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  芯片解密公司揭示一、机器人研究领域
机器人技术是集机械工程学、计算机科学、控制工程。电子技术、传感器技术、人工智能、仿生学等学科为一体的综合技术,它是多学科科技革命的必然结果。每一台机器人,都是一个知识的产品密集和密集的高科技机电一体化产品。
  机器人组成及其外部的关系如下图所示。
  
由上图可知,机器人技术涉及的研究领域有:
1)传感器技术  得到与人类感知机能相似的传感器技术;
2)人工智能计算机科学,得到与人类智能或控制机能相似能力的人工智能或计算机科学;
3)假肢技术;
4)工业机器人技术   把人类作业技能具体化的工业机器人技术;
5)移动机械技术  实现动物行走机能的行走技术;
6)生物功能  以实现生物机能为目的的生物学技术。
二、机器人研究内容
 
机器人研究的基础内容有以下几方面。
  1.空间机构学
  空间机构在机器人中的应用体现在:机器人机身和臂部机构的设计、机器人手部机构设计、机器人行走机构的设计、机器人关节机构的设计,即机器人机构的型综合和尺寸综合。
  2.机器人运动学
  机器人的执行机构实际上是一个多刚体系统,研究要涉及到组成这一系统的个杆件之间以及系统对象之间以及系统与对象之间的相互关系,为此需要一种有效的数学描述方法。
  3.机器人静力学
  机器人与环境之间的接触会在机器人与环境之间引起相互的作用力和力矩,而机器人的输入关节扭矩由各个关节的驱动装置提供,通过手臂传至手部,使力和力矩作用在环境的接触面上。这种力和力矩的输入和输出关系在机器人控制中是十分重要的。静力学主要讨论机器人手部端点力与驱动器输入力矩的关系。
  4.机器人动力学
  机器人是一个复杂的动力学系统,要研究和控制这个系统,首先必须建立它的动力学方程。动力学方程是指作用于机器人各机构的力和力矩与其位置、速度、加速度关系的方程式。
  5.机器人控制技术
  机器人的控制技术是在传统机械系统的控制技术的基础上发展起来的,两者之间无根本的不同。但机器人控制系统也有许多特殊之处,它是有耦合的、非线性的多变量的控制系统,其负载、惯量、重心等随着时间都有可能变化,不仅要考虑运动学关系还要考虑动力学因素,其模型为非线性而工作环境又是多变的等等。主要研究的内容有机器人控制方式和机器人控制策略。
  6.机器人传感器
  一般,人类具有视觉、听觉、触觉、味觉及嗅觉等5种感觉,机器人的感觉主要通过传感器来实现。机器人所研究的传感器如下:
  
  外部传感器是为了对环境产生相适应的动作而取得环境信息。内部传感器是根据指令而进行动作,检测机器人各部状态。
  7.机器人语言
  机器人语言分为通用计算机语言和专用机器人语言,通用机器人语言的种类极多,常用的有汇编语言、RORTRAN、PASCA、FORTH、BASIC等。作为机器人动作,人们开发了一些机器人专用语言,如AL、VAL、IML、PART、AUTOPASS等。作为机器人语言,首先要具有作业内容的描述性,不管作业内容如何复杂,都能准确加以描述;其次要具有环境模型的描述性,要能用简单的模型描述复杂的环境,要能适应操作情况的变化改变环境模型的内容;再次要求具有人机对话的功能,以便及时描述新的作业及修改作业内容;最后要求在出现危险情况时能及时报警并停止机器人动作。
  三、机器人技术的发展趋势
 
科学技术水平是机器人技术的基础,科学与技术的发展将会使机器人技术提高到一个更高的水平。未来机器人技术的主要研究内容集中在以下几个方面。
  1.工业机器人操作结构的优化设计技术
  探索新的高强度轻质材料,进一步提高负载—自重比,同时机构向着模块化、可重构方向发展。
  2.机器人控制技术
  重点研究开放式、模块化控制系统,人机界面更加友好,语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化以及基于PC网络式控制器已成为研究热点。
  3.传感器系统
  为进一步提高机器人的只能适应性,多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法,特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。
  4.机器人遥控及监控技术,机器人半自主和自主技术
  多机器人和操作者之间的协调控制,通过网络建立大范围内的机器人遥控系统,在有时延的情况下,建立预先显示进行遥控等。
  5.虚拟机器人技术
  基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感应技术,实现机器人的虚拟遥控操作和人机交互。
  6.多智能体控制技术
  这是目前机器人研究的一个赞新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理,感知与学习方法,建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。
  7.微型和微小机器人技术
  这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白,因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命,并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响,微型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动结构、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。、
  8.软机器人技术
  主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计末考虑与人紧密共处,因此其结构材料多为金属或硬件性材料,软机器人技术要求其结构。控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的,机器人对人是友好的。
  9.仿人和仿生技术
  这是机器人技术发展的最高境界,目前仅在某些方面进行一些基础研究。

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