智能机器人系统ppt课件.ppt

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1、第2章智能机器人系统的组成结构智能机器人的体系结构第1节机器人的分类和应用从应用环境出发，可以将机器人分为两大类：（1）工业机器人（2）特种机器人特种机器人又包括：服务机器人、娱乐机器人、军用机器人、教育机器人等。1.1工业机器人1.机器人的智能水平工业机器人只能死板地按照人给它规定的程序工作，不管外界条件有何变化，自己都不能对程序也就是对所做的工作作相应的调整。如果要改变机器人所做的工作，必须由人对程序作相应的改变，因此它是毫无智能的。机器人现在已被广泛地用于生产和生活的许多领域，按其拥有智能的水平可以分为

2、三个层次：1.2初级智能机器人初级智能机器人和工业机器人不一样，具有象人那样的感受、识别、推理和判断能力，可以根据外界条件的变化，在一定范围内自行修改程序，也就是它能适应外界条件变化对自己怎样作相应调整。不过，修改程序的原则由人预先给以规定。这种初级智能机器人已拥有一定的智能，虽然还没有自动规划能力，但这种初级智能机器人也开始走向成熟，达到实用水平。1.3高级智能机器人高级智能机器人和初级和智能机器人一样，具有感觉，识别，推理和判断能力，同样可以根据外界条件的变化，在一定范围内自行修改程序。所不同的是，修改程

3、序的原则不是由人规定的，而是机器人通过自学习，总结经验来获得修改程序的原则。这种机器人已拥有一定的自动规划能力，能够自己安排自己的工作.这种机器人可以不要人的照料，完全独立的工作，故称为高级自律机器人。这种机器人也开始走向实用。智能机器人的基本系统组成如下：2.智能机器人的系统组成感知系统通信系统控制系统运动系统智能机器人是把感知、规划、决策、行动各模块有机结合的智能系统。3.1仿人机器人3.智能机器人的研究平台仿人机器人是研究人类智能的高级平台，目前已成为机器人领域的研究热点问题之一，日、美等国在研制仿人机

4、器人方面做了大量的工作，中国各高校也积极研究，取得了突破性进展。仿人机器人开始于20世纪60年代的双足步行机器人，迄今已成功研制出的各种能静态或动态步行的双足机器人样机及在双足机器人领域理论研究上的成果推动了仿人机器人的快速发展。加藤一郎于1973年，从工程角度研制出世界上第一台真正意义上的仿人形机器人WABOT-1，如图1所示。WABOT-1可用日语与人交流，实现静态行走，可依据命令移动身体去抓取物体。1980年出现WL-9DR(Dynam’sRefined)双足机器人，采用预先设计步行方式的程序控制方法，

5、用步行运动分析及重复试验设计步态轨迹，用以控制机器人的步行运动。1984年出现的WL-10RD双足机器人，实现了步幅40cm、每步1.5s的平稳动态步行。图1WOBOT-11986年，加藤实验室又成功研制了WL-12步行机器人，该机器人通过躯体运动来补偿下肢的任意运动，在躯体的平衡作用下，实现了步行周期2.6s、步幅30cm的平地动态步行。1996年11月，日本HONDA公司首次展示了研制成功的第一台仿人机器人P2(图2)，它成为世界上第一台人性化自主双腿步行机器人。不仅能够更加自在地步行，还能完成上下楼梯、

6、推车等有一定难度的动作。1997年10月HONDA公司又推出了仿人形机器人P3，它是一台完全自立的人性化双腿步行机器人，由于采用了分散控制技术，成功实现了机器人的小型化和轻量化。图2P22004年12月15日，日本本田技研工业株式会社推出了新一代“ASIMO”机器人，它是世界上首批遥控式双足直立行走机器人，ASIMO的最大进步在于能够像人类那样连续自主步行。图3ASIMOASIMO引进智能实时自在步行(Intelligentrealtimeflexiblewalking，I–WALK)技术，可以完成转换方向时

7、的连续动作，进一步提高了处理突发动作的稳定性。“I–WALK”技术在地面反作用力、目标零力矩点(Zeromomentpoint，ZMP)、着地位置等双足步行技术的基础上，增加了对预测运动的控制，它可以实时预测下一个动作，并且事先移动机器人的重心来改变步调。通常人在直线步行过程中绕过一个小角度拐角的时候，会事先将身体重心移到拐角的内侧，以防身体向外侧跌倒。同样，通过计算步行过程中拐弯时身体重心变化的预测值，能确确保机器人拐弯时的稳定性。除了步行之外，ASIMO的手臂动作范围扩大。通过将肩关节的安装角度扩大了20

8、°，手臂的活动高度最大可达105°。类似人类的五个手指使得抓取东西变得更加容易。我国从20世纪80年代中期才开始研究双足步行机器人。国防科技大学在1988～1995年间，先后研制成功平面型6自由度双足机器人KDW-I，空间运动型KDW-II和KDW-III。KDW-III下肢有12个自由度，最大步距为40cm，步速为4s/步，可实现前进/后退和上/下台阶的静/动态步行和转弯运动。2000年11月29