智能机器人研究的意义和原理是什么

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，下面我们一起来看看智能机器人研究的意义和原理是什么。

智能机器人研究的意义和原理是什么

智能机器人的研究意义

随着科学技术的飞速发展，科技产品日益成为我们生活中几乎无处不在、无处不在、无处不在的客观存在，智能机器人是机械技术、电子技术和信息技术的有机结合。智能机器人涉及的学科包括力学、机器人拓扑、力学、电子微电子、控制论、计算机、生物学、人工智能、系统工程等。这些多学科知识的交叉和融合是智能机器人技术发展、拓宽和延伸的基础，也是学习和应用智能机器人技术的基础。随着智能机器人技术向新领域的不断拓展，其学科范围将会更广。同时，智能机器人整合了不同的学科知识，使人们在学习和研究的过程中整合各种学科。智能机器人将在人类生活和工业生产中发挥巨大作用，如智能机器人在农业、医学、航空航天甚至军事上的应用。智能机器人的出现将解放很大一部分劳动力，使人们能够更好地完成既定的工作，完成人们无法完成的高风险任务。在医学上，我们可以做更复杂的医学手术，更好地治疗患者，从而最大限度地减少手术带来的不良反应。智能机器人将创造更大的社会价值。

如前所述，智能机器人将在人类生活和工作中发挥巨大作用。比如在农业生产发展中，新的农业生产方式和新技术的应用促进了农业机械的更新和发展，智能农业机械的技术条件已经成熟。机械化的发展极大地解放了劳动力，促进了社会化大生产，创造了巨大的社会财富。例如，在日本、美国等国家，已经开发出多种农业机器人:采摘机器人、栽培机器人、除草机器人、喂食机器人等。这些机器人的出现大大提高了生产效率，其高效、高精度的操作过程是人类无法完成的，大大提高了生产效率，从而增加了国内生产总值，为社会创造了巨大的经济效益。同时，智能机器人也为其他行业的人创造了更大的经济效益。

智能机器人的基本要素

大多数专家认为，智能机器人必须至少具备以下三个要素:

第一，感官元素用于了解周围环境的状态；

传感元件包括可以感知视觉、接近度和距离的非接触式传感器，以及可以感知功率、压力和触摸的接触式传感器。这些元件本质上相当于人的眼、鼻、耳的五官，其功能可以通过使用摄像头、图像传感器、超声波换能器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元件来实现。

二、运动元素，对外界做出反应性动作；

对于移动元素，智能机器人需要无轨移动机构来适应不同的地理环境，如平地、台阶、墙壁、楼梯和坡道。它们的功能可以通过轮子、轨道、脚、吸盘和气垫等移动机构来实现。运动过程中应对运动机构进行实时控制，不仅包括位置控制，还应包括强度控制、位置和强度混合控制、膨胀率控制等。

第三，思考元素，根据感官元素获得的信息，思考采取什么样的行动。

智能机器人的思维要素是三要素中的关键，也是人们赋予机器人的本质要素。思维要素包括判断、逻辑分析、理解等智力活动。这些智力活动本质上是一个信息处理过程，计算机是完成这个处理过程的主要手段。

智能机器人的技术要求

1.识别过程，将外界输入的信息转化为概念逻辑信息，将动静态图像、声音、语音、文字、触觉、味觉等信息转化为形式概念逻辑信息(大脑中的信息存储形式)。

二是智能计算过程，输入信息刺激自我学习、信息检索、逻辑判断和决策，并产生相应的反应。

3.控制过程，将输出的响应转化为肢体运动和媒体信息。实用机器人在第三方面做的比较多，但识别和智能操作比较薄弱，尤其是概念知识的存储形式、逻辑判断和决策很少实现，这是人工智能要解决的关键问题。

智能机器人的技术背景

机器人是典型的机电一体化系统，尤其是智能机器人。智能化是机电一体化技术和产品开发的主要方向。智能技术的综合应用使得机电一体化产品不仅是人类手和四肢的延伸，也是人类感官和智能的延伸。智能技术与传动系统的结合产生了一系列成果，如智能机器人。智能技术是一个非常广泛的技术集成，包括许多技术和研究方向，如智能信息获取技术、海量信息处理技术和方法、智能检索、机器学习、专家系统技术、人工神经网络、声音、图像、图形、文本和语言处理、虚拟现实技术和系统、多媒体技术、机器翻译、情感计算、语言识别和合成技术、手写和印刷体汉字识别技术、传感信息处理和可视化、智能控制理论和技术、智能机器人技术、生物特征识别技术(人脸识别、虹膜识别、指纹识别、步态识别等)。)，等等。

在众多智能技术及其分支中，我们认为能够在机电一体化系统和产品中发挥重要作用，带动整个行业发展的主要技术有:智能传感技术、智能信息处理技术、模式识别技术、智能机器人技术、智能机-机交互技术、智能控制技术、智能设计、智能机械机构。

智能机器人的分类及介绍

1.按照功能分类，可以分为普通机器人和智能机器人。

通用机器人是没有智能，只有一般编程能力和操作功能的机器人。到目前为止，世界上对智能机器人还没有统一的定义。

2.智能机器人根据其智能程度可分为三种类型:

传感机器人

也叫外控机器人。机器人本体上没有智能单元，只有执行器和传感机构。它具有利用传感信息(包括视觉、听觉、触觉、接近、力、红外、超声波和激光等)对传感信息进行处理、控制和操作的能力。).在外部计算机的控制下，外部计算机设有智能处理单元，处理被控机器人采集的各种信息和机器人自身的各种姿态和轨迹，然后发出控制指令，指挥机器人的动作。目前机器人世界杯小组赛使用的机器人都属于这种类型。

交互式机器人

机器人可以通过计算机系统与操作员或程序员进行人机对话来控制和操作机器人。虽然它具有一些处理和决策功能，但可以独立实现轨迹规划、简单避障等功能，但需要外部控制。

自主机器人

经过设计制造，机器人可以在各种环境下自动完成各种拟人任务，无需人为干预。自主机器人有感知、处理、决策、执行等模块。，它可以像一个自主的人一样独立地移动和处理问题。机器人世界杯中型组比赛使用的机器人就属于这种类型。全自主移动机器人最重要的特点在于它的自主性和适应性。自主性是指它能够在一定的环境中完全自主地执行一定的任务，而不依赖于任何外部控制。适应性是指它能够根据环境的变化，实时识别和测量周围的物体，调整自身的参数，调整自己的行动策略，应对突发事件。交互也是自主机器人的一个重要特征，它可以与人、外部环境和其他机器人进行信息交流。由于自主移动机器人涉及驾驶员控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等多方面的研究，能够全面反映一个国家在制造业和人工智能方面的水平。因此，许多国家都非常重视全自主移动机器人的研究。

智能机器人的研究始于20世纪60年代初，经过几十年的发展，目前基于感觉控制的智能机器人(也称为第二代机器人)已经达到实际应用阶段，基于知识控制的智能机器人(也称为自主机器人或下一代机器人)也取得了很大的进步，已经开发出各种样机。

3.按用途分类

从用途上来说，智能机器人和普通机器人有很多相似之处，但由于它的智能，它可以做更复杂的工作，完成更高级的任务。

(1)工业智能机器人

工业智能机器根据具体应用的不同可分为焊接机器人、装配机器人、喷漆机器人、码垛机器人、搬运机器人等类型。作为智能工业机器人，在很多方面都超越了传统机器人。焊接机器人，包括点焊(电阻焊)和弧焊机器人，用于实现自动焊接操作。装配机器人广泛应用于电子元件和电器的装配。画机器人，而不是人来画。码垛、装卸和搬运机器人的功能是根据一定的速度和精度要求将物品从一个地方运送到另一个地方。机器人在工业生产中的应用可以方便快捷地改变操作内容或方法，以满足生产要求的变化。例如，改变焊接轨迹、改变喷漆位置、改变装配零件或位置等。随着对工业生产线灵活性要求的不断提高，对各种机器人的需求也越来越强烈。

(2)农业智能机器人

随着机器人技术的发展，以定型物和无机物为工作对象的工业机器人正在向以动植物等复杂工作对象为目标的更高级别的农业机器人发展，农业机器人或机器人农业机械的应用范围正在逐步扩大。农业机器人的应用不仅可以大大减少或替代人们的生产劳动，解决劳动力短缺的问题，而且可以提高劳动生产率，改善农业生产环境，防止农药、化肥等对人体的伤害，提高操作质量。然而，由于农业机器人面临着非结构化、不确定性和不可预测的复杂环境和工作对象，因此比工业机器人更难研究和开发。目前，农业机器人的研发主要集中在耕作、施肥、喷雾、蔬菜嫁接、幼苗移栽、收获、灌溉、育种和各种辅助操作上。日本是机器人被广泛使用的国家。目前，成千上万的机器人已经被用于农业。

(3)探索智能机器人

除了在工业和农业中广泛使用之外，机器人越来越多地用于极限探索，即在恶劣或不适合人类工作的环境中执行任务。例如，在水下(海洋)、太空和放射性(有毒或高温)环境中工作。人类借助潜水设备潜入深海已经有很长的历史了。然而，由于其危险性大、成本高，水下机器人已经成为代替人类在这种危险环境中工作的最佳工具。空间机器人是指在大气层内外从事各种作业的机器人，包括在内部空间飞行并能观察和完成各种作业的飞行机器人、在外层空间其他星球上进行探索作业的行星探索机器人以及各种航天器中使用的机器人。

(4)服务智能机器人

机器人技术不仅广泛应用于工农业生产和科学探索，而且逐渐渗透到人们的日常生活中。服务机器人是这类机器人的总称。服务机器人虽然起步较晚，但应用前景广阔。目前主要代替人类用于清洁、护理、值班、救护、娱乐、设备维修等。国际机器人联合会(International Federation of Robotics)给出了服务机器人的初步定义，服务机器人是一种以自主或半自主方式运行，能够为人类生活和康复提供服务的机器人，或者是一种能够维持设备运行的机器人。