《机器人概论》第5章 机器人智能
机器人概论(2004版)7-第五章 操作臂动力学
此外还有应用高斯原理、阿佩尔（Appel）方程式、旋量对 偶数法和凯恩（Kane）法等来分析动力学问题的。
2009-2-20
机电研究室－李挺 (http:// )
3
机器人概论
第五章 操作臂动力学
c1θ&12
+
1 2
c2θ&22
x
外力做的功W
θ
(x1, y1)
d1 m1
r2
W = T1θ1 + T2θ2
2009-2-20
机电研究室－李挺 (http:// )
θ2 d2
(x2, y2)
m2
11
机器人概论
第五章 操作臂动力学
牛顿-欧拉法求解动力学方程
d dt
(
∂K
∂θ&1
2m2 d1d 2
cosθ2 ]θ&&1
+
(m2d
2 2
+
m2 d1d 2
cosθ2 )θ&&2
+
c1θ&1
− 2m2d1d2 sinθ2θ&1θ&2 − m2d1d2 sinθ2θ&22 + (m1 + m2 )gd1 sinθ1 + m2 gd2 sin(θ1 +θ2 )
T2
=
(m2
d
2 2
+
m2 d1d 2
⎤ ⎥ ⎦
⎢⎣⎡θθ&&1222
⎤ ⎥ ⎦
+
⎡ ⎢ ⎣
D112 D212
机器人 概论
9
第一节 机器人的发展史
在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明 在科技界， 确的定义。 但机器人的定义仍然仁者见仁， 确的定义。 但机器人的定义仍然仁者见仁，智者见 没有一个统一的意见。 智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在 发展，新的机型，新的功能不断涌现， 发展，新的机型，新的功能不断涌现，领域不断扩 展。但根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概 成为一个难以回答的哲学问题。 念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一 词最早诞生于科幻小说之中一样， 词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充 满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊， 满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给 了人们充分的想象和创造空间。 了人们充分的想象和创造空间。
11
第一节 机器人的发展史
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将 年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》 年法国作家利尔亚当在他的小说 外表像人的机器起名为“安德罗丁” ），它由 外表像人的机器起名为“安德罗丁”（android），它由 部 ），它由4部 分组成： 分组成： （1）生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表 ）生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、 调节运动等）； 情、调节运动等）； （2）造型材料（关节能自由运动的金属覆盖体，一种盔 ）造型材料（关节能自由运动的金属覆盖体， 甲）； （3）人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体 ）人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、 的各种形态）； 的各种形态）； （4）人造皮肤（含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙 ）人造皮肤（含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、 手爪等）。 齿、手爪等）。
8
第一节 机器人的发展史
一、机器人概述 机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一， 机器人技术作为 世纪人类最伟大的发明之一， 世纪人类最伟大的发明之一 世纪60年代初问世以来 自20世纪 年代初问世以来，经历了近 年的发展 世纪 年代初问世以来，经历了近50年的发展 已取得显著成果。走向成熟的工业机器人， 已取得显著成果。走向成熟的工业机器人，各种用 途的特种机器人的实用化， 途的特种机器人的实用化，昭示着机器人技术灿烂 的明天。 的明天。
机器人概论 第3版 PPT课件第5章 第2节
其输出电压和转子转速成正比，即 u kn
（5-23）
式中：u为测速发电机的输出电压；n为测速发电机的转速；k为比例
系数。
第5章 工业机器人控制技术
5.2 机器人传感器
5.2.2 内部传感器
当有负载时，电枢绕组流过电 流，由于电枢反应而使输出电压降 低，若负载较大，或测量过程中负 载变化，则破坏了线性特性而产生 误差，故在使用中应使负载尽可能 小而且性质不变。当测速发电机与 驱动电动机同轴连接时，便可得出 驱动电动机的瞬时速度。
要元件构成，所不同的是后者的光源只有一路或两路，光电码盘一般 只刻有一圈或两圈透明和不透明区域。当光透过码盘时，光敏元件导 通，产生低电平信号，代表二进制的“0”；不透明的区域代表二进制 的“1”。因此，这种编码器只能通过计算脉冲个数来得到输入轴所转 过的相对角度。由于相对型光电编码器的码盘加工相对容易，因此其 成本比绝对型编码器低，而分辨率高。然而，只有使机器人首先完成 校准操作以后才能获得绝对位置信息。通常，这不是很大的缺点，因 为这样的操作一般只有加上电源后才能完成。若在操作过程中电源意 外地消失，由于相对型编码器没有“记忆”功能，故必须再次完成校 准。
第5章 工业机器人控制技术
5.2 机器人传感器
5.2.1 机器人传感器概述
内部传感器就是测量机器人自身状态的功能元件，具体检测的 对象有关节的线位移、角位移等几何量，速度，角速度、加速度等 运动量，还有倾斜角和振动等物理量。内部传感器常用于控制系统 中，用于反馈元件，检测机器人自身的状态参数，如关节运动的位 移、速度、加速度、力和力矩等。
N个LED组成的线性阵列发射的光与盘成直角，并有盘反面对 应的光敏晶体管构成的线性阵列接收，如图5-22所示。光电码盘分为 周界通道和径向扇形面（图5-23所示），利用几种可能的编码形式之 一获得绝对角度信息。这种码盘上按一定的编码方式刻有透明的和不 透明的区域，光线透过码盘的透明区域，使光敏元件导通，产生低电 平信号，代表二进制的“0”；不透明的区域代表二进制的“1”。因此 当某一个径向扇形面处于光源和光传感器的位置时，光敏元件即接收 到相应的光信号，相应的得出码盘所处的角度位置。4周界通道16个 扇形面的纯二进制码盘如图5-24b）所示。
人工智能概论课件第五章 人工智能让生活更便捷(上)
作业无人化 运营数字化 决策智能化
习题
单选题
实现顾客在查询商品和结算缴费时，无需逐个扫描，实现自动结算的技术基 础是：（ ）
A. NFC技术
B. RFID技术 C.移动支付技术
正确答案：B
D. NLP技术
02
智能阅读
智能阅读
（一）现状
背景
用户在信息时代面临着大量的信息和数据，信息过载问题逐渐困 扰着我们，在面对海量信息时常常无法从中获得对自己真正有用 信息，信息的有效性反而降低了。
习题
单选题
帮助用户在大量繁杂的信息中获取真实有用信息的人工智能应用是（ ）。
A.智能购物 B.智能阅读 C.智能翻译 D.智能语音助手
正确答案：B
03
智能出行
智能出行
（一）现状
设备数量增加后，设备故障问题尤其突出 智能交通系统规模扩大后，系统可靠性与 稳定性也需要保证 数据质量不高限制了智能交通业务高水平 的扩展应用 信息安全隐患
讨论 分别从商家和消费者的角度，谈一谈智能购物车的优势？
智能购物
（三）应用案例——魔镜
“魔镜”是一台“58英寸的等离子显示器”， 借助3D技术来判断顾客的身材和离摄像机的 远近，为镜前的顾客在镜中“穿”上他想试 穿的衣服。
技术
运动感应器和增强现实技术
智能购物
（三）应用案例——京东无人仓
京东无人仓采用大量智能物流机器人进行协同与 配合，通过人工智能、深度学习、图像智能识别、 大数据应用等技术，让工业机器人可以进行自主 的判断和行为，完成各种复杂的任务，在商品分 拣、运输、出库等环节实现自动化。
《人工智能概论》
第五章 人工智能让生活更便捷（上）
主讲教师：XXX
智能机器人介绍PPT课件
无线通信
利用电磁波进行信息传输，包括 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等技术，适 用于机器人与外部环境的信息交互。
通信技术标准
遵循国际通用的通信协议和标准， 确保机器人与其他设备的互联互通。
03
智能机器人应用场景
工业制造领域
自动化生产线
智能机器人可替代人工完成危险、 繁重或单调的工作，提高生产效
率和质量。
未来智能机器人将更加智能化、自主 化，具备更强的学习和自适应能力。
智能机器人在工业、医疗、家庭等领 域的应用将更加深入，推动相关行业 的技术进步和产业升级。
05
智能机器人伦理、法律和社会问 题探讨
伦理道德问题
机器人是否具有道德地位
探讨机器人是否应该被视为道德主体，以及是否具有权利和义务。
机器人行为准则
3
数据隐私和安全 保护机器人收集的个人数据隐私和安全，防止数 据泄露和滥用。
社会影响问题
劳动力市场变化
探讨智能机器人对劳动力市场的影响，例如可能导致失业和职业 结构变化。
社会安全问题
关注智能机器人可能带来的社会安全问题，例如恶意攻击和滥用。
人类心理和社会关系
研究智能机器人对人类心理和社会关系的影响，例如可能导致孤独 感和社交障碍。
各厂商在技术研发、产品创新、市场拓展等方面展开激烈竞争，推动智能机器人技 术不断发展和应用。
未来，随着市场需求的不断增长和技术的不断进步，智能机器人市场的竞争格局将 更加多元化。
未来发展趋势预测
人工智能技术的不断发展将为智能机 器人提供更加广阔的应用前景。
随着5G、物联网等新技术的普及， 智能机器人将实现更加高效的数据传 输和协同工作能力，拓展更多应用场 景。
06
机器人概论-简版
战 强
北京航空航天大学机器人研究所源自 程 简 介课程的目 的与地位
本课程为机械电子工程专业、机械设计及理论专业硕士研究 生的专业必修课。通过本课程的学习，学生可以了解机器人 的发展状况和基本概念，掌握机器人位姿的数学描述、坐标 变换、运动学建模、正运动学方程、逆运动学求解、静力学 分析、动力学建模与分析、机器人运动控制的基本原理，为 深入研究机器人的运动学和动力学控制打下基础。 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 考试 １、 吴瑞祥，机器人技术与应用， 北京航空航天大学出版社 ２、 吴广玉等，机器人工程导论，哈尔滨工大出版社 ３、 熊有伦，机器人学， 机械工业出版社 机器人概论 机器人的位姿描述与坐标变换 机器人运动学 机器人静力学 机器人动力学 机器人运动控制 3 学时 5 学时 12 学时 4 学时 4 学时 4 学时
Karel Capek (1890—1938)
★为了防止机器人伤害人类，科幻作 家阿西莫夫 (Asimov)于1940年发表的 作品《Runaround》提出了机器人的伦 理性纲领— “机器人三原则”：
1)、机器人不应伤害人类； 2)、机器人应遵守人类的命令，与1)违背的命令除外； 3)、机器人应能保护自己，与1)、2)相抵触者除外。 Isaac Asimov (1920-1992)
焊接、装配
3-2-2 移动机器人
蛇型机器人
3-3 水下机器人简介：主要用于水下观测和探测等
沈阳自动化所的6000米水下机器人
北航机器鱼
3-4 医疗康复机器人简介
“Da Vinci S” 机器人手术系统组成
成像系统
床旁器械臂系统
第5章-机器人控制
5.4 机器人的智能控制
–4.遗传算法
•遗传算法（Genetic Algorithm）是模拟达尔文生物进 化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模 型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。 •主要特点：直接对结构对象进行操作，不存在求导和函 数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻 优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优 化的搜索空间，自适应地调整搜索方向，不需要确定的 规则。
k0
Vf s s 1es1ms
电气时间常数
机械时间常数
m s Vf s
s
k0
1 m s
5.2 机器人的位置控制
–因为转子转速ω=dθm/dt，所以：
m s Vf s
k0
s 1ms
m s Vf s
k0
1ms
–电枢控制直流电动机的传递函数：
S
1
22
S
2
S2
22
1
5.2 机器人的位置控制
机器人为串续连杆式机械手，其动态特性具有高 度的非线性。控制这种由马达驱动的操作机器 人，用适当的数学方程式来表示其运动是十分重 要的。这种数学表达式就是数学模型，或简称模 型。控制机器人运动的计算机，运用这种数学模 型来预测和控制将要进行的运动过程。
–3. 主要控制层次
•（3）伺服系统级 •解决机器人的一般实际问题。主要包括伺服电机的控 制、液压缸伺服控制、电-液伺服控制等。
5.1 机器人的基本控制原则
–液压缸伺服传动系统
•作为液压传动系统的动力元件， 能够省去中间动力减速器，从而消 除齿隙和磨损问题。 •结构简单、比较便宜，在工业机 器人机械手的往复运动装置和旋转 运动装置上都获得了广泛应用。
智能机器人及其应用ppt
智能机器人的核心是人工智能算法和模型，这些算法和模型能够让机器人自主学 习和优化性能，不断提高自身的智能化水平。
智能机器人的发展历程
第一代智能机器人
20世纪50年代，美国科学家乔 恩·西蒙开始研究机器人，并在 1954年获得了第一台电脑控制 的机器人机械臂，将其命名为
法律和伦理问题
总结词
法律和伦理问题是智能机器人应用过程中必须面对的挑战，包括责任认定、隐私保护、道德规范等。
详细描述
智能机器人的应用给社会带来了许多便利，但也引发了新的法律和伦理问题。例如，当机器人造成损 害时，责任如何认定？如何保护用户的隐私？如何确保机器人的行为符合道德规范？这些问题需要制 定相关法律法规和伦理准则，以确保智能机器人的合法、合规、安全应用。
加强国际交流与合作，共同推动智 能机器人技术的进步和应用拓展。
THANKS
感谢观看
感知系统
智能机器人通过多种传感器获取环境信息，包括视觉、 听觉、触觉、嗅觉等传感器，以及内置的陀螺仪和加速 度计等运动传感器。
决策系统
智能机器人的决策系统基于人工智能算法和模型，根据 感知系统传递的环境信息进行决策，并制定相应的行动 计划。
执行系统
智能机器人的执行系统负责执行决策系统所制定的行动 计划，通过机械臂、轮子、履带等运动机构实现移动、 操作等功能。
农作物管理
智能机器人对农作物进行监测、病虫害识别等， 提高农作物管理水平。
农业收获
智能机器人进行自动化收获，提高农业收获效能家庭机器人能够提供家居清洁、陪伴等服务，丰富家庭生
活。
智能家居
02
《智能机器人介绍》ppt课件
当前智能机器人发展现状及挑战
技术瓶颈 目前智能机器人的技术水平还无法完全满足复杂场景下的 应用需求。
数据安全与隐私保护 随着智能机器人的普及，数据安全和隐私保护问题日益突 出。
伦理道德问题 智能机器人的自主决策能力可能引发一系列伦理道德问题。
未来发展趋势预测及建议
技术融合
未来智能机器人将融合更多先进技术，如5G、云计算、大数据等。
知识图谱在机器人中的应用
知识表示和推理
知识图谱为机器人提供了一种结 构化的知识表示方式，使得机器 人能够理解和运用各种领域的知
识。
智能问答和对话
基于知识图谱，机器人可以进行 智能问答、知识推理和对话生成， 提供更加自然和智能的交互体验。
任务规划和执行
知识图谱可以帮助机器人进行任 务规划和执行，根据任务需求调 用相关知识，实现更加高效和智
协同任务分配
阐述基于市场机制、拍卖算法等 方法的多机器人协同任务分配技 术，实现任务的优化分配和高效 执行。
协同路径规划
探讨多机器人协同路径规划技术， 解决多机器人在共享空间中的路 径冲突和死锁问题。
协同感知与决策
介绍多机器人协同感知与决策技 术，通过信息融合和协同推理提 高机器人的感知能力和决策水平。
强化学习在机器人中的应用
行为决策和控制
强化学习算法使机器人能够根据环境反馈进行自我学习和优化， 实现更智能的行为决策和控制。
机器人自主探索和学习
通过强化学习，机器人可以自主探索未知环境，学习新的技能和知 识，不断提高自身能力。
多机器人协同任务
强化学习算法可以应用于多机器人系统，实现机器人之间的协同合 作，共同完成复杂任务。
02
文本处理与语义理解
智能机器人概论
《智能机器人概论》结课论文——电子1202 娄烜玮智能机器人最突出的特点莫过于“智能”二字，它与其他机器人的区别在于它具有相当发达的“大脑”，它是一个具有视觉，听觉，触觉等等的“活物”，它能够进行自我控制并按照人类的需求作出相应的事。
大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。
感觉要素包括能感知视觉、接近、距离等的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器。
这些要素实质上就是相当于人的眼、鼻、耳等五宫，它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。
对运动要素来说，智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。
它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。
在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。
智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。
思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。
这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。
（一）接下来说说智能机器人的分类（按智能程度分类）：一是工业机器人,它只能死板地按照人给它规定的程序工作,不管外界条件有何变化,自己都不能对程序也就是对所做的工作作相应的调整.如果要改变机器人所做的工作,必须由人对程序作相应的改变,因此它是毫无智能的.二是初级智能机器人.它和工业机器人不一样,具有象人那样的感受,识别,推理和判断能力.可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序,也就是它能适应外界条件变化对自己怎样作相应调整.不过,修改程序的原则由人预先给以规定.这种初级智能机器人已拥有一定的智能,虽然还没有自动规划能力,但这种初级智能机器人也开始走向成熟,达到实用水平.三是高级智能机器人.它和初级智能机器人一样,具有感觉,识别,推理和判断能力,同样可以根据外界条件的变化,在一定范围内自行修改程序.所不同的是,修改程序的原则不是由人规定的,而是机器人自己通过学习,总结经验来获得修改程序的原则.所以它的智能高出初能智能机器人.这种机器人已拥有一定的自动规划能力,能够自己安排自己的工作.这种机器人可以不要人的照料,完全独立的工作,故称为高级自律机器人.这种机器人也开始走向实用。
机器人概论 第3版 PPT课件第5章 第3节
第5章 工业机器人控制技术
5.3 机器人编程
5.3.4 动作级语言
（４）坐标系(FRAME ) 。 FRAME型坐标系变量用来建立坐标系，以描述作业空间中对象物
体的姿态和位置，变量的值表示物体的固联坐标系与作业空间的参考 坐标系之间的相对位置关系和姿态关系。作业空间的参考坐标系在AL 语言中已顶先用Station定义。作业空间中任何一坐标系可通过调用 函数FRAME来构成。该函数有两个参数：一个表示姿态的旋转，另 一个表示位置的向量。
第5章 工业机器人控制技术
5.3 机器人编程
5.3.4 动作级语言
（5）变换(TRANS) TRANS型变量用来进行坐标变换，与FRAME一样仅有旋转和向
量两个参数。在执行时，先相对于作业空间的基座坐标系旋转然后对 向量参数相加，进行平移操作。
AL语言中有一个预先说明的变换niltrans，定义为: niltrans←TRANS( nilrot，nilvect);
程序中的变量名以英文字母开头，由字母、数字和横划线“_”组 成的字符串，如Puma_base, BEAR , Bolt，大小写字母具有同等 意义。但变量必须在使用前说明其数据类型。
变量可以用赋位语句进行赋值。变量与数值表达式用“←”符号 来连接。当执行赋值语句时，先计算表达式的值，然后将该值赋值 给左边的变量。
符号“ ”可用在语句中，表示当前位置，如：
MOVE barm TO -2﹡zhat﹡inches; 该指令表示机械手从当前位置向下移动2in。由此可以看出，基本的 MOVE语句具有如下形式： MOVE <机械手> TO <目的地> <修饰子句> ； 例如 MOVE barm TO < destination > VIA f1 f2 f3 表示机械手经过中间 点 f1、 f2、 f3移动到目标坐标系 < destination > 。 MOVE barm TO block WITH APPROCH=3﹡zhat﹡inches表示把机 械手移动到在z轴方向上离block 3in的地方；如果DEPARTURE 代替 APPROACH，则表示离开block。关于接近/退避点可以用设定坐标系的 一个矢量来表示，如： WITH APPROACH = < 表达式 > ； WITH DEPARTURE=< 表达式 > ；
机器人概论
我国机器人新进展—工业机器人2
• 机构、驱动和控制 • 方向：智能化、重载、高精度、高速、网络化 • FANUC 公司的并联六轴结构的机器人3iA 具有很高的柔性, 集成 iRVision 视觉系统、Force Sensing力觉系统、Robot Link 通 信系统和Collision Guard碰撞保护系统等多个智能功能, 可对 工件进行快速识别, 利用视觉跟踪系统引导完成作业. • 哈尔滨工业大学、中国科学院沈阳自动化研究所、中国科学院自 动化研究所、清华大学、北京航空航天大学、上海交通大学、天 津大学、南开大学、华南理工大学、湖南大学、上海大学等。 • 沈阳新松机器人自动化公司、哈尔滨工业大学博实公司、广州数 控设备有限公司、上海沃迪公司、奇瑞公司等企业。
欧洲机器人新发展
• 在欧洲，英国的机器人产业起步最早。英国不仅大力研制和广泛应用工业机器人， 其在服务机器人领域也颇有建树，例如，赫特福德大学设计出一款管家机器人 “Greta”，能够从主人那里接收命令，然后向下级机器人安排任务，并回答主 人相关的问题。 德国是拥有工业机器人最多的欧洲国家，其机器人数量在世界范围内也仅次于日 本。德国KUKA公司开发的轻型机械臂，不仅高效灵活，而且具有模块化结构，具 有广阔的工业和服务应用前景。 德国在航天机器人领域也颇有建树，其航空航天局研制的Rollin’Justin机器人， 不仅能够进行精准的遥操作，而且能泡咖啡能接棒球[12]。 另外，在服务机器人领域，德国的Care-0-BotⅡ移动家庭看护机器人能够帮助老 年人独立生活的系统，功能十分丰富实用。 法国在机器人拥有量以及机器人应用上也居于世界前列。目前，法国Aldebaran 公司生产的 “Nao”已成为世界上销售量最大的小型类人机器人。Nao高0.57m， 仿人机器人, 集成了视觉、听觉、压力、红外、声纳、接触等传感器, 可用于控 制、人工智能等研究.
机器人概论.
南京工业大学公选课机器人概论机器人(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 .现在, 国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。
一般说来, 人们都可以接受这种说法, 即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
随着高新技术的发展, 各种类型的军用机器人已经大量涌现, 一些技术发达的国家相继研制了智能程度高、动作灵活、应用广泛的军用机器人。
目前军用机器人主要是作为作战武器和保障武器使用。
在恶劣的环境下, 机器人的承受能力大大超过载人系统, 并且能完成许多载人系统无法完成的工作, 如运输机器人可以在核化条件下工作, 也可以在炮火下及时进行战场救护。
在地面上,机器人为联合国维和部队排除爆炸物、扫除地雷;在波黑战场上, 无人机大显身手;在海洋中,机器人帮助人清除水雷、探索海底秘密;在宇宙空间,机器人成了火星考察的明星。
机器人的历史并不算长, 1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人,机器人的历史才真正开始。
英格伯格在大学攻读伺服理论, 这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。
德沃尔曾于 1946年发明了一种系统,可以“重演”所记录的机器的运动。
1954年 , 德沃尔又获得可编程机械手专利, 这种机械手臂按程序进行工作, 可以根据不同的工作需要编制不同的程序, 因此具有通用性和灵活性, 英格伯格和德沃尔都在研究机器人, 认为汽车工业最适于用机器人干活,因为是用重型机器进行工作,生产过程较为固定。
1959年,英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。
机器人分类 :关于机器人如何分类, 国际上没有制定统一的标准, 有的按负载重量分, 有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。
一般的分类方式:1. 示教再现型机器人通过引导或其它方式, 先教会机器人动作, 输入工作程序, 机器人则自动重复进行作业。
《人工智能应用概论》课件第5章-智能语音技术
1.1 智能语音技术的概念
1.1.3 语音合成（Text to Speech,TTS)
语音合成，又称文语转换（Text to Speech） 技术，能将任意文字信息实时转化为标准 流畅的语音朗读出来，相当于给机器装上 了人工嘴巴。
1.1 智能语音技术的概念
1.1.4 机器翻译
源语言->目标语言。 产品形态主要有三大类；翻译机、翻译手 机和翻译耳机。
1.2 语音识别发展历程
1952年，美国贝尔实验室的Davis等人率先研制出了一个针对特定人的独立数字 识别系统，该系统能够成功识别10个英语数字1956年，Olson和Belar开发出的系统能 够识别10个不同音节，1959年Fry和Denes开发的识别系统能够识别9个辅音和4个元音， 他们利用模板匹配技术和谱分析技术进一步改善了音素的识别精度。同期，在美国麻 省理工学院（MIT)林肯实验室设计的ForgieandForgie元音识别系统利用带通滤波器 能够针对非特定人识别10个元音。
1.1 智能语音技术的概念
1.1.2 声纹识别（Voiceprint Recognition,VR)
声纹识别，生物识别技术的一种，也称为说话人识 别，包括说话人辨认和说话人确认。声纹识别就是把声 信号转换成电信号，再用计算机进行识别。不同的任务 和应用会使用不同的声纹识别技术，如缩小刑侦范围时 可能需要辨认技术，而银行交易时则需要确认技术。
1.1 智能语音技术的概念
1.1.1 自动语音识别（Automatic Speech Recognition,ASR)
广义上来讲智能语音技术有各种各样 的定义，以上是常见的一些热门的场景。 本书重点介绍语音识别技术（ASR）。
自动语音识别是指让机器识别人说出 的话，即将语音转换成相应的文本内容， 然后根据内容信息执行人的某种意图。自 动语音识别又称自动言语识别,这项任务涉 及将输入声学信号与存储在计算机内存的 词表（语音、音节、词等）相匹配，而匹 配个别语词的标准技术则要用输入信号与 预存的波形（或波形特征/参数）相比较 （模型匹配）。
优质《智能机器人》完整教学课件
数据采集
通过传感器等设备采集环境信息和机器人状态数据。
数据处理
对数据进行清洗、转换和特征提取等操作，以便于后续分析和应用 。
数据存储
使用数据库或文件系统等方式存储数据，以便于后续查询和使用。
调试技巧与故障排除
日志记录
记录程序运行过程中的关键信息和错误信息，以便于问题追踪和 定位。
断点调试
在程序中设置断点，以便于逐步执行程序并观察变量值的变化情况 。
从20世纪50年代的初步概念，到 21世纪初的快速发展，智能机器 人技术不断取得突破，应用领域 也不断扩展。
主要功能及应用领域
主要功能
感知环境、处理信息、制定决策、执 行任务等。
应用领域
工业自动化、医疗护理、家庭服务、 教育娱乐等。
市场现状与未来趋势
市场现状
智能机器人市场规模不断扩大，竞争日益激烈，但仍存在技术瓶颈和应用挑战 。
通信技术
无线通信技术
多机器人协同通信
采用蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等无线通 信技术，实现机器人与上位机或其他 设备之间的数据传输和信息交互。
设计多机器人协同通信协议和算法， 实现多个机器人之间的协同工作和信 息共享。
网络通信技术
利用互联网或局域网等网络通信技术 ，实现远程监控和控制机器人的功能 。
03
智能机器人硬件组成
控制器与执行器
控制器
机器人的“大脑”，负责接收、 处理和发送指令，控制机器人的
行动。
执行器
将控制器的指令转化为实际动作 ，如电机、舵机等。
控制算法
实现机器人自主运动、路径规划 、避障等功能的核心算法。
传感器类型及作用
内部传感器
监测机器人自身状态，如位置、速度、加速度等 。
机器人概论
机器人技术基础机器人的发展工业机器人是应用于制造环境下以提高生产率的一种工具。
它的历史并不算长，直到1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正拉开了帷幕。
二十世纪50、60年代，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了使用化阶段。
1954年美国的G.C.Devol发表了“通用机器人”专利；1960年美国AMF公司生产了柱坐标型Versatran机器人，可作点位和轨迹控制，这是世界上第一种用于工业生产上的机器人。
英格伯格在大学攻读一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的伺服理论。
德沃尔曾于1946年发明了一种系统，可以“重演”所记录的机器的运动。
1954年,德沃尔又获得可编程机械手专利，这种机械手臂按程序进行工作，可以根据不同的工作需要编制不同的程序，因此具有通用性和灵活性，英格伯格和德沃尔都在研究机器人，认为汽车工业最适于用机器人干活，因为是用重型机器进行工作，生产过程较为固定。
1959年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。
工业机器人可用于承担常规的、冗长乏味的装配线工作，或执行那些对工人也许有危害的工作。
例如，在第一代工业机器人中，曾有一台被用于更换核电厂的核燃料棒。
从事这项工作的工人可能会暴露在有害量的放射线下。
工业机器人也能够在装配线上操作——安装小型元件，例如将电子元件安装在线路板上。
为此，工人可以从这种冗长乏味任务的常规操作中解放出来。
通过编程的机器人还能去掉炸弹的雷管、为残疾者服务以及在我们社会的众多应用中发挥作用。
机器人可被看作将臂端执行工具、传感器以及夹爪移动到某个预定位置的一台机器。
当机器人到达该位置，它将执行某个任务。
该任务可能是焊接、密封、机械装载、机械卸载，或许多装配工作。
除了编程以及打开和关闭系统之外，一般情况下，均不需要人们的参与就能完成这类工作。
机器人是一台可再编程的多功能机械手，它可通过可编程运动移动零件、物料、工具或特殊装置以执行某种不同任务。
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由于当时技术条件的限制，这些玩偶都是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，它制作于二百年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键弹奏音乐，现在还定期演奏供参观者欣赏，展示了古代人的智慧。
19世纪中叶自动玩偶分为2个流派，即科学幻想派和机械制作派，并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表的《浮士德》，塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”。1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》。1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世。1886年《未来的夏娃》问世。在机械制作方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
二、 现代机器人
图1-5所示为水下机器人。将机器人技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——智能化机器，如仿生机器人、可重构机器人等。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”“网络机器人”等新名词，这也说明了机器人所具有的创新活力。
“工欲善其事，必先利其器”，人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。世间万物，人力是第一资源，这是任何其他物质不能替代的。我们完全有理由相信，像其他许多科学技术的发明发现一样，机器人也将成为人类的好助手、好朋友。
按机械结构
和串联机器人相比较，并联机器人具有以下特点：
（1） 无累积误差，精度较高；（2） 驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度快，动态响应好；（3） 结构紧凑，刚度高，承载能力大；（4） 完全对称的并联机构具有较好的各向同性；（5） 工作空间较小。