I/O引脚组成一个通道)切换到另一个通道,用到的I/O引脚置为输出模式,其余的为高阻模式.这样,微处理器将对来自PC机的ASCII码命令进行翻译解释而产生一列周期、频率和脉冲个数等参数特定的双相TTL命令脉冲(脉宽015ms,频率

[4]

100Hz,脉冲个数10个),到达大鼠脑部指定核团.,所有引脚复位成高阻模式,.该控制器大小是,25g,整个控制器可Velcro(维可牢尼龙搭扣)粘在鼠,即可固定于鼠背上

.

图2 遥控导航系统原理框图

Fig.2 Schematicdiagramofthetelemetrynavigati

on

4 电极及手术(Electrodesandsurgery)

4.1 电极

μm(根电极采用经过电解液腐蚀至直径约100

据电生理学相关知识,电极与相关脑核团的直径比小于1/5即可保证核团不受功能性损伤)、尖端约μm的不锈钢针灸针,经清洁处理后,用树脂均匀30

涂于表面(由液体张力自动露出尖端),再经150℃恒温烘干制成.4.2 手术

大鼠麻醉后,固定于脑立体定位仪上,手术使其颅骨完全暴露,去除骨膜,并用适量的3%双氧水或乙醚擦拭颅骨以去除表面油脂.

经过大量前期实验,并由实验后经过脑切片证实:250g左右的大鼠,根据Paxinos和Watson大鼠脑立体定位图谱,在三维立体定位仪的引导下,在如下位置进行定位:

MFB:前向后118mm,向右211mm,电极深8mm

左侧S1:前向后118mm,向左418mm,电极深3mm

  

图3 程序流程图

Fig.3 Flowdiagramofprogram

右侧S1:前向后118mm,向右418mm,电极深3mm

在上述位点用颅骨钻钻孔,在立体定位仪的引导下将电极对匀速缓慢地植入脑内并用牙科水泥牢固固定于颅骨表面,即可保证核团位点及电极植入准确率在95%以上.手术后经消毒处理,饲养7天,经观察生理参数无异常,即可用于训练实验

.

与环境的噪声(如陌生声音、敲击声等)有关;(4)更重要的一点是,大鼠除了在电脉冲刺激作用下感受到“触觉(碰到物体的幻觉)”外,还有其视觉信息传入大脑的干扰:即在电信号的作用下感到某侧“碰到物体”而眼睛并没有看到“物体”,因而有时会“犹豫不决”,或迟疑一阵后才会做出正确响应,少数情况下做出错误响应.

6 结论(Conclusion)

该系统通过向大鼠左右两侧S1皮层发出特定参数的双相电脉冲刺激序列(刺激强度5V,脉宽为015ms,频率为100Hz的),并通过MFB.,我们发现鼠能”、“右拐”等行为动作,甚至可

图4 Fig.4 Thepracticalani5 实验结果(ient设定该遥控导航系统的控制信号参数为:脉宽015ms,频率100Hz,脉冲个数10个,刺激强度5V,组频率012Hz,在318V、500mAh聚合物锂电池供电情况下能够连续工作10h,且视距情况下传输距离达到300m时仍能保持高保真性,工作稳定.在电池供电情况下,除PC机外,指令发射器和控制器总重量不足45g,且体积小,易于携带,如图4所示.

在上述参数的电刺激脉冲的控制下,大鼠首先训练“左拐”运动,若正确,则点击“奖赏”立即给予MFB刺激,以示奖励;接下来训练“右拐”运动,同样

离.这表明遥控导航系统传递的暗示与奖励是可靠的.该系统的突出特点就是采用笔记本电脑作为控制发射站,可以灵活机动,便于携带,适于不同的环境,且程序界面友好;大鼠背上的控制器重量轻,体积小,工作可靠,对大鼠自身的影响比较小,大鼠可以舒适地运动和工作,在1h的实验内无疲劳的迹象.整套系统经济可靠,工作稳定,通道扩展性强,适应性好(如:大鼠、兔子、猫等),特别适合于动物机器人.此外,该系统还可应用于生理学领域的电生理和神经生理学实验,这对研究动物在自由活动状态下的有关生理状态参数是十分有用的.

参考文献 (References)

[1]XuS,TalwarSK,HawleyES,etal.Amulti2channeltelemetry

systemforbrainmicrostimulationinfreelyroaminganimals[J].Jour2nalofNeuroscienceMethods,2004,133(1-2):57-63.

[2]TalwarSK,XuS,HawleyES,etal.Ratnavigationguidedbyre2

motecontrol[J].Nature,2002,417(6884):37-38.

[3]BearMF,ConnorsBW,ParadisoMA.王建军,等.Neuro2

science:ExploringtheBrain[M].北京:高等教育出版社,2004.[4]程明,高上凯,张琳.基于脑电信号的脑—计算机接口[J].北京

地,在正确的情况下予以奖励,若上述某次刺激反应

错误,则不给予MFB强化.此外,点击“奖赏”刺激MFB还有促使大鼠兴奋并向前运动的作用.每组实验训练大约在10min左右,经过1~115h的强化训练即可得到理想的结果.另外,通过加大脉冲个数可以提高刺激强度,达到提高动作正确率的目的.对8只大白鼠反复进行上述实验,其中有6只大鼠能够按电信号的控制进行运动,而它们中的3只大鼠的动作正确率几乎达100%,其他的正确率可达90%左右.经过一段时间的强化训练,有2只大鼠可以原地连续“向左”或者“向右”转10多圈,还可以控制大鼠沿简单的指定路线行走.

分析其影响正确率的因素主要有:(1)与控制信号的参数选择有关,因为大鼠之间存在个体差异;(2)与微电极植入脑部的三维定位精确度有关;(3)

生物医学工程,2000,19(2):113-118.

[5]马潮.高档8位单片机Atmega128原理与开发应用指南(上)

[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.

作者简介:

 王 勇(19812),男,硕士.研究领域:动物机器人,特种机

器人,复杂系统理论与控制.

 苏学成(19382),男,教授,博士生导师.研究领域:特种机器人,动物机器人,机器人技术及微机控制. 槐瑞托(19782),女,讲师.研究领域:神经生理学,动物机

器人.

范文七:机器人的资料 投稿:侯錥錦

机器人的资料

机器人概述篇

实用上,机器人(Robot)是自动执行工作的机器装臵。机器人可接受人类指挥,也可以执行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作,例如制造业、建筑业,或是危险的工作。

机器人可以是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学甚至军事等领域中均有重要用途。

机器人发展史

1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔〃恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中创造出“机器人”这个词。

1939年 美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人,它由电缆控制,可以行走,会说77个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得 1954年 美国人乔治〃德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。

1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫〃英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界上第一家机器人制造工厂。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人之父”。

1962年 美国AMF公司生产出万能搬运,与公司生产一样成为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。 1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统。

1965年约翰〃霍普金斯大学应用物理实验室研制出机器人。已经能通过声纳系统、光电管等装臵,根据环境校正自己的位臵。20世纪60年代中期开始,美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。 1969年 日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。

1984年 英格伯格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。

1998年 丹麦乐高公司推出机器人套件,让机器人制造变得跟搭积木一样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界。

机器人一般由执行机构、驱动装臵、检测装臵和控制系统和复杂机械等组成。[1]

给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装臵的传感器大致可以分为两类:一类是内部信息传感器,用于检测机器人各部分的内部状况,如各关节的位臵、速度、加速度等,并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器,形成闭环控制。另一类是外部信息传感器,用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息,以使机器人的动作能适应外界情况的变化,使之达到更高层次的自动化,甚至使机器人具有某种“感觉”,向智能化发展,例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息,利用这些信息构成一个大的反馈回路,从而将大大提高机器人的工作精度。

机器人品种

“别动队”无人机

纵观无人机发展的历史,可以说现代战争是推动无人机发展的动力。而无人机对现代战争的影响也越来越大。一次和二次世界大战期间,尽管出现并使用了无人机,但由于技术水平低下,无人机并未发挥重大作用。朝鲜战争中美国使用了无人侦察机和攻击机,不过数量有限。在随后的越南战争、中东战争中无人机已成为必不可少的武器系统。而在海湾战争、波黑战争及科索沃战争中无人机更成了主要的侦察机种。

法国“红隼”无人机

越南战争期间美国空军损失惨重,被击落飞机2500架,飞行员死亡5000多名,美国国内舆论哗然。为此美国空军较多地使用了无人机。如“水牛猎手”无人机在北越上空执行任务2500多次,超低空拍摄照片,损伤率仅4%。AQM-34Q型

147火蜂无人机飞行500多次,进行电子窃听、电台干扰、抛撒金属箔条及为有人飞机开辟通道等。

高空无人侦察机

在1982年的贝卡谷地之战中,以色列军队通过空中侦察发现。叙利亚在贝卡谷地集中了大量部队。6月9日,以军出动美制E-2C“鹰眼”预警飞机对叙军进行监视,同时每天出动“侦察兵”及“猛犬”等无人机70多架次,对叙军的防空阵地、机场进行反复侦察,并将拍摄的图像传送给预警飞机和地面指挥部。这样,以军准确地查明了叙军雷达的位臵,接着发射“狼”式反雷达导弹,摧毁了叙军不少的雷达、导弹及自行高炮,迫使叙军的雷达不敢开机,为以军有人飞机攻击目标创造了条件。

鬼怪式无人机

1991年爆发了海湾战争,美军首先面对的一个问题就是要在茫茫的沙海中找到伊拉克隐藏的飞毛腿导弹发射器。如果用有人侦察机,就必须在大漠上空往返飞行,长时间暴露于伊拉克军队的高射火力之下,极其危险。为此,无人机成了美军空中侦察的主力。在整个海湾战争期间,“先锋”无人机是美军使用最多的无人机种,美军在海湾地区共部署了6个先锋无人机连,总共出动了522架次,飞行时间达1640小时。那时,不论白天还是黑夜,每天总有一架先锋无人机在海湾上空飞行。

特种功能的机器人

所谓地面军用机器人是指在地面上使用的机器人系统,它们不仅在和平时期可以帮助民警排除炸弹、完成要地保安任务,在战时还可以代替士兵执行扫雷、侦察和攻击等各种任务,今天美、英、德、法、日等国均已研制出多种型号的地面军用机器人。

在西方国家中,恐怖活动始终是个令当局头疼的问题。英国由于民族矛盾,饱受爆炸物的威胁,因而早在60年代就研制成功排爆机器人。英国研制的履带式“手推车”及“超级手推车”排爆机器人,已向50多个国家的军警机构售出了800台以上。最近英国又将手推车机器人加以优化,研制出土拨鼠及野牛两种遥控电动排爆机器人,英国皇家工程兵在波黑及科索沃都用它们探测及处理爆炸物。土拨鼠重35公斤,在桅杆上装有两台摄像机。野牛重210公斤,可携带100公斤负载。两者均采用无线电控制系统,遥控距离约1公里。

“土拨鼠”和“野牛”排爆机器人

除了恐怖分子安放的炸弹外,在世界上许多战乱国家中,到处都散布着未爆炸的各种弹药。例如,海湾战争后的科威特,就像一座随时可能爆炸的弹药库。在伊科边境一万多平方公里的地区内,有16个国家制造的25万颗地雷,85万发炮弹,以及多国部队投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹,其中至少有20%没有爆炸。而且直到现在,在许多国家中甚至还残留有一次大战和二次大战中未爆炸的炸弹和地雷。因此,爆炸物处理机器人的需求量是很大的。

排除爆炸物机器人有轮式的及履带式的,它们一般体积不大,转向灵活,便于在狭窄的地方工作,操作人员可以在几百米到几公里以外通过无线电或光缆控制其活动。机器人车上一般装有多台彩色CCD摄像机用来对爆炸物进行观察;一个多自由度机械手,用它的手爪或夹钳可将爆炸物的引信或雷管拧下来,并把爆炸物运走;车上还装有猎枪,利用激光指示器瞄准后,它可把爆炸物的定时装臵及引爆装臵击毁;有的机器人还装有高压水枪,可以切割爆炸物。

范文八:机器人的资料 投稿:洪粘粙

的是取代或是协助人类工作的工作,例如制造业、建筑业,或是危险的工作。



机器人可以是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学甚至军事等领域中均有重要用途。



机器人发展史

1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔〃恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中创造出“机器人”这个词。

1939年 美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人,它由电缆控制,可以行走,会说77个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得 1954年 美国人乔治〃德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。

1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫〃英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界上第一家机器人制造工厂。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人之父”。

1962年 美国AMF公司生产出万能搬运,与公司生产一样成为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。 1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统。

1965年约翰〃霍普金斯大学应用物理实验室研制出机器人。已经能通过声纳系统、光电管等装臵,根据环境校正自己的位臵。20世纪60年代中期开始,美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。 1969年 日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的RIO。

1984年 英格伯格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。

1998年 丹

范文九:机器人资料 投稿:傅撘撙

一.Robocup 中型组足球软件平台简介

Robocup 中型组足球软件平台由四个软件组成,分别是RTC、Monitor、 MVision 和Simulator2D。

它们之间的关系如下图:

RTC 是机器人的自动控制程序,是整个软件平台的核心。

Simulator2D 是机器人软件的仿真服务器,可为RTC 提供一个仿真环境,方 便测试比赛策略。

MVision 是机器人视觉的配置程序,它的功能包括摄像头标定、配置阀值、 调整摄像头属性等。

Monitor 是比赛过程中的上位机、负责把裁判盒命令转发到各个机器人上, 同时它也是机器人监测与控制的程序。

二.RTC 配置文件说明

1.主配置文件 (:\RTC 3.2\RTC\release\Config\main.cfg)

1) 视觉运行模式: 当运行仿真时,设为Simulate; 当运行实物时,设为 Omni。

2) 决策运行模式: 决定状态机的主文件,若设置为Competition,则状态机 的主文件为“Config/PlayerConfig/CompetitionFSM/main.fsm”; 若设置 为Demo, 则状态机的主文件为

“Config/PlayerConfig/DemoFSM/main.fsm”;当然,用户也可以新建新的 状态机目录,如可新建一个CompetitionSuzhouFSM 目录,然后指定决策运

行模式为CompetitionSuzhou , 即可把状态机的主文件切换成

“Config/PlayerConfig/CompetitionSuzhouFSM/main.fsm”。通过这种方 式,用户可以预先编制多套状态机文件,根据不同情况选用不同的策略。

3) 机器人默认角色

4) 机器人类型: 当运行仿真时,选择SimulatorRobot;当运行四轮机器人时, 选择FourWheelRobot;当运行三轮机器人时,选择ThreeWheelRobot。

5) 机器人队标: 设置机器人自身的队标。由于机器人是依靠队标颜色来辨别敌友,如果设置错误可能导致认敌为友。

6) 机器人进攻方向: 设定机器人的进攻球门的颜色,在有颜色球门的比赛中可

以辅助定位,在无颜色球门的比赛中此配置不起作用。

7) 场地信息文件: 设定场地信息文件,场地信息文件的配置请参看“视频教程

\场地设置教程\2.Monitor 场地配置教程.exe”

8) 网络配置,配置机器人网络

2. 策略文件编写

main.fsm 是决策状态机的主文件, 位于“ 程序安装目录

Config/PlayerConfig/CompetitionFSM/”或“Config/PlayerConfig/DemoFSM/”下, 具体是哪个文件取决于主配置文件的配置子状态机文件。软件通过状态机的状态转移来实现机器人行为决策。

机器人的决策,简单来说就是决定在什么样的情况下怎么做。

谓词的理解

球可信度大于 0.2,且球 相 对 距 离 大 于350mm

一个状态定义块主要由三个部分组成,分别是跳转目标及跳转条件,状态描 述和状态动作或子状态机。注意,一个状态定义块中三个部分必须且只能出现一次。

程序预定义的谓词

程序已定义运动模式

3. 一般配置

无论是哪种运行模式,运行 RTC 前都必须检查或修改以下配置:

1) [PlayerConfig]段的RunMode,此选项决定运行哪个目录下的状态机 文件

2) [PlayerConfig]段的RobotRole,此选项指定机器人的默认角色;

3) [Common]段的TeamColor 和AttackingGoalColor,这两个选项指

定己方队标与进攻方向;

4) [Common]段的@Field,该选项指定场地信息文件,运行系统时,请保 证此选项与Monitor, Simulator 的配置保持一致;

修改[VisionConfig]段的RunMode 为Omni;

(5) 根据实际机器人的类型,修改[ControlConfig]段的RunMode 为

FourWheelRobot 或ThreeWheelRobot;修改[VisionConfig]段的RunMode 为Omni;

(6) 根据实际机器人的类型,修改[ControlConfig]段的RunMode 为 FourWheelRobot 或ThreeWheelRobot;

4.配置文件 (Config/VisionConfig/VisionInfo.cfg) 打开RTC 的视觉配置文件Config/VisionConfig/VisionInfo.cfg,修改

[Omni]段的“@Input”项的值为”./VisionInput/i 号.cfg”,其中i 为机器人 号;

三.Monitor界面简介

1. Monitor 主窗口

(1)显示控制区

(2)旋转按钮

(3)机器人的网络状态灯

(4)绘图区,显示机器人自身定位和球、障碍物等信息

(5)Monitor 的网络流量

2.机器人组控制窗口

1) 为机器人选择按钮

2) 为已选择的机器人设定颜色

3) 控制面板

3.RefBox 窗口

1) Connect 为连接裁判盒;

2) 当收到裁判命令时,相应按钮会亮起。

4.单个Robot 控制窗口

1)机器人队标及角色

2)机器人状态显示,从左至右四个图标分别表示RTC 中视觉、决策、控制及网 络四个模块的状态。红色表示异常,绿色表示正常,橙色表示警告

3)控制轮轴的状态:on 为上电,off 为松开。

4)上面为机器人电压,下面为笔记本电量

5)显示机器人RTC 决策状态机的信息

6)当前机器人的控制面板,操作方法同上述的“组控制”。

4.Monitor 配置文件为monitor.cfg

范文十:机器人的资料 投稿:郝沌沍

机器人的资料 机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指

力、速度、可靠性、联用性和寿命等。因此,可以说机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具,可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。

检测装置:是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类:一类是内部信息传感器,用于检测机器人各部分的内部状况,如各关节的位置、速度、加速度等,并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器,形成闭环控制。一类是外部信息传感器,用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息,以使机器人的动作能适应外界情况的变化,使之达到更高层次的自动化,甚至使机器人具有某种“感觉”,向智能化发展,例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息,利用这些信息构成一个大的反馈回路,从而将大大提高机器人的工作精度。

控制系统:一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制,如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时,主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算,并向下级微机发送指令信息;作为下级从机,各关节分别对应一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理,实现给定的运动,并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同,机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力(力矩)控制。

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