文档介绍：第12章未来机器人
第12章未来机器人
机器人的发展趋势
未来机器人的发展与应用前景
未来机器人与人类社会
机器人的发展趋势
1 传感型智能化机器人发展迅速
作为传感机器人基础的机器人传感技术有了新的发展,各种新型传感器不断出现。
多传感器集成和融合技术在智能机器人上获得应用。由于单一传感信号难以保证输入信息的准确性和可靠性,不能满足智能机器人系统获取环境信息以及系统决策能力。采用多传感器集成和融合技术,利用各种传感信息,获得对环境的正确理解,使机器人系统具有容错性,保证系统信息处理的快速性和正确性。
在多传感器集成和融合技术研究方面,人工神经网络的应用特别引人注目,成为一个研究热点。
2 开发新型智能技术
虚拟现实技术是新近研究的智能技术,它是一种对事件的现实性从时间和空间上进行分析后重新组合的技术。这一技术包括三维计算机图形学技术、多功能传感器的交互接口技术以及高清晰度的显示技术。虚拟现实技术可应用于遥控机器人和临场感通讯等。
形状记忆合金(SMA)被誉为“智能材料”。SMA的电阻随温度变化而变化,导致合金形变,可用来执行驱动动作,完成传感和驱动功能。
多智能机器人系统(MARS)是近年来开始探索的又一项智能技术,它是在单体智能的发展到需要协调作业的条件下产生的。多个机器人系统具有共同的目标,完成相互关联的动作或作业。
在诸多新型智能技术当中,基于人工神经网络的识别、检测、控制和规划方法的开发和应用占着重要位置。基于专家系统的机器人规划获得新的发展,除了应用与任务规划、装配规划、搬运规划和路径规划外,又被用于自动抓取规划。
3 采用模块化的设计技术
智能机器人和高级工业机器人的结构要力求简单紧凑,其高智能部件甚至全部机构的设计已向模块化方向发展;其驱动采用交流伺服电机,向小型和高输出方向发展;其控制装置向小型化和智能化发展,采用高速CPU和32位芯片、多处理器和多功能操作系统,提高机器人的实时和快速相应能力。机器人软件的模块化则简化了编程,发展了离线编程技术,提高了机器人的控制系统的适应性。
5 应用领域向非制造业和服务业扩展
下面为非制造业应用智能机器人技术的一些典型例子:
太空空间站服务机器人(装配、检查和修理),机器人卫星(空间会合、对接与轨道作业),飞行机器人(人员和材料运送及通讯),空间探索(星球探测等)和资源收集,太空基地建筑,卫星回收以及地面实验平台等;
海洋海底普查和采矿机器人,海上建筑的建筑与维护,海滩救援机器人,海况检测与预报系统;
建筑钢结构自动加工系统,防火层喷涂机器人,混凝土地板研磨机器人,外墙装修机器人,天花板和灯具安装机器人,外墙清洗、喷涂、检验和瓷砖铺设机器人,钢筋混凝土结构检验机器人,桥梁自动喷涂,小管道和电缆地下铺设,混凝土预制板自动安装等;
采矿金属和煤炭自动采掘机器人,矿井安全监督机器人;
电力配电线带电作业机器人,绝缘子自动清洗,变电所自动巡视机器人,核电站反应堆检查与维护机器人,核反应堆拆卸机器人等;
煤气及供水管道安装、检查和修理机器人,容器检查、修理和喷涂机器人;
农林渔业剪羊毛机器人,森林自动修剪和砍伐,鱼肉自动去骨、切片、分选和包装;
医疗神经外科感知机器人,胸部肿瘤自动诊断机器人,体内器官和脉管检查及手术微型机器人,用于外科手术的多只手等;
社会福利老年人和卧床不起的病人护理机器人,残疾人员支援系统,人工假肢等。
6 开发敏捷的制造生产系统
工业机器人必须改变过去那种“部件发展方式”,而优先考虑“系统发展方式”。机器人作为高精度、高柔性的敏捷性加工设备的时代必将到来。不论机器人再生产线上起什么样的作用,他总是作为系统中的一员而生存。
通用的工业机器人编程语言仍是动作级语言,虽然开发了很多任务级语言,但大多是不实用。随着面向对象技术的发展以及离线编程技术的成熟,任务级语言可能会日趋成熟。但在可以预见的将来,由于任务的复杂性,实用的语言仍将是动作级语言。
使机器人的编程与机床的数控设备一样,完全可以实现离线编程,再加上易于大规模安全修改的软件,就可实现“敏捷制造生产线”。
7 军用机器人将装备部队
美军排爆机器人在执行任务
“反恐一号”机器人