人工智能在机器人领域的应用

人工智能的应用

课程：人工智能

专业班级：计科11001班

学号：201003647

姓名：刘雄

报告日期： 2013-5-29

人工智能在智能机器人领域中的应用

在现代的工业制造，航空航天，交通矿业等领域，机器人越来越发挥着重要的作用。一些日本的专家预测，到2010年，只有5%的体力劳动需要由人来完成，其余大量的体力劳动要由机器人来承担。随着机器人的普及，机器人安全，规划，控制等领域也日益承受着巨大的挑战。

那何谓人工智能呢？

“人工智能”(Artificial Intelligence)简称AI它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人们认为“人工智能”是计算机科学技术的前沿科技领域。因此,“人工智能”与计算机软件有密切的关系。人工智能是“类人”机器人所需要的算法和技术，也就是说我们研究的主题是高级智能的本质，而不是其外在表现和辅助部件。一方面,各种人工智能应用系统都要用计算机软件去实现,另一方面,许多聪明的计算机软件也应用了人工智能的理论方法和技术。例如,专家系统软件,机器博奕软件等。但是,“人工智能”不等于“软件”,除了软件以外,还有硬件及其他自动化的通信设备。人工智能是从思维、感知、行为三层次和机器智能、智能机器两方面研究模拟、延伸与扩展人的智能的理论、方法、技术及其应用的技术学科。

例如,用计算机打印常用的报表,进行一些常规的文字处理,都是程序化的操作,谈不上有智能。但是,用计算机给人看病,进行病理诊断和药物处方,或者,用计算机给机器看病,进行故障诊断和维修处理,就需要计算机有人工智能。人工智能学科领域中有一个重要的学科分支是“专家系统”(Expert System),简称代写论文ES。就是用计算机去模拟、延伸和扩展专家的智能。基于专家的知识和经验,可以求解专业性问题的、具有人工智能的计算机应用系统。如:医疗诊断专家系统,故障诊断专家系统等。

人工智能要解决的问题主要是以下几个方面：

一、识别过程，外界输入的信息向概念逻辑信息转译，将动态静态图像、声音、语音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式化（大脑中的信息存储形式）的概念逻辑信息。

二、智能运算过程，输入信息刺激自我学习、信息检索、逻辑判断、决策，并产生相应反应。

三、控制过程，将需要输出的反应转译为肢体运动和媒介信息。

实用机器人在第三个方面做得比较多，而识别和智能运算是很弱的，尤其是概念知识的存储形式、逻辑判断和决策这些方面更是鲜有成果，这正是人工智能要重点解决的问题。

在机器人控制中常用的智能控制方式是模糊控制。

如图1所示。

图1：机器人控制中的模糊控制

十几年来，用神经元网络来控制机器人变得非常流行从控制的角度来考虑，神经元控制具有如下一些特性:

(l)分布式的非线性。

(2)从经验进行学习的能力。

(3)强壮的平行多处理能力。

(4)在尚未进行训练情况下的表现。

常见的神经元机器人控制器如图2所示。

图2：神经元机器人控制器

神经元网络采用不同的结构可用于不同的应用，因此它引起了人们广泛的兴趣。从控制的角度来看，神经元网络在非线性控制方面的表现是最突出的。由于神经元网络不是基于模型的，因此他被看作是机器人传统控制之外的另一个可行

的控制方法。他可以模拟人类的思维方式。在机器人控制方面，神经元网络还有一些很特别的优点。它可以被训练来进行运动学的正解和逆解。可以来表示n

个关节的机械臂的各种输人与输出关系。关于用神经元网络控制机械臂，许多人已经进行的大量的研究。

人工智能在智能机器人中应用所要经过的过程为：1、人工智能实体将首先在精确思维能力上超过人，然后在模糊思维能力上超过人。2、由于创造力是个性化的产物，较高的创造力不是复制及经验的吸收所能产生的，它需要通过个性化的学习来获得，而个性化的学习不是短时间内所能完成的，因而人工智能实体在创造力上全面超过人将需要较长的时间。一旦人工智能实体的创造力超过人其智力水平也就能远远超过人。

不难看出，不久的将来，“智能机器人”将在工业、服务业、军事、航空航天等领域发挥越来越重要的作用。今天，尽管我们的机器人已经具备了一定的智能，但距离真正的“智能机器人”还有相当大的差距。随着生理学，行为学等学科的发展，随着我们对人脑的工作方式的理解进一步的加深，随着机器视觉和自然语言理解等人工智能领域在机器人上的应用，机器人终将成为真正意义上的“智能机器人”。这是充满了生机与活力科研领域。

研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。随着机器人技术的不断发展，工业领域的焊接、喷漆、搬运、装配、铸造等场合，己经开始大量使用机器人。另外在军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业甚到服务娱乐行业，也都开始使用机器人。

从机器人的用途来分，可以分为两大类：军用机器人和民用机器人。

军用机器人主要用于军事上代替或辅助军队进行作战、侦察、探险等工作。根据不同的作战空间可分为地面军用机器人、空中军用机器人(即无人飞行机)、水下军用机器人和空间军用机器人等。军用机器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遥控式等多种方式。

在民用机器人中，各种生产制造领域中的工业机器人在数量上占绝对多数，成为机器人家族中的主力军；其它各种种类的机器人也开始在不同的领域得到研究开发和应用。总体看来，若按用途分，民用机器人可以分为以下几个主要类别：

工业机器人

制造工业部门应用机器人的主要目的在于削减人员编制和提高产品质量。机器人无论是否与其它机器一起运用，与传统的机器相比，它具有两个主要优点：

1．生产过程的几乎完全自动化。

2．生产设备的高度适应能力。

现在工业机器人主要用于汽车工业、机电工业（包括电讯工业）、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其它重型工业和轻工业部门。

机器人的工业应用分为四个方面，即材料加工、零件制造、产品检验和装配。其中，材料加工往往是最简单的。零件制造包括锻造、点焊、捣碎和铸造等。检