智能机器人的发展研究

二〇一二～二〇一三学年第二学期信息科学与工程学院

课程论文

课程名称：机器人原理与应用

专业：检测技术与自动化装置

学号： 201204703066 姓名：程明月

指导教师：闵华松

二〇一三年六月二十日

目录

1. 前言 (3)

1.1 引言 (3)

1.2 机器人发展的三个阶段 (3)

2.智能机器人的研究意义和发展现状 (4)

2.1 智能机器人的研究意义 (4)

2.2 智能机器人的发展现状 (5)

3.智能机器人的关键技术 (6)

3.1 多传感器信息融合 (6)

3.1.1 多层次传感器融合 (7)

3.1.2 微传感器和智能传感器 (7)

3.1.3 自适应多传感器融合 (7)

3.2 导航与定位 (7)

3.3 路径规划 (8)

3.4 机器人视觉 (8)

3.5 智能控制 (9)

3.6 人机接口技术 (9)

4.智能机器人技术的不足以及未来的发展趋势 (10)

4.1 智能机器人技术存在的问题和挑战 (10)

4.2 智能机器人未来的发展趋势 (11)

5.总结 (11)

智能机器人的发展研究

摘要:智能机器人顺应时代的潮流，发展至今，已经取得了不错的成果。本文主要介绍智能机器人的研究意义，发展现状，智能机器人关键技术的介绍以及其目前所存在的问题以及未来的发展趋势。

关键字：智能机器人；发展；关键技术

1.前言

1.1 引言

机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。机器人在当前生产生活中的应用越来越广泛，正在替代人发挥着日益重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，集成了多学科的发展成果，代表高技术的发展前沿，是当前科技研究的热点方向。

随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，机器人技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域，机器人都有着广阔的发展空间与应用前景。机器人正朝着智能化和多样化等方向发展。同时，机器人涉及到的技术也不断扩展，如多传感器信息融合、路径规划、机器人视觉、智能人机接口等，产生了一系列研究课题。

1.2 机器人发展的三个阶段

纵观历史，半个世纪以来，机器人主要经历了三个发展阶段：

第一代称为示教再现型机器人。该种机器人没有装备任何传感器，对环境无感知能力，智能按照人类编写的固化程序工作。世界上第一台机器人即属此类。

第二代称为感觉型机器人。此种机器人拥有简单的传感器，可以感知外部参数变化，有部分适应外部环境的能力。即可以根据外部环境的不同改变工作内容。

随着机器人应用领域的不断扩大，人类对机器人的期望也变得更高。有时，机器人所处的环境是十分复杂、未知的，设计者不可能考虑到所有的情况并编程控制机器人。因此，一种具有智能的第三代机器人应运而生。这种智能机器人可以认识周围环境和自身状态，并能进行分析和判

断，然后采取相应的策略完成任务。目前这种机器人大部分还是用于军事领域。

有的学者则提出第四代机器人的概念，主要指2000年以后出现的，拥有人类感情、能够思维的机器人，目前仍在起步和研究阶段。

图1 第一代、第二代、第三代机器人图例

2.智能机器人的研究意义和发展现状

2.1 智能机器人的研究意义

随着科学技术的不断发展，人类社会开始进入到智能时代，社会的发展对智能技术也不断地提出了新的需求，机器人技术由原来的工业机械手发展到现在的智能机器人技术，技术的发展给人类的生产生活带来新的变革。智能机器人技术有着重要的理论意义和应用价值。在理论上，机器人技术具有多学科融合和多技术集成的特点，涉及众多学科领域的尖端技术，如平衡控制设计、智能避障设计等，这造成了其复杂性，令智能机器人感知技术、通信技术、机械结构的研究都是一种挑战，促使特征提取算法、识别算法、路径规划算法朝着智能化的方向发展，促进模式识别理论的发展：另外，机器人是否实现智能化与机器人本身的结构也有很大的关系，要使其能完全智能化地完成任务，除了要有智能化算法还要有灵活的机构，因此智能机器人技术的发展将极大地促进机械结构理论的发展，其发展水平能够反映出一个国家或地区信息与自动化技术的综合实力。

智能机器人技术在实际生活中有着具大的应用价值。近年来各个行业的加速发展部对工业机器人提出了新的要求，带动工业机器人不断向智能化发展，机器人的智能化令工业领域效率提升的例子屡见不鲜。例如，传

统的高速传送机器人识别物体存在障碍，导致实现自动化的进程比较缓慢。采用了视觉传感器和跟踪系统组合起来的新型智能化传送机器人，具备了视觉跟踪功能，能够进一步提高机器人的传送效率。

智能机器人技术除了在工业领域有广泛的应用外，在医疗和家庭服务行业也有着广泛的应用和新的需求。老龄化社会和残疾人服务对智能服务机器人有极大的市场需求。目前我国60岁以上人口己超过总人口的10％，预计到2015年全国老年入口总数将达到2亿人，人口的老龄化问题将成为中国面临的前所未有的新挑战；此外，我国残疾人占总人口的比重位居全世界较高国家之列。而智能机器人的发展将会提供诸如取物、康复训练等服务，将减少整个社会对护理人员数量和质量的需求。如今，达芬奇医疗机器人已经实现了临床上的应用，给患者带来了福音，也帮助医生提高了手术的效率和质量。智能机器人技术的发展为医疗事业的发展和变革带来了新的希望。

由此可见，智能机器人是发展中的必然，它的存在性和需求是很有必要的，自然推动了智能机器人的研究与探索。

2.2 智能机器人的发展现状

在各国智能机器人技术的发展中，美国在国际上一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强，性能可靠、功能全面、精确度高，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用。近年来，美英等国研制出第二代军用智能机器人，其特点是采用自主控制方式，能完成侦察、作战和后勤支援等任务，在战场上具有看、嗅等能力，能够自动跟踪地形和选择道路，具有自动搜索、识别和消灭敌方目标的功能。

日本由于一系列扶植政策，各类机器人发展迅速。政府巨大资助给其带来了硬件优势，促进了智能机器人技术的发展。同时，日本分析了机器人的发展趋势，其机器人技术下一步发展重点确定为家用机器人，走进人们日常生活的仿人机器人将是机器人开发的方向。例如，在日本的工厂里，生产线机器人已经被广泛运用．餐馆里，机器人可以做寿司；农田里，机器人可种植水稻并负责看管稻田；在大公司里，有负责接待客人并帮客人倒茶的机器人，还有负责清洁卫生的机器人；在家庭中，有能够陪老人聊天、给老人喂饭的保姆机器人.机器人甚至有望进入日本人的宗教