机器人概述（PPT130页)

机器人概述一、机器人的出现、概念二、机器人的发展历程及影响三、工业机器人介绍1四、机器人的分类2一、机器人的出现、概念1.12016机器人行业的重大新闻事件1.2为什么要发展机器人1.3机器人引发的问题1.4机器人的概念大家了解机器人吗？3听说？看到？有过亲密接触？41.12016机器人行业的重大新闻事件韩国九段顶尖中国围棋选手李世石与谷歌人工智能机器人AlphaGo在韩国首尔展开对决，最终AlphaGo以4:1战胜李世石。这场“人机大战”的主角之一------“阿法狗”机器人是高级的人工智能应用。在比赛中，当李世石出棋后，机器人能根据自己所学习过的棋局，通过深度计算神经网络提取本质特征，理解棋局，快速找到最优解法。5中国科学技术大学发布中国首台特有体验交互机器人“佳佳”，在传统功能性体验之外，她能跟观众自然对话沟通，且具有丰富细腻的面部表情，能够对用户的面部表情进行识别，从而实现更自然的交流。6针对警方的暴力事件导致5名警察死亡、7名警察受伤。这一事件过程中，枪手和警方进行了数小时的对峙。最终，美国达拉斯警方将1磅C4炸药安装在机器人的机器臂上，然后通过远程控制的方式让机器人接近嫌犯后引爆了炸弹，炸死了嫌犯。所谓的警察使用机器人杀人事件迅速引发各大媒体关注。大众态度可谓喜忧参半。7富士康裁员的消息可谓是传的满城风雨，众多一线工人都人心惶惶。据了解，苹果的中国代工厂富士康已部署超过4万台机器人意图取代廉价劳动力。富士康昆山工厂已裁员6万人。8中日美女机器人大比拼--视频欣赏1.2为什么要发展机器人？简单说，机器人有三个方面是我们必要去发展的理由：1.机器人可以做人不愿意做的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来；2.机器人可以做人做不好的活，比方说在汽车生产线上工人天天拿着一百多公斤的焊钳，一天焊几千个点，做重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量差；93.机器人可以做人做不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由。比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题，也就是说机器人发展的三个理由。10梦想希望研究出各种智能机器，……象蛇一样爬行在狭窄管道进行维修，穿越在废墟中寻找幸存生命？象飞鸟一样翱翔天空，象小蜜蜂一样精细观测？象鱼类一样高效机动游动？这种希望能够逐步实现吗？（新型概念、基础探索、实验研究）存在什么重大科学问题？（理论问题、工程问题、社会问题）关键技术是什么？（理论、材料、感知、控制、智能、实验）机器人的出现---人类的梦想和追求人类长期探索生物学、仿生学、新型材料、智能控制等机理。11动力机器之梦人类梦想发明各种机械工具和动力机器，协助甚至代替人们从事各种体力劳动。18世纪第一次工业革命中，瓦特发明的蒸汽机开辟了利用机器动力代替人力和畜力的新纪元。此后，显著减轻体力劳动和实现生产过程自动化才成为可能。12智能机器之梦人类同样梦想发明各种智能工具和智能机器，协助甚至代替人们从事各种脑力劳动。20世纪40年代计算机的发明和50年代人工智能的出现开辟了利用智能机器代替人类从事脑力劳动的新纪元。此后，显著减轻脑力劳动和实现生产过程智能化才成为可能。13传说与工艺品（3000年前-1920）人类长期以来的愿望：创造出一种像人一样的机器来代替人类进行各种工作。木牛流马记里鼓车写字机器人机器人之梦14小说与戏剧（1920-1960）1920年，捷克剧作家卡雷尔·凯培克在幻想情节剧《罗萨姆的万能机器人》(RUR)中，第一次提出了“机器人”（Robota，Robot）这个名词。机器人之梦151950年，美国科学幻想小说巨匠阿西摩夫在小说《我是机器人》中，提出了著名的“机器人三守则”（三定律）：机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受害而袖手旁观；机器人必须绝对服从于人类，除非这种服从有害于人类；机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类命令它作出牺牲。机器人之梦161.3机器人引发的问题17机器人不只有三定律,人工智能引发了以下问题：失业与贫富差距机器人技术的发展，首要面对的问题其实早已被广泛认知，就算不是科学家或是哲学家，现代民众也能清楚的理解此一问题必然会发生，那就是—失业。劳动的层次与自动化的程度有关，在自动化作业之下，人类会逐渐转往负责更复杂的战略及认知活动。机器人权经过神经科学家努力的研究后，令机器人也能拥有好恶的基本机制，就像人类对动物的训练一样，使其成为感知和行为的实体。当这项技术更加的先进以至于机器人也拥有情绪之后，人类是否应该要去考虑其感受，机器人是否也应受到法律的保障，拥有机器人的基本人权？18互动、错误及偏见人工智能引发的另一个层面问题出自于人类的社会性。在2015年，一架机器人名为EugeneGoostman成功通过了图灵测试。在这个测试中，测试人员必须分别跟真人与机器人对话，若机器人能成功瞒骗过测试人员，让他们误以为是真人便成功了，而EugeneGoostman成功的欺骗了一半以上的测试人员。这是一个时代的里程碑，机器人可以开始与人类互动并建立关系，甚至比人类更有效率去维持人际关系，因为其注意力并没有限制，人工智能未来将成为人际关系中不可或缺的一部分，该如何与机器互动这是人类必须面临的问题。19安全、威胁和控制人工智能产生了错误与偏见时，可能会对人类造成安全上的威胁，如同电影一般。所以接下来的三个问题是有关于如何维持人工智能的资讯安全，以及若人工智能得出具有威胁人类安全的偏见时，该如何应对？又如何能保证继续控制这些机器人？或许在技术上可以设计让人工智能无法直接去威胁人类安全，如同机器人三定律，但尽管如此，这些科幻情节发生的机率可能比想像中还高，例如当人工智能在思考如何消灭癌症时，经过大量的计算后它可能会得到这样的结论—尽可能减少地球人口。1.4机器人概念什么是机器人？一般的理解：机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置，它是个机器。特点：有类人的功能。作业功能；感知功能；行走功能；能完成各种动作。根据人的编程能自动的工作。通过编程改变它的工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。20国际上对机器人的定义很多TheWebsterdictionary(Webster,1993):“Anautomaticdevicethatperformsfunctionsnormallyascribedtohumansoramachineintheformofahuman.”一个自动化设备，它能执行通常由人执行的任务；或一个人型的机器。21美国机器人学会（TheRobotInstituteofAmerica，1979):“Areprogrammable,multifunctionalmanipulatordesignedtomovematerials,parts,tools,orspecializeddevicesthroughvariousprogrammedmotionsfortheperformanceofavarietyoftasks.”一个可再编程的多功能操作器，用来移动材料、零部件、工具等；或一个通过编程用于完成各种任务的专用设备。22日本工业机器人协会（JIRA）的定义：“工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。”美国国家标准局（NBS）的定义：“机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。”23我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”机器人学是一门不断发展的科学，上世纪60年代，可实用机械机器人被称为工业机器人；上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展。因此，对机器人的定义也随其发展而变化。24从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，因此，机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的机器。机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。25262.1机器人的发展历程2.2如何正确面对机器人技术2.3机器人的应用领域2.4机器人对人工的影响2.5机器人有望胜任的工种二、机器人的发展历程及影响2.1机器人的发展历程1920年，捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。卡佩克在剧本中把捷克语“Robota”写成了“Robot”，引起了大家的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。1950年，美国作家埃萨克·阿西莫夫在他的科幻小说《I，Robot》中首次使用了“Robotics”，即“机器人学”。阿西莫夫提出了“机器人三原则”：机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则，阿西莫夫因此被称为“机器人学之父”。27282930313233343536373839SCARA是SelectiveComplianceAssemblyRobotArm的缩写，意思是一种应用于装配作业的机器人手臂。404142机器人跳狮子舞43会跳舞的机器人44454647逼真仿真美女机器人视频欣赏主要机器人厂家日本：Motoman、OTC、Panasonic、FANUC等美国：Adept等欧洲：奥地利IGM、德国CLOOS、KUKA、瑞典ABB、瑞士Staubli、意大利Comau韩国：HYUNDAIFANUC4849更快的处理器，更便宜的传感器，大量的开源代码，无所不在的链接，和3D打印的突破，这些都促进了近来机器人技术的进步。我想，这些力量只会越来越强大，随着越来越多的机器人成为我们生活的一部分，我们必须面对新的挑战：就是我们如何接受和使用机器人。一些观察者担心“人与人之间的互动”会消失，还有一些人则警告说，以后就找不到工作了，因为机器人会做那些不应该由机器去做的事情，比如照顾老人。我们依靠机器人和自动化设备是会有代价的，而且这些代价是由我们自己来承担，就如我们应用核能、飞机、计算机这些技术一样。2.2如何正确面对机器人技术50机器人将会减少人的工作机会：误解对每一个生产和物流管理公司说，利用机器人可以提高操作效率、改善员工的生活品质，人依然是这个公司里的关键部分。事实上，工人应该把机器人当作一种工具，就好像熟练的工匠看待他的精密仪器一样，这样既给员工带来更高的成就感，又会增加产出。51生产与物流管理业必须依靠机器人才能存活下来：事实亚洲的劳动力更便宜，但价格也正在急剧上涨。所以，如富士康这样的亚洲制造商，正在积极寻找自动化技术来提高工人的生产率，以迎合日益增长的产品需求。在物流业，我们也看到了同样地趋势。物流企业的竞争力就在于为客户提供更便宜的高质量快递服务，而自动化机器正是物流企业的核心设备。机器人会被用来保证物流企业的竞争力。52智能机器人还是太慢了：事实如果你看过那个“机器人PR2叠毛巾”视频的话，你就会看到，对于我们人类轻而易举的任务，对于机器人而言也是需要算法去完成的，即使它安装了最先进的传感器。随着基础算法的改进，一定会有重要的突破，不用再使用“暴力算法”去实现计算机视觉或完成其他任务。特别是，模式识别领域里已经有了很多研究，再加上当计算机视觉算法缩短时，就可以交由“云”机器人去控制操作了。53机器人太昂贵了：误解以家用电器就是一个典型的例子，很多人现在购买家电时根本不会很犹豫。这些电器得益于数十年累积的技术进步，和数百万遍