机器人控制技术论文篇二 智能控制在机器人技术中的应用 摘要:机器人的智能从无到有、从低级到高级,随着科学技术的进步而不断深人发展。计算机技术、 网络技术 、人工智能、新材料和MEMS技术的发展,智能化、网络化、微型化发展趋势凸显出来。本文主要探讨智能控制在机器人技术中的应用。 关键词:智能控制 机器人 技术 1、引言 工业机器人是一个复杂的非线性、强耦合、多变量的动态系统,运行时常具有不确定性,而用现有的机器人动力学模型的先验知识常常难以建立其精确的数学模型,即使建立某种模型,也很复杂、计算量大,不能满足机器人实时控制的要求。智能控制的出现为解决机器人控制中存在的一些问题提供了新的途径。由于智能控制具有整体优化,不依赖对象模型,自学习和自适应等特性,用它解决机器人等复杂控制问题,可以取得良好效果。 2、智能机器人的概述 提起智能机器人,很容易让人联想到人工智能。人工智能有生物学模拟学派、心理学派和行为主义学派三种不同的学派。在20世纪50年代中期,行为主义学派一直占统治地位。行为主义学派的学者们认为人类的大部分知识是不能用数学方法精确描述的,提出了用符号在计算机上表达知识的符号推理系统,即专家系统。专家系统用规则或语义网来表示知识规则。但人类的某些知识并不能用显式规则来描述,因此,专家系统曾一度陷人困境。近年来神经网络技术取得一定突破,使生物模拟学派活跃起来。智能机器人是人工智能研究的载体,但两者之间存在很大的差异。例如,对于智能装配机器人而言,要求它通过视觉系统获取图纸上的装配信息,通过分析,发现并找到所需工件,按正确的装配顺序把工件一一装配上。因此,智能机器人需要具备知识的表达与获取技术,要为装配做出规划。同时,在发现和寻找工件时需要利用模式识别技术,找到图样上的工件。装配是一个复杂的工艺,它可能要采用力与位置的混合控制技术,还可能为机器人的本体装上柔性手腕,才能完成任务,这又是机构学问题。智能机器人涉及的面广,技术要求高,是高新技术的综合体。那么,到底什么是智能机器人呢?到目前为止,国际上对智能机器人仍没有统一的定义。一般认为,智能机器人是具有感知、思维和动作的机器。所谓感知,即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力。如装配作业,它要能找到和识别所要的工件,需要利用视觉传感器来感知工件。同时,为了接近工件,智能机器人需要在非结构化的环境中,认识瘴碍物并实现避障移动。这些都依赖于智能机器人的感觉系统,即各种各样的传感器。所谓思维,是指机器人自身具有解决问题的能力。比如,装配机器人可以根据设计要求,为一个复杂机器找到零件的装配办法及顺序,指挥执行机构,即动作部分去装配完成这个机器,动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。因此,智能机器人是一个复杂的软件、硬件的综合体。虽然对智能机器人没有统一的定义,但通过对具体智能机器人的考察,还是有一个感性认识的。 3、智能机器人的体系结构 智能机器人的体系结构主要包括硬件系统和软件系统两 个方面。由于智能机器人的使用目的不同,硬件系统的构成也不尽相同。结构是以人为原型设计的。系统主要包括视觉系统、行走机构、机械手、控制系统和人机接口。如图1所示: 2.1视觉系统 智能机器人利用人工视觉系统来模拟人的眼睛。视觉系统可分为图像获取、图像处理、图像理解3个部分。视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。早期智能机器人使用光导摄像机作为机器人的视觉传感器。近年来,固态视觉传感器,如电荷耦合器件CCD、金属氧化物半导体CMOS器件。同电视摄像机相比,固体视觉传感器体积小、质量轻,因此得到广泛的应用。视觉传感器得到的电信号经过A/D转换成数字信号,即数字图像。单个视觉传感器只能获取平面图像,无法获取深度或距离信息。目前正在研究用双目立体视觉或距离传感.器来获取三维立体视觉信息。但至今还没有一种简单实用的装置。数字图像经过处理,提取特征,然后由图像理解部分识别外界的景物。 2.2行走机构 智能机器人的行走机构有轮式、履带式或爬行式以及类人型的两足式。目前大多数智能机器人.采用轮式、履带式或爬行式行走机构,实现起来简单方便。1987年开始出现两足机器人,随后相继研制了四足、六足机器人。让机器人像人类一样行走,是科学家一直追求的梦想。 2.3机械手 智能机器人可以借用工业机器人的机械手结构。但手的自由度需要增加,而且还要配备触觉、压觉、力觉和滑觉等传感器以便产生柔软、.灵活、可靠的动作,完成复杂作业。 2.4控制系统 智能机器人多传感器信息的融合、运动规划、环境建模、智能推理等需要大量的内存和高速、实时处理能力。现在的冯?诺曼结构作为智能机器人的控制器仍然力不从心。随着光子计算机和并行处理结构的出现,智能机器人的处理能力会更高。机器人会出现更高的钾能。 2.5人机接口 智能机器人的人机接口包括机器人会说、会听以及网络接日、话筒、扬声器、语音合成和识别系统,使机器人能够听懂人类的指令,能与人以自然语言进行交流。机器人还需要具有网络接n,人可以通过网络和通讯技术对机器.人进行控制和操作。 随着智能机器人研究的不断深入、越来越多的各种各样的传感器被使用,信息融合、规划,问题求解,运动学与动力学计算等单元技术不断提高,使智能机器人整体智能能力不断增强,同时也使其系统结构变得复杂。智能机器人是一个多CPU的复杂系统,它必然是分成若干模块或分层递阶结构。在这个结构中,功能如何分解、时间关系如何确定、空间资源如何分配等问题,都是直接影响整个系统智能能力的关键问题。同时为了保证智能系统的扩展,便于技术的更新,要求系统的结构具有一定开放性,从而保证智能能力不断增强,新的或更多传感器可以进入,各种算法可以组合使用口这便使体系结构本身变成了一个要研究解决的复杂问题。智能机器人的体系结构是定义一个智能机器人系统各部分之间相互关系和功能分配,确定一个智能机器人或多个智能机器人系统的信息流通关系和逻辑上的计算结构。对于一个具体的机器人而言,可以说就是这个机器人信息处理和控制系统的总体结构,它不包括这个机器人的机械结构内容。事实上,任何一个机器人都有自己的体系结构。目前,大多数工业机器人的控制系统为两层结构,上层负责运动学计算和人机交互,下层负责对各个关节进行伺服控制。 参考文献: [1]左敏,曾广平. 基于平行进化的机器人智能控制研究[J]. 计算机仿真,2011,08:15-16. [2]陈赜,司匡书. 全自主类人机器人的智能控制系统设计[J]. 伺服控制,2009,02:76-78. [3]康雅微. 移动机器人马达的智能控制[J]. 装备制造技术,2010.08:102-103. 看了“机器人控制技术论文”的人还看: 1. 搬运机器人技术论文 2. 机电控制技术论文 3. 关于机器人的科技论文 4. 工业机器人技术论文范文(2) 5. 机器人科技论文
1 孕育阶段这个阶段主要是指1956年以前。自古以来,人们就一直试图用各种机器来代替人的部分脑力劳动,以提高人们征服自然的能力,其中对人工智能的产生、发展有重大影响的主要研究成果包括:早在公元前384-公元前322年,伟大的哲学家亚里士多德(Aristotle)就在他的名著《工具论》中提出了形式逻辑的一些主要定律,他提出的三段论至今仍是演绎推理的基本依据。英国哲学家培根(F. Bacon)曾系统地提出了归纳法,还提出了“知识就是力量”的警句。这对于研究人类的思维过程,以及自20世纪70年代人工智能转向以知识为中心的研究都产生了重要影响。德国数学家和哲学家莱布尼茨(G. W. Leibniz)提出了万能符号和推理计算的思想,他认为可以建立一种通用的符号语言以及在此符号语言上进行推理的演算。这一思想不仅为数理逻辑的产生和发展奠定了基础,而且是现代机器思维设计思想的萌芽。英国逻辑学家布尔(C. Boole)致力于使思维规律形式化和实现机械化,并创立了布尔代数。他在《思维法则》一书中首次用符号语言描述了思维活动的基本推理法则。英国数学家图灵(A. M. Turing)在1936年提出了一种理想计算机的数学模型,即图灵机,为后来电子数字计算机的问世奠定了理论基础。美国神经生理学家麦克洛奇(W. McCulloch)与匹兹(W. Pitts)在1943年建成了第一个神经网络模型(M-P模型),开创了微观人工智能的研究领域,为后来人工神经网络的研究奠定了基础。美国爱荷华州立大学的阿塔纳索夫(Atanasoff)教授和他的研究生贝瑞(Berry)在1937年至1941年间开发的世界上第一台电子计算机“阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff-Berry Computer,ABC)”为人工智能的研究奠定了物质基础。需要说明的是:世界上第一台计算机不是许多书上所说的由美国的莫克利和埃柯特在1946年发明。这是美国历史上一桩著名的公案。由上面的发展过程可以看出,人工智能的产生和发展绝不是偶然的,它是科学技术发展的必然产物。2 形成阶段这个阶段主要是指1956-1969年。1956年夏季,由当时达特茅斯大学的年轻数学助教、现任斯坦福大学教授麦卡锡(J. MeCarthy)联合哈佛大学年轻数学和神经学家、麻省理工学院教授明斯基(M. L. Minsky),IBM公司信息研究中心负责人洛切斯特(N. Rochester),贝尔实验室信息部数学研究员香农(C. E. Shannon)共同发起,邀请普林斯顿大学的莫尔(T.Moore)和IBM公司的塞缪尔(A. L. Samuel)、麻省理工学院的塞尔夫里奇(O. Selfridge)和索罗莫夫(R. Solomonff)以及兰德(RAND)公司和卡内基梅隆大学的纽厄尔(A. Newell)、西蒙(H. A. Simon)等在美国达特茅斯大学召开了一次为时两个月的学术研讨会,讨论关于机器智能的问题。会上经麦卡锡提议正式采用了“人工智能”这一术语。麦卡锡因而被称为人工智能之父。这是一次具有历史意义的重要会议,它标志着人工智能作为一门新兴学科正式诞生了。此后,美国形成了多个人工智能研究组织,如纽厄尔和西蒙的Carnegie-RAND协作组,明斯基和麦卡锡的MIT研究组,塞缪尔的IBM工程研究组等。自这次会议之后的10多年间,人工智能的研究在机器学习、定理证明、模式识别、问题求解、专家系统及人工智能语言等方面都取得了许多引人注目的成就,例如:在机器学习方面,1957年Rosenblatt研制成功了感知机。这是一种将神经元用于识别的系统,它的学习功能引起了广泛的兴趣,推动了连接机制的研究,但人们很快发现了感知机的局限性。在定理证明方面,美籍华人数理逻辑学家王浩于1958年在IBM-704机器上用3~5min证明了《数学原理》中有关命题演算的全部定理(220条),并且还证明了谓词演算中150条定理的85%,1965年鲁宾逊(J. A. Robinson)提出了归结原理,为定理的机器证明作出了突破性的贡献。在模式识别方面,1959年塞尔夫里奇推出了一个模式识别程序,1965年罗伯特(Roberts)编制出了可分辨积木构造的程序。在问题求解方面,1960年纽厄尔等人通过心理学试验总结出了人们求解问题的思维规律,编制了通用问题求解程序(General Problem Solver,GPS),可以用来求解11种不同类型的问题。在专家系统方面,美国斯坦福大学的费根鲍姆(E. A. Feigenbaum)领导的研究小组自1965年开始专家系统DENDRAL的研究,1968年完成并投入使用。该专家系统能根据质谱仪的实验,通过分析推理决定化合物的分子结构,其分析能力已接近甚至超过有关化学专家的水平,在美、英等国得到了实际的应用。该专家系统的研制成功不仅为人们提供了一个实用的专家系统,而且对知识表示、存储、获取、推理及利用等技术是一次非常有益的探索,为以后专家系统的建造树立了榜样,对人工智能的发展产生了深刻的影响,其意义远远超过了系统本身在实用上所创造的价值。在人工智能语言方面,1960年麦卡锡研制出了人工智能语言(List Processing,LISP),成为建造专家系统的重要工具。1969年成立的国际人工智能联合会议(International Joint Conferences On Artificial Intelligence,IJCAI)是人工智能发展史上一个重要的里程碑,它标志着人工智能这门新兴学科已经得到了世界的肯定和认可。1970年创刊的国际性人工智能杂志《Artificial Intelligence》对推动人工智能的发展,促进研究者们的交流起到了重要的作用。3 发展阶段这个阶段主要是指1970年以后。进入20世纪70年代,许多国家都开展了人工智能的研究,涌现了大量的研究成果。例如,1972年法国马赛大学的科麦瑞尔(A. Comerauer)提出并实现了逻辑程序设计语言PROLOG;斯坦福大学的肖特利夫(E. H. Shorliffe)等人从1972年开始研制用于诊断和治疗感染性疾病的专家系统MYCIN。但是,和其他新兴学科的发展一样,人工智能的发展道路也不是平坦的。例如,机器翻译的研究没有像人们最初想象的那么容易。当时人们总以为只要一部双向词典及一些词法知识就可以实现两种语言文字间的互译。后来发现机器翻译远非这么简单。实际上,由机器翻译出来的文字有时会出现十分荒谬的错误。例如,当把“眼不见,心不烦”的英语句子“Out of sight,out of mind”。翻译成俄语变成“又瞎又疯”;当把“心有余而力不足”的英语句子“The spirit is willing but the flesh is weak”翻译成俄语,然后再翻译回来时竟变成了“The wine is good but the meat is spoiled”,即“酒是好的,但肉变质了”;当把“光阴似箭”的英语句子“Time flies like an arrow”翻译成日语,然后再翻译回来的时候,竟变成了“苍蝇喜欢箭”。由于机器翻译出现的这些问题,1960年美国政府顾问委员会的一份报告裁定:“还不存在通用的科学文本机器翻译,也没有很近的实现前景。”因此,英国、美国当时中断了对大部分机器翻译项目的资助。在其他方面,如问题求解、神经网络、机器学习等,也都遇到了困难,使人工智能的研究一时陷入了困境。人工智能研究的先驱者们认真反思,总结前一段研究的经验和教训。1977年费根鲍姆在第五届国际人工智能联合会议上提出了“知识工程”的概念,对以知识为基础的智能系统的研究与建造起到了重要的作用。大多数人接受了费根鲍姆关于以知识为中心展开人工智能研究的观点。从此,人工智能的研究又迎来了蓬勃发展的以知识为中心的新时期。这个时期中,专家系统的研究在多种领域中取得了重大突破,各种不同功能、不同类型的专家系统如雨后春笋般地建立起来,产生了巨大的经济效益及社会效益。例如,地矿勘探专家系统PROSPECTOR拥有15种矿藏知识,能根据岩石标本及地质勘探数据对矿藏资源进行估计和预测,能对矿床分布、储藏量、品位及开采价值进行推断,制定合理的开采方案。应用该系统成功地找到了超亿美元的钼矿。专家系统MYCIN能识别51种病菌,正确地处理23种抗菌素,可协助医生诊断、治疗细菌感染性血液病,为患者提供最佳处方。该系统成功地处理了数百个病例,并通过了严格的测试,显示出了较高的医疗水平。美国DEC公司的专家系统XCON能根据用户要求确定计算机的配置。由专家做这项工作一般需要3小时,而该系统只需要0.5分钟,速度提高了360倍。DEC公司还建立了另外一些专家系统,由此产生的净收益每年超过4000万美元。信用卡认证辅助决策专家系统American Express能够防止不应有的损失,据说每年可节省2700万美元左右。专家系统的成功,使人们越来越清楚地认识到知识是智能的基础,对人工智能的研究必须以知识为中心来进行。对知识的表示、利用及获取等的研究取得了较大的进展,特别是对不确定性知识的表示与推理取得了突破,建立了主观Bayes理论、确定性理论、证据理论等,对人工智能中模式识别、自然语言理解等领域的发展提供了支持,解决了许多理论及技术上的问题。人工智能在博弈中的成功应用也举世瞩目。人们对博弈的研究一直抱有极大的兴趣,早在1956年人工智能刚刚作为一门学科问世时,塞缪尔就研制出了跳棋程序。这个程序能从棋谱中学习,也能从下棋实践中提高棋艺。1959年它击败了塞缪尔本人,1962年又击败了一个州的冠军。1991年8月在悉尼举行的第12届国际人工智能联合会议上,IBM公司研制的“深思”(Deep Thought)计算机系统就与澳大利亚象棋冠军约翰森(D. Johansen)举行了一场人机对抗赛,结果以1:1平局告终。1957年西蒙曾预测10年内计算机可以击败人类的世界冠军。虽然在10年内没有实现,但40年后深蓝计算机击败国际象棋棋王卡斯帕罗夫(Kasparov),仅仅比预测迟了30年。1996年2月10日至17日,为了纪念世界上第一台电子计算机诞生50周年,美国IBM公司出巨资邀请国际象棋棋王卡斯帕罗夫与IBM公司的深蓝计算机系统进行了六局的“人机大战”。这场比赛被人们称为“人脑与电脑的世界决战”。参赛的双方分别代表了人脑和电脑的世界最高水平。当时的深蓝是一台运算速度达每秒1亿次的超级计算机。第一盘,深蓝就给卡斯帕罗夫一个下马威,赢了这位世界冠军,给世界棋坛以极大的震动。但卡斯帕罗夫总结经验,稳扎稳打,在剩下的五盘中赢三盘,平两盘,最后以总比分4:2获胜。一年后,即1997年5月3日至11日,深蓝再次挑战卡斯帕罗夫。这时,深蓝是一台拥有32个处理器和强大并行计算能力的RS/6000SP/2的超级计算机,运算速度达每秒2亿次。计算机里存储了百余年来世界顶尖棋手的棋局,5月3日棋王卡斯帕罗夫首战击败深蓝,5月4日深蓝扳回一盘,之后双方战平三局。双方的决胜局于5月11日拉开了帷幕,卡斯帕罗夫在这盘比赛中仅仅走了19步便放弃了抵抗,比赛用时只有1小时多一点。这样,深蓝最终以3.5:2.5的总比分赢得这场举世瞩目的“人机大战”的胜利。深蓝的胜利表明了人工智能所达到的成就。尽管它的棋路还远非真正地对人类思维方式的模拟,但它已经向世人说明,电脑能够以人类远远不能企及的速度和准确性,实现属于人类思维的大量任务。深蓝精湛的残局战略使观战的国际象棋专家们大为惊讶。卡斯帕罗夫也表示:“这场比赛中有许多新的发现,其中之一就是计算机有时也可以走出人性化的棋步。在一定程度上,我不能不赞扬这台机器,因为它对盘势因素有着深刻的理解,我认为这是一项杰出的科学成就。”因为这场胜利,IBM的股票升值为180亿美元。4 人工智能的学派根据前面的论述,我们知道要理解人工智能就要研究如何在一般的意义上定义知识,可惜的是,准确定义知识也是个十分复杂的事情。严格来说,人们最早使用的知识定义是柏拉图在《泰阿泰德篇》中给出的,即“被证实的、真的和被相信的陈述”(Justified true belief,简称JTB条件)。然而,这个延续了两千多年的定义在1963年被哲学家盖梯尔否定了。盖梯尔提出了一个著名的悖论(简称“盖梯尔悖论”)。该悖论说明柏拉图给出的知识定文存在严重缺陷。虽然后来人们给出了很多知识的替代定义,但直到现在仍然没有定论。但关于知识,至少有一点是明确的,那就是知识的基本单位是概念。精通掌握任何一门知识,必须从这门知识的基本概念开始学习。而知识自身也是一个概念。因此,如何定义一个概念,对于人工智能具有非常重要的意义。给出一个定义看似简单,实际上是非常难的,因为经常会涉及自指的性质(自指:词性的转化——由谓词性转化为体词性,语义则保持不变)。一旦涉及自指,就会出现非常多的问题,很多的语义悖论都出于概念自指。自指与转指这一对概念最早出自朱德熙先生的《自指与转指》(《方言》1983年第一期,《朱德熙文集》第三卷)。陆俭明先生在《八十年代中国语法研究》中(第98页)说:“自指和转指的区别在于,自指单纯是词性的转化-由谓词性转化为体词性,语义则保持不变;转指则不仅词性转化,语义也发生变化,尤指行为动作或性质本身转化为指与行为动作或性质相关的事物。”举例:①教书的来了(“教书的”是转指,转指教书的“人”);教书的时候要认真(“教书的”语义没变,是自指)。②Unplug一词的原意为“不使用(电源)插座”,是自指;常用来转指为不使用电子乐器的唱歌。③colored在表示having colour(着色)时是自指。colored在表示有色人种时,就是转指。④rich,富有的,是自指。the rich,富人,是转指。知识本身也是一个概念。据此,人工智能的问题就变成了如下三个问题:一、如何定义(或者表示)一个概念、如何学习一个概念、如何应用一个概念。因此对概念进行深人研究就非常必要了。那么,如何定义一个概念呢?简单起见,这里先讨论最为简单的经典概念。经典概念的定义由三部分组成:第一部分是概念的符号表示,即概念的名称,说明这个概念叫什么,简称概念名;第二部分是概念的内涵表示,由命题来表示,命题就是能判断真假的陈述句。第三部分是概念的外延表示,由经典集合来表示,用来说明与概念对应的实际对象是哪些。举一个常见经典概念的例子——素数(prime number),其内涵表示是一个命题,即只能够被1和自身整除的自然数。概念有什么作用呢?或者说概念定义的各个组成部分有什么作用呢?经典概念定义的三部分各有作用,且彼此不能互相代替。具体来说,概念有三个作用或功能,要掌握一个概念,必须清楚其三个功能。第一个功能是概念的指物功能,即指向客观世界的对象,表示客观世界的对象的可观测性。对象的可观测性是指对象对于人或者仪器的知觉感知特性,不依赖于人的主观感受。举一个《阿Q正传》里的例子:那赵家的狗,何以看我两眼呢?句子中“赵家的狗”应该是指现实世界当中的一条真正的狗。但概念的指物功能有时不一定能够实现,有些概念其设想存在的对象在现实世界并不存在,例如“鬼”。第二个功能是指心功能,即指向人心智世界里的对象,代表心智世界里的对象表示。鲁迅有一篇著名的文章《论丧家的资本家的乏走狗》,显然,这个“狗”不是现实世界的狗,只是他心智世界中的狗,即心里的狗(在客观世界,梁实秋先生显然无论如何不是狗)。概念的指心功能一定存在。如果对于某一个人,一个概念的指心功能没有实现,则该词对于该人不可见,简单地说,该人不理解该概念。最后一个功能是指名功能,即指向认知世界或者符号世界表示对象的符号名称,这些符号名称组成各种语言。最著名的例子是乔姆斯基的“colorless green ideas sleep furiously”,这句话翻译过来是“无色的绿色思想在狂怒地休息”。这句话没有什么意思,但是完全符合语法,纯粹是在语义符号世界里,即仅仅指向符号世界而已。当然也有另外,“鸳鸯两字怎生书”指的就是“鸳鸯”这两个字组成的名字。一般情形下,概念的指名功能依赖于不同的语言系统或者符号系统,由人类所创造,属于认知世界。同一个概念在不同的符号系统里,概念名不一定相同,如汉语称“雨”,英语称“rain”。根据波普尔的三个世界理论,认知世界、物理世界与心理世界虽然相关,但各不相同。因此,一个概念的三个功能虽然彼此相关,也各不相同。更重要的是,人类文明发展至今,这三个功能不断发展,彼此都越来越复杂,但概念的三个功能并没有改变。在现实生活中,如果你要了解一个概念,就需要知道这个概念的三个功能:要知道概念的名字,也要知道概念所指的对象(可能是物理世界)。更要在自己的心智世界里具有该概念的形象(或者图像)。如果只有一个,那是不行的。知道了概念的三个功能之后,就可以理解人工智能的三个学派以及各学派之间的关系。人工智能也是一个概念,而要使一个概念成为现实,自然要实现概念的三个功能。人工智能的三个学派关注于如何才能让机器具有人工智能,并根据概念的不同功能给出了不同的研究路线。专注于实现AI指名功能的人工智能学派成为符号主义,专注于实现AI指心功能的人工智能学派称为连接主义,专注于实现AI指物功能的人工智能学派成为行为主义。1. 符号主义符号主义的代表人物是Simon与Newell,他们提出了物理符号系统假设,即只要在符号计算上实现了相应的功能,那么在现实世界就实现了对应的功能,这是智能的充分必要条件。因此,符号主义认为,只要在机器上是正确的,现实世界就是正确的。说得更通俗一点,指名对了,指物自然正确。在哲学上,关于物理符号系统假设也有一个著名的思想实验——本章1.1.3节中提到的图灵测试。图灵测试要解决的问题就是如何判断一台机器是否具有智能。图灵测试将智能的表现完全限定在指名功能里。但马少平教授的故事已经说明,只在指名功能里实现了概念的功能,并不能说明一定实现了概念的指物功能。实际上,根据指名与指物的不同,哲学家约翰·塞尔勒专门设计了一个思想实验用来批判图灵测试,这就是著名的中文屋实验。中文屋实验明确说明,即使符号主义成功了,这全是符号的计算跟现实世界也不一定搭界,即完全实现指名功能也不见得具有智能。这是哲学上对符号主义的一个正式批评,明确指出了按照符号主义实现的人工智能不等同于人的智能。虽然如此,符号主义在人工智能研究中依然扮演了重要角色,其早期工作的主要成就体现在机器证明和知识表示上。在机器证明方面,早期Simon与Newell做出了重要的贡献,王浩、吴文俊等华人也得出了很重要的结果。机器证明以后,符号主义最重要的成就是专家系统和知识工程,最著名的学者就是Feigenbaum。如果认为沿着这条路就可以实现全部智能,显然存在问题。日本第五代智能机就是沿着知识工程这条路走的,其后来的失败在现在看来是完全合乎逻辑的。实现符号主义面临的观实挑成主要有三个。第一个是概念的组合爆炸问题。每个人掌握的基本概念大约有5万个,其形成的组合概念却是无穷的。因为常识难以穷尽,推理步骤可以无穷。第二个是命题的组合悖论问题。两个都是合理的命题,合起来就变成了没法判断真假的句子了,比如著名的柯里悖论(Curry’s Paradox)(1942)。第三个也是最难的问题,即经典概念在实际生活当中是很难得到的,知识也难以提取。上述三个问题成了符号主义发展的瓶颈。2. 连接主义连接主义认为大脑是一切智能的基础,主要关注于大脑神经元及其连接机制,试图发现大脑的结构及其处理信息的机制、揭示人类智能的本质机理,进而在机器上实现相应的模拟。前面已经指出知识是智能的基础,而概念是知识的基本单元,因此连接主义实际上主要关注于概念的心智表示以及如何在计算机上实现其心智表示,这对应着概念的指心功能。2016年发表在Nature上的一篇学术论文揭示了大脑语义地图的存在性,文章指出概念都可以在每个脑区找到对应的表示区,确确实实概念的心智表示是存在的。因此,连接主义也有其坚实的物理基础。连接主义学派的早期代表人物有麦克洛克、皮茨、霍普菲尔德等。按照这条路,连接主义认为可以实现完全的人工智能。对此,哲学家普特南设计了著名的“缸中之脑实验”,可以看作是对连接主义的一个哲学批判。缸中之脑实验描述如下:一个人(可以假设是你自己)被邪恶科学家进行了手术,脑被切下来并放在存有营养液的缸中。脑的神经末梢被连接在计算机上,同时计算机按照程序向脑传递信息。对于这个人来说,人、物体、天空都存在,神经感觉等都可以输入,这个大脑还可以被输入、截取记忆,比如截取掉大脑手术的记忆,然后输入他可能经历的各种环境、日常生活,甚至可以被输入代码,“感觉”到自己正在阅读这一段有趣而荒唐的文字。缸中之脑实验说明即使连接主义实现了,指心没有问题,但指物依然存在严重问题。因此,连接主义实现的人工智能也不等同于人的智能。尽管如此,连接主义仍是目前最为大众所知的一条AI实现路线。在围棋上,采用了深度学习技术的AlphaGo战胜了李世石,之后又战胜了柯洁。在机器翻译上,深度学习技术已经超过了人的翻译水平。在语音识别和图像识别上,深度学习也已经达到了实用水准。客观地说,深度学习的研究成就已经取得了工业级的进展。但是,这并不意味着连接主义就可以实现人的智能。更重要的是,即使要实现完全的连接主义,也面临极大的挑战。到现在为止,人们并不清楚人脑表示概念的机制,也不清楚人脑中概念的具体表示形式表示方式和组合方式等。现在的神经网络与深度学习实际上与人脑的真正机制距离尚远。3. 行为主义行为主义假设智能取决于感知和行动,不需要知识、表示和推理,只需要将智能行为表现出来就好,即只要能实现指物功能就可以认为具有智能了。这一学派的早期代表作是Brooks的六足爬行机器人。对此,哲学家普特南也设计了一个思想实验,可以看作是对行为主义的哲学批判,这就是“完美伪装者和斯巴达人”。完美伪装者可以根据外在的需求进行完美的表演,需要哭的时候可以哭得让人撕心裂肺,需要笑的时候可以笑得让人兴高采烈,但是其内心可能始终冷静如常。斯巴达人则相反,无论其内心是激动万分还是心冷似铁,其外在总是一副泰山崩于前而色不变的表情。完美伪装者和斯巴达人的外在表现都与内心没有联系,这样的智能如何从外在行为进行测试?因此,行为主义路线实现的人工智能也不等同于人的智能。对于行为主义路线,其面临的最大实现困难可以用莫拉维克悖论来说明。所谓莫拉维克悖论,是指对计算机来说困难的问题是简单的、简单的问题是困难的,最难以复制的反而是人类技能中那些无意识的技能。目前,模拟人类的行动技能面临很大挑战。比如,在网上看到波士顿动力公司人形机器人可以做高难度的后空翻动作,大狗机器人可以在任何地形负重前行,其行动能力似乎非常强。但是这些机器人都有一个大的缺点一能耗过高、噪音过大。大狗机器人原是美国军方订购的产品,但因为大狗机器人开动时的声音在十里之外都能听到,大大提高了其成为一个活靶子的可能性,使其在战场上几乎没有实用价值,美国军方最终放弃了采购。
现如今,随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动,能减轻人们的工作负担。下面是由我整理的工业机器人技术论文 范文 ,希望能对大家有所帮助!工业机器人技术论文范文篇一:《浅谈工业机器人在工业生产中的应用》 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。 关键词:工业机器人 应用 工业 1 引言 工业机器人最早应用于汽车制造工业,常用于焊接,喷漆,上、下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手、足和大脑功能,它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统,实现生产自动化。 2 工业机器人的主要运用 (1)恶劣工作环境及危险工作军事领域及核工业领域有些作业是有害于人体健康并危及生命,或不安全因素很大而不宜由人去做的作业,用工业机器人去做最合适。例如核工厂设备的检验和维修机器人,核工业上沸腾水式反应堆燃料自动交换机。 (2)特殊作业场合和极限作业火山探险、深海探密和空间探索等领域对于人类来说是力所不能及的,只有机器人才能进行作业。如航天飞机上用来回收卫星的操作臂;用于海底采矿和打捞的遥控海洋作业机器人。 (3)自动化生产领域早期的工业机器人在生产上主要用于机床上、下料,点焊和喷漆。用得最多的制造工业包括电机制造、汽车制造、塑料成形、通用机械制造和金属加工等工业。随着柔性自动化的出现,机器人在自动化生产领域扮演了更重要的角色。下面主要针对工业机器人在自动化生产领域的应用进行简单介绍。 2.1 焊接机器人 点焊机器人工业机器人首先应用于汽车的点焊作业,点焊机器人广泛应用于焊接车体薄板件。装焊一台汽车车体一般大约需要完成3000~4000个焊点,其中60%是由点焊机器人来完成的。在有些大批量汽车生产线上,服役的点焊机器人数量甚至高达150多台。 点焊机器人主要性能要求:安装面积小,工件空间大;快速完成小节距的多点定位;定位精度高(土0 .25 mm ),以确保焊接质量;持重大(490~980N ) ,以便携带内装变压器的焊钳;示教简单,节省工时。 2.2 弧焊机器人 弧焊机器人应用于焊接金属连续结合的焊缝工艺,绝大多数可以完成自动送丝、熔化电极和气体保护下进行焊接工作。弧焊机器人应用范围很广,除汽车行业外,在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统,而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。如图1所示为弧焊机器人的基本组成。适合机器人应用的弧焊 方法 主要有惰性握体保护焊、混合所体保护焊、埋弧焊和等离子弧焊接。 1-机器人控制柜2-焊接电源3-气瓶4-气体流量计5-气路6-焊丝轮7-柔性导管8-弧焊机器人9-送丝机器人10-焊枪11-工件电缆12-焊接电缆13-控制电缆 图1 弧焊机器人系统的基本组成 弧焊机器人的主要性能要求:在弧焊作业中,要求焊枪跟踪工件的焊道运动,并不断填充金属形成焊道。因此,运动过程中速度的稳定性和轨迹是两项重要指标,一般情况下,焊接速度约取5~50 mm/s ,轨迹精度约为.2 ~0.5 ) mm;由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响,因此希望在跟踪焊道的同时,焊枪姿态的可调范围尽量大。此外,还有一些其他性能要求,这些要求包括:设定焊接条件(电流、电压、速度等)、抖动功能、坡口填充功能、焊接异常检测功能(断弧、工件熔化)及焊接传感器(起始焊点检测,焊道跟踪)的接口功能。 2.3 喷漆机器人 喷漆机器人广泛应用于汽车车体、家电产品和各种塑料制品的喷漆作业。喷漆机器人在使用环境和动作要求上有如下特点: (1)工作环境空气中含有易爆的喷漆剂蒸气; (2)沿轨迹高速运动,途经各点均为作业点; (3)多数被喷漆部件都搭载在传送带上,边移动边喷漆。如图2所示为关节式喷漆机器人。 2.4 搬运机器人 随着计算机集成制造技术、物流技术、自动仓储技术的发展,搬运机器人在现代制造业中的应用也越来越广泛。机器人可用于零件的加工过程中,物料、工辅量具的装卸和储运,可用来将零件从一个输送装置送到另一个输送装置,或从一台机床上将加工完的零件取下再安装到另一台机床上去。 2.5 装配机器人 装配在现代工业生产中占有十分重要的地位。有关资料统计表明,装配劳动量占产品生产劳动量的50%~60%,在有些场合,这一比例甚至更高。例如,在电子器件厂的芯片装配、电路板的生产中,装配劳动量占产品生产劳动量的70 %~80%。因此,用机器人来实现自动化装配作业是十分重要的。 2.6 机器人柔性装配系统 机器人正式进入装配作业领域是在“机器人普及元年”的1980年前后,引人装配作业的机器人在早期主要用来代替装配线上手工作业的工序,随后很快出现了以机器人为主体的装配线。装配机器人的应用极大地推动了装配生产自动化的进展。装配机器人建立的柔性自动装配系统能自动装配中小型、中等复杂程度的产品,如电机、水泵齿轮箱等,特别适应于中小批量生产的装配,可实现自动装卸、传送、检测、装配、监控、判断、决策等机能。 机器人柔性装配系统通常以机器人为中心,并有诸多周边设备,如零件供给装置、工件输送装置、夹具、涂抹器等与之配合,此外还常备有可换手等。但是如果零件的种类过多,整个系统将过于庞大,效率降低,这是不可取的。在机器人柔性装配系统中,机器人的数量可根据产量选定,而零件供给装置等周边设备则视零件和作业的种类而定。因此,和装配线比较,产量越少,机器人柔性装配系统的投资越大。 3 结束语 工业机器人是以机械、电子、电子计算机和自动控制等学科领域的技术为基础,融合而成的一种系统技术;也可说是一门知识、技术密集的,多学科交叉的综合化的高新技术。随着这些相关学科技术的进步和发展,工业机器人技术也一定会到迅速发展和提高。 工业机器人技术论文范文篇二:《探讨工业机器人的发展趋势》 摘 要 随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动。目前,机器人是一种制造业与自动化设备中的典型代表,这将会是人造机器的“终极”版。它的应用已经涉及信息化、自动化、智能化、传感器与知识化等多个学科和领域,这是目前,是我国乃至世界高新技术成果的最佳集成,因此,它的发展是与许多学科的发展有着密切的联系。以现在的发展趋势来看,工业机器人的应用范围越来越广泛,同时在技术操作中,他也变得越来越标准化、规范化,提高工业机器人的安全性。另一方面,工业机器人发展越来越微型化、智能化,在人类生活中应用越来越广泛。 关键词 工业机器人 智能化 应用领域 安全性 随着社会复杂的需求,工业机器人在应用领域中越来越广泛。一方面,工业机器人被广泛应用于工业生产中,代替工人危险、复杂、单调的长时间的作业,例如在机械加工、压力铸造、塑料制品成形及金属制品业等各种工序上,同时还应用于原子能工业等高危险的部门,这已经在发达国家中应用比较广泛。另一方面,工业机器人在其他的领域应用也比较多,随着科学技术的飞速发展,提高了工业机器人的使用性能和安全性能,其应用的范围越来越广泛,应用的范围已经突破了工业,尤其在医疗业中应用比较好。 一、工业机器人的发展历程 第一代机器人,一般指工业上大量使用的可编程机器人及遥控操作机。可编程机器人可根据操作人员所编程序完成一些简单重复性作业。遥控操作机制每一步动作都要靠操作人员发出。1982年,美国通用汽车公司在装配线上为机器人装备了视觉系统,从而宣告了第二代机器人―感知机器人的问世。这代机器人,带有外部传感器,可进行离线编程。能在传感系统支持下,具有不同程度感知环境并自行修正程序的功能。第三代机器人为自治机器人,正在各国研制和发展。它不但具有感知功能,还具有一定决策和规划能力。能根据人的命令或按照所处环境自行做出决策规划动作即按任务编程。 我国机器人研究工作起步较晚,从“七五”开始国家投入资金,对工业机器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和研制。1986 年国家高技术研究发展计划开始实施,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。 我国工业机器人起步于70年代初期,经过30多年的发展,大致经历了3个阶段:70年代的萌芽期,80年代的开发期和90年代的适用化期。 上世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑:人类登上了月球,实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮,尤其在日本发展更为迅猛,它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下,我国于1972年开始研制自己的工业机器人。 进入80年代后,在高技术浪潮的冲击下,随着改革开放的不断深入,我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“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。 从90年代初期起,中国的国民经济进入实现两个根本转变时期,掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮,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、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛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。 我国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业。 我国未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 二、工业机器人的发展趋势 机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表,是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多种高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要有:一是工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价格不断下降。二是机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。三是工业机器人控制系统向基于 PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化,网络化;器件集成度提高,控制柜日渐小巧,采用模块化结构,大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。四是机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。五是机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的 热点 之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域。 总体趋势是,从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移,从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为 灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧,控制系统愈来愈小,其智能也越来越高,并正朝着一体化方向发展。 三、我国工业机器人发展面临的挑战与前景 我国工业底子薄,工业机器人发展一直处于一个初步发展阶段,虽然我国从上个世纪70年代开始研发工业机器人,但是技术力量不足与西方国家的技术封锁,对此,在发展过程中,存在着比较多的问题。细分起来,有如下几点: 首先,我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础,但是无论从质量、产品系列全面,还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤其明显,因此造成关键零部件的进口,影响了我国机器人的价格竞争力。 第二,我国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发,但是都没有形成较大的规模,缺乏市场的品牌认知度,在机器人市场方面一直面临国外机器人品牌的打压。国外机器人作为成熟的产业采用整机降价,吸引国内企业购买,而在后续的维护备件费用很高的策略,逐步占领中国市场。 第三,认识不到位,在鼓励工业机器人产品方面的政策少。工业机器人的制造及应用水平,代表了一个国家的制造业水平,我们必须从国家高度认识发展中国工业机器人产业的重要性,这是我国从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。□ 参考文献: [1]任俊.面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究.华中科技大学,2006年. [2]钟新华,蔡自兴,邹小兵.移动机器人运动控制系统设计及控制算法研究.华中科技大学学报(自然科学版),2004年S1期. [3]张中英.基于遗传算法的机器人神经网络控制系统.太原理工大学,2005年. [4]李磊,叶涛,谭民,陈细军.移动机器人技术研究现状与未来.机器人,2002年05期. [5]杜玉红,李修仁.生产线组装单元气动搬运机械手的设计.液压与气动,2006年05期. [6]徐晓峰.基于串行通信技术的机器人实时控制研究.南京林业大学,2005年. 工业机器人技术论文范文篇三:《试论工业机器人机电一体化》 1机电一体化技术的应用现状 1.1工业机器人。 工业机器人的出现在一定程度上可替代人的劳动,对于高辐射、高噪声污染、高浓度有害气体的工作场合来说,工业机器人是一个理想的选择。工业机器人的发展经历了三个阶段,第一代工业机器人智能化程度较低,只能通过预设的程序进行简单的重复动作,无法应对多变的工作环境和工作岗位。随着科技的发展,在第一代机器人的基础上通过各种传感器的应用使其可通过对环境信息的获取、分析、处理并反馈给动作单元,从而进行一些适应性的工作,这种机器人虽然智能化程度较低,但已经在一些特定的领域得以成功应用。在机电一体化技术相对成熟的今天,第三代机器人的智能化水平已经得到了较大的提升,其可以通过强大的传感原件收集信息数据,并根据实际情况作出类似于人脑的判断,因此可以在多种环境下进行独立作业,但成本较高,在一定程度上限制了实际应用。 1.2分布式控制系统。 分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的,是通过一台中央计算机对负责现场测控的多台计算机进行控制和指挥,由于其强大的功能和安全性,使其成为当前大型机电一体化系统的主流技术。根据实际情况分布式控制系统的层级可分为两级、三级或更多级,通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和操作控制等,同时,随着测控技术的不断发展与创新,分布式控制系统还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能,成为一种集测、控、管于一体的综合系统,具有功能丰富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于维护和可扩展等优点,因此使系统的可靠性大幅提高。 2机电一体化技术的发展趋势 2.1人工智能化。 人工智能就是使工业机器人或数控机床模拟人脑的智力,使其在生产过程中具备一定的推理判断、 逻辑思维 和自主决策的能力,可大幅提升工业生产过程的自动化程度,甚至实现真正的无人值守,对于降低人力成本,提高加工精度和工作效率具有十分重要的意义。目前,人工智能已经不只是停留在概念上,因此可预见机电一体化技术将向着人工智能化的方向发展。虽然以当前的科学技术水平不可能使机器人或数控机床完全具备人类的思维模式和智力特点,但在工业生产中,使这些机电一体化设备具备部分人类的职能是完全可以通过先进的技术达到的。 2.2网络化。 网络技术 的发展给机电一体化设备远程监视和远程控制提供了便利条件,因此,将网络技术与机电一体化技术结合起来将是机电一体化技术发展的重点。在生产过程中,操作人员需要在车间内来回走动,对设备的状态进行掌握,并对机床的操作面板进行操作,通过在机电一体化设备与控制终端之间建立通信协议,并通过光纤等介质实现信息数据的传递,即可实现远程监视和操作,降低工人的劳动量,并且各种控制系统功能的实现,理论上来说都是建立在网络技术基础上的。 2.3环保化。 在人类社会发展的最近几十年里,虽然经济得到了迅猛的发展,人们生活水平得到了显著的提高,然而以牺牲资源和环境为代价的发展模式使得人类赖以生存的环境遭到严重的污染,因此,在可持续发展战略提出的今天,发展任何技术都应当以对环境友好作为前提,否则就是没有前途的,故环保化是机电一体化技术发展的必然趋势。在机电一体化应用过程中,通过对资源的高效利用,并在制造过程中做到达标排放甚至零排放,产品在使用过程中对生态环境不造成影响,即便报废后也可对其进行有效回收利用,这就是机电一体化技术环保化的具体表现形式,符合可持续发展的要求。 2.4模块化。 由于机电一体化装置的制造商较多,为降低系统升级改造的成本,并为维修提供便利,模块化将是一个非常有前途的研究方向。通过对功能单元进行模块化改造,可在需要增加或改变功能时直接将对应的功能模块进行组装或更换,即便出现故障,只需将损害的模块进行更换即可,工作效率极高,通用性的增强为企业节约了大量的成本。 2.5自带能源化。 机电一体化对电力的要求较高,如果没有充足的电能供应就会影响生产效率,甚至由于停电造成数据的丢失等,因此通过设备自带动力能源系统可始终保持充足的电力供应,使系统运行更流畅。 3结语 综上所述,机电一体化技术的应用可使产品的生产效率和精度大幅提高,在当前工业生产中具有较大的技术优势,相信随着科技的发展,机电一体化技术水平也会不断提高,为工业生产做出更大贡献。 猜你喜欢: 1. 初三机器人科学论文2000字 2. 工业智能技术论文 3. 传感器技术论文范文 4. 机器人科技论文3000字 5. 初三智能机器人科技论文2000字 6. 人工智能机器人的相关论文
机器人控制技术论文篇二 智能控制在机器人技术中的应用 摘要:机器人的智能从无到有、从低级到高级,随着科学技术的进步而不断深人发展。计算机技术、 网络技术 、人工智能、新材料和MEMS技术的发展,智能化、网络化、微型化发展趋势凸显出来。本文主要探讨智能控制在机器人技术中的应用。 关键词:智能控制 机器人 技术 1、引言 工业机器人是一个复杂的非线性、强耦合、多变量的动态系统,运行时常具有不确定性,而用现有的机器人动力学模型的先验知识常常难以建立其精确的数学模型,即使建立某种模型,也很复杂、计算量大,不能满足机器人实时控制的要求。智能控制的出现为解决机器人控制中存在的一些问题提供了新的途径。由于智能控制具有整体优化,不依赖对象模型,自学习和自适应等特性,用它解决机器人等复杂控制问题,可以取得良好效果。 2、智能机器人的概述 提起智能机器人,很容易让人联想到人工智能。人工智能有生物学模拟学派、心理学派和行为主义学派三种不同的学派。在20世纪50年代中期,行为主义学派一直占统治地位。行为主义学派的学者们认为人类的大部分知识是不能用数学方法精确描述的,提出了用符号在计算机上表达知识的符号推理系统,即专家系统。专家系统用规则或语义网来表示知识规则。但人类的某些知识并不能用显式规则来描述,因此,专家系统曾一度陷人困境。近年来神经网络技术取得一定突破,使生物模拟学派活跃起来。智能机器人是人工智能研究的载体,但两者之间存在很大的差异。例如,对于智能装配机器人而言,要求它通过视觉系统获取图纸上的装配信息,通过分析,发现并找到所需工件,按正确的装配顺序把工件一一装配上。因此,智能机器人需要具备知识的表达与获取技术,要为装配做出规划。同时,在发现和寻找工件时需要利用模式识别技术,找到图样上的工件。装配是一个复杂的工艺,它可能要采用力与位置的混合控制技术,还可能为机器人的本体装上柔性手腕,才能完成任务,这又是机构学问题。智能机器人涉及的面广,技术要求高,是高新技术的综合体。那么,到底什么是智能机器人呢?到目前为止,国际上对智能机器人仍没有统一的定义。一般认为,智能机器人是具有感知、思维和动作的机器。所谓感知,即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力。如装配作业,它要能找到和识别所要的工件,需要利用视觉传感器来感知工件。同时,为了接近工件,智能机器人需要在非结构化的环境中,认识瘴碍物并实现避障移动。这些都依赖于智能机器人的感觉系统,即各种各样的传感器。所谓思维,是指机器人自身具有解决问题的能力。比如,装配机器人可以根据设计要求,为一个复杂机器找到零件的装配办法及顺序,指挥执行机构,即动作部分去装配完成这个机器,动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。因此,智能机器人是一个复杂的软件、硬件的综合体。虽然对智能机器人没有统一的定义,但通过对具体智能机器人的考察,还是有一个感性认识的。 3、智能机器人的体系结构 智能机器人的体系结构主要包括硬件系统和软件系统两 个方面。由于智能机器人的使用目的不同,硬件系统的构成也不尽相同。结构是以人为原型设计的。系统主要包括视觉系统、行走机构、机械手、控制系统和人机接口。如图1所示: 2.1视觉系统 智能机器人利用人工视觉系统来模拟人的眼睛。视觉系统可分为图像获取、图像处理、图像理解3个部分。视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。早期智能机器人使用光导摄像机作为机器人的视觉传感器。近年来,固态视觉传感器,如电荷耦合器件CCD、金属氧化物半导体CMOS器件。同电视摄像机相比,固体视觉传感器体积小、质量轻,因此得到广泛的应用。视觉传感器得到的电信号经过A/D转换成数字信号,即数字图像。单个视觉传感器只能获取平面图像,无法获取深度或距离信息。目前正在研究用双目立体视觉或距离传感.器来获取三维立体视觉信息。但至今还没有一种简单实用的装置。数字图像经过处理,提取特征,然后由图像理解部分识别外界的景物。 2.2行走机构 智能机器人的行走机构有轮式、履带式或爬行式以及类人型的两足式。目前大多数智能机器人.采用轮式、履带式或爬行式行走机构,实现起来简单方便。1987年开始出现两足机器人,随后相继研制了四足、六足机器人。让机器人像人类一样行走,是科学家一直追求的梦想。 2.3机械手 智能机器人可以借用工业机器人的机械手结构。但手的自由度需要增加,而且还要配备触觉、压觉、力觉和滑觉等传感器以便产生柔软、.灵活、可靠的动作,完成复杂作业。 2.4控制系统 智能机器人多传感器信息的融合、运动规划、环境建模、智能推理等需要大量的内存和高速、实时处理能力。现在的冯?诺曼结构作为智能机器人的控制器仍然力不从心。随着光子计算机和并行处理结构的出现,智能机器人的处理能力会更高。机器人会出现更高的钾能。 2.5人机接口 智能机器人的人机接口包括机器人会说、会听以及网络接日、话筒、扬声器、语音合成和识别系统,使机器人能够听懂人类的指令,能与人以自然语言进行交流。机器人还需要具有网络接n,人可以通过网络和通讯技术对机器.人进行控制和操作。 随着智能机器人研究的不断深入、越来越多的各种各样的传感器被使用,信息融合、规划,问题求解,运动学与动力学计算等单元技术不断提高,使智能机器人整体智能能力不断增强,同时也使其系统结构变得复杂。智能机器人是一个多CPU的复杂系统,它必然是分成若干模块或分层递阶结构。在这个结构中,功能如何分解、时间关系如何确定、空间资源如何分配等问题,都是直接影响整个系统智能能力的关键问题。同时为了保证智能系统的扩展,便于技术的更新,要求系统的结构具有一定开放性,从而保证智能能力不断增强,新的或更多传感器可以进入,各种算法可以组合使用口这便使体系结构本身变成了一个要研究解决的复杂问题。智能机器人的体系结构是定义一个智能机器人系统各部分之间相互关系和功能分配,确定一个智能机器人或多个智能机器人系统的信息流通关系和逻辑上的计算结构。对于一个具体的机器人而言,可以说就是这个机器人信息处理和控制系统的总体结构,它不包括这个机器人的机械结构内容。事实上,任何一个机器人都有自己的体系结构。目前,大多数工业机器人的控制系统为两层结构,上层负责运动学计算和人机交互,下层负责对各个关节进行伺服控制。 参考文献: [1]左敏,曾广平. 基于平行进化的机器人智能控制研究[J]. 计算机仿真,2011,08:15-16. [2]陈赜,司匡书. 全自主类人机器人的智能控制系统设计[J]. 伺服控制,2009,02:76-78. [3]康雅微. 移动机器人马达的智能控制[J]. 装备制造技术,2010.08:102-103. 看了“机器人控制技术论文”的人还看: 1. 搬运机器人技术论文 2. 机电控制技术论文 3. 关于机器人的科技论文 4. 工业机器人技术论文范文(2) 5. 机器人科技论文
最多追加100好吧,怎么都喜欢人啊 微型机器人的发展和研究现状 摘要: 微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。 关键词: 微型机器人; 微驱动器 近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行 器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前 景和军民两用的战略意义。因此, 作为微机电系统技 术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术 研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有 强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。以日 本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点 是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空 间医疗微系统和微型工厂。国内在国家自然科学基 金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大 学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大 学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系 统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。目前国 内对微型机器人的研究主要集中在三个领域[6] : (1) 面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器 人。(2) 针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器 人。(3) 面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器 人。 1 微型机器人的发展和研究状况 根据国内开展微型机器人研究的实际情况, 我们 着重讨论微型管道机器人、无创伤微型医疗机器人和 特殊作业的微型机器人。 111 微型管道机器人 微管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提 出的, 其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进 行检测, 维修等作业。由于与常规条件下管内作业环 境有明显不同, 其行走方式及结构原理与常规管道机 器人也不同, 因此按照常规技术手段对管道机器人按 比例缩小是不可行的。有鉴于此, 微型管道机器人的 行走方式应另辟蹊径。近年来随着微电子机械技术的 发展和晶体压电效应和超磁致伸缩材料磁- 机耦合 技术应用的发展, 使新型微驱动器的出现和应用成为 现实。微驱动器的研究成果已成为微管道机器人的重 要发展基础[1] 。 日本名古屋大学研制成一种微型管道机器人, 可 用于细小管道的检测, 在生物医学领域的小空间内作 微小工作。这种机器人可以由管道外面的电磁线圈驱 动, 而无须以电缆供电。日本东京工业大学和NEC 公司合作研究的螺旋式管内移动微机器人, 在直径为 Φ2514mm的直管内它的最大运动速度是260mm/ s , 最 大牵引力是12N。法国Anthierens 等人研制出了适用 于Φ16mm的蠕动式机器人, 此种微型机器人的最大 运动速度为5mm/ s , 负载可达20N , 具有很高的运动 精度, 负载大, 但运动速度较慢且结构复杂。 国内的上海大学和上海交通大学都研制出了惯性 冲击式管道微机器人, 上海交通大学的微机器人采用 层叠型压电驱动器驱动; 上海大学的微机器人驱动器 有层叠型和双压电薄膜两种类型[3] 。图1 所示为双压 电薄膜微小管道机器人其运动机理, 该机器人采用双 压电薄膜驱动器, 相对于单压电薄膜, 增大了驱动 力, 提高了承载能力。该机构的最大移动速度可以达 到15mm/ s , 具有前进、后退、上升和下降功能。 112 微型医疗机器人的发展 近几年来, 医疗机器人技术的研究与应用开发进 展很快, 微型医疗机器人是其中最有发展前途的应用 领域, 据日本科学技术政策研究所预测, 到2017 年 医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部 医疗手术的一半。因此日本制定了采用“机器人外科 医生”的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用 于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。美国马里兰州 的约翰·霍普金实验室研制出一种“灵巧药丸”, 实际 上是装有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置, 吞入体内, 可以将体内的温度信息发给记录器。瑞典 科学家发明了一种大小如英文标点符号的机器人, 未 来可移动单一细胞或捕捉细菌, 进而在人体内进行各 种手术。 国内的的许多科研院所主要开展了无创伤微型 医疗机器人的研究, 取得了一些成果。无损伤医用机 器人主要应用于人体内腔的疾病医疗, 它可以大大减 轻或消除目前临床上使用的各类窥镜、内注射器、内 送药装置等医疗器械给患者带来的严重不适合及痛 苦。中国科学技术大学在国家自然科学基金的资助下 研制出了基于压电陶瓷驱动的多节蛇行游动腹腔手 术术微型机器人, 该机器人将CCD 摄像系统, 手术 器械及智能控制系统分别安装在微型机器人的端部, 通过开在患者腹部的小口, 伸入腹腔进行手术。其特 点是响应速度快, 运动精度高, 作用力与动作范围 大, 每一节可实现两个自由度方向上±60°范围内迅 捷而灵活的动作, 图2 所示的是利用腹腔手术机器人 进行手术的场景[5] 。浙江大学也研制出了无损伤医用 微型机器人的原理样机, 该微型机器人以悬浮方式进 入人体内腔(如肠道, 食道) , 可避免对人体内腔有 机组织造成损伤, 运行速度快, 速度控制方便。 113 特殊作业微型机器人的发展 除了上述提到的微型管道机器人和无创伤微型 医疗机器人以外, 国内外一些科研工作者广泛开展了 进行特殊作业微型机器人的研究。这种微型机器人配 备相应的传感器和作业装置, 在军事和民用方面具有 非常好的发展前景。 美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上 最小的机器人, 这部机器人重量不到28g , 体积为 411cm3 , 腿机构为皮带传送装置, 该机器人可以代替 人去完成许多危险的工作。美国海军发明了一种微型 城市搜救机器人, 该机器人曾在2001 年“9111”事 件发生后的世贸废墟搜救现场大显身手。日本三菱电 子公司、松下东京研究所和Sumitomo 电子公司联合研 制出只有蚂蚁大小的微型机器人, 该机器人可以进入 空间非常狭小的环境从事修理工作, 身体两侧有两个 圆形的连接器可以与其他机器人相连接完成一些特殊 的任务。 由于自然界中的生物具有人类无法比拟的某些机 能, 因此近年来利用自然界生物的运动行为和某些机 能进行机器人设计、实现其灵活控制、受到了机器人 学者的广泛重视。国内已有多所高校和科研院所在开 展微型仿生机器人方面的研究。上海交通大学基于仿 生学原理, 利用六套并联平面四连杆机构、微型直流 电动机及相应的减速增扭机构研制出了微型六足仿生 机器人, 体积微小, 具有良好的机动性。该机器人长 30mm, 宽40mm, 高20mm, 重613 克, 其步行速度达 到3mm/ s[2] 。上海大学也进行了一些微型仿生机器人 的研究工作。 2 微型机器人发展中面临的问题 (1) 驱动器的微型化 微驱动器是MEMS 最主要的部件, 从微型机器人 的发展来看, 微驱动技术起着关键作用, 并且是微机 器人水平的标志, 开发耗能低、结构简单、易于微型 化、位移输出和力输出大, 线性控制性能好, 动态响 应快的新型驱动器(高性能压电元件、大扭矩微马 达) 是未来的研究方向。 (2) 能源供给问题 许多执行机构都是通过电能驱动的, 但是对于微 型移动机器人而言, 供应电能的导线会严重影响微型 机器人的运动, 特别是在曲率变化比较大的环境中。 微型机器人发展趋势应是无缆化, 能量、控制信号以 及检测信号应可以无缆发送、传输。微型机器人要真 正实用化, 必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技 术, 同时研究开发小尺寸的高容量电池。 (3) 可靠性和安全性 目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医 疗、军事以及核电站为应用背景, 在这些十分重要的 应用场合, 机器人工作的可靠性和安全性是设计人员 必须考虑的一个问题, 因此要求机器人能够适应所处 的环境, 并具有故障排除能力[4] 。 (4) 新型的微机构设计理论及精加工技术 微型机器人和常规机器人相比并不是简单的结 构上比例缩小, 其发展在一定程度上和微驱动器和精 加工技术的发展是密切相关的。同时要求设计者在机 构设计理论上进行创新, 研究出适合微型机器人的移 动机构和移动方式。 (5) 高度自治控制系统 微机器人要完成特定的作业, 其自身定位和环境 的识别能力是关键, 开发微视觉系统, 提高微图象处 理速度, 采用神经网络及人工智能等先进的技术来解 决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关 键。 3 结论 微机器人还处于实验室理论探索时期, 离实用化 还有相当的距离。存在许多关键的技术没有得到解 决, 这些问题的解决过程中同时会带动许多相关学科 的发展。只有当这些问题解决以后, 微型机器人的实 用化才会成为可能。我们要勇于创新, 抓住这个前沿 课题, 将微型机器人技术应用到国民经济建设发展影 响较大的领域。
在国家专利局的网站,有完全公开的资料可以免注册、免费下载,机器人不用背负动力电源,从脚下就能取得动力电源,超过日本本田机器人供电方式,提出了四驱车新的竞赛标准。严肃而重大的课题,现在学生(包括各级研究生、博士研究课题)做的都是垃圾,××××又不准在本人免费指导下制造有实际用途,能接受企业检验、能在生产现场使用的仪器,对于国内科学普及展览馆的建设提出以下要求,对于高等院校的教学实验、毕业论文、教师的论文、职业培训,都提出同样的要求,应该作为国策来严格推广实行: 关键是展项要创新,展项的技术资料要完全公开现有的展项在设计、制造上就有明确缺陷,损坏率高,演示和互动不能深刻地揭示其工程和科学上的本质;每个展项没有可以供参观者免费下载或低价下载的电子文档系统、详细地解说,特别是要完全公开地介绍材料、元器件的采购地点、采购价格,非标准部件的加工过程,调试过程,设计和制造时受到的约束,希望参观者今后回去简化、改进、发展的具体建议,就是要达到参观者能制造商业化的产品出售;现有展品制造者都是奔钱而来的,对设计资料保密,使维修成本高、维修周期长(有的要运回去维修),明显影响展览效果;准备就此无偿提供超过百项创新展项,由附近的各大学在学学生制造,只需提供公共交通费用就可以了。这就是国家战略,立国之本;尤其要指出,现在大学本科和研究生的实验课、毕业论文、创新研究都缺乏工程技术的支持,将国家宝贵的资源变成了垃圾,所以就业难,产品在国际市场上档次上不去,对发达国家没有高端的威慑力。籍此,票价不是问题,还可以提高,不但在学的学生会来,社会上待业的人员、企业上的技术骨干都会来,就是要通过免费的创新教育与基础技能快速教育,来提高国民的素质。本人已经在**的展览馆,深圳高交会上,以参观者的身份用各种原型通过英语免费向欧美、日本人介绍了国际市场上尚未出现的许多创新技术。***通过授权在国内外同行销售全套的创新展项,还可以创收嘛。以现有的运行方式,运行费用当然居高不下。本人已经有一个展项的完整资料、原型送达****,欢迎全球任何人免费仿制和改进,这个机器人供电方式,就是从数学分析的结果提出的工程结构,从工程应用上已经是完整的;不足之处是目前只能做到概率解,请观众在将来做出纯数学的解析解,目前一般的数学研究所和普通的数学博士还无法解答;有两项展项将向有关部门送审,看是否在保密限制之内,因为具备创新的军事用途。现在的大学生上完实验课,你在实验室门口堵住他,向他借来实验教材,就这本教程的内容提问,只要是问题准确、细致,他们保准回答不上来,他刚才还懵懵懂懂的呀,问老师也是瞠目结舌;如果要他制造实验设备那就是八格牙鲁、死啦死啦地也没辙。现在的学校教学仪器都是从社会上采购来的,实验讲义的原稿是教学仪器供应商提供的,其他就可想而知了。到了研究生,就是在国外原版科技文献和数据库指导下的进口软件系统、硬件平台、市场上采购的模块以及专用集成电路和组件的系统集成,科技快餐,现代技术大拼盘。现已向****免费提供的原型是机器人从平面、曲面、台阶上,用脚或轮子取得动力电源,就不必想日本本田机器人那样背后背负动力电池;清华大学毕业的机器人专业博士到北京交通大学工作后制造并在深圳高交会上展出的机器人还拖带供电电缆呢,又环保、又创新,还提出了四驱车竞赛的新方法;****就是爱国主义、国防军事、科学普及教育的展项;至于超越国外飞行模拟训练舱,能产生可控***的设备基础资料,都已经通知到****,在附近的企业就能制造出来,以本人的孤陋寡闻,尚未见识过同类装置。还可以指导在学学生撰写发明专利申请文件(大学知识产权课程和专利代理律师都不教你!),凡此种种,都是提高票价吸引观众的硬道理。现在理工科学生的金工实习、电子元器件装配实习,都是在加工一样的基础零件和电路板,完成后请教师评分后就当废品扔掉;毕业论文、创新工程等等都丑陋的不堪入目,任由学生下载网上的资料初级模仿;***就在**中,应该为祖国的下一代提供实践的课题、充分使用学生的实验与教学经费,本人愿意义务指导他们制造各种创新展项,引导他们跨过书本内容与市场联系与参与社会竞争的门槛。你们在维修上有什么问题,可以发电子邮件通知我:或者拨打电话:,本人将尽快予以答复,因为工业、设备、仪器上的问题,一般都要到现场拆卸、测量、观察分析。中国制造的工业装置和仪器,基本上都是模仿发达国家现有产品而来的,在简化原有设计上就有重新设计的缺陷,材质不足等等问题;所以,你们的展品故障的彻底解决,往往都是要重新设计更完善的部件、重新制造零件,原来的制造部门又有许多保密,就不能等同于维修进口设备,例如机场的飞机维修公司,就有波音公司完整的维修手册,对于各种故障的分析、处理,都有非常细致的书面规定,我途经见到他们的厚度5厘米的维修手册成排地准备着。本人长期都在为改善自己的工作环境而奔忙,大约要在1年后到2年后才告一段落,在此之前,如果不是你们同意本人制造本人独立设计的展品,就暂时不到你们那里上班了。至于你们有什么疑难问题,本人可以召之即来、来之能战,战之能胜、挥之即去,不保证能解决问题,将会尽快赶到,如果解决了问题,将留下完整的电子文档,说明材料、零件的采购地点、今后的对策,也敬请你们报销来往公共交通费用为盼。准备提供创新展项。部分基本素材请见光盘(已经送达****),涉及的范围和领域将很广阔。本人认可文化大革命时期知识诀窍完全无偿公开的方式,认为那是对中国工业基础和科技水平推动的最有效方式,是对社会资源最高的利用率,是中国国情迫切需要的。一些发达国家使用国家科研经费的研究项目,部分相关的资料是公开的,例如对太空探索所取得的基础资料是公开的,为全球任何人进行分析和研究提供入门。中国科学院的院士也曾经集体签名表示要尽可能公开科研资料。本人提供的展品,将完全公开全部设计、制造资料、全部图纸、配件采购地点和价格、加工方式、调试修改过程、计算机程序。这些资料可以由你们向观众提供光盘、允许观众下载,是否收费、是否允许在网上公开、是否允许他人复制展品后出售或展出、是否申请发明专利、是否有偿特许国内外科学普及展览部门生产和展出均由你们决定。欢迎观众提出修改意见,如果经过测试有进步意义,你们可以自行改进原来展品。对于控制部分,尽量采用模拟计算机、尽量采用分立元器件,其次才是采用通用集成电路构成的电子线路。对于机械部分,要预先作成本预算,采用数控加工中心制造的外观和性能好,价格必然高;手工用电动工具加工就必然是本人倒赔加工费用,工时长、不规整,适合于限定收购价格的要求,同时指出,在国内外,手工加工为主制造的装置,市场价值一概高于采用机床加工为主和批量生产的装置。本人足够大度,在没有先决经济要求的条件下,允许任何方面运用本人独立提出的基础设计资料制造展品。而且,对于制造成本高于5000元的展品,如果没有出售展品累积的资金,本人一律不做,由你们自由选择制造单位和个人。 提出这种方式的背景由于本人清楚地知道如今各校的学生模拟电路设计能力低下,也就是部分学生能编制一般的计算机程序罢了。从模拟电路到高频电路,不是给出线路就可以模仿出来的;以医疗电子仪器为例,进口仪器对于信号处理前置部分,就有用分立元器件为主的,国内按照原线路仿造,性能就达不到原装的水平,这就是对基础电子线路理解不深刻的体现。只要本科生调试不出来的,研究生也一样,解决的方法就是采用专用集成电路、采用进口整机,系统集成嘛。就以本人文化大革命时期在**的现场亲自观察,*****厂自制了射流逻辑控制的冲床机械进料装置、***厂自制车床和刨床、***厂自制半自动车床、***厂自制线切割机床等等,都在生产中实际发挥了作用。究其技术支持,是当时的图纸在国内完全无偿交流、行业之间免费复制设计图纸,当年时兴全国统一设计、大合作、集体攻关、大协作、全国一盘棋。如今在举国科研体制下,相互封锁,以邻为壑,一个工作单位内都相互敌对。就中国的工业基础而言,在市场竞争之下,从日用品到工业装备,零配件不通用、没有互换性;设计图纸严格保密,给维修带来了极大地困难;其结果是各企业同功能产品的生产模具大量重复,在生产、物流、销售和维修行业的配件仓库储存量大;结局是日用品、设备报废快、社会资源浪费巨大。国家对科研院所、高等院校投入的教育和科研经费巨大,而低水平重复研究现象普遍,在校学生的创新设计基本上都派不上实际用场。学生就知道上网下载线路,科技书籍无法直接指导基础设计,教师自己也茫茫不知所然;企业中个别生产设计能力强者,以市场占有率为目标,并不公开技术诀窍,也不对国外先进产品构成技术威胁。所以,十分有必要将基础教育与生产实际向结合的题材技术关键向社会免费公开,只要不是涉及到该领域前沿、不是与军事技术直接相关的,都有这个必要,以此提高全民的科学素质,这就是一个战略的眼光和决策。古人有曰:取法乎上,仅得乎中。引领世界科技潮流对于国内工程技术人员是太难了点,他们还迷茫地摸不着北呢,要想赶超世界先进水平实在是不知所措。领导要他们将产品升级换代、改变产品结构,他们还在对国外产品跟踪、模仿、进行逆向工程的圈子里面打转呢。所以,就要提供具备实用价值的展品,达到奢侈品的档次;这样对于参观者具备前瞻性,企业能通过简化设计,做出进军世界市场的高端产品。为了节约开支,就以机电与电子技术为主题。 财务与招标你们可以指定、推荐任何有资质的公司,本人与该公司之间进行财务的联系;也可以与你们实报实销,接受财务审计。 本人身先士卒,无私奉献,创建公益性质的就业见习基地、免费培训基地、产业孵化基地,无偿地用不可替代的方式鼓励和支持任何人创业。用金融投资来拉动内需、增加就业机会就太俗套、太浅显了、在目前的社会环境下也太腐败了;人们所说的“充电”提升自己的能力,化学二次电源的充放电是有循环寿命的,容量要随着充放电次数增加而递减地!人是可以植入义齿,它与人们与生俱来的牙齿区别之一就是无天然的根基,要经常清理,而且不容易清理;我们要发掘新的商业空间,更换化学电源的活性物质、赋予新的反应机理。本人下岗啦,就不多言啦,你自己找院士去解决吧
现如今,随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动,能减轻人们的工作负担。下面是由我整理的工业机器人技术论文 范文 ,希望能对大家有所帮助!工业机器人技术论文范文篇一:《浅谈工业机器人在工业生产中的应用》 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。 关键词:工业机器人 应用 工业 1 引言 工业机器人最早应用于汽车制造工业,常用于焊接,喷漆,上、下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手、足和大脑功能,它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统,实现生产自动化。 2 工业机器人的主要运用 (1)恶劣工作环境及危险工作军事领域及核工业领域有些作业是有害于人体健康并危及生命,或不安全因素很大而不宜由人去做的作业,用工业机器人去做最合适。例如核工厂设备的检验和维修机器人,核工业上沸腾水式反应堆燃料自动交换机。 (2)特殊作业场合和极限作业火山探险、深海探密和空间探索等领域对于人类来说是力所不能及的,只有机器人才能进行作业。如航天飞机上用来回收卫星的操作臂;用于海底采矿和打捞的遥控海洋作业机器人。 (3)自动化生产领域早期的工业机器人在生产上主要用于机床上、下料,点焊和喷漆。用得最多的制造工业包括电机制造、汽车制造、塑料成形、通用机械制造和金属加工等工业。随着柔性自动化的出现,机器人在自动化生产领域扮演了更重要的角色。下面主要针对工业机器人在自动化生产领域的应用进行简单介绍。 2.1 焊接机器人 点焊机器人工业机器人首先应用于汽车的点焊作业,点焊机器人广泛应用于焊接车体薄板件。装焊一台汽车车体一般大约需要完成3000~4000个焊点,其中60%是由点焊机器人来完成的。在有些大批量汽车生产线上,服役的点焊机器人数量甚至高达150多台。 点焊机器人主要性能要求:安装面积小,工件空间大;快速完成小节距的多点定位;定位精度高(土0 .25 mm ),以确保焊接质量;持重大(490~980N ) ,以便携带内装变压器的焊钳;示教简单,节省工时。 2.2 弧焊机器人 弧焊机器人应用于焊接金属连续结合的焊缝工艺,绝大多数可以完成自动送丝、熔化电极和气体保护下进行焊接工作。弧焊机器人应用范围很广,除汽车行业外,在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统,而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。如图1所示为弧焊机器人的基本组成。适合机器人应用的弧焊 方法 主要有惰性握体保护焊、混合所体保护焊、埋弧焊和等离子弧焊接。 1-机器人控制柜2-焊接电源3-气瓶4-气体流量计5-气路6-焊丝轮7-柔性导管8-弧焊机器人9-送丝机器人10-焊枪11-工件电缆12-焊接电缆13-控制电缆 图1 弧焊机器人系统的基本组成 弧焊机器人的主要性能要求:在弧焊作业中,要求焊枪跟踪工件的焊道运动,并不断填充金属形成焊道。因此,运动过程中速度的稳定性和轨迹是两项重要指标,一般情况下,焊接速度约取5~50 mm/s ,轨迹精度约为.2 ~0.5 ) mm;由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响,因此希望在跟踪焊道的同时,焊枪姿态的可调范围尽量大。此外,还有一些其他性能要求,这些要求包括:设定焊接条件(电流、电压、速度等)、抖动功能、坡口填充功能、焊接异常检测功能(断弧、工件熔化)及焊接传感器(起始焊点检测,焊道跟踪)的接口功能。 2.3 喷漆机器人 喷漆机器人广泛应用于汽车车体、家电产品和各种塑料制品的喷漆作业。喷漆机器人在使用环境和动作要求上有如下特点: (1)工作环境空气中含有易爆的喷漆剂蒸气; (2)沿轨迹高速运动,途经各点均为作业点; (3)多数被喷漆部件都搭载在传送带上,边移动边喷漆。如图2所示为关节式喷漆机器人。 2.4 搬运机器人 随着计算机集成制造技术、物流技术、自动仓储技术的发展,搬运机器人在现代制造业中的应用也越来越广泛。机器人可用于零件的加工过程中,物料、工辅量具的装卸和储运,可用来将零件从一个输送装置送到另一个输送装置,或从一台机床上将加工完的零件取下再安装到另一台机床上去。 2.5 装配机器人 装配在现代工业生产中占有十分重要的地位。有关资料统计表明,装配劳动量占产品生产劳动量的50%~60%,在有些场合,这一比例甚至更高。例如,在电子器件厂的芯片装配、电路板的生产中,装配劳动量占产品生产劳动量的70 %~80%。因此,用机器人来实现自动化装配作业是十分重要的。 2.6 机器人柔性装配系统 机器人正式进入装配作业领域是在“机器人普及元年”的1980年前后,引人装配作业的机器人在早期主要用来代替装配线上手工作业的工序,随后很快出现了以机器人为主体的装配线。装配机器人的应用极大地推动了装配生产自动化的进展。装配机器人建立的柔性自动装配系统能自动装配中小型、中等复杂程度的产品,如电机、水泵齿轮箱等,特别适应于中小批量生产的装配,可实现自动装卸、传送、检测、装配、监控、判断、决策等机能。 机器人柔性装配系统通常以机器人为中心,并有诸多周边设备,如零件供给装置、工件输送装置、夹具、涂抹器等与之配合,此外还常备有可换手等。但是如果零件的种类过多,整个系统将过于庞大,效率降低,这是不可取的。在机器人柔性装配系统中,机器人的数量可根据产量选定,而零件供给装置等周边设备则视零件和作业的种类而定。因此,和装配线比较,产量越少,机器人柔性装配系统的投资越大。 3 结束语 工业机器人是以机械、电子、电子计算机和自动控制等学科领域的技术为基础,融合而成的一种系统技术;也可说是一门知识、技术密集的,多学科交叉的综合化的高新技术。随着这些相关学科技术的进步和发展,工业机器人技术也一定会到迅速发展和提高。 工业机器人技术论文范文篇二:《探讨工业机器人的发展趋势》 摘 要 随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动。目前,机器人是一种制造业与自动化设备中的典型代表,这将会是人造机器的“终极”版。它的应用已经涉及信息化、自动化、智能化、传感器与知识化等多个学科和领域,这是目前,是我国乃至世界高新技术成果的最佳集成,因此,它的发展是与许多学科的发展有着密切的联系。以现在的发展趋势来看,工业机器人的应用范围越来越广泛,同时在技术操作中,他也变得越来越标准化、规范化,提高工业机器人的安全性。另一方面,工业机器人发展越来越微型化、智能化,在人类生活中应用越来越广泛。 关键词 工业机器人 智能化 应用领域 安全性 随着社会复杂的需求,工业机器人在应用领域中越来越广泛。一方面,工业机器人被广泛应用于工业生产中,代替工人危险、复杂、单调的长时间的作业,例如在机械加工、压力铸造、塑料制品成形及金属制品业等各种工序上,同时还应用于原子能工业等高危险的部门,这已经在发达国家中应用比较广泛。另一方面,工业机器人在其他的领域应用也比较多,随着科学技术的飞速发展,提高了工业机器人的使用性能和安全性能,其应用的范围越来越广泛,应用的范围已经突破了工业,尤其在医疗业中应用比较好。 一、工业机器人的发展历程 第一代机器人,一般指工业上大量使用的可编程机器人及遥控操作机。可编程机器人可根据操作人员所编程序完成一些简单重复性作业。遥控操作机制每一步动作都要靠操作人员发出。1982年,美国通用汽车公司在装配线上为机器人装备了视觉系统,从而宣告了第二代机器人―感知机器人的问世。这代机器人,带有外部传感器,可进行离线编程。能在传感系统支持下,具有不同程度感知环境并自行修正程序的功能。第三代机器人为自治机器人,正在各国研制和发展。它不但具有感知功能,还具有一定决策和规划能力。能根据人的命令或按照所处环境自行做出决策规划动作即按任务编程。 我国机器人研究工作起步较晚,从“七五”开始国家投入资金,对工业机器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和研制。1986 年国家高技术研究发展计划开始实施,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。 我国工业机器人起步于70年代初期,经过30多年的发展,大致经历了3个阶段:70年代的萌芽期,80年代的开发期和90年代的适用化期。 上世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑:人类登上了月球,实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮,尤其在日本发展更为迅猛,它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下,我国于1972年开始研制自己的工业机器人。 进入80年代后,在高技术浪潮的冲击下,随着改革开放的不断深入,我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“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。 从90年代初期起,中国的国民经济进入实现两个根本转变时期,掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮,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、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛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。 我国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业。 我国未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 二、工业机器人的发展趋势 机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表,是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多种高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要有:一是工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价格不断下降。二是机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。三是工业机器人控制系统向基于 PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化,网络化;器件集成度提高,控制柜日渐小巧,采用模块化结构,大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。四是机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。五是机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的 热点 之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域。 总体趋势是,从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移,从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为 灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧,控制系统愈来愈小,其智能也越来越高,并正朝着一体化方向发展。 三、我国工业机器人发展面临的挑战与前景 我国工业底子薄,工业机器人发展一直处于一个初步发展阶段,虽然我国从上个世纪70年代开始研发工业机器人,但是技术力量不足与西方国家的技术封锁,对此,在发展过程中,存在着比较多的问题。细分起来,有如下几点: 首先,我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础,但是无论从质量、产品系列全面,还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤其明显,因此造成关键零部件的进口,影响了我国机器人的价格竞争力。 第二,我国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发,但是都没有形成较大的规模,缺乏市场的品牌认知度,在机器人市场方面一直面临国外机器人品牌的打压。国外机器人作为成熟的产业采用整机降价,吸引国内企业购买,而在后续的维护备件费用很高的策略,逐步占领中国市场。 第三,认识不到位,在鼓励工业机器人产品方面的政策少。工业机器人的制造及应用水平,代表了一个国家的制造业水平,我们必须从国家高度认识发展中国工业机器人产业的重要性,这是我国从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。□ 参考文献: [1]任俊.面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究.华中科技大学,2006年. [2]钟新华,蔡自兴,邹小兵.移动机器人运动控制系统设计及控制算法研究.华中科技大学学报(自然科学版),2004年S1期. [3]张中英.基于遗传算法的机器人神经网络控制系统.太原理工大学,2005年. [4]李磊,叶涛,谭民,陈细军.移动机器人技术研究现状与未来.机器人,2002年05期. [5]杜玉红,李修仁.生产线组装单元气动搬运机械手的设计.液压与气动,2006年05期. [6]徐晓峰.基于串行通信技术的机器人实时控制研究.南京林业大学,2005年. 工业机器人技术论文范文篇三:《试论工业机器人机电一体化》 1机电一体化技术的应用现状 1.1工业机器人。 工业机器人的出现在一定程度上可替代人的劳动,对于高辐射、高噪声污染、高浓度有害气体的工作场合来说,工业机器人是一个理想的选择。工业机器人的发展经历了三个阶段,第一代工业机器人智能化程度较低,只能通过预设的程序进行简单的重复动作,无法应对多变的工作环境和工作岗位。随着科技的发展,在第一代机器人的基础上通过各种传感器的应用使其可通过对环境信息的获取、分析、处理并反馈给动作单元,从而进行一些适应性的工作,这种机器人虽然智能化程度较低,但已经在一些特定的领域得以成功应用。在机电一体化技术相对成熟的今天,第三代机器人的智能化水平已经得到了较大的提升,其可以通过强大的传感原件收集信息数据,并根据实际情况作出类似于人脑的判断,因此可以在多种环境下进行独立作业,但成本较高,在一定程度上限制了实际应用。 1.2分布式控制系统。 分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的,是通过一台中央计算机对负责现场测控的多台计算机进行控制和指挥,由于其强大的功能和安全性,使其成为当前大型机电一体化系统的主流技术。根据实际情况分布式控制系统的层级可分为两级、三级或更多级,通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和操作控制等,同时,随着测控技术的不断发展与创新,分布式控制系统还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能,成为一种集测、控、管于一体的综合系统,具有功能丰富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于维护和可扩展等优点,因此使系统的可靠性大幅提高。 2机电一体化技术的发展趋势 2.1人工智能化。 人工智能就是使工业机器人或数控机床模拟人脑的智力,使其在生产过程中具备一定的推理判断、 逻辑思维 和自主决策的能力,可大幅提升工业生产过程的自动化程度,甚至实现真正的无人值守,对于降低人力成本,提高加工精度和工作效率具有十分重要的意义。目前,人工智能已经不只是停留在概念上,因此可预见机电一体化技术将向着人工智能化的方向发展。虽然以当前的科学技术水平不可能使机器人或数控机床完全具备人类的思维模式和智力特点,但在工业生产中,使这些机电一体化设备具备部分人类的职能是完全可以通过先进的技术达到的。 2.2网络化。 网络技术 的发展给机电一体化设备远程监视和远程控制提供了便利条件,因此,将网络技术与机电一体化技术结合起来将是机电一体化技术发展的重点。在生产过程中,操作人员需要在车间内来回走动,对设备的状态进行掌握,并对机床的操作面板进行操作,通过在机电一体化设备与控制终端之间建立通信协议,并通过光纤等介质实现信息数据的传递,即可实现远程监视和操作,降低工人的劳动量,并且各种控制系统功能的实现,理论上来说都是建立在网络技术基础上的。 2.3环保化。 在人类社会发展的最近几十年里,虽然经济得到了迅猛的发展,人们生活水平得到了显著的提高,然而以牺牲资源和环境为代价的发展模式使得人类赖以生存的环境遭到严重的污染,因此,在可持续发展战略提出的今天,发展任何技术都应当以对环境友好作为前提,否则就是没有前途的,故环保化是机电一体化技术发展的必然趋势。在机电一体化应用过程中,通过对资源的高效利用,并在制造过程中做到达标排放甚至零排放,产品在使用过程中对生态环境不造成影响,即便报废后也可对其进行有效回收利用,这就是机电一体化技术环保化的具体表现形式,符合可持续发展的要求。 2.4模块化。 由于机电一体化装置的制造商较多,为降低系统升级改造的成本,并为维修提供便利,模块化将是一个非常有前途的研究方向。通过对功能单元进行模块化改造,可在需要增加或改变功能时直接将对应的功能模块进行组装或更换,即便出现故障,只需将损害的模块进行更换即可,工作效率极高,通用性的增强为企业节约了大量的成本。 2.5自带能源化。 机电一体化对电力的要求较高,如果没有充足的电能供应就会影响生产效率,甚至由于停电造成数据的丢失等,因此通过设备自带动力能源系统可始终保持充足的电力供应,使系统运行更流畅。 3结语 综上所述,机电一体化技术的应用可使产品的生产效率和精度大幅提高,在当前工业生产中具有较大的技术优势,相信随着科技的发展,机电一体化技术水平也会不断提高,为工业生产做出更大贡献。 猜你喜欢: 1. 初三机器人科学论文2000字 2. 工业智能技术论文 3. 传感器技术论文范文 4. 机器人科技论文3000字 5. 初三智能机器人科技论文2000字 6. 人工智能机器人的相关论文
这张图显示的就是动物细胞有丝分裂的过程,整齐排列的染色体被微管组成的纺锤丝拉开,平均分配到两个子细胞当中。图中的细胞为猪肾上皮细胞(LLC-PK1 Line),用荧光蛋白分别标记了微管蛋白(绿色)和染色体中的组蛋白(红色)。 有人( 果壳用户 - 已注销)说 “有丝分裂那个每次看都觉得是在家里洗袜子……你看,揉起来搓搓搓搓,拉开来过水,再揉起来搓搓搓搓…… ” ,然后我感觉有点像奇异博士的法术蓄力 作为细胞骨架的一部分,微管除了拉开染色体以外还参与着许多重要的生理过程。在哈佛大学制作的动画“The Inner Life of the Cell”中就演示了驱动蛋白在微管上“行走”运输囊泡的过程 。这个是按照真实的比例做的模型动画,这个看来这种四两拨千斤的感觉无时无刻都在发生啊! 这是中性粒细胞(白细胞的一种)追击金黄色葡萄球菌的过程。中性粒细胞是白细胞当中数量最多的一种,它在非特异性免疫中起着重要的作用。当细菌入侵时会引发趋化因子的产生,而这些粒细胞可以“感知”趋化因子并在它们的引导下迁移到感染处吞噬细菌。 反过来,金葡菌也有对付白细胞的武器——杀白细胞素(leukocidin),这种毒素可以杀伤白细胞,抑制吞噬作用。 这一图片的原视频来自一篇论文 [1] 。图中的小点是嗜酸性粒细胞(嗯,它是另一种白细胞),它们在针对寄生虫的免疫反应中起到重要的作用。这张动图显示的是嗜酸性粒细胞在趋化作用的驱动下逐渐聚集到一只秀丽隐杆线虫( C. elegans )周围并对它进行攻击的过程。这是一个延时显微摄影视频,每帧之间的间隔为30秒,实际速度要比动图中慢得多。在网上,很多人都为这张图片冠以“白细胞攻击寄生虫保护主人”的感人标题。虽然人体内的嗜酸性粒细胞确实会攻击寄生虫,不过鉴于这一视频在体外条件下拍摄,而且秀丽隐杆线虫一般不会感染人类,所以它其实应该是“无辜实验生物惨遭白细胞围攻”才对…… 这是对一株好望角毛毡苔(南非茅膏菜, Drosera capensis )的延时摄影。像其他茅膏菜一样,它的叶片上伸出很多色彩鲜艳的“触手”,会分泌粘液捕捉昆虫。当昆虫落网时,叶片会逐渐卷起帮助消化。需要注意的是,实际叶片卷起的速度要慢得多,全过程需要数小时时间。2013年的一项研究 [2] 发现,茉莉酸类植物激素(Jasmonates)在茅膏菜的叶片卷曲过程中起了关键作用。 图中展示的是一种特殊形态的鳗鱼幼体——狭首型幼体。许多海鳗和淡水鳗在成长中都会经历这样奇特的阶段。这些狭首型幼体都有侧面扁平的身体,它们的身体很薄、内脏很简单、缺乏红细胞,而且体内含有透明的糖胺聚糖(GAG),这些特性共同造就了它们近乎完全透明的身体。根据澳洲博物馆网站的说法,这种像透明飘带般游动的可能是黑身管鼻鯙( Rhinomuraena quaesita ,属于鳗鲡目)的幼体 [3] 图中展示的是草履虫的进食过程。位于中间部位有水流通过的“管道”是草履虫的口沟,在这里通过摆动纤毛可以将食物随水流送入体内,形成食物泡。食物泡在经过消化之后会再度排出体外。除了帮助进食以外,纤毛也使得草履虫可以快速地在水中移动。它们游泳的速度可达到2毫米/秒 [4] 。 在水中游动的水熊,泛指缓步动物门( Tardigrata ),异缓步纲( Heterotardigrada )的一大类生物。这个图是来自FOX节目,《Cosmos, A Space Time Odyssey》的一段3D模拟图,图中描绘的这种水熊虫可能是 Hypsibius dujardini 。 据英国《每日邮报》8月9日报道,中国台湾业余摄影师吴林恩(Lynn Wu)近日在印度尼西亚巴厘岛潜水时拍摄到了一只罕见的海兔,背着绿色的枝叶样式的壳,睁着两只小黑豆眼,神情困惑,它的脸像极了动画片《神奇的旋转木马》中的奶牛“欧米特鲁德”(Ermintrude)。 海洋生物学家将这只海兔命名为“ìCostasiella”。它们身上能呈现如植物般的绿色,和海底颜色相近,从而抵御捕食者。此外,摄影师还拍摄到一些它的同伴,有的身体略圆,有的呈现简单的白色,形状颜色稍有差异,但都非常可爱。据悉,海兔是螺类的一种,又称海蛞蝓。海兔不是兔,其头上的两对触角突出如兔耳。 之前看过,这种艳丽的造型是因为海兔吞食藻类然后将里面的叶绿体保留在体内造成的这种情况。 这是一种Helicocranchia pfefferi笑猪鱿鱼,这个名字真不是瞎取的,因为英文称它们piglet squid或者smiling squid。它们有一个长鼻子,像极了猪鼻,其实这个鼻子是虹吸喷水器,可以让小猪们瞬间跑路。它们的眼睛是能发光的,可以抵消它们透明身体中眼球的黑色。最有意思的是它们能把自己吹成一个胖球自由上下 1962年,下村脩从一种水母中发现了荧光蛋白(GFP),正式开启了生物发光研究的大门。2008年,诺贝尔化学奖颁给了绿色荧光蛋白,由下村脩、Martin Chalfie以及美籍华裔科学家钱永健共同受奖 绿色荧光蛋白是来自海洋的馈赠,它来自一种发光水母。在上世纪60年代,日裔科学家下村修(Osamu Shimomura,下村脩)和美国科学家约翰森(Frank H. Johnson)首先揭开了水母发光的秘密。一开始,他们从这些水母中提取到了水母发光蛋白(aequorin),在钙离子的作用下,这种蛋白质会发出蓝光。然而,在水母身上,人们最终观察到的却是绿色的荧光,将蓝光转化为绿光的,就是水母体内的另外一种蛋白质——绿色荧光蛋白。 天然的绿色荧光蛋白还不够完美,它只有一种颜色,也无法进行复杂的标记。解决这一问题的,是华裔科学家钱永健(Roger Y Tsien)。通过对绿色荧光蛋白分子的种种改造,他得到了现在实验中广泛使用的增强型绿色荧光蛋白,以及蓝色、青色和黄色的新型荧光蛋白。在此之后,其他的实验室又从珊瑚虫中发现了红色的荧光蛋白。随着不断的探索和改造,生物学家“荧光调色盘”中的色彩也逐渐丰富了起来。 光遗传学(optogenetic)是一门2005年才诞生的技术,当年斯坦福大学Karl Deisseroth实验室撰文登上《自然神经科学》,通过在神经细胞中表达光敏蛋白,响应不同波长的光刺激实现对神经功能的调控,宣布人类正式拥有了精准操控大脑的工具。 这是一项令人激动的技术。长久以来,我们对神经元之间作用的相互理解仅仅停留在相关性上,有了光遗传学,我们现在终于有能力探究特定的神经回路和大脑功能之间的因果关系。而且这项技术微创、精准,作为神经科学研究工具来说,无疑是个跨越式的进步。 信号传导中的神经元,闪耀如同星辰大海 荧光蛋白带来的最典型、也最绚烂的研究莫过于脑虹(Braibow)。2007年,Joshua R. Sanes 和Jeff W. Lichtman主持的一项研究将红黄蓝三种颜色的荧光色素嵌入老鼠基因组,成功为老鼠的不同细胞涂上不同颜色。三种颜色相互组合,最终展现在显微镜下的老鼠脑干组织切片上有近百种颜色标记,如同一道绚烂的彩虹 使用钙指示剂,斑马鱼的大脑活动如超新星爆发 [5] 说到章鱼,相信大家都不陌生。不管住在沿海还是内陆城市,都或多或少吃过章鱼,当然,活章鱼在市场上也是可以被看到的。对于章鱼的外形,普通章鱼基本都是有一个囊状身体,头上有两颗大大的眼睛,8条触手,每条触手都有两排肉质的吸盘,这是我们对于常见章鱼的普遍印象,完全于“萌萌哒”靠不上边。所以既然章鱼能够用“萌萌哒”形容,那就肯定不是普通章鱼了,今天我要给大家介绍的是“小飞象章鱼”,它成功颠覆了大家对于章鱼的普遍认知,甚至让很多人想买一只养在家里当宠物。根据公布的视频,小飞象章鱼被发现时在海底里悠闲得煽动自己的“耳朵”呢,完全不知道人类正偷偷的拍他,圆圆的身体,黄色的皮肤,整个犹如一颗蛋黄。当他发现镜头在慢慢靠近他时,他察觉到了危险,用“耳朵”和8条连着的触手掩住自己的头,心里默念到:你看不到我,你看不到我。看到这里,我只想拨打110:喂,警察叔叔吗?这里有人卖萌。 墨西哥钝口螈(英文名称:Axolotl),又名美西螈,俗称六角恐龙,是水栖的两栖类,是墨西哥的特有物种。自然环境只能生活在有淤泥的水道和湖泊。因其独特的外貌及幼体性成熟而著名。也就是说,即使在性成熟后也不会经历适应陆地的变态,仍保持它的水栖糼体型态。 它们被饲养的历史已经超过百年,主要作为内 分泌等实验的活体使用,所以有关它们饲养及繁殖等方面的研究差不多已经完全确立了,如今要见到它们 的踪影可以到水族宠物店走一走。被大量饲养用于研究方面。它最吸引人的特性是它的复原能力,它受伤后不会以结疤的形式 自愈,而是会在几个月内长出新的肢体,某些个案证明,它们可以自愈(重生)出重要的器官,例如:脑部。它们接受外来器官的能力很强,眼睛及部分脑部移植后可以完全恢复正常。在某些个案里,当墨西哥钝口螈的肢体受伤后(并没有被截肢),会长出新的肢体(例如:五条腿),这一新奇特性吸引着动物爱好者。变态后,器官再生的能力会大大减弱。另一吸引人的特性:它们的卵大而强壮 。墨西哥钝口螈对比起其他种类的火蜥蜴非常容易大量繁殖。墨西哥钝口螈在国际市场上是一种很受欢迎的宠物,墨西哥钝口螈的再生能力非常高强,尤其是幼体,可以在一个月 内再生任何断离的四肢。随着成长,再生能力会逐渐减弱,无法再生四肢,但是仍然可以再生表皮或手指脚趾等组织。 眼镜猴( Tarsius syrichta )身为世界上最小的灵长类动物之一,却是同类中唯一能发出超声波的动物,它们能够发出并接收超出人类听觉范围的信号。 这种只有5英寸(约12.7厘米)高的生物有着一双尖耳朵和又大又圆的眼睛。目前眼镜猴被认为是一种濒危物种,它们仅被发现于东南亚的岛屿上,如菲律宾、苏拉威西岛、婆罗洲和苏门答腊岛。 眼镜猴是夜行动物,并且在野外很难被观察到。因此,在2月8日发布于《生物学快报》(Biology Letters)上的研究 报告 中,研究人员不得不依靠菲律宾本土的狩猎者/采集者来帮助他们捕获6只眼镜猴,之后他们使用音频设备来记录猴子们发出的超声波信号。 “某些灵长类动物发出的声音中会包含一小部分的超声波,但是眼镜猴所发出的声音则是完全的超声波,”论文作者之一、美国达特茅斯大学的人类学家纳撒尼尔·多米尼(Nathaniel J. Dominy)说道。 科学家们还发现当人类在近旁时,眼镜猴便会张开它们的嘴巴,并发出高频的声波,这也许是在发出警告。同样,当像蛇或猫头鹰这样的捕食者在附近时,眼镜猴也会采用相似的策略来警告同伴。 只有很少一部分的哺乳动物能发出超声波,其中包括家猫、某些蝙蝠和啮齿动物。眼镜猴同样也是唯一完全以像昆虫、壁虎、蜥蜴这样的小动物为食的灵长类动物。多米尼说,这些小动物同样也能发出超声波,也许眼镜猴能够听到它们所发出的声音,进而觅食。 纽西兰发光蕈蚊(学名:Arachnocampa Iuminosa),它们的幼虫所发出的光彷佛一片片小小星空,点亮了漆黑的洞穴,,也吸引了无数的游客。与很多动物用生物发光进行自卫不同,发光蕈蚊的幼虫通过体内化学反应产生的光将猎物吸引到一个网状结构中 2018年12月20日,国际著名学术期刊《科学•机器人学》在线发表了“软体爬壁机器人”(Soft wall-climbing robots) [6] 研究论文。这篇论文,上海交通大学为第一单位,并由上海交通大学与动力工程学院机器人研究所与麻省理工学院软体主动材料实验室合作完成,这是上海交大首次在《Science Robotics》上发表论文。 近几年来,软体机器人因为能适应各种非结构化环境,与人类的交互也更安全等多方面的优势,一直备受机器人领域科学家们的关注。 而且,凭借科学家们超前的想象力和快速学习大自然的能力,他们已经通过各种手段研发出了具有不同功能的软体机器人。 此次上海交通大学与麻省理工学院研发的软体机器人最突出的优势就是可以爬壁,其总重量只有2g,身长为85mm。主要由介电弹性体人工肌肉和静电吸附脚掌构成 虽然,上海交大的官网里并没有介绍这款机器人是有仿照自然界中的哪种生物,但我私下里觉得,它的运动模式像极了一种叫尺蠖(chǐ huò)的小虫子,爬行起来既搞笑又可爱。 根据上海交大的实验结果显示,这款软体机器人具有与生物体类似的垂直爬壁、水平爬行、原地转弯能力和敏捷的环境适应运动能力。 本文整理自网络,部分内容经过重新排布,部分加上了一些额外的说明。侵删。
爬壁机器人(wall climbing robot)可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人,是自动化机器人。
爬壁机器人是一种依靠永磁技术吸附在金属壁面进行爬行作业的特殊机器人。一般用于高空或立面作业的场景,如石化储罐清洗检测、船体除锈喷漆等。
在国内外众多的科幻电影及小说中,常常有着抢眼表现的机器人,其多变能力及各种场景近乎全能的应用,让人为之神往。在现实社会中,我们也经常能刷到这样的视频,一只机器狗好端端地在路上走着,突然迎来人类的当头一脚,或者有的视频是将机器狗直接从车顶丢到地上......这些夸张的行为到底为何?,其实无论是用脚踹,还是从车上丢,其目的只有一个,那就是测试四足机器人的平衡性与协调反应,这些测试行为也是四足机器人技术发展的重要一步。
马上可以进入市场,可以满足人们的基本需求,是因为这种机器人可以完成很多动作,比如说踢足球,可以耍杂技,然后可以丰富人们的日常生活,可以满足低速行走的状态,足底有压力传感器。
在未来的发展制度可能会变得特别的智能,而且也是一种高性能的机器狗。可以帮助人类做很多的事情。也可能会加载到生机器人里面。技术在生活中会有一个很大的突破,并且也会有一个非常好的系统以及动力。