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          智能機器人的發展與組成研究分析

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          智能機器人的發展與組成研究分析

          本文首先介紹智能機器人出現至今的發展狀況;其次說明了智能機器人的組成情況,包括機械部分,感受部分,控制部分;概述智能機器人在工業,農業以及服務業方面的具體應用。

          1.引言

          近年來,深度學習等人工智能技術取得持續突破,以智能機器人為代表的一系列人工智能應用開始逐步滲透到人們生活的方方面面。智能機器人是一個在感知、思維、效應方面模擬人的機器系統。智能機器人具備各種各樣的內部信息傳感器和外部信息傳感器,如光敏傳感器,聲敏傳感器等。除具有感受器外,智能機器人還具備效應器,也就是具體執行指令的機構,作用于周圍環境。在這些基礎上,智能機器人也已經具備了初步思考的能力,通過計算機的處理,有自己的判斷和選擇。由此可知,智能機器人至少要具備三個要素:感覺要素,反應要素和思考要素。

          2.智能機器人的發展情況

          2.1機器人早期的發展狀況

          智能機器人在誕生之初其實并不算是“智能”,及時代機器人為可編程示教,再現型機器人,也就是說它們可以根據事先設定好的程序進行重復操作。在工業剛剛起步的年代,大規模的工業生產如果沒有機器人的協助,將會耗費大量的物力財力。但在及時代機器人出現后,這一狀況得到了明顯的改善,生產效率大大提高,也推動了技術革命。然而,當時的機器人尚不“智能”,只能按照程序執行命令,對于問世不久的機器人,發展空間還有很大。

          2.2機器人現代的發展現狀

          如今,第二代以及第三代機器人均已問世,其相較于及時代機器人,具有自己獨特的感知能力和自適應能力,也具備根據不同的作業內容進行自我調整的能力。但即便如此,第二代機器人的這些能力仍然是其創造者賦予的,因此還不具備自主學習的能力,在認清其局限性后,人們創造了第三代,也就是智能機器人。智能機器人在第二代的基礎上,增加了自我學習,自我適應等功能,真正的將機器人智能化。

          2.3機器人未來的發展趨勢

          在電子信息技術迅速發展的今天,智能機器人已經成為當前的一個研究熱點。第三代機器人剛剛問世,發展潛力巨大,與及時、二代機器人相比,第三代的智能化主要體現在其控制部分。在感受部分,智能機器人運用了大量類似于傳感器之類的裝置,也就擁有了遠超一二代的感知能力,對于環境細微的改變也能做出相應的反應。其控制部分就是真正體現第三代機器人智能化的地方,一二代機器人主要都是依靠人為設定相關程序來實現對機器人的控制,而第三代智能機器人終于實現了一定程度的自我控制。從感受部分接收的信息,再到計算機加以分析處理,都是自動化,智能化的體現。在未來,智能機器人還會繼續發展,不僅可以在日常生活中幫到我們,在經濟發展乃至社會進步中都會扮演更為重要的角色。

          3.智能機器人的組成

          3.1機械部分

          機械部分就相當于機器人的骨骼,支撐著機器人執行各種指令。機械部分是智能機器人行動的基礎,就算一個機器人再怎么智能,沒有強大的機械臂支撐,也無法發揮全部作用。機器人的臂部(如有)一般采用空間開鏈連桿機構,其中的運動副(轉動副或移動副)常稱為關節,關節個數通常即為機器人的自由度數[1]。機械手或機械臂是以關節連在一起的許多機械連桿的集合體,形成開環的運動學鏈系,包括齒輪、聯軸器等。一般可以分為兩類:一類是可以產生轉動的“轉動關節”,一類是產生線性或平移運動的“線性關節”。

          3.2感受部分

          傳感器是智能機器人感受部分的核心裝置,它們將智能機器人通過視覺,聽覺等捕獲到的信息轉換成電信號,再輸送到智能機器人的大腦,也就是控制部分加以處理,最終輸出到機械部分完成一系列動作。傳感器作為傳遞信息的關鍵就顯得尤為重要。現在運用的主要傳感器有溫敏傳感器,光敏傳感器,壓敏傳感器等。在這些傳感器的幫助下,智能機器人有了自己靈敏的感覺,從而可以再完成要求更為的任務。

          3.3控制部分

          由于現代機器人尚不能實現信息的有效傳遞,所以還是需要人機交互來對信息進行傳遞。對于不同的智能機器人有兩種不同的控制系統,分別是集中式控制和分散式控制。用一臺計算機對機器人的全部動作進行控制稱為集中式控制;用多臺計算機對機器人的動作進行分級控制稱為分散式控制,如主從結構的控制系統。計算機相當于智能機器人的大腦,是智能機器人最為重要的部分,他不僅具備了處理特定數據的能力,同時也具有處理知識的能力,這也是他與及時二代機器人最為不同的地方。所以,除了人機交互,智能機器人也有自己的思考能力。在面對一些簡單的問題時,不需要特定的指示命令,智能機器人自己也能借助正確的判斷來處理。當然,智能機器人通過計算機的分析和儲存,也能夠從歷次任務中學習掌握新知,但這一點對現在來說還很難實現。

          4.智能機器人的應用

          4.1智能機器人在工業領域的應用

          智能機器人因其執行任務的度高,效率高,在工業領域應用尤為廣泛。在汽車生產行業中,裝配零部件等任務都需要智能機器人的協助,由于智能機器人的中央處理器對于數據的高效處理,它們可以在短時間內完成大量機械的裝配工作;傳感器等感受部分對于環境的敏銳感知,也使得智能機器人有了根據不同環境完善任務內容的能力。這些都是人力無法比擬的。在芯片制造方面,智能機器人的優勢更為明顯,芯片制造需要極高的性,人類無法完成這類高精度的工作。而對于智能機器人來說,完成這類工作可能只需要一個指令。此外,生產車間的溫度等環境因素也會影響完成后芯片的質量,智能機器人不僅可以快速匯報環境的變化,也能通過信息處理對作業內容進行調整,保障成品的質量。

          4.2智能機器人在農業領域的應用

          在農業方面,智能機器人主要運用于智能灌溉和智能除災。智能灌溉是指智能機器人通過感知部分對當日的溫度,濕度等環境指數測定后,再由中央處理器進行加工處理,決定當日的灌溉量,進行執行。這樣既保障了農作物的發育成熟,也節約了用水量。智能除災主要是指通過類似于無人機的智能機器人,對受災區域進行勘查,通過處理器分析后,確定具體的受災情況,并做出反應。

          4.3智能機器人在服務領域的應用

          智能機器人在服務業的應用也相當廣泛。現在,在銀行中,自助服務機器人已經十分常見,它們可以根據客戶的不同需求給予不同的幫助。根據客戶輸入的指令,智能機器人會根據自己積累的或者學習到的知識進行耐心的解答,既不會引發錯誤,也節省了人力。智能家居也是智能機器人的應用之一,掃地機器人,雖然沒有做到智能化,但是在日常起居中也扮演著重要的角色,還有類似于智能家電等,已經開始逐步滲透到人們的生活中,既方便了人們生活,也節約了時間。

          5.結語

          目前,第三次科技革命已經接近尾聲,第四次也即將開始,智能機器人等人工智能應用即將迎來它們的時代。如今,越來越多的國家意識到了智能機器人的重要性,先后都開始了相應的研究,對此,我們也不能落后。未來智能機器人也不會只是技術的代表,機器人還將朝著語言交流化、動作協調化、外形美觀化的方向發展,越來越趨近于。我們應當權衡智能機器人的利弊,將其運用在引導人類進化,社會發展的方面。

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