第6章 机器人的关键技术

图中，描述了计算机视觉的工作流程，自然界的 事物以三维图像、红外画面等形式被摄像机和传 感器提取，送入计算机，计算机根据机器学习等 人工智能算法，对图像进行环境理解和3D交互理 解，构建出虚拟的3D世界模型，再经过渲染、合 成与真实的事物相似或其他我们希望得到的画面 和视频。
比如，影视剧的后期制作就是与实际拍摄的视频完全不同，形成了一个虚拟的视频文件。
认知、情感与意志是人类三种基本意识形式，是人类一种特殊 的意识形式，只要揭开了情感的哲学本质，了解情感的核心内容， 就能够建立情感的数学模型，就能够对情感进行科学分析和精确计 算。建立情感模型的最终目的是制造能够通过符合人类习惯的方式 与人类交流的机器人。近年来，人们已广泛接受，情感在人类的感 知、注意力、记忆、决策、社会交流等诸多方面起着重大作用。
机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检 测的目标转换成图像信号，传送给专用的 图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜 色等信息，转变成数字化信号，图像处理 系统对这些信号进行各种运算来抽取目标 的特征，如面积、数量、位置、长度，再 根据预设的允许度和其他条件输出结果， 包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、 有/无等，实现自动识别功能。
情绪反应
对象的态度 喜欢/不喜欢
事件的结果 高兴/不高兴
表现在
智能体的动作 满意/不满意
表现在
爱、恨 吸引
他人的结果
对他人满意 对他人不满意 开心、满意 生气、怨恨
他人的运气
自身的结果
他人代理 自身代理
相关前景
希望/担心
证实 未证实
满意 恐惧
解脱 失望
基于期望
来自百度文库不相关前景
喜悦/忧伤 健康
钦佩 责备
骄傲 害羞
从图可以看出，机器视觉和计算机视觉并没有很清 晰的界限，而是紧密的联系在一起，它们有着相同 的理论，只是在实际应用中有所不同，计算机视觉 与机器视觉都是要从图像或图像序列中获取对世界 的描述，因此，对基本层的图像获取、图像处理， 中层的图像分割、图像分析和高层的图像理解这些 理论知识的掌握对两者来说都是“万变不离其 宗”。
自主移动机器人导航过程需要回答三个问题：“我在 哪里？”“我要去哪儿？”和“我怎样到达那里？”。 定位就是要回答第一个问题，确切的，移动机器人定 位就是确定机器人在其运动环境中的世界坐标系的坐 标。
列
点 零维
二维区域
线 一维
原点
行
机器视觉检测系统采用CCD照相机 将被检测的目标转换成图像信号， 传送给专用的图像处理系统，根据 像素分布和亮度、颜色等信息，转 变成数字化信号，图像处理系统对 这些信号进行各种运算来抽取目标 的特征，如面积、数量、位置、长 度，再根据预设的允许度和其他条 件输出结果，包括尺寸、角度、个 数、合格/不合格、有/无等，实现 自动识别功能。
机器视觉其实就是用机器代替人眼进行测量和判断。计算机视觉是利用计算机和其辅助设备 来模拟人眼的视觉功能，实现对客观世界的三维场景的感知、识别和理解。机器视觉和计算 机视觉不仅是两个不同的概念，而且侧重点也不同。机器视觉侧重工程的应用，强调实时 性、高精度和高速度；而计算机视觉侧重理论算法的研究，强调理论，由于理论的研究发展 速度往往快于实践应用，也就是说计算机视觉的发展速度要远远超过了其时间生产的应用速 度，因此计算机视觉的很多技术目前还难以应用到机器视觉上。但是
（1）语音交互 （2）手势（动作）识别 （3）生物识别 手机刷脸和语音登录，声纹识别认证（微信/银行账户登 录），指纹识别认证（指纹解锁，指纹支付），虹膜识别认证（门禁），人 脸识别认证（支付宝，苹果face ID）等。 （4）AR和VR （5）BCI（脑机接口）
自然语言处理技术在生产生活中应用广 泛，例如机器翻译、手写体和印刷体字 符识别、语音识别后实现文字转换、信 息检索、抽取与过滤、文本分类与聚 类、舆情分析和观点挖掘等。它们分别 应用了自然语言处理当中的语法分析、 语义分析、篇章理解等技术，是人工智 能界最前沿的研究领域。语音识别的过 程见右图。
归因
满意 自责
感激 愤怒
健康/归因 混合特征
机器人视觉伺服系统 由 工 控 机 、 PMAC 运 动控制卡、松下交流 伺 服 系 统 、 DSP 图 像 处理系统和机器人组 成。
programmable multi-axles controller——可编程多轴运动控 制器
智能机器人之所以能够根据实际工作环境，自行判断所要执行的功能并对外 界做出反应性动作，最重要因素之一是感知环境。机器人感知环境通常依赖 于各种接触型以及非接触型传感器，机器视觉就是基于仿生的角度发展而 来，比如模拟眼睛是通过视觉传感器进行图像采集，并在获取之后由图像处 理系统进行图像处理和识别。此外，具有机器视觉的机器人能够及时感知外 部环境的变化，并且方便智能机器人的控制系统做出相应调整，提高了机器 人的灵活性和对外部环境变化的适应力。