智能机器人现状及创新实践

智能机器人实习工程训练中心创新实践研究室成绩考核办法总分100分1、以实习态度、劳动纪律为依据，满分15分2、以实习报告成绩为依据，满分30分3、以完成考核情况为依据，满分55分创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界先进民族之林。————江泽民知识经济时代要求什么样的人才：1、良好的素质（思想道德、文化、专业、心理）2、较强的综合能力、创新能力、技术专长3、较强的适应能力、竞争能力《2004年中国教育绿皮书》：素质教育归纳为五个方面：1、面向全体学生2、促进学生全面发展3、重视学生创新精神和实践能力4、发展学生主动精神、重视学生个性发展5、着眼于学生终身可持续发展学生的四种素质：思想道德、文化、专业、心理教师：传授知识、培养能力、提高素质，三者缺一不可教学目标机器人实习是面向全校本科生开设的以智能机器人为实习平台，进行个人智能机器人的应用系统实验，以及对智能机器人的机电控制系统进行实习、认知与研究。使学生在动手能力、创造能力、综合能力、合作能力和进取精神等方面得到培养，充分调动学生的积极性和激发学习兴趣与创造热情，提高学生的综合素质，并使我校工程训练中心在学生能力培养方面处于国内先进水平。机器人实训项目内容(实习实训2天)第一单元1、讲解新世纪高等工程技术发展趋势及前沿动态；2、讲解机器人的基本概念、分类、机器人技术的发展趋势；3、讲解能力风暴机器人的系统组成结构；第二单元4、讲解能力风暴机器人硬件结构、驱动系统、传感器系统；5、讲解能力风暴机器人使用注意事项；6、讲解机器人的连接方法、自检方法，学生练习；7、讲解能力风暴机器人的编程方法VJC；8、学生练习编写程序；第三单元9、讲解编程方法，学生练习编写程序；第四单元10、学生进行机器人人工智能项目设计并完成；11、学生完成实训报告。机器人实训项目内容(实习实训2.5天)第一单元1、讲解新世纪高等工程技术发展趋势及前沿动态；2、讲解机器人的基本概念、分类、机器人技术的发展趋势；3、讲解能力风暴机器人的系统组成结构；第二单元4、讲解能力风暴机器人硬件结构、驱动系统、传感器系统；5、讲解能力风暴机器人使用注意事项；6、讲解机器人的连接方法、自检方法；7、学生练习机器人的连接和自检、下载表演程序；8、讲解能力风暴机器人的编程方法VJC、JC；第三单元9、讲解编程方法，学生练习编写程序；第四单元10、讲解编程方法，学生练习编写程序；11、学生进行机器人人工智能项目设计；第五单元12、学生继续进行机器人人工智能项目设计并完成；13、学生完成实训报告。当代工程技术发展趋势一、信息技术革命作用日益增强1958年研制出第一块硅集成电路，从此信息技术由电子管、半导体器件跨入以集成电路为基石的阶段而飞速发展。信用卡由磁带型向芯片型转变信息和知识在战争中能发挥重要作用二、精密、微型化技术的演进与革命方兴未艾微电子技术的发展，1995年进入吉规模（GSI）集成时代。集成电路芯片集成度每隔18个月就翻一番微机械技术给社会带来深刻影响微机电系统纳米级制造技术三、新材料技术功能材料的小型化、信息化结构材料的复合化四、生物技术的发展五、综合集成技术系统工程，软件集成，综合集成演示，科学的计划管理柔性制造系统（FMS）计算机集成制造系统（CIMS）并行工程（ConcurrentEngineering）工作模式20世纪，人类取得了辉煌的成就，从量子理论、相对论的创立，原子能的使用，脱氧核糖核酸双螺旋结构的发现，到信息技术的腾飞，人类基因组工作草图的绘就，世界科技发生了深刻的变革。信息技术、生物技术、新材料技术、先进制造技术、海洋技术、航空航天技术等都取得了重大突破，极大地提高了社会生产力。智能机器人所包含的技术机械设计与制造电子电工技术计算机原理网络、程序设计传感器自动控制数字信号处理优化设计人工智能机器人学机器人是20世纪才出现的新名词。1920年，捷克剧作家Capek在他的《罗萨姆万能机器人公司（R.U.R）》剧本中，第一次提出了机器人（robot）这个词。robota本是强制劳动的意思，Capek在二十世纪工业革命后技术和生产快速发展的背景下，根据它造出具有“奴隶机器”含义的新词robot。它反映着人类希望制造出象人一样会思考，有劳动的机器代替自己工作的愿望。但在当时，机器人一词也仅仅具有科幻意义，并不具备现实意义，真正使机器人成为现实是20世纪工业机器人出现以后。机器人时代（上）机器人时代（下）古代机器人机器马车写字机器人地动仪关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准。方式多样：按负载重量按控制方式按自由度按结构按应用领域按控制器的信息输入方式按智能程度按移动性例：JIRA分类名称简要解释操作型机器人能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中程控型机器人按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作示教再现型机器人通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业数控型机器人不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业感觉控制型机器人利用传感器获取的信息控制机器人的动作适应控制型机器人机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动学习控制型机器人机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中智能机器人以人工智能决定其行动的机器人按用途工业机器人探索机器人服务机器人军事机器人农业机器人娱乐机器人研究用机器人工业用机器人机器人中最庞大的族群，2003年达81，800台2003年工业机器人年销售量年均增长19％。2004-2007年，世界工业机器人的增长主要集中在北美及欧洲。日本和美国工业机器人的年销售量分别增长年均增长25％和28%。同期，欧盟的年销售量增加到4％。050000100000150000200000250000300000350000日本美国欧盟德国中国2003年世界工业机器人数量分布图(UNECE/IFR及各国机器人协会)2003年制造业中每万名雇员所拥有的工业机器人数量050100150200250300350日本德国韩国意大利瑞典芬兰美国一汽“红旗”轿车机器人焊接线搬运机器人弧焊机器人汽车装配机器人探索机器人：PyramidRover探索：火星探测机器人火星机器人Beagle2火星探测机器人：“旅居者”2004年初登上火星的自主机器人孪生兄弟－“勇气（Spirit）”、“机遇（Opportunity）”号水下机器人“探索者号”水下1000米机器人水下6000米无缆自治机器人军用：扫雷机器人军用：飞行侦察机器人农用机器人除草机器人嫁接机器人林业机器人伐根机器人移栽机器人服务：导盲机器人、家用机器人《=三菱重工推出家用机器人“牛若丸”服务：就餐辅助机器人SECOM开发出日本首台就餐辅助机器人服务：辅助机器人身穿HAL3号的模特iBOT服务：警卫、医护机器人售价950万日元的警卫机器人C4型医护型智能机器人“PARO”。以“善解人意”为目的进行研究，开发出了此款海豹型机器人。可望在对住院病人的治疗方面发挥作用。服务：吸尘器机器人研究产品：T7S-Type2三洋电机和Tmsuk联合开发的4足行走机器人“T7S-TYPE2”。可以象动物一样移动着重心前进，速度可达35m／分。全长750mm。美国“蜘蛛”机器人研究：斯坦佛大学机器人实验室1TheStanfordArm，VictorScheinman,Hand-EyeProject,StanfordArtificialIntelligenceLaboratory,1969因60年代末期开发的斯坦佛手眼系统而载入史册。研究：斯坦佛大学机器人实验室2该实验室在操作臂、机器学习、导航和机器视觉等方面进行了大量的研究。移动机械手臂柔顺性视频研究：斯坦佛大学机器人实验室3TraversingvariedobstaclesunderplanningcontrolCrossingsteppingstones,demonstratingreal-timereplanningHoppinginplace,demonstratingpassivestability3DHoppingontilefloorunderremotecontrol3DDemonstrationofsensor-compensatedlegpositioning3DHoppingoncarpetusingattitudefeedbacksensor研究：卡内基梅隆大学机器人所1MarsAutonomy研究：麻省理工AILab1Kismetisanexpressiveroboticcreaturewithperceptualandmotormodalitiestailoredtonaturalhumancommunicationchannels.研究：麻省理工AILab2研究：麻省理工AILab3AngryCalmInterestSadSurpriseHappy研究：麻省理工AILab3南加利福尼亚大学机器人研究所机器人所卡内基梅隆大学机器人研究所://lab-robotics.org/Michigan大学机器人实验室~veronica/MIT人工智能研究中心大学机器人研究所大学机器人实验室仿生研究：MIT模拟蜗牛爬行的机器人。长约25厘米，像蜗牛爬行，能沿着湿润有粘性的液体表面滑行。机器蜗牛的作用原理在于有弹性的胶膜，硅酮树脂和水、甘油混合物被用作粘性物质。研究：微型机器人精工爱普生开发成功体积仅7.8cm3、重12.5g的微型机器人“MonsieurII-P”，研究用机器人通过形状记忆合金模仿肌肉的收缩来实现人工肌肉的功能。用背部的金属纤维振动翅膀（TOKI公司）ERATO开发用于运动控制研究的机器人morph。身高34cm、动作灵敏迅速。研究用机器人日本法政大学高岛研究所的“萨克斯管自动演奏机器人”。日本防卫大学校瀑田研究室开发的单杠运动机器人“Tackey”，能放手在空中作空翻动作娱乐：AIBO(Sony公司)6种感情：喜悦,忧郁，生气，奇怪，恐惧与不满4种本能：爱恨,搜索,移动,攻击性AIBO的感觉触觉：听觉视觉平衡感：情感表达娱乐：SDR-4X(Sony公司)娱乐：SDR-4X(Sony公司)SDR-4X.MPEG娱乐:ATR(日本国际电气通信基础技术研究所）机器人曲棍球机器人乒乓球研究产品：ASIMO(本田公司)具有能理解人的姿势和动作的意思并自律地行动的智能化技术。对接近的人问候、跟随人、移动到指定的场所及识别人脸并呼叫名字等人的应对能力通过网络进行信息提供和向导等服务。它是世界上第一个具有这些综合性智能化技术的人型特征机器人打招呼爬坡下楼梯1下楼梯2研究产品：ASIMO(本田公司)ASIMO2研究产品：韩国HUBO机器人研究平台产品iRobot(MIT)研究平台产品:ActiveMedia研究平台产品：GrandarAS-RAS-RF研究平台机器人的用途多方向研究平台:多传感器融合运动控制视频编码网络控制计算智能语音识别多机器人协调国内外大型机器人比赛平台应用项目开发平台与课程相整合的体验式教学平台我国的研究成果SMA六足微笑型机器人细小工业管道机器人移动探测系统“先行者”类人型机器人多指