智能机器人的英语作文(精选14篇)
As the development of the science and technology more and more people begin to use robot in life to serve for them.Using robots will bring you much convenience. They can do housework for yousuch as wash clothsclean rooms and so on. Thereforeyou will have more spare time to do everything you like.However each coin has two sides. A robot may cause many troubles to you.It may catch virusmay put foods into washing machine may throw shirts to dustbin. Of course the direct aftermath of the robot is to be sent back to robot shops.
【参考译文】
1智能机器人定义及发展史
机器人, 由联合国标准化机构使用的美国机器人协会的定义, 它是一类“能够编程和具有各种功能的, 能够用于运输材料、工具等的操作机;或是为完成各种工作而能够进行改变以及编程的专业系统”。也就是, 机器人是一种凭借自身动力以及外界指令完成各项工作的一种机器。 其中, 不同于只具有一般编程能力和操作功能的机器人, 智能机器人特指具备感觉要素、运动要素、思考要素的智能化的机器人。
截止到目前, 机器人技术的发展兴起情况能够分成三个时期。
第一代是能够编程示教再现型机器人, 具有的特点是机器人可以依据提前编制好的程序实施不断的工作。
第二代机器人是拥有感触功能以及自变化型的离线编程机器人, 具有的特点是能够依据工作时的具体情况变更作业内容, 也就是人们说的“知觉判断机器人”。
第三代机器人即智能机器人, 它具有非常多的传感器, 可以把许多种传感器获取的信息实施综合分析, 进而调节自己去应对复杂境, 有着非常大的自适应能力以及学习能力。关于智能机器人的发展因为计算机技术、人工智能理论等的快速发展而得到了有力的促进, 渐渐变为了机器人技术未来的主流发展趋势。
2智能机器人技术原理
机器人技术是一种集中了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等各个学科而建立的高新技术, 它包括了执行单元、驱动模块、检测模块、控制系统等部分。而如今, 伴随着计算机、电子信息技术等高新技术的不断发展, 机器人技术的研发速率越来越快, 智能化水平也逐渐提升, 在各个领悟中都得到了很广泛的应用。并且, 机器人里面应用到的技术也越来越多, 如多传感器信息融合、路径设定、机器人视觉、智能人机接口等。 目前影响智能机器人性能的因素主要包括机器人的导航、定位、 通讯、控制策略及体系结构等, 发展前景很大的三大热门主题为: 智能控制、路径规划和语音识别。
以语音识别为例, 其目标是将输入的不知名的语音波形识别为正确的词、短语和句子。语音识别过程一般分为两步:第一步, 按时间序列对语音信号进行特征分析, 提取出反映语音信号特征的信息;第二步, 进行模型匹配, 将输入语音信息的特征矢量序列与识别器中原有的语音模型进行比较, 并利用语法、语义等信息, 得到最佳的识别效果。
3智能机器人应用价值
从全球范围而言, 因为国家的支持以及国防方面的需求, 各国都不断的进行人力物力的大量投入, 因此智能机器人在军事领域的研究与应用非常活跃, 许多军用智能机器人都可以投入实战运用, 比如侦察机器人、爆炸物处理机器人、步兵支援机器人等;通过对军用智能机器人的研究, 民用服务机器人也随之迅速发展, 美国、日本、德国、法国等国家的智能机器人水平都处于世界前列。以日本为例, 日本一直比较重视民用智能机器人的发展, 一般是在三个方面:首先是家务工作以及环境应用, 指包括个人机器人在内的服务机器人及相关的家务劳动自动化机器人;二是生活支持应用, 主要是用来帮助老年人以及残疾人;三是休闲、娱乐以及教育等方面。根据统计, 在2000年日本个人机器人市场规模达到了250亿日元, 而在2005年为1 750亿。
站在应用的角度来说, 可以分为水下和陆地两大类。由于21世纪对于海洋开发的加快, 近年来水下智能机器人得到了很大的发展, 主要用于铺设电缆、海底资源勘探以及打捞等工作;而陆地机器人的划分就更加多样化了, 智能机器人在农业、矿业、娱乐、体育、服务业和军事都有广泛的应用前景。试看以下例子。
(1) 农业:耕耘作业机器人、割草机器人、消毒和喷洒农药机器人等。
(2) 体育:教练机器人、各类比赛机器人等。
(3) 娱乐:歌手机器人、乐队机器人、杂技机器人等。
(4) 勘探:太空建设机器人、深海考察机器人、火星探测机器人、海底隧道建筑机器人、火山探测机器人等。
(5) 医疗:康复机器人、手术机器人、护理机器人和疾病诊断机器人等。
(6) 服务:清除太空垃圾机器人、消除海洋污染机器人、厨房机器人、机器人保姆等。
4智能机器人在以后的发展方向
智能机器人是机器人发展中的一个十分重要的环节, 拥有集体环境测定、动态决策和执行、行为掌控多种功能。要将智能机器人发展成为真正的人工智能, 仍需一些领域的重大突破。如多传感器信息融合、基于神经系统的网络信息融合等, 以提升机器人对复杂环境的感知与决策能力。
多传感器信息融合技术主要作用于协调综合分布在机器人不同部位、感应不同信息的传感器测量数据, 加以综合, 并消除不同传感器间出现的冗余和冲突, 减少不确定的情况, 最终达到对物体以及环境相符合的描述。这些环节的完成都依赖于一个可靠、 准确的算法, 以对信息进行科学的判断。多元信息为信息融合的加工目标, 融合算法则属于它的重点内容。
人工神经网络是通过各个单元依据相应的拓扑结构彼此连接构成的一种能够实施计算的网络系统。人们研究人工神经系统的主要目的便是模拟人脑的信息处理机能, 以达到制造人工智能的成效。因此, 人工神经系统应表现出人脑具有的一些特性, 主要有下列几点。
(1) 信息科储存在不同区域, 并且容量大, 有着较强的容错性。
(2) 能够对直接获得的网络信息实施并行处理。
(3) 自主学习, 自主组织的功能强。
(4) 神经网络的行为属于很多神经元的一种集体行为, 并非是一些单元的重复组合。
(5) 神经元能够解决环境较为复杂, 知识背景不清晰以及推理不确切的问题。
人工神经网络能够利用相应的算法进行学习, 把传感器信息实施融合, 进而得到有效的参数, 也能够把知识规则变为数字形式, 方便补充数据库;而且, 因为不用建设科学合理的精确数学模型, 对于各种环境情况有很强的适应性, 也可对大规模数据进行快速处理, 并且有很强的容错性。
5结语
通过了解机器人的发展历史以及目前的情况, 能够发现机器人技术正不断地向智能机器和智能系统的方向发展。然而在高速进步的同时, 智能机器人的发展、人工智能的产生仍然面临许多技术难题, 例如上文所提到的多传感器信息融合与人工神经网络。伴随着智能机器人的逐步完善, 真正的人工智能也在逐步进入人们的生活, 而如今所做的每一分努力都是这技术奇点来临前的垫脚石。
参考文献
[1]刘姗姗.浅谈智能机器人对我们生活的影响[J].市场周刊:理论研究, 2015 (3) :114-116.
机器人是一个奇妙的发明,正像日本人说的那样。
它们能够胜任一些简单的工作,例如照顾病人,清扫垃圾,看守住宅和办公室,以及在街道上做向导。
从2005年开始,日本的人口数量出现负增长,进入老龄化社会,对劳动力密集型工作需求加大。
很多日本的年轻人都在从事知识密集型工作,因此对机器人的需求就越发明显。
许多低收入国家的劳动者都渴望到日本工作,但只有其中很少一部分人如愿以偿。日本舆论认为,在未来的日子里,移民与日本社会不会顺利融合。而制造机器人很明显是最简单可行的办法。日本有着先进技术,已经成为世界机器人制造领域的领跑者。
官方报告指出,10年之内,服务型机器人的市场份额将达到100亿美元。
2005年夏天,在日本爱知县举行的世界博览会上,他们展示了最新的机器人,从婴儿机器人保姆到丰田出品的会吹小号的机器人。在展会期间,有超过2200万的参观者,其中95%为日本人。
但西方媒体却认为——机器人很大程度上是一种威胁。一方面他们可能被邪恶势力所操控;另一方面,他们自身也可能出现一些可怕的错误。而大多数日本人认为,机器人是友好温顺的,像人类一样可以做得很好。
大多数日本人持一种折中的意见,因为日本的神道教认为万物皆有灵性,对于非生命体和有机生命没有明确的区分。
日本流行文化也对机器人的前景非常乐观。自从日本创造的第一款著名卡通机器人——铁臂阿童木问世以来。
日本主流的观点认为一个国家因为机器人恐惧而变得活跃并不是一件坏事。日本《时代周刊》曾经评论道:“日本在研究机器人方面是最能享受其中乐趣的国家。”
许多日本人似乎喜欢生物形态的机器人。最明显就是“AIBO”,SONY公司1999年上市的机器狗,大部分的销量都集中在日本国内,公司解释说国内和北美的消费者偏好有着很大的区别。美国的AIBO买家大多是盗取机器狗的程序,仿造机器狗的内部元件。
大多数的日本买家则恰恰相反,他们喜欢AIBO是因为它是一个干净、安全和讨人喜欢的宠物。
AIBO只是一支智能仿真狗。随着日本的交互性机器人技术不断进步,它们对于日本用户的服务将有很大的增值空间。卡尔·麦克德曼是大阪一名研究员,在工作中也预见到了相似的机器人社会职能。
自从看过电影《澳门风云2》后,里面的智能机器人“傻强”就一直成为我渴望拥有的朋友。他穿着黑白相间的制服,说着幽默的四川方言,平日里能冲咖啡,煮饭,做家务,主人郁闷时还能成为他知心的朋友,说笑话逗主人开心;危机时刻立刻化身为无敌战士,英勇抗敌,保护主人的安全……这样全能又智能的机器人简直就是生活中的最佳拍档!
如果我长大学好了科学知识,也想自己动手发明一个理想中智能机器人。因为我长大了,我最爱的奶奶就老了,那时她也不用再亲自买菜做饭,只要每天给智能机器人发号指令,就能很快吃到美味可口的饭菜。爷爷一直身体不好,机器人还能自动各种理疗程序,每天在家给爷爷按摩,做好我们的家庭医生。妈妈最爱喝咖啡,那时我工作忙了,不能象现在这样周末给妈妈冲好咖啡送到跟前,但是我的智能机器人可以研究各式花样咖啡,为我亲爱的妈妈加油助力。当然,我的智能机器人还必须多才多艺。它能说多国外语,各地方言,我们可以谈天说地,说古论今。私底下还要和我有一样的兴趣爱好,比如我们可以一起探讨音乐,创作歌曲,我弹琴,它击鼓。阳光灿烂的日子,它陪我运动,当好我的助手和陪练。这样具有“个性才华”的机器人你喜欢吗?
如果大家都喜欢我的智能机器人,我还想把我的发明创造推广开来,制造更多的机器人卖给所有需要的人。然后我再用机器人给我带来的丰厚回报去修一个高规格的足球场,到时欢迎所有的运动爱好者一起来追逐我们的足球梦!最后悄悄地告诉你们,剩下的钱我还要去买把吉他,其实我除了相当发明家,足球运动员,我的内心还有一个音乐梦!让我们一起努力,争取早日实现我们的梦想吧!
它全身的颜色是这样的:脸是黄色的,手是红艳艳的,脚是蓝蓝的,身体是黑白相间的。它如果没有电的话,就会“罢工”的。它可以让废电池放进去变成电。
它给我带来了许多的帮助。当别人打我时,机器人就会大显伸手,过去挡住他们,然后说:“不能以大欺小,再说不能打人”。有时我拼图拼不来的时候,它就会耐心的和我起拼图,而且教我怎么拼。有时,我正在骑自行车,突然摔倒了。它就会过来,是出创口贴,贴在伤口上,就揉着那里,说:“疼不疼呀?”
智能机器人,也叫万能机器人,因为它的功能非常多,我们一个一个说。
当你下班或放学回来时,看见餐桌上空空如也,千万不要垂头丧气,因为你想要吃什么,只跟机器人说一声就行。它立刻就会送出一盘香喷喷的饭菜,让你饱餐一顿。你吃的时候,它还会帮你按摩呢!
吃完饭,去书房写作业。想拿一本书,你只需要对机器人说,我要它就会用闪电一样的速度把书拿给你。写着写着,突然,碰到了一道不会写的题目。不要急,机器人来帮你。它告诉你相关的资料和技巧,让你自己完成题目。
“终于写完了,去看电视吧。”突然,家里停电了,电视看不了了。机器人有办法。它会把你想看的电视节目投屏到墙上,使你大饱眼福。
眼睛不舒服了,该上床睡觉了!
你躺在床上滚来滚去,怎么也睡不着。你可以让机器人给你放故事或小说,或听美妙的摇篮曲,助你快速入睡。
如果还睡不着,也没事。它会给你做全身的.按摩,让你放松,把所有不愉快的事情抛在脑后。
介绍完智能机器人后,你对它的了解是不是更深了呢?对它是不是更期待了呢?
智能机器人是一个复杂的软件、硬件综合体。除工业应用外,智能机器人已在军事、医疗、文娱、农业、林业、矿业等领域得到广泛应用。本设计研究的高机动智能机器人移动平台里的车体是一种具有高自由度的四驱动八轮装置,可以在此基础上采用半自主加入外围模块的方式组成各种军用、警用机器人,可以大幅缩减成本,并把精力集中于机器人功能的研发上。
2 高机动智能机器人结构设计
本设计需要用到Pro/E这一三维实体设计软件,用此软件来设计出机器人车体的三维实体图形,并进行装配[1]。车体的内部结构示意图如图1所示。
机器人车体的三维实体图如图2所示。
3 机器人车体的运动原理和特点
3.1 机器人车体的运动原理
如图3所示,左侧第一个电动机、右侧第一个电动机控制车体的运动(前进、后退),左侧第二个电动机、右侧第二个电动机控制车轮的转到(通过连杆相连的车轮)以使车体能够实现跨越障碍物、爬楼梯。通过控制电机的正反转,来实现车体的加速、减速运动,当两个电机同时正转时,车体加速运动,当两个电机同时反转时,车体减速运动。当一个电机正传,一个电机反转时,可实现车体的转弯(左转、右转)。
3.2 功能和特点
现在常见的能翻越障碍物的机器人采取的都是履带式机构,制造成本高昂,维修复杂,普及率不高[2,3]。提高机器人的活动能力同时降低了生产制造成本,在很大程度上扩大了移动机器人适用范围。
因为采用了价格低廉的轮式结构,减少了履带机器人的履带,同时保持了原有的灵活度,与现有的履带十机器人的造价相比可以有很明显的成本优势。一般的一个小型实用机器人的履带制造费用往往是几千元,然而轮式结构的几只轮子的制造成本仅仅几百元,成本上相差十倍。
4 高机动智能机器人的控制设计
4.1 高机动智能机器人控制部分的总体设计
如图4所示,本设计中智能移动平台以TI公司的超低功耗十六位单片机MSP430F149为主控制器,控制自主设计的八轮高机动性自主移动平台,并且带有GPS定位系统、电子罗盘、红外线夜视摄像头、声音采集器、温度传感器和GP2D12红外线测距传感器,经MSP430F149控制器进行数据处理,通过大功率NRF905将现场的数据实时传回总控台,经PC上位机软件分析,半自助式控制并实时显示状态信息。机器人能源采用24V、10AH的三洋免维护电瓶,可供机器人使用近一个小时。该平台改造潜力较大,可以使用性能更好的ARM控制器、Linux操作系统,对其进行智能化改造,为自动控制、智能控制、模糊控制和微型计算机控制提供一个优秀的载体平台[4]。
4.2 MSP430控制系统
MSP430系列单片机是美国德州仪器公司(TI)开发的超低功耗16位单片机。具有强大的处理能力,采用了精简指令集(RISC)结构,具有丰富的寻址方式、简洁的条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令;有较高的处理速度,在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程序[5]。
开发环境采用MSP430系列FLASH型,有十分方便的开发调试环境,因为器件片内有JTAG调试接口,还有可电擦写的FLASH存储器,因此先下载程序到FLASH内,再在器件内通过软件控制程序的运行,由JTAG接口读取片内信息供设计者调试使用。这种方式只需要一台PC机和一个JTAG调试器,而不需要仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和C语言。
4.3 机器人的电机驱动
机器人车体的电机驱动采用L298(如图5、6所示),L298是SGS公司的产品,比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N,内部同样包含4通道逻辑驱动电路,可以方便的驱动两个直流电动机,或一个两相步进电机。电动机通过控制器可以对其转速进行调节,以此来调节车体的前进速度。
L298是SGS(通标标准技术服务有限公司)公司的产品,比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N,内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。其引脚排列如图6所示。L298N的引脚9为LOGIC SUPPLY VOLTAGE Vss,即逻辑供应电压。引脚4为SUPPLY VOLTAGE Vs,即驱动部分输入电压。Vss电压要求输入最小电压为4.5V,最大可达36V;Vs电压最大值也是36V,但经过实验,Vs电压应该比Vss电压高,否则有时会出现失控现象。它的引脚2、3、13和14为L298N芯片输入到电动机的输出端,其中引脚2和3能控制两相电机,对于直流电动机,可控制一个电动机。同理,引脚13和14也可控制一个直流电动机。引脚6和11脚为电动机的使能接线脚。引脚5、7、10、12为单片机输入到L298N芯片的输入引脚。表1是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。
控制使能引脚ENA或者ENB就可以实现PWM脉宽速度调整。1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器,形成电流传感信号,也可以直接接地。在可设计中就将它们直接接地。引脚8为芯片的接地引脚,它与L298N芯片的散热片连接在一起。由于本芯片的工作电流比较大,发热量也比较大,所以在本芯片的散热片上又连接了一块铝合金。
5 结束语
本文对智能机器人车体进行了分析,通过Pro/E三维软件对车体的设计,该机器人设计的主要创新点如下。
1)采用了价格低廉的轮式结构,减少了履带机器人的履带,同时保持了原有的灵活度,在应用范围内,与现有的履带十机器人的造价相比可以有很明显的成本优势。一般的一个小型实用机器人的履带制造费用往往是几千元,然而轮式结构的几只轮子的制造成本仅仅几百元,成本上相差十几倍[6]。
2)可用单片机动作控制系统协作,即用单片机来控制车体自由度,机器人能够越过比自己高的障碍物,并且能够显现原地转向,方便在空间狭小的地方活动。
3)可以通过自身集成的多种传感器将机器人所处环境的各种信息都返回给控制器,并且通过机器人身上的GPS定位系统,可以远程监控到机器人的具体位置,音频、视频传输系统可以让操纵者远程看到机器人所处现场的各种情况。
参考文献
[1]刘海强.基于Pro/E的超低水头水轮机的应用研究[D].南宁:广西大学,2005.
[2]章小兵,宋爱国.地面移动机器人研究现状及发展趋势[J].机器人技术与应用,2005(2):19-23.
[3]陈淑艳,陈文家.履带式移动机器人研究综述[J].机电工程,2007(12):109-112.
[4]张卫锋.变形移动机器人的虚拟仿真和动力学分析[D].济南:山东大学,2005.
[5]彭春江,武利生,李元宗.履带式机器人运动学分析[J].太原理工大学学报,2004(3):328-331.
机器人历史回顾
最早的“机器人”顶多只能算是结构精密的自动化机械,就像你不会称一个时钟为机器人一样。那时的机械以现代的角度来说也称不上是机器人,但想象古希腊人看到希洛(Hero of Alexandria)或阿加扎利(Al-jazari)所做的精巧自动机器(称为Automaton)时,他们的感觉恐怕和我们第一次看到iPhone的感觉差不多吧。而“人形机器人”的概念来自大发明家(兼科学家、数学家、工程师、人体解剖学家、画家、雕塑家、建筑师、植物学家、音乐家和左手倒着写字专家)达文西。他的众多草稿中,就包括一个内含机械构造的武士盔甲。就像大部份达文西草稿内的东西一样,没人知道在当时有没有人做出这么个机器人来,但看机械,似乎会站会坐、会挥手,嘴巴还会动呢!
真正意义上的机器人出现于1959年。美国人英格伯格和德沃尔研制出世上第一台工业机器人。这台机器人外形像一个坦克的炮架,基座上有个可转动的大机械臂,该臂上又伸出一个可伸缩和转动的小机械臂,能进行一些简单操作,代替人做一些诸如抓放零件的工作。
经过了40年的发展,机器人获得了很大的发展——无论在数量还是质量上,这呈现了各门科学技术相互融会贯通的结果。现代工业机器人主要有四种类型:(1)顺序型——这类机器人拥有规定的程序动作控制系统;(2)沿轨迹作业型——这类机器人执行某种移动作业,如焊接、喷漆等;(3)远距作业型——比如在月球上自动工作的机器人;(4)智能型——这类机器人具有感知、适应以及思维和人机通信机能。
智能机器人是最复杂的机器人,也是人类最渴望能早日制造出来的机器人。要制造一台智能机器人相当困难,这就涉及到了人工智能技术。人工智能就是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,主要目标就是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。
谈谈人工智能
人工智能的奠基者,大部份人都公认是英国的数学家图灵(AlanTuring)。他发明了一种称为图灵试验的测试方式,做为机器是否有人工智能的判断标准:让机器和真人分别坐在两个看不见对方的房间里,通过电脑屏幕打字交谈。如果人类无法判定坐在对面盒子里的是人类还是机器的话,那机器就通过了这个“图灵试验”。依现在的技术,要做出在一般性交谈中很像真人的电脑响应程序已经很容易,但拿稍微深入一点的内容去戳电脑,电脑马上就原型毕露了。
这就是为什么一部分哲学家和科学家相信类似人类的人工智能永远不可能的原因——电脑根据输入的文字操弄自己手上的数据库,然后再回答出一个答案来,这样叫做“智慧”吗?电脑知道自己在做什么吗?以IBM的深蓝为例。当年深蓝打败了世界棋王卡斯珀罗夫被誉为是人工智能的一大进步,但深蓝真正在做的,只是把每一步可能的棋步都算出来,并且据此决定什么步数算出来的赢面最大而已。如果接下来问深蓝晚饭吃什么好,深蓝也只有卡壳的份儿。从某些角度上来看,现在的人工智能顶多只能说是强化版的电话语音而已,使用者输入123,电脑就根据这个切换到不同的回答。简单来说,电脑无法像人类一样,整合过去的经验和知识,产生“灵光一闪”的时刻,创造出新的发明、新的设计或新的理念。究竟人工智能还有多遥远呢?
目前科学家面临着两个大问题——辨识和常识。人类在辨识方面没有什么困难(通常情况下),可以从眼睛看到的画面中,分析出每个物体的属性,并且过滤掉不重要的东西:可以从耳朵听到的声音中,自动将不同的声音分离开来,甚至专注在被大音量掩盖的小声音上,一切都不用特别去想就能办到。但机器人就没办法了,它们可以看得比人类清楚,听得比人类清楚,但他们无法知道究竟它们听到的是什么,看到的是什么。人类有这样的能力,源自于长时间的演化,让许多“运算”都被潜意识中的脑力分摊掉了,意识所见到的世界,只是经过潜意识计算处理后,剩下来的简化部份。更重要的,人类有能力跟经验判断、分类未知的事物,而这是电脑办不到的。
另一个人工智能的难题是常识。人类从日常生活中的经验中获得常识。例如“水是湿的”、“时间不会倒流”、“绳子可以拉,但不能推”、“苹果有现实扭曲力场”等,这些事情不能用程序来表达,只能在碰到的时候学起来。海伦凯勒学习“水”的含意的故事大家都听说过,但人类有能力将概念(实物的水和文字的水)连接起来,机器人却做不到。每一样概念都要用程序写进机器人的内存里,机器人才会“懂得”。换句话说,就是机器人没有连结概念的学习能力。
如何让机器人有智能?
那要怎样做,才能让机器人有接近人类的智慧和能力?目前有两派的做法。一派称为“上到下”,另一派是“下到上”。上到下的这一派。认为人工智能,就是将所有机器人该知道的事以“规则”的方式写进机器人的内存里(向阿西莫夫致敬),发现机器人哪里不行,就补充进去,直到完善为止。深蓝是这样,前阵子Darpa大挑战赛也是。这种方式的问题呢?机器人还是没有学习能力。自然,随着规则愈来愈多,机器人会愈来愈像有智慧的样子,但反过来说,只要一碰到规则之外的状况,或是对规则理解错误,事情就糟糕了。我们有可能将所有的规则都写出来吗?有可能,但目前进展非常非常缓慢。或许一个方法是让机器人根据感知补充,或甚至自定规则,但先不说目前的技术还办不到,重要的是,人类敢这么做吗?
下到上则是反过来,不事先设定任何规则,而是让机器人在自然环境中靠着模仿和尝试错误来建立对周遭的理解。这种方式用在像Roomba这样的自动机器人上还蛮成功的,毕竟它只要知道上次往前跑多远撞墙,下次就会在快撞墙的时候转弯,看起来好像有学习能力。但例如要让Roomba靠着“尝试错误”来抓老鼠,就困难重重了。
人工智能的瓶颈
到现在为止,我们还只是在“学习”上面打转,还没有触及“情绪”、“意识”这类更高深的问题。就算人工智能能了解实体概念(水、桌子)、抽象概念(上、下、高、扁),人工智能能有“喜欢”、“忌妒”、“后悔”、“恐惧”这样的非逻辑属性吗?会有高兴、难过这样的情绪反应吗?许多科学家认为这就是机器人和人类的分水岭了:电脑依逻辑运作,因此它的行为都是依照分析现况,找出最适合的动作。反过来说,为什么一定要有非逻辑的判断方式呢?
或许在人类的演化中能找到解答。生物不见得有时间去运算所有的可能性之后,再运算出一个最合适的答案来,因此有“喜欢”这样的情绪,来协助我们做选择;因为有时做的决策不够精细,因此有“后悔”这样的情绪帮我们避免重蹈复辙:有恐惧这样的情绪可以让我们在危急的时候做出快速的反应,而不会因为思考方案而危害生命。机器人如果没有情绪的话,随着智能愈来愈高,总会有停罢的一天的,因为当要计算的问题愈来愈多,或是问题本身有问题的时候,它会没有一个备用的非理性回路让它跳出来。
意识是一个更复杂的问题,因为究竟意识是什么,目前人类还给不出个定论来。这牵扯到了前面提到过的“理解”的问题——假设有一台电脑,完全可以通过图灵测试,可以跟人类毫无问题地交谈,这样算不算有意识?到底和人类的意识差在哪里?这不是一个简单的问题。
所以人工智能目前的发展进度如何?随着电脑科技的进步,部份人类逊于机器的工作,像大型系统管理、文书工作等,都会逐渐电脑化、自动化,直到有一天科幻小说里的那种掌管一切的超级电脑出现为止。这并没有想象中的那么遥远。但是不是超强的计算能力就会让电脑“产生意识”甚至进而“奴役人类”?这可不是件靠单纯计算能力就能办到的事。但科技的进步速度之快,让我们很难对此妄下断言,或许我们该来好好打算一下,要怎么和未来的电脑主人们共处了。
现在地球上的垃圾越来越多,环境越来越恶劣,如果再这样下去 ,地球就会变成光秃秃的星球了。为了保护地球环境,我花了3个月的时间,发明了智能环保机器人。
智能环保机器人是用高级钢制强化塑料做的.,头上有个垃圾识别系统,机械手上带有强力吸尘器。高级钢制强化塑料主要的功能是保护机器人的各个零件,当他的“身体”遭遇“不适”时,高级钢制强化塑料都能帮他化险为夷。强力吸尘器可以把垃圾吸进去化成一缕缕清新的空气,不管多大的垃圾都难不倒它。
We canimagine that all the houseworkincluding washing dishes and cleaning thewindows and many kinds of things like thiswill be done easily andautomatically.It is just because we have robots.As long as they are at homewe will not need to go shopping and cooking by ourselves any more.If any familymember get illwe can still stay in our apartment.Because the robot is thedoctor.
Yesrobotsmay be everything except humans in the future.
参考译文
你有没有想过,在未来的50年或1,人类随着机器人的生活?
我们可以想象,所有的家务,包括洗碗和清洁窗户和许多种类的事情,做很容易自动。这只是因为我们有机器人。只要他们在家时,我们不需要去购物和烹调由我们自己。如果有家人生病,我们仍然可以呆在自己的公寓里。因为机器人医生。
关键词:智能移动机器人;超声传感器;避障
很早以前就有人开始研究机器人,而现在人们又逐渐开始研究智能移动机器人,这是人类进步的表现。很久以前主要是研究机器人在复杂环境下的推理能力和规划能力。而在20世纪后期人们对机器人的研究又出现了高潮,这时主要是研究机器人对信息的处理,而避障是所有机器人都必须具备的功能。
一、移动机器人的避障传感器
(一)激光传感器
激光测距传感器具有很好的方向性,它一般都是直线传输。这些与它的特性是分不开的,它发出的波束是很窄的,因此它能有很好的方向性,另外,因为它具有很好的方向性,所以它能很准确的定位障碍物的位置,这对移动机器人的避障功能来说是至关重要的。虽然它能很精确的定位,但是激光传感器也有它的缺点,首先因为要有很精确的定位,所以就需要有很复杂的技术,否则就很难有很好的效果,但是高深的技术并不是所有人都能掌握的;其次激光传感器是利用激光进行一系列工作的,但是激光对人眼睛的伤害是极大的。
(二)视觉避障
视觉避障就是利用摄像机,将它收集到的信息传输到机器人,然后进行分析,最后可以让机器人避开障碍物。它最大的优点是可以进行大范围的探测,而且还能探测到物体的速度和形状等一系列信息。在进行实际应用时,可以在机器人上装很多个摄像机,这样可以实时传递信息,还可以利用计算机将摄像机收集到的信息进行计算最后得出机器人所需要的信息,然后再传输过去,最后还可以利用算法,这样可以只使用一台摄像机,然后计算目标与机器人之间的相对位移,最后再处理数据,这样可以减少环境引起的测量误差。
在对图像进行处理时,由于有很大的计算量,所以对中央处理机的要求就相对较高,这样很小的机器人就不能满足这种要求,因为他们不能承载这么高质量的计算。另外利用视觉进行避障还不能避开一些透明玻璃制品,有时烟雾或者是强光或者是极弱的光对视觉避障也有很大影响。
(三)超声传感器
超声传感器是现在比较成熟的技术,而且它的成本也比较低,使用起来也方便,所以现在在很多的机器人中都运用这种技术。该种技术主要是运用超声波,机器人根据接收到声波的时间差来判断障碍物的位置,也就是机器人会在某一时刻向某一方向发射超声波,并在此时开始计时,当超声波遇到障碍物的时候它就会被反射回来,最后接收到超声波的时候计时停止,这样根据时间差和声波在空气中的传播速度就能计算出障碍物的位置。另外超声波的传播速度还受空气湿度的影响,所以为了更准确的计算障碍物的位置,技术人员在设计时还应该把空气湿度和温度考虑进去。如果只使用一个超声传感器可能会对位置的定位不精准,所以可以同时使用多个传感器,这样就能相对精确的确定障碍物的位置。
(四)超声波传感器的固有问题
超声波传感器在通道区域的应用是比较薄弱的,而且很多算法也都不够精确,因此不能对直径比较小的通道进行探测,这是有很多方面的原因的。第一是该算法的建模方式是膨胀模型法,它虽然能让小车比较精确的避开障碍物,但是它的灵敏度是很低的,其实这些都是不可避免的。第二是做实验的人有的可能会缺乏经验,所以他们就不能准确的接收机器人侧面接收到的信息,这对机器人的避障是很
不利的。
二、超声避障模糊算法
(一)机器人的超声传感器
机器人在使用避障功能之前是需要试验的,而该试验的平台是美国的一个智能移动机器人。在试验之前需要先在机器人上安装几个超声传感器,另外还需要提供集成开发环境,这样就能对机器人进行编程,也能方便机器人中算法的实现。在进行实际运用时,可以在机器人上多装几个超声传感器,让它们按照一定的规律进行排列,在前方的传感器主要就是探测障碍物的位置,在旁边的主要是用来探测障碍物的两侧是否有障碍物。
(二)模糊控制
机器人的运动有很大的不确定性,而且在它运动之前也不能提前确定它所处的环境,所以设计人员就不能对机器人的动作提前做出规定。而模糊控制能很好的解决这个问题,它主要是利用语言进行控制,而且是有一定规则的,这样在机器人运动过程中就不需要有很精确的指令,所以对机器人的控制就会相对比较方便。
(三)模糊控制规则和非模糊化
模糊控制是利用一定的规则来实现的,而利用这些规则还不能直接对被控制对象进行控制,因为利用规则得出的还只是一些模糊量,要想对被控制对象进行控制还需要将其非模糊化,最后将其转换成精确量,这样机器人就能执行一系列的任务。将模糊量非模糊化的方法有很多种,主要有加权平均法和最大隶属度法,而最常用的还是最大隶属度法,因为该种方法比较简单,而且使用起来比较方便,还具有实时性。
三、系统的软件实现
要想实现该程序,需要在VC开发环境下,另外还需要混合C语言和Colbert另种编程。利用Colbert语言可以编写比较复杂的程序对智能机器人进行控制,另外,它还能将传感器上的信息及时准确的读出,还能控制机器人的活动,让他们启动或者停止。运用C语言的运算符可以有效的减少判断语句的数量,这样可以让程序看起来比较简单易行。它的控制规则主要是以二维字符数组为基础,然后根据确定的规则对数组中的元素进行处理,这样编程就会变得简单。
四、实验结果
我们通过观察机器人在按照设定的程序进行运行时的路线可以发现,当障碍物与墙壁距离很近时,机器人会将两者认为是同一个物体,这样机器人就会避开他们,而随着两者之间距离的增大,机器人最终会从两者之间通过,由此可以看出,机器人的避障精确度还是不高,还有待
改进。
五、总结
利用模糊算法进行避障还是有一定效果的,因为目前机器人能比较好的适应这种方式,但是在现阶段利用超声波进行避障还是有一定困难的,因为有很多技术都还不成熟,但是现在人们已经在尽力研究了,而且现在人们已经可以将多个常感器结合起来,这样就可以更准确的获取信息,也能让机器人更好的避障,
参考文献:
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随着21世纪的到来, 工业技术不断的进步, 智能机器人技术也得到了迅速的发展, 智能机器人在各个行业的应用正在不断的扩大。而且, 随着人们的生活质量日益提高, 智能机器人已经开始进入了家庭服务行业。由智能机器人代替人来完成清洁卫生、物品搬运、家电控制、家庭娱乐、病况监视、儿童教育、报时催醒、电话接听等各种家务劳动, 不仅是一项极具前景的高新技术行业, 而且也是智能机器人目前研究的一个重要热点。国际上较早开展安防机器人研究的是美国与前苏联, 稍后, 英国、法国、德国、日本等国家也纷纷开始研究该技术。我国大约有30家左右的高等院校和研究院在从事各类机器人的研究工作, 40多年来, 已在智能机器人的各方面取得了较大的成就, 某些产品技术已接近国际水平。因此, 智能安防机器人将在家居安防、企业安防、工厂巡逻等市场中占据一席之地。此外, 以防盗监测和安防巡逻为主要内容的智能安防系统在我国发展迅速, 近几年的增长速度达到15%~20%, 智能安防业已经形成了一个巨大的市场。为此, 我们将机器人与智能安防系统结合在一起, 利用机器人的机动性来实现智能安防系统的功能, 以便更有效的完成家居安防。
1 智能安防机器人设计
1.1 智能安防机器人基本要求
为了实现家庭智能安防机器人的安防功能, 笔者开发的机器人依靠底盘的履带进行移动, 可以进行前进、后退、转弯等基本动作。具有防盗和监控功能, 当处于监控模式, 发现有人闯入时会发出警报, 当主人不在家时能通过手机短信通知主人。主人在家时可以通过遥控器来控制机器人的移动。机器人可以设定为巡逻模式, 能够自动在家中按照一定的线路移动, 并且识别障碍物绕过障碍物, 实现自动移动。
1.2 硬件方案
1.2.1 控制器
使用型号为STC12C5A60S2的51单片机作为机器人的芯片。其主要特性是一个时钟指令周期, 除了具备传统51单片机所有的功能外, 还集成了模数转换器 (ADC) 、脉冲宽度调制输出 (PWM) 、同步串行外围接口 (SPI) 和片内电可擦可编程只读存储器 (EEPROM) 等拓展功能。
1.2.2 驱动器
轮子用履带代替, 驱动电机采用带有减速器的直流电机, 因此机器人具有较强的转向, 爬楼梯及更强的越障能力。
1.2.3 传感器
采用温度、湿度、气压、光敏传感器来检测环境数据, 热释电红外、火焰、烟雾传感器作为报警依据, 红外、地磁、超声波传感器用来控制机器人运动和避障。例如:温度传感器用来监测记录室内温度, 热释红外传感器用于非法入侵报警, 超声波传感器用于机器人避障, 红外发射传感器用于机器人路径导航, 烟雾传感器对有害气体进行监测并报警。
1.2.4 远程控制器
使用者不仅可以通过机器人身上的按钮来控制机器人, 还可以使用智能手机来远程操作。基于手机远程控制的安防机器人控制系统由机器人本体和智能手机组成。智能手机通过移动通信网络提供的数据业务或者WIFI模块实现与网络的连接, 机器人本体带有模块, 可以通过家庭无线路由器与其连接, 这样实现了2个部分的数据通信。用户可以通过手机与机器人建立连接, 在手机屏幕上观察到机器人摄像头所采集的视频画面, 对机器人所处的环境有一个直观了解。并且可以通过手机的导航键或者界面上的按钮远程控制机器人前进、后退、左转、右转以及控制机器人眼部灯的开关, 清楚地观察到家中的情况。
1.2.5 摄像头
图像显示设备可以采用彩色电视机, 将CCD摄像头输出的标准TV视频信号通过同轴电缆输入到电视机的视频输入端, 即可以看到监控的图像。也可以在电脑上安装一块视频数据采集卡, 然后安装驱动软件, 就可以通过电脑显示监控的图像了。本设计通过编写的视频采集软件, 实现了视频图像的显示、拍照保存、录像保存等功能。
1.2.6 电源
使用锂电池提供能源, 分两组12V供电, 一组2000m Ah直接给驱动部分供电, 另外一组1000m Ah经降压至5V后给控制部分和传感器供电。
1.3 系统结构
机器人的电气结构如图一、图二所示。
1.4 软件方案
我们使用现在比较流行的C#语言进行软件开发。使用基于TCP协议的socket来建立数据通道, 以路由器为主机、上位机为从机进行数据命令的传输。上位机监听命令通道数据, 以完成对下位机提出的数据传输申请的应答。当接收到下位机各种参数数据后, 对参数进行分析并显示在应用界面。通过UDP通道, 来接收机器人广播的视频信号, 并在上位机上显示。加入手动控制模块, 可以在电脑端或手持端通过连接上位机来控制机器人的移动和视角的调整。加入智能控制块, 可以开启自动寻墙巡逻模式、防盗报警等功能。
机器人的软件流程如图三所示。
2 结束语
此方案设计的智能安防机器人能够检测周围障碍物范围及距离, 并可以灵活的避开, 同时可以实现楼上楼下的巡逻功能, 还可以通过无线把家中的情况发送到个人手机或移动设备上。该机器人结构简单、灵活方便、成本较低、功能易于扩展, 可以用于个人家庭、仓库、学校等地, 为人们生活提供了便利, 节约了人工成本。其研发具有广阔的市场和重要的研究意义, 符合当今人们对生活智能化的要求。
参考文献
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my name is Lin Tao. I always have a dream to own a robot in named Superman. It will be a product of AI(artificial intelligence) and it can do so many things for me, including helping me with all of my housework, especially cleaning the floor which i hate to do most.
It could cook the meals anytime for my family. It could send me to school and fetch me from school instead of my parents. added up to all, it could also be my teachers, teaching me English and Math! What an assume robot it will be! With the breakthrough of technology, i strongly believe that my dream will come true oneday.
For centuriespeople have fantasized that someday machines could have intelligence like mankind and work as faithful servants.Today this dream has come true in many fields thanks to rapid development in artificial intelligence research.Wonderful as this seemsmachines have problems.
To begin withpeople lose jobs when machines take their placesespecially in the mass production industry such as automobile business.In factories of the famous car company Fordalmost every step of car making is done by giant robots that work faster with higher reliability and precision than human labor.Because of the adoption of robotsthousands of workers are put out of their old jobs and forced to make changes in their work.Even such changes create job opportunities because robots need people to take care of and operatethe number of new jobs is much smaller than that of lostthus causing huge pressure on the labor market and government.
People become less smart because of the wide use of machines in their life.Nowadays people need to use their brain less than they did in the past.Everything is programmed and the only thing we need to do is to push a button or throw on a switch.This has given us great convenience but made us lazier and less smart.Everyone has the awkward moment troubling with the spelling of a simple word when writing with a pen.But with a computerit will automatically proofread the spelling and grammar of your writing.So people become less concerned with learning things right.This is not a progress but a regress of our intelligence and culture.
But machines have many benefits that nobody can deny such as great work efficiency and low cost of mass production.The workload that could take months to finish by manual labor could be done flawlessly by robots in minutes.We have more purchasing power to enjoy a wider variety of goods and services because of the reduction of production costs with factories using machines.Other benefits include that machines could do dangerous jobs for people in high risk businesses like mining and construction.
To concludemachines have many merits that make our life easier and more convenientbut they have caused many problems such as undercutting our job opportunities and overdependence on machines.
【参考译文】
机器人等智能机器正越来越多地被使用,他们可以做许多人类以前做过的事情,讨论它的好处和危险.。
几个世纪以来,人们就幻想,有一天也有智慧的机器能像人类工作和忠实的仆人。今天,这个梦想已经在许多领域由于研究人工智能的迅速发展成真。这似乎是最棒的,机器有问题。
首先,人们失去工作的机器取代他们的位置的时候,特别是在大规模生产汽车行业等业务。在著名的福特汽车公司的汽车制造工厂,几乎每一步都是由巨型机器人工作速度比人力更高的可靠性和精度。由于采用机器人,把从他们的旧的工作和被迫改变他们的工作是成千上万的工人。即使这样的变化创造就业机会,因为机器人需要人照顾和操作,新增工作岗位的数量要小得多的流失,造成巨大的压力对劳动力市场和政府。
聪明的人越来越少,因为机器在他们的生活中广泛使用。现在人们需要使用他们的大脑比他们在过去所做的,一切都是程序,我们唯一需要做的就是按下一个按钮或扔在一个开关。这给了我们很大的便利,却使我们越来越不聪明的。每个人都有尴尬的时刻困扰的一个简单的单词拼写时用钢笔写。但有一个计算机,它会自动检查拼写和语法的写作。这样的人越来越少,学习有关的事情。这不是进步而是倒退了我们的智力和文化。
但是机器有许多好处,没有人可以否认大工作效率和低成本大批量生产。工作量可能需要几个月时间才能完成的体力劳动可以完美无缺的机器人以分钟完成。我们有了更多的购买力来享受更多种类的商品和服务的生产成本和工厂使用机器减少。其他的福利包括机器可以做高风险业务如采矿和建筑的人危险的工作。
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