機器人是由計算機控制的通過編程具有可以變更的多功能的自動機械，下面是學習啦小編整理的機器人技術論文，希望你能從中得到感悟!

　　機器人技術論文篇一

　　芻議智能機器人及其關鍵技術

　　【摘 要】文章介紹了機器人的定義，闡述了智能機器人研究領域的關鍵技術，最后展望了智能機器人今后的發(fā)展趨勢。

　　【關鍵詞】智能機器人;信息融合;智能控制

　　一、機器人的定義

　　自機器人問世以來，人們就很難對機器人下一個準確的定義，歐美國家認為機器人應該是“由計算機控制的通過編程具有可以變更的多功能的自動機械”;日本學者認為“機器人就是任何高級的自動機械”，我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。”目前國際上對機器人的概念已經(jīng)漸趨一致，聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會(RIA：Robot Institute of America)于1979 年給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機;或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。”概括說來，機器人是靠自身動和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。

　　二、智能機器人關鍵技術

　　　　隨著社會發(fā)展的需要和機器人應用領域的擴大，人們對智能機器人的要求也越來越高。智能機器人所處的環(huán)境往往是未知的、難以預測的，在研究這類機器人的過程中，主要涉及到以下關鍵技術：

　　(1)多傳感器信息融合。多傳感器信息融合技術是近年來十分熱門的研究課題，它與控制理論、信號處理、人工智能、概率和統(tǒng)計相結合，為機器人在各種復雜、動態(tài)、不確定和未知的環(huán)境中執(zhí)行任務提供了一種技術解決途徑。機器人所用的傳感器有很多種，根據(jù)不同用途分為內(nèi)部測量傳感器和外部測量傳感器兩大類。內(nèi)部測量傳感器用來檢測機器人組成部件的內(nèi)部狀態(tài)，包括：特定位置、角度傳感器;任意位置、角度傳感器;速度、角度傳感器;加速度傳感器;傾斜角傳感器;方位角傳感器等。外部傳感器包括：視覺(測量、認識傳感器)、觸覺(接觸、壓覺、滑動覺傳感器)、力覺(力、力矩傳感器)、接近覺(接近覺、距離傳感器)以及角度傳感器(傾斜、方向、姿式傳感器)。多傳感器信息融合就是指綜合來自多個傳感器的感知數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生更可靠、更準確或更全面的信息。經(jīng)過融合的多傳感器系統(tǒng)能夠更加完善、精確地反映檢測對象的特性，消除信息的不確定性，提高信息的可靠性。融合后的多傳感器信息具有以下特性：冗余性、互補性、實時性和低成本性。目前多傳感器信息融合方法主要有貝葉斯估計、卡爾曼濾波、神經(jīng)網(wǎng)絡、小波變換等。

　　(2)導航與定位。在機器人系統(tǒng)中，自主導航是一項核心技術，是機器人研究領域的重點和難點問題。導航的基本任務有3點：一是基于環(huán)境理解的全局定位：通過環(huán)境中景物的理解，識別人為路標或具體的實物，以完成對機器人的定位，為路徑規(guī)劃提供素材;二是目標識別和障礙物檢測：實時對障礙物或特定目標進行檢測和識別，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性;三是安全保護：能對機器人工作環(huán)境中出現(xiàn)的障礙和移動物體作出分析并避免對機器人造成的損傷。機器人有多種導航方式，根據(jù)環(huán)境信息的完整程度、導航指示信號類型等因素的不同，可以分為基于地圖的導航、基于創(chuàng)建地圖的導航和無地圖的導航3類。根據(jù)導航采用的硬件的不同，可將導航系統(tǒng)分為視覺導航和非視覺傳感器組合導航。視覺導航是利用攝像頭進行環(huán)境探測和辨識，以獲取場景中絕大部分信息。目前視覺導航信息處理的內(nèi)容主要包括：視覺信息的壓縮和濾波、路面檢測和障礙物檢測、環(huán)境特定標志的識別、三維信息感知與處理。非視覺傳感器導航是指采用多種傳感器共同工作，如探針式、電容式、電感式、力學傳感器、雷達傳感器、光電傳感器等，用來探測環(huán)境，對機器人的位置、姿態(tài)、速度和系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)等進行監(jiān)控，感知機器人所處工作環(huán)境的靜態(tài)和動態(tài)信息，使得機器人相應的工作順序和操作內(nèi)容能自然地適應工作環(huán)境的變化，有效地獲取內(nèi)外部信息。

　　(3)路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃技術是機器人研究領域的一個重要分支。最優(yōu)路徑規(guī)劃就是依據(jù)某個或某些優(yōu)化準則(如工作代價最小、行走路線最短、行走時間最短等)，在機器人工作空間中找到一條從起始狀態(tài)到目標狀態(tài)、可以避開障礙物的最優(yōu)路徑。路徑規(guī)劃方法大致可以分為傳統(tǒng)方法和智能方法兩種。傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方法主要有以下幾種：自由空間法、圖搜索法、柵格解耦法、人工勢場法。大部分機器人路徑規(guī)劃中的全局規(guī)劃都是基于上述幾種方法進行的，但這些方法在路徑搜索效率及路徑優(yōu)化方面有待于進一步改善。人工勢場法是傳統(tǒng)算法中較成熟且高效的規(guī)劃方法，它通過環(huán)境勢場模型進行路徑規(guī)劃，但是沒有考察路徑是否最優(yōu)。智能路徑規(guī)劃方法是將遺傳算法、模糊邏輯以及神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能方法應用到路徑規(guī)劃中，來提高機器人路徑規(guī)劃的避障精度，加快規(guī)劃速度，滿足實際應用的需要。其中應用較多的算法主要有模糊方法、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、Q學習及混合算法等，這些方法在障礙物環(huán)境已知或未知情況下均已取得一定的研究成果。

　　(4)機器人視覺。視覺系統(tǒng)是自主機器人的重要組成部分，一般由攝像機、圖像采集卡和計算機組成。機器人視覺系統(tǒng)的工作包括圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出和顯示，核心任務是特征提取、圖像分割和圖像辨識。而如何精確高效的處理視覺信息是視覺系統(tǒng)的關鍵問題。目前視覺信息處理逐步細化，包括視覺信息的壓縮和濾波、環(huán)境和障礙物檢測、特定環(huán)境標志的識別、三維信息感知與處理等。其中環(huán)境和障礙物檢測是視覺信息處理中最重要、也是最困難的過程。機器人視覺是其智能化最重要的標志之一，對機器人智能及控制都具有非常重要的意義。目前國內(nèi)外都在大力研究，并且已經(jīng)有一些系統(tǒng)投入使用。

　　(5)智能控制。隨著機器人技術的發(fā)展，對于無法精確解析建模的物理對象以及信息不足的病態(tài)過程，傳統(tǒng)控制理論暴露出缺點，近年來許多學者提出了各種不同的機器人智能控制系統(tǒng)。機器人的智能控制方法有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、智能控制技術的融合(模糊控制和變結構控制的融合;神經(jīng)網(wǎng)絡和變結構控制的融合;模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制的融合;智能融合技術還包括基于遺傳算法的模糊控制方法)等。近幾年，機器人智能控制在理論和應用方面都有較大的進展。在模糊控制方面，J.J.Buckley等人論證了模糊系統(tǒng)的逼近特性，E.H.Mamdan首次將模糊理論用于一臺實際機器人。模糊系統(tǒng)在機器人的建?？刂?、對柔性臂的控制、模糊補償控制以及移動機器人路徑規(guī)劃等各個領域都得到了廣泛的應用。在機器人神經(jīng)網(wǎng)絡控制方面，CMCA(Cere-bella Model Controller Articulation)應用較早的一種控制方法，其最大特點是實時性強，尤其適用于多自由度操作臂的控制。

　　(6)人機接口技術。智能機器人的研究目標并不是完全取代人，復雜的智能機器人系統(tǒng)僅僅依靠計算機來控制目前是有一定困難的，即使可以做到，也由于缺乏對環(huán)境的適應能力而并不實用。智能機器人系統(tǒng)還不能完全排斥人的作用，而是需要借助人機協(xié)調(diào)來實現(xiàn)系統(tǒng)控制。因此，設計良好的人機接口就成為智能機器人研究的重點問題之一。人機接口技術是研究如何使人方便自然地與計算機交流。為了實現(xiàn)這一目標，除了最基本的要求機器人控制器有1個友好的、靈活方便的人機界面之外，還要求計算機能夠看懂文字、聽懂語言、說話表達，甚至能夠進行不同語言之間的翻譯，而這些功能的實現(xiàn)又依賴于知識表示方法的研究。因此，研究人機接口技術既有巨大的應用價值，又有基礎理論意義。目前，人機接口技術已經(jīng)取得了顯著成果，文字識別、語音合成與識別、圖像識別與處理、機器翻譯等技術已經(jīng)開始實用化。另外，人機接口裝置和交互技術、監(jiān)控技術、遠程操作技術、通訊技術等也是人機接口技術的重要組成部分，其中遠程操作技術是一個重要的研究方向。

　　三、總結與展望

　　機器人是自動化領域的主題之一，人們幾十年來對機器人的開發(fā)和研究，使機器人技術取得了巨大的進步。隨著人工智能、智能控制和計算機技術的發(fā)展，機器人的應用領域必將不斷擴大，性能不斷提高，在未來的生產(chǎn)、生活、科研當中會發(fā)揮更重要的作用。

　　參 考 文 獻

　　[1]孫華，陳俊風，吳林.多傳感器信息融合技術及其在機器人中的應用[J].傳感器技術.2003，22(9)：1～4

　　[2]王灝，毛宗源.機器人的智能控制方法[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002

　　[3]金周英.關于我國智能機器人發(fā)展的幾點思考[J].機器人技術與應用.2001(4)：5～7

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