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工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度,其中腕部通常有1~3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作;中國制造業(yè)工資水平10年翻番機(jī)器人勢將取代工人產(chǎn)經(jīng)要聞中國不再是曾經(jīng)的廉價(jià)勞動(dòng)力天堂??刂葡到y(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號,并進(jìn)行控制。
工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng);圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作;球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮;關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。
人工智能并不是一個(gè)新名詞。上世紀(jì)50年代,科學(xué)家就提出了人工智能概念,并于上世紀(jì)70年代掀起了一個(gè)小高潮。但當(dāng)時(shí)算法采用的是符號邏輯推理規(guī)則,缺乏自我學(xué)習(xí)能力。80年代,科學(xué)家改進(jìn)了機(jī)器學(xué)習(xí)模型,但智能水平依舊較低,有價(jià)值的成果寥寥無幾,人工智能研究進(jìn)入低潮期。世界上工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用掀起一個(gè)高潮,尤其在日本發(fā)展更為迅猛,它補(bǔ)充了日益短缺的勞動(dòng)力。
大約10年前,一種被稱為深度學(xué)習(xí)的新的機(jī)器學(xué)習(xí)方法,讓人工智能的算法更智能。“深度學(xué)習(xí)通過多層結(jié)構(gòu)算法,讓機(jī)器對數(shù)據(jù)集的‘特征’進(jìn)行篩選和提取,通過反復(fù)訓(xùn)練,終獲得了提取抽象概念的能力?!编嚵φf。
服務(wù)機(jī)器人的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢
國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
從二十世紀(jì)八十年代中期開始,機(jī)器人已從工廠的結(jié)構(gòu)化環(huán)境進(jìn)入人的日常生活環(huán)境—醫(yī)院、辦公室、家庭和其它雜亂及不可控環(huán)境,成為不僅能自主完成工作,而且能與人共同協(xié)作完成任務(wù)或在人的指導(dǎo)下完成任務(wù)的智能服務(wù)機(jī)器人,特別是近幾年,對會(huì)清潔地面、割草或充當(dāng)導(dǎo)游、保姆和警衛(wèi)等自主移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)上的進(jìn)步,大家都有目共睹。工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能,又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。
日本服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的成果例舉如下:
①日本發(fā)明出人形的個(gè)性機(jī)器人保姆“ar”(如圖3),不僅會(huì)洗衣,打掃衛(wèi)生,還會(huì)收拾餐具等諸多家務(wù)雜活,它依靠車輪移動(dòng),共搭載有5臺(tái)照相機(jī)以便確認(rèn)家具的位置。在公開展示活動(dòng)中,“ar”演示了打開洗衣機(jī)蓋,將需要清洗的衣物放入洗衣機(jī),用托盤端著餐具送到廚房和拖地等工作。禮儀機(jī)器人該定義強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人應(yīng)當(dāng)仿人的含義,即它靠手進(jìn)行作業(yè),靠腳實(shí)現(xiàn)移動(dòng),由腦來完成統(tǒng)一指揮的作用。
②由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所智能系統(tǒng)研究部門仿人研究小組研制的美女機(jī)器人HRP-4C(如圖4),以用戶為中心的機(jī)器人開放架構(gòu)(Centered Robot Open Architecture)開發(fā)而成,該架構(gòu)采用產(chǎn)綜研一直在研發(fā)的實(shí)時(shí)Linux、機(jī)器人使用的“RT(Robot Technology)中間件”、可進(jìn)行機(jī)器人fang真的軟件“OpenHRP3”、語音識別技術(shù)以及產(chǎn)綜研開發(fā)的人形機(jī)器人“HRP系列”所采用的雙足行走技術(shù)等。今年,他已新添置了40個(gè)機(jī)器人,每個(gè)4萬元ren民幣(5850美元),用來取代數(shù)十位從事塑料切割成型工作的工人。