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人形智能机器人的设计方案

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人形智能机器人的设计-机电论文

人形智能机器人的设计

徐格威栗丽陈雪

(北京邮电大学世纪学院电子与自动化系,北京延庆102101)

【摘要】双足类人行机器人一直都是国内外非专业和专业机器人爱好者重点研究的项目。介绍了具有GPS定位功能的双足机器人的行走运动控制,主要研究了对标准的“加藤一郎”约束结构的人形机器人进行行走运动控制,对硬件的控制系统进行合理的设计,动作流程的规划,完成软件的编程。机器人选取了被人们广泛使用的51系列单片机,采用的是单片机STC12C5A60S2,并集成了GPS模块,使机器人拥有了定位功能。

关键词人形机器人;单片机STC12C5A60S2;GPS;“加藤一郎”约束结构

0 引言

类人形步行机器人的控制还有它的相关技术的研究无论是在国内还是国外的机器人领域中都有着重要研究价值,同时机器人的研究成果和当今的社会有着密不可分和不容忽视的意义,所以这项科学一直成为机器人研究的热点之一。

时至今日,设计并完成具有GPS定位功能的类人形机器人的运动控制,需要满足以下几个基本功能:其一是研制出两足步行机构,并使其能在许多结构性、非结构性环境中完成行走任务,从而代替人类进行诸如延伸、作业、扩大活动等领域;二是更多地了解和掌握人类步行时的特性和技巧,并且利用这些特性来为人类服务;三是两足人形机器人的步行系统,具有极为丰富的动力学特性。在这方面进行的研究,可以拓宽力学以及机器人学的研究方向。

1 系统结构设计

本设计采用STC12C5A60S2 单片机作为主控芯片,集成了两片存储芯片AT24C512,GPS定位模块并设计了35个IO双向接口,用于传感器及电机的集成。

硬件部分的控制器主要采用的是STC12C5A60S2 单片机。单片机的工作电压为3.3 V~5.5 V(5V单片机),兼容普通8051的定时器或4个外部中断,工作频率在0-35MHz之间,有6个16位定时器,具有看门狗和EEPROM功能,并且内部集成MAX810专用复位电路。使用内部R/C振荡器时钟11MHz-17MHz。

GPS模块性能的价值指标主要有接收灵敏度、定位时间、位置精度、时间精度、功耗等。在不同的启动模式下,模块开机定位时间有很大不同。一般来说,模块内部没有保存任何有助于定位的数据的情况称为冷启动时间,包括星历、时间等,一般标称在1分钟以内;模块内部有较新的卫星星历(一般不超过2小时),但时间偏差很大的,称为温启动时间,一般标称在45秒以内;热启动时间是指关机不超过二十分钟,并且RTC时间误差很小时的情况。

人形机器人设计了35个IO接口,其中包括万能接口11个,万能接口可以选择7.4V 或5V 电压供电,可选上拉电阻或下拉电阻。可用于各种扩展舵机和传感器。

由于双足机器人运动控制的复杂性,为机器人使用的STC12C5A60S2单片机集成了两片电可擦除存储芯片AT24C512,存储空间共有128KB,这样可以让机器人程序存储器空间扩充至190KB。AT24C512是Atmel公司生产的64KB 串行电可擦的可编程存储器,内部共有512页,每一页为128字节,任一单元

的地址为16 位,地址范围为0000~0FFFFH之间。其优点就是,采用8引脚封装,结构紧凑、存储容量大。在测控系统中被大量采用,可以在2总线上并接4 片芯片,特别适用于具有大容量数据存储要求的数据采集系统。

本设计采用由德州仪器公司推出的一款兼容RS232标准的芯片。串口通信指的是数据的各位按顺序一位一位传送。他的优点就是,只需一对传输线,占用硬件资源少,适用于远距离通信,而缺点则是,传送速度较慢。本设计所采用的是4pinRS232接口带“CTS”判断位,可以同时输出RS232电平和TTL电平。由于电脑串口RS232电平是-10v+10v,而一般的单片机应用系统所采用的信号电压是TTL电平0+5v,所以需要进行电平转换,这也就是使用max232的原因,该器件包含两个驱动器、两个接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F 电平。

2 软件设计

根据双足类人形机器人行走控制系统的功能需求和硬件电路特点,软件系统需要满足以下3个要求:

1)软件模块化,并且需要有很好的可维护性,可扩展性。

2)能够实现PWM 信号的分时复用,并且要保证PWM 信号的高精度。从而通过软件,及时地改变PWM 的输出。

3)可以满足机器人多自由度控制的实时性。

3结论

双足类人行机器人是近年来的前沿学科,它涉及人工智能、自动控制、仿生、通讯、机械电子等多个领域的技术融合。本论文重点研究了机器人的行走规划以及GPS定位功能的实现,经实验验证,所设计的机器人能够在平坦的地面上自

由行走并具有GPS定位功能。

参考文献

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[2]王志良.竞赛机器人制作技术[M].北京:机械工业出版社,2007. [3]刘志远.两足机器人的动态行走研究[D].哈尔滨工业大学,1991. [4]郭志攀.小型机器人设计及运动规划研究[D].哈尔滨工业大学,2007. [5]马忠梅.单片机的C 语言应用程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1997.

[6]张建民.机电一体化原理与应用[M].长沙:国防科技大学出版社,1992,1.

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人工智能论文

内蒙古科技大学2010/2011 学年第一学期《人工智能》结课报告 课程号:67111317 考试方式:报告 使用专业、年级:计算机应用2007 任课教师:陈淋艳 班级:08级-计算机-1班 学号:0867111116 姓名:冯淑梅

摘要:知识处理是人工智能这一科学领域的关键问题。本文对知识处理的核心问题之——识的表示进行了全面的综述,目前流行的知识表达方式不下十种,在此只介绍一阶谓词逻辑、产生式、语义网络、框架、混合等目前最常用的知识表示方法。并对其进行了优缺点分析及简单对比。最后对知识表示的发展趋向作出了展望。 关键词:知识人工智能(AI)知识表达式一阶谓词逻辑产生式语义网络框架 一、知识和知识的表示 1、知识的概念 知识是人类世界特有的概念,他是人类对客观世界的一种比较准确、全面的认识和理解的结晶。 (1) 知识只有相对正确的特性。 常言道:实践出真理。只是源于人们生活、学习与工作的实践,知识是人们在信息社会中各种实践经验的汇集、智慧的概括与积累。 只是爱源于人们对客观世界运动规律的正确认识,是从感知认识上升成为理性认识的高级思维劳动过程的结晶,故相应于一定的客观环境与条件下,只是无疑是正确的。然而当客观环境与条件发生改变时,知识的正确性就接受检验,必要时就要对原来的认识加以修改和补充,一至全部更新而取而代之。 例如知道1543年哥白尼学说问世之前,人们一直都以为地球是宇宙的核心;再有:人们都知道一个关于“瞎子摸象”的故事,它通俗地说明了完整的只是形式是一个复杂的智能过程。 通常人们获取知识的重要手段是:利用信息,把各种信息提炼、概括并关联在一起,就形成了知识。而利用信息关联构成知识的形式有多种多样。 (2) 知识的确定与不确定性 如前说述,知识有若干信息关联的结构组成,但是,其中有的信息是精确的,有的信息却是不精确的。这样,则由该信息结构形成的知识也有了确定与不确定的特征。 例如,在我国中南地区,根据天上出现彩虹的方向及其位置,可以预示天气

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一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人,它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实,这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器,如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外,它还有效应器,作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉,或称自整步电动机,它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人,以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果,控制论主张这样的事实:生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的,机器人是一种系统的功能描述,这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到,现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展,但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛,彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业:手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构,以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制,这种控制不仅要包括有位置控制,而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键,也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程,而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构,使前轮能够在一定范围内调节其高度,主要功能是在机器人前部遇障碍时,前向连杆机构随车轮上抬,而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地,以减小震动,提高整机平稳性。在主体的左右两侧,分别配置了平行四边形侧向被动适应机构,该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接,是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点,实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度,可使左右两侧车轮充分与地面接触,使机器人的6个轮子受力尽量均匀,加强机器人对不同路面的适应能力,更加平稳地越过障碍,并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用,同时,整个机器人

人工智能原理及其应用(王万森)第3版 课后习题答案

第1章人工智能概述课后题答案 1.1什么是智能?智能包含哪几种能力? 解:智能主要是指人类的自然智能。一般认为,智能是是一种认识客观事物和运用知识解决问题的综合能力。 智能包含感知能力,记忆与思维能力,学习和自适应能力,行为能力 1.2人类有哪几种思维方式?各有什么特点? 解:人类思维方式有形象思维、抽象思维和灵感思维 形象思维也称直感思维,是一种基于形象概念,根据感性形象认识材料,对客观对象进行处理的一种思维方式。 抽象思维也称逻辑思维,是一种基于抽象概念,根据逻辑规则对信息或知识进行处理的理性思维形式。 灵感思维也称顿悟思维,是一种显意识与潜意识相互作用的思维方式。 1.3什么是人工智能?它的研究目标是什么? 解:从能力的角度讲,人工智能是指用人工的方法在机器(计算机)上实现智能;从学科的角度看,人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统,使它能模拟、延伸和扩展人类智能的学科。 研究目标: 对智能行为有效解释的理论分析; 解释人类智能; 构造具有智能的人工产品; 1.4什么是图灵实验?图灵实验说明了什么? 解:图灵实验可描述如下,该实验的参加者由一位测试主持人和两个被测试对象组成。其中,两个被测试对象中一个是人,另一个是机器。测试规则为:测试主持人和每个被测试对象分别位于彼此不能看见的房间中,相互之间只能通过计算机终端进行会话。测试开始后,由测试主持人向被测试对象提出各种具有智能性的问题,但不能询问测试者的物理特征。被测试对象在回答问题时,都应尽量使测试者相信自己是“人”,而另一位是”机器”。在这个前提下,要求测试主持人区分这两个被测试对象中哪个是人,哪个是机器。如果无论如何更换测试主持人和被测试对象的人,测试主持人总能分辨出人和机器的概率都小于50%,则认为该机器具有了智能。 1.5人工智能的发展经历了哪几个阶段? 解:孕育期,形成期,知识应用期,从学派分立走向综合,智能科学技术学科的兴起

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社会;电动机的诞生,使人类从工业社会跨入了现代化。而以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明与应用为主要标志的信息技术革命,更让人类从此进入了自动化、信息化时代。每一次技术革命,伴随的都是生产力的发展和人类自身的解放。 “阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利,是不是会掀起又一次技术革命,我们还需拭目以待。然而,人工智能的进步,却可以让我们展望到人类美妙无比的前景。我们似乎可以看到,不久的将来,到处都是机器人在人们的指令下为人们服务;我们似乎可以看到,那些对于目前医术来说几乎无解的人类大脑和神经疾病,如自闭症、老年痴呆症这样的国际医学难题,随着人工智能的进步,一切都会迎刃而解;我们似乎可以看到,有了人工智能的协助,人类真正步入了大同的理想社会。 是的,“阿尔法狗围棋”(AlphaGo)的胜利,是人类的智慧向前迈出的又一步,有了这一步,我们的世界将更加美好。当然,面对这些进步,我们不能只是围观、娱乐和敬仰,我们应该用我们的智慧,去促成人工智能更大的进步!

智能机器人创新设计

智能机器人创新设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

智能机器人创新设计 第一阶段 智能机器人作品创新设计 智能机器人创新设计评选的目的是为了激发青少年的创新意识,鼓励机器人爱好者在机器人开发和使用中自主创新,以创新为主题,设计制作各种新颖的机器人项目,实现机器人的机械、电子、气动、软件以及传感器等方面的扩展应用,从而推动机器人应用的不断发展。 一.创新设计选题 智能机器人创新设计第一步是选题,选题应该遵循以下基本原则。 1.题目来源于生活,服务于生活 2.科学性、新颖性、展示性。 3.根据自身能力判断可行性。 二.创新设计途径 1.模仿:在已有成果的基础上,充分利用智能机器人技术,模仿其结构和控制原理。在过程中实践,在实践中应用。 2.改进:在参考原有功能和设计结构的基础上,进一步丰富和完善智能系统,使之功能更全面,更高效。 3.发明创造:历史上没有的。 三.评选原则 1.可行性原则:所设计的机器人应具备良好的可操作性和安全性。作品完成后还应充分考虑到其他人员在使用时是否能顺利启动,或者使其经过一定的努力也可以完成某一项功能或任务。鼓励设计者利用现有资源,整合费旧材料以最少的资本投入完成相关活动,显现出环保节能意识。 2.创新性原则:创新是技术活动的本质所在,在设计机器人作品时,师生应根据日常生活经验,展开丰富、科学的联想,并积极附注于实践。创造新方法、新成果、新价值。 3.智能性原则:机器人创新设计不同于一般的科技发明,其核心重在体现作品自身的智能化(如感知、规划、动作和协同等能力)。设计好的机器人创新作品可按照周围环境所提供的信息,利用各种传感器和动力装置进行信息的获取和输出,并能按照预设的程序指令决定自己的行动,要有一定的自主能力。这也正是机器人创新设计的魅力所在。

人工智能课程设计报告-罗马尼亚度假问题

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3 2020年5月29日 课 程 :人工智能课程设计报告 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师:赵曼 11月

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智能机器人设计报告 参赛者:庆东肖荣于腾飞 班级:级应用电子技术 指导老师:远明 日期:年月日 一、元器件清单: ,,,,,,,蜂鸣器,光敏电阻,光敏三极管,电阻、电容若干,超亮及普通发光管。二、主要功能: 本设计按要求制作了一个简易智能电动车,它能实现的功能是:从起跑线出发,沿引导线到达点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片,并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达点以后进入“弯道区”,沿圆弧引导线到达点继续行驶,在光源的引导下,利用轻触开关传来的电信号通过障碍区进入停车区并到达车库,完成上述任务后能够立即停车,全程行驶时间越少越好。 本寻迹小车是以有机玻璃为车架,单片机为控制核心,加以减速电机、光电传感器、光敏三极管、轻触开关和电源电路以及其他电路构成。系统由通过口控制小车的前进后退以及转向。寻迹由超亮发光二极管及光敏电阻完成,避障由轻触开关完成,寻光由光敏三极管完成。 并附加其他功能: .声控启动 .数码显示 .声光报警 三、主体设计 车体设计 左右两轮分别驱动,后万向轮转向的方案。为了防止小车重心的偏移,后万向轮起支撑作用。对于车架材料的选择,我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固,比铁制小车更轻便,美观。而且裁减比较方便! 电机的固定采用的是铝薄片加螺丝固定,非常牢固,且比较美观。 轮子方案 在选定电机后,我们做了一个万向轮,万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。轮子用有机玻璃裁出来打磨光华的,上面在套上自行车里胎,以防止打滑。 万向轮 当小车前进时,左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构,这种结构使得小车在前进时比较平稳。

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研究生课程论文 人工智能前沿 论文题目:人工智能技术在求机器人工作 空间的应用 课程老师:罗亚波 学院班级:汽研1602班 学生姓名:张小涵 学号:1049721602405 2016年10月

人工智能技术在求机器人工作空间的应用 摘要 人工智能的发展迅速,现在已经渗透到机器人的全方位分析与机器人的工作空间的计算中,其对机器人的应用起着越来越重要的作用。元素限制法由三个限制元素构成,分别为杆长限制、转角限制、连杆的干涉。在初步确定限制元素后即可得到边界条件,即可得到工作空间。圆弧相交法由运动学反解过程、工作空间的几何描述以及工作空间的计算过程组成。两者各有其优缺点,都是可取的求工作空间的方法。 关键词:人工智能元素限制圆弧相交工作空间 Abstract With the rapid development of artificial intelligence, it has been applied to the analysis of the robot and the working space of the robot. It plays a more and more important role in the application of the robot. The element restriction method is composed of three elements, which are the length of the rod, the restriction of the angle and the interference of the connecting rod. Boundary conditions can be obtained after the preliminary determination of the limiting element. The arc intersection method is composed of the process of the inverse kinematics of the kinematics, the geometric description of the working space and the calculation process of the working space. Both have their own advantages and disadvantages, are desirable for the working space of the method. Key words: artificial intelligence element limit arc intersection working space

精品-智能机器人设计与制作word

智能机器人的设计与制作WORD版本可编辑

智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展,不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化,而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展,机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索,乃至太空作业等领域,机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作,机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动,发挥着越来越重要的作用,人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科,它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化,一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人,正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多,比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人,还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量,极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究,在这过程中尝试过很多次的失败,也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论

机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一,自20 世纪60 年代初问世以来,经历40 余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器,是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人,各种用途的特种机器人的多用化,昭示着机器人技术灿烂的明天。 1.1 国内外机器人技术发展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业,各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大,各主要大学都设有机器人研究室,麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究,卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究,而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统,使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策,使日本机器人产业迅速发展起来,经过短短的十几年。到80 年代中期,已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法:“日本机器人的发展经过了60 年代的摇篮期。70 年代的实用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使用机器人。中国机器人的发展起步较晚,1972 年我国开始研制自己的工业机器人。"七五"期间,国家投入资金,对工业机器人及其零部件进行攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发,研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986 年国家高技术研究发展计划(863 计划)开始实施,智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿,经过几年的研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特种机器人。20 世纪90 年代,我国的工业机器人又在实践中迈进一大步,先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各种用途的工业机器人,并实施了一批机器人应用工程,形成了一批机器人产业化基地,为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 1.2 机器人技术的市场应用 机器人融入我们日常生活的步伐有多快?据国际机器人联盟调查,2004 年,全球个人机器人约有200 万台,到2008 年,还将有700 万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划,到2013 年,韩国每个家庭都能拥有一台机器人;而日本机器人协会预测,到2025 年,全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500 亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20 世纪70 年代PC 行业的情况相仿,我们不可能准确预测出究竟哪些用途将推动这个新兴行业进入临界状态。不过看起来,机器人很可能在护理和陪伴老年人的工作上大展宏图,或许还可以帮助残疾人四处走走,并增强士兵、建筑工人和医护人员的体力与耐力。目前,我国从事机器人研发和应用工程的单位200 多家,拥有量为3500 台左右,其中国产占20%,其余都是从日本、美国、瑞典等40 多个国家引进的。2000 年已生产 各种类型工业机器人和系统300 台套,机器人销售额6.74 亿元,机器人产业对国民经济的年收益额为47 亿元,我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。1.3 机器人技术的前景展望机器人是人类的得力助手,能友好相处的可靠朋友,将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边,成为一个互相的助手

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人工智能 人工智能是 20 世纪 50 年代中期兴起的一门新兴边缘科学,它既是计算机科学分支,又是计算机科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲学等多种学科相互参透而发展起来的综合性学科。人工智能又称智能模拟,是用计算机系统模仿人类的感知、思维、推理等思维活动。它研究和应用的领域包括模拟识别、自然语言理解与生成、专家系统、自动程序设计、定理证明、联想与思维的机理、数据智能检索等。例如,用计算机模拟人脑的部分功能进行学习、推理、联想和决策;模拟医生给病人诊病的医疗诊断专家系统;机械手与机器人的研究和应用等。 一、人工智能发展史 50 年代人工智能兴起,相继出现了一批显著的成果,如机器定理证明、跳棋程序、通用问题、求解程序 LISP 表处理语言等。但由于消解法推理能力的有限,以及机器翻译等的失败,使人工智能走入低谷。 60 年代末到 70 年代,专家系统出现,使人工智能研究出现新高潮。并且 1969 年成立了国际人工智能联合会议。 80 年代,随着第五代计算机的研制,人工智能得到了很大发展。日本 1982 年开始了“第五代计算机研制计划”,即“知识信息处理计算机系统 KIPS ,”其目的的是使逻辑推理达到数值运算那么快。 80 年代末。神经网络飞速发展。 1987 年,美国召开第一次神经网络国际会议,宣告了这一科学的诞生。 90 年代,人工智能出现新研究高潮由于网路技术特别是国际互联网技术的发展,人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。 、人工智能的优越性 人工智能作为本世纪中叶新崛起的、综合性最强的新兴前沿科学,它涉及非常广泛的学科领

智能机器人论文

智能机器人的发展与应用前景 摘要 本文介绍了智能机器人的发展概况、机器人的感官系统、机器人运动系统及人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术,研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。 关键词: 智能机器人感官仿生人工智能 1.引言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能; ②具有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。 2.智能机器人的感官系统 2.1触觉传感器 英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如:Sussex大学和Shack-leton系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器。 2.2视觉传感 在机器人视觉方面,目前市场上销售的有以下6类传感器:①隔开物体的二维视觉:双态成像;②隔开物体的二维视觉:灰度标成像;③触觉或叠加物体的二维视觉;④二维观察;⑤二维线跟踪;⑥使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展:①从一维物体中提取三维信息;②活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析。伦敦大学目前正在研究一种双目视觉机器人的实时图像处理机。还有正在研究机器人视觉系统的教育机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大学、格拉斯哥大学、格温特大学;而伯明翰大学则专门研究惯性传感器。另外,还有许多从事传感系统开发的单位,都进行了传感反馈研究。如米德尔塞克斯工业大学致力于使机器人能组织和使用来自不同类型传感器的数据。这种机器人能“看”、“感”和“听”,它更接近于人。 2.3听觉传感

智能化机器人设计报告

上海应用技术学院Shanghai Institute of Technology 组长:王文博 组员:严格,熊祚强 指导教师:周文 项目工期:2014年6月10日——2015年6月15日

摘要:本项目研发智能家庭监督机器人是基于智能手机平台之下所应用的, 在借助于ug三维建模设计,机械设计以传动设计,及嵌入式硬件的插入,成功地实现了人远距离分身控制并监督家庭情况,能够随时随地掌握家庭环境的变化,为家庭安全的保障提供了基础,并且解决了目前市场家政机器人价格昂贵的现象。 前言: 随着物联网,智能家居以及智能手机的兴起,针对国内的市场环境, 本项目研发出的一系列四款智能家庭服务机器人,本项目研发的机器人管家是一种远程交互型机器人家政机器人采用低功耗WIFI技术连接互联网及手机终端通过强大智能手机及网络云服务器的数据计算处理能力对机器人进行智能化控制,从而降低了机器人的所需硬件成本,使得家政机器人能被国内消费者所接受。此机器人装配了红外,433射频的家电控制系统,实现了远程家电控制功能,并解决了目前智能家居家电设备接口协议不统一,传统家电难以兼容的问题。此外,机器人本身留有各种传感器接口,通过采用本项目研发的红外热式,温湿度,甲醛以及PM2.5传感器机器人能够实现远程家庭环境监控,家居安防的功能。能够解决目前家庭服务类机器人依赖进口,售价高昂的市场现状。 正文:(建模方面)

如上图所示,主观三视图,以及大致轮廓视图,外观视图上采取了全新的外观设计,底部以正六棱柱作为底座,并且采用抽壳技术,扩大内部空间,方便内部嵌入传动系统,机械设计等等,并且为以后的硬件电子设施提供了空间基础,上部采用圆弧拉伸,同样扩大内部空间,便于齿轮,马达等传动设施插入,放手机的补位,采用加盖模式,内部设有弹簧等设施,加紧设备。具体如下: 一:底轮 底轮采用一般的轮胎设计,圆弧效果便于运动,轮胎表面加拉伸效果,增加抓地,增大摩擦,内部增加五角星设计,省材料, 增加美观 二:转向轮: 由于底面为正六棱柱,两个轮子不能稳定行走,并且转向不方便,故在底面加上两个可以自由旋转的转向轮,转向轮 采用平常滑板上的轮子,这样的轮,自由性比较大,可以随 意转向,而传统的车轮,自由性较低,两者互相结合,既可 以自由转向,又可以稳抓底面。建模设计上主要采用了草图 拉伸方式。 三:滚轴:

智能机器人的设计与制作

智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和 进展,不但使传统的工业生产面貌发生全然性变化,而且将对人类社会产生深远的阻碍。随着社会生产技术的飞速进展,机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探究,乃至太空作业等领域,机器人可谓是无处不在。目前机器差不多走进人们的生活与工作,机器人差不多在专门多的领域代替着人类的劳动,发挥着越来越重要的作用,人们差不多越来越离不开机器人关心。机器人工程是一门复杂的学科,它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动操纵等为一体。目前对机器人的研究差不多呈现出专业化和系统化,一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的进展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人,正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多,比如协助大夫进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人,还有许多参照人、狗、恐龙的模样制

造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量,极受青青年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究,在这过程中尝试过专门多次的失败,也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论 机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一,自20 世纪60 年代初问世以来, 经历40 余年的进展已取得长足的进步。以后的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机

器,是集机械学、力学、电子学、生物学、操纵论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人,各种用途的特种机器人的多用化,昭示着机器人技术灿烂的改日。 1.1 国内外机器人技术进展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业,各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大,各要紧大学都设有机器人研究室,麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究,卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究,而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统,使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策,使日本机器人产业迅速进展起来,通过短短的十几年。到80 年代中期,已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的讲法:“日本机器人的进展通过了60 年代的摇篮期。70 年代的有用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领

人工智能论文

人工智能的发展与未来 很多人都想问,人工智能是什么? 一直以来,人们总是把人工智能当做是科幻小说,但是现在我们却拿着课 本一本正经的讨论这个问题。这使我们很困惑,我们的困惑大致来自下面几个 方面: 1.我们总是把人工智能和电影想到一起。星球大战、终结者、2001:太空漫 游等等。电影是虚构的,那些电影角色也是虚构的,所以我们总是觉得人工智 能缺乏真实感。 2.人工智能是个很宽泛的话题。从手机上的计算器到无人驾驶汽车,到未来 可能改变世界的重大变革,人工智能可以用来描述很多东西,所以人们会有疑惑。 3.我们日常生活中已经每天都在使用人工智能了,只是我们没意识到而已。John McCarthy,在1956年最早使用了人工智能(Artificial Intelligence)这个词。他总是抱怨“一旦一样东西用人工智能实现了,人们就不再叫它人工 智能了。” 因为这种效应,所以人工智能听起来总让人觉得是未来的神秘存在,而不是 身边已经存在的现实。同时,这种效应也让人们觉得人工智能是一个从未被实 现过的流行理念。 Kurzweil(谷歌技术总监)提到经常有人说人工智能在80 年代就被遗弃了,这种说法就好像“互联网已经在21世纪初互联网泡沫爆炸时死去了”一般滑稽。 最后,人工智能的概念很宽,所以人工智能也分很多种,我们按照人工智能 的实力将其分成三大类: 1.弱人工智能Artificial Narrow Intelligence (ANI): 弱人工智能是擅 长于单个方面的人工智能。比如有能战胜象棋世界冠军的人工智能,但是它只 会下象棋,你要问它怎样更好地在硬盘上储存数据,它就不知道怎么回答你了。 2.强人工智能Artificial General Intelligence (AGI): 人类级别的人 工智能。强人工智能是指在各方面都能和人类比肩的人工智能,人类能干的脑 力活它都能干。创造强人工智能比创造弱人工智能难得多,我们现在还做不到。Linda Gottfredson教授把智能定义为“一种宽泛的心理能力,能够进行思考、计划、解决问题、抽象思维、理解复杂理念、快速学习和从经验中学习等操作。”强人工智能在进行这些操作时应该和人类一样得心应手。 3.超人工智能Artificial Superintelligence (ASI): 牛津哲学家,知 名人工智能思想家Nick Bostrom把超级智能定义为“在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑都聪明很多,包括科学创新、通识和社交技能。”超人工智能可 以是各方面都比人类强一点,也可以是各方面都比人类强万亿倍的。 人工智能正飞速发展着。而人类的生活也因此飞速的变化着。大至火箭发射、太空探测、国防装备,小至手臂机器人、汽车喷漆、无人驾驶汽车、看病

机器人课程设计报告

机器人课程设计报 告

智能机器人课程设计 总结报告 姓名: 组员: 指导老师: 时间:

一、课程设计设计目的 了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论,并应用于实践。经过学习,具体掌握智能机器人的控制技术,并使机器人能独立执行一定的任务。 基本要求:要求设计一个能走迷宫(迷宫为立体迷宫)的机器人。要求设计机器人的行走机构,控制系统、传感器类型的选择及排列布局。要有走迷宫的策略(软件流程图)。对于走迷宫小车控制系统设计主要有几个方面:控制电路设计,传感器选择以及安放位置设计,程序设计 二、总体方案 2.1 机器人的寻路算法选择 将迷宫看成一个m*n的网络,机器人经过传感器反馈的信息感知迷宫的形状,并将各个节点的与周围节点的联通性信息存储于存储器中,再根据已经构建好的地图搜索离开迷宫的路径。这里可选择回溯算法。对每个网格从左到右,每个网格具有4个方向,分别定义。并规定机器人行进过程中不停探测前方是否有障碍物,同时探测时按左侧规则,进入新网格后优先探测当前方向的左侧方向。探测过程中记录每个网格的四个方向上的状态:通路、不通或未知,探测得到不同状态后记记录,同时记录当前网

格的四个方向是否已被探测过。若某网格四个方向全部探测过则利用标志位表示该网格已访问。为了寻找到从起点到终点的最佳路径,记录当前网格在四个方向上的邻接网格序号,由此最后可在机器人已探测过的网格中利用Dijkstra算法找到最佳路径。并为计算方便,记录网格所在迷宫中行号、列号。并机器人探索过程中设置一个回溯网格栈记录机器人经过的迷宫网格序号及方向,此方向是从一个迷宫网格到下一个迷宫网格经过的方向。设置一个方向队列记录机器人在某网格内探测方向的顺序。设置一个回溯路径数组记录需要回溯时从回溯起点到回溯终点的迷宫网格序号及方向。 考虑到迷宫比较简单,且主要为纵横方向的直线,可采用让小车在路口始终左转或者始终右转的方法走迷宫,也就是让小车沿迷宫的边沿走。这样最终也能走出迷宫。本次课程设计采用此方法。即控制策略为机器人左侧有缺口时,向左进入缺口,当机器人前方有障碍是,向右旋转180°,其余情况保持前进。 2.2 传感器的选择 由于需要检测机器人左侧和前方是否有通路,采用红外传感器对机器人行进方向和左侧进行感知。红外避障传感器是依据红外线的反射来工作的。当遇到障碍物时,发出的红外线被反射面反射回来,被传感器接收到,信号输出引脚就会给出低电平提示信号。本机器人系统的红外避障信号采用直接检测的方式进行,直接读取引脚电平。传感器感应障碍物的距离阈值能够经过调节

智能机器人的设计与制作(DOC 26页)

智能机器人的设计与制作(DOC 26页)

智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和 发展,不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化,而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展,机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索,乃至太空作业等领域,机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作,机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动,发挥着越来越重要的作用,人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科,它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化,一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人,正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多,比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人,还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量,极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究,在这过程中尝试过很多次的失败,也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论 机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一,自20 世纪60 年代初问世以来, 经历40 余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非

工人下岗”的局面,因为人们随着社会的发展,实际上把人们从繁重的体力和危险的环境中解放出来,使人们有更好的岗位去工作,去创造更好的精神财富和文化财富,机器人来做这些危险环境的工作,展望21 世纪机器人将是一个与 20 世纪计算机的普及一样,会深入地应用到各个领域,所以很多专家预测,在 21 世纪的前20 年是机器人从制造业走向非制造业的发展一个重要时期,也是智能机器人发展的一个关键时期,目前国际上很多国家,也对机器人对人类社会的影响的估计提出了新的认识,同时,我们也可以看到机器人技术,涉及到多个学科,机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等等,它是一个国家高技术实力的一个重要标准。语音识别处理是语音功能的一个重要方面,目前计算机语音识别处理过程基本上一致,是一种基于统计模式识别的理论。我国的语音识别研究起步于五十年代,近年来发展很快,其研究水平基本与国外同步,在汉语语音识别技术上还有自己的特点和优势。可以预计,语音技术的发展前景无限。 2 机器人设计的内容和要求 2.1 机器人设计的内容 随着现代科技的发展,机器人技术已广泛应用于人类社会生活的各个领域,特别是机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量,极受青少年的喜爱。本课题要求设计一具有简单人体功能的、模拟舞蹈动作的类人型机器人,完成简单人的基本动作:可以前进后退,左右侧行,左右转弯和前后摆动手臂,行走频率为每秒两步,举手投足、转圈、头部动作灵活、并具备的语音功能。通过语音识别技术,可以对小机器人进行语音控制,通过发出语音命令,控制机器人的。机器人包括底座、头部、上身、下肢、以及电路控制板,分别控制手臂、头部和底盘运动的电机及传动机构等。通过电路控制和机械传动,可使机器人动作。知识范围涉及机构学、力学、电子学、自动控制、计算机、人工智能等。 具体赋予任务: 1、深入了解类人型机器人的功能及工作要求,查找与课题有关的文献资料及参考书目; 2、学习掌握机构创新设计的基本知识和设计方法,了解控制对象舞蹈机器人的工作原理、动作过程,进行简单舞蹈动作及相应机构设计; 3、根据机器人构成、工作原理、主要特点和技术指标,分析比较,加以论证,确定机器人运动控制最终方案,完成硬件电路设计,单片机控制程序设计; 4、制作舞蹈机器人模型,完成各种运动、动作模拟,调试成功。 5、规定的翻译、论文工作。 2.2 舞蹈机器人设计的数据和要求 1、机器人身高80~120 ㎝,表演时机器人随音乐翩翩起舞,动作协调、灵活; 2、表演各种的基本动作,具体动作可自行设计。涵盖行进、转圈、举手投足、头部等动作;

人工智能论文

重庆理工大学 专业选修课课程考查报告 《AI的发展与未来》 课程名称:《人工智能及应用》 专业:软件工程 学号: 学生姓名: 提交时间:2017年5月5日

进入人工智能 人工智能的话题,在近年尤其火热,很多人是因为在2016年看到AlphaGo打败了世界围棋冠军李世石。这使得大家对人工智能非常感兴趣,同时也有很多人思考人工智能是否应该继续无节制地发展下去?人们会担忧将来人工智能发展到一定的高度可能会取代人类。包括霍金、比尔·盖茨这样伟大的人物也怀疑人工智能。 我们谁都无法下结论说到底该不该发展人工智能,所以我们先来了解一下什么是人工智能,否则我们只会在对人工智能的恐惧中无法获得理性认知。 人工智能似乎没有明确的定义。人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作[1],这是美国麻省理工学院的温斯顿教授认为的人工智能。人工智能大概来说可能是有几个部分,首先是感知,感知是包括视觉、语音、语言;然后是决策,做一些预测,做一些判断;那当然如果你要做一套完整的系统,就像机器人或是自动驾驶,它会需要一个反馈[2]。 人工智能的发展 通过了解人工智能发展的主要里程碑,可能会更加直观的了解人工智能。在感知方面,比如我国的科大讯飞。该企业使命是让机器能听会说,能理解会思考;用人工智能建设美好世界[3]。正如他们的企业使命,讯飞语音识别软件现在已经能听懂人们所说的,而且正确率相当高,如果要打很多字完全可以不动手,直接念一遍就都以文字的形式输出来。以前电视里播的现场直播都是没有字幕的,现在已经可以在直播的时候也可以看到实时字幕。可见语音识别给我们带来了巨大的便利。还如微软的小冰,你可以在微信关注她,并且同她聊天,还可以和她语音聊天,她甚至可以为你唱歌。现在小冰会的东西越来越多,也越来越智能。 决策方面,从早期MicrosoftOffice里的工具到Google广告的推荐,然后到金融行业的很多智能决策公司的出现,进步迅速。现在的gamil,有时候收到email,Google会跳出来问要不要发回复,有时候它连回复都帮你写好了,而且写的很精确。这也是人工智能的体现。可能以后我们讲话都不用,助理能帮我们搞定。最后是反馈,比如无人驾驶汽车,它通过车载传感系统感知道路环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和信息,控制车辆的转向和速度,自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的。从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。 深度学习及其应用领域 提到人工智能就不得不提深度学习,它是一种神经网络,它的特点是使用了多层网络,能够学习抽象概念,同时融入自我学习,而且收敛相对快速。收敛快速可能是一种技巧,不见得是一个理论,但是有一批人通过它解决了很多重要的问题。简单的来说,如果我们有很多笑脸,然后我们把笑脸的像素输入到一个神经网络里面去,最后你那儿希望让机器能识别这是姚明,那是马云,但是因为你这个深度学习的网络很深,要一次性学会这么多也会比较困难,所以就需要用到一个比较快速收敛的技巧——自我学习。通过自我学习,机器会逐步从大量的样本中逐层抽象出相关的概念,然后做出理解,最终做出判断和决策。深度学习或者是任何的机器学习,它是不是超越人类的能力表现,如果超越的话,可能很多应用就会产生。比如在机场,如果机器识别人脸的准确度超过人,那么那些边防的人就可能不需要那么多。这并不是说机器不会犯错,而是说既然人不能比机器做的更好,那不妨就用机器取代。

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