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智能机器人关键技术及其发展趋势

机器人是自动实施工作机器装置。它既能够接收人类指挥,又能够运行预先编排程序,也能够依据以人工智能技术制订标准纲领行动。按联合国家标准准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下定义,即为:一个可编程和多功效,用来搬运材料、零件、工具操作机;或是为了实施不一样任务而含有可用电脑改变和可编程动作专门系统。

而智能机器人有相当发达“大脑”。在脑中起作用是中央计算机,这种计算机跟操作它人有直接联络。它给人最深刻印象是一个独特进行自我控制“活物”。其实,这个自控“活物”关键器官并没有像真正人那样微妙而复杂。到现在为止,在世界范围内还没有一个统一智能机器人定义。大多数教授认为智能机器人最少要含有以下三个要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运动要素,对外界做出反应性动作;三是思索要素,依据感觉要素所得到信息,思索出采取什么样动作。

智能机器人依据其智能程度不一样,又可分为三种:

传感型机器人,又称外部受控机器人。机器人本体上没有智能单元只有实施机构和感应机构,它含有利用传感信息（包含视觉、听觉、触觉、靠近觉、力觉和红外、超声及激光等）进行传感信息处理、实现控制与操作能力。受控于外部计算机,在外部计算机上含有智能处理单元,处理由受控机器人采集多种信息以及机器人本身多种姿态和轨迹等信息,然后发出控制指令指挥机器人动作。现在机器人世界杯小型组比赛使用机器人就属于这么类型。

交互型机器人,机器人经过计算机系统与操作员或程序员进行人－机对话,实现对机器人控制与操作。即使含有了部分处理和决议功效,能够独立地实现部分诸如轨迹计划、简单避障等功效,不过还要受到外部控制。

自主型机器人,在设计制作以后,机器人无需人干预,能够在多种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人本体上含有感知、处理、决议、实施等模块,能够就像一个自主人一样独立地活动和处理问题。机器人世界杯中型组比赛中使用机器人就属于这一类型。全自主移动机器人最关键特点在于它自主性和适应性,自主性是指它能够在一定环境中,不依靠任何外部控制,完全自主地实施一定任务。适应性是指它能够实时识别和测量周围物体,依据环境改变,调整本身参数,调整动作策略以及处理紧急情况。交互性也是自主机器人一个关键特点,机器人能够与人、与外部环境以及与其她机器人之间进行信息交流。因为全自主移动机器人包含诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等很多方面研究,所以能够综合反应一个国家在制造业和人工智能等方面水平。所以,很多国家都非常重视全自主移动机器人研究。

下面就机器人控制技术以及列举多个常见机器人对目前智能机器人关键技术进行分析。

机器人控制系统是机器人大脑,是决定机器人功效和性能关键原因。工业机器人控制技术关键任务就是控制工业机器人在工作空间中运动位置、姿态和轨迹、操作次序及动作时间等。含有编程简单、软件菜单操作、友好人机交互界面、在线操作提醒和使用方便等特点。关键技术包含:

(1)开放性模块化控制系统体系结构:采取分布式CPU计算机结构,分为机器人控制器(RC),运动控制器(MC),光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒经过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)主计算机完成机器人运动计划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功效,而编程示教盒完成信息显示和按键输入。

(2)模块化层次化控制器软件系统:软件系统建立在基于开源实时多任务操作系统Linux上,采取分层和模块化结构设计,以实现软件系统开放性。整个控制器软件系统分为三个层次:硬件驱动层、关键层和应用层。三个层次分别面对不一样功效需求,对应不一样层次开发,系统中各个层次内部由若干个功效相对对立模块组成,这些功效模块相互协作共同实现该层次所提供功效。

(3)机器人故障诊疗与安全维护技术:经过多种信息,对机器人故障进行诊疗,并进行对应维护,是确保机器人安全性关键技术。

(4)网络化机器人控制器技术:现在机器人应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展,机器人控制器联网技术变得越来越关键。控制器上含有串口、现场总线及以太网联网功效。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机通讯,便于对机器人生产线进行监控、诊疗和管理。

激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中,经过高精度工业机器人实现愈加柔性激光加工作业。本系统经过示教盒进行在线操作,也可经过离线方法进行编程。该系统经过对加工工件自动检测,产生加工件模型,继而生成加工曲线,也能够利用CAD数据直接