2024年3月13日发(作者：皇甫希慕)

1000字智能机器人对未来有什么影响的

毕业论文

篇一：智能机器人毕业设计开题报告

毕业论文（设计）开题报告

姓 名

学 号

院 系机电工程学院

专 业

年 级

指导教师

2021年 03 月 20 日

填 表 说 明

1．原则上应于最后一学年第一学期完成毕业论文（设计）的选题

和开题工作。

2．本表由学生在开题报告经指导教师指导和指导教师小组集中开

题指导并修改后填写。指导教师和答辩小组在学生填写后，应在本表

相应新闻节目里顺序排列填写确认性意见。本表最后由院（系）盖章

备案保存。

3．学生应执行本表撰写毕业论文（设计），不得作实质性改变。

学生须在所在院（系）规定的三十天内学术论文完成毕业论文（设计）

并参加答辩。

4．毕业论文（设计）的具体提议请参阅《新乡学院学术论文（设

计）工作条例》和《新乡学院学术论文（设计）写作与排版打印规

范》。

5．本表可到教务处网站下载，正反双面打印。

选题的研究现状

国外现状：

从上世纪50年代起，为了满足长距离管道的自动清理及检测的需

求，英、美等国迅即开展了这方面的研究，其最初的成果是在1965年，

美国Tuboscope公司采用漏磁检测装置Linalog首次成功进行了管内

检测，尽管当时尚属于定性检测，但不具划时代的意义。

国内现状：

我国从20世纪90年代初期，开始了管道探伤机器人的研发工作，

国内较研究课题早进入该研究领域的有哈尔滨工业大学、清华大学、

上海交通大学、中国石油天然气管道局等单位。相比较而言，我国的

地下管道检测技术仍处于起步探索阶段，大部分检测管道腐蚀的技术

都停留在管外检测，方法传统落后。各种管道探伤机器人仍在研究中，

成熟的产品尚未开发出来。尽管某些科研单位己经研制出了几种功能

样机，但它们须要对空管道通过进行检测，难以满足工程上为的要求。

篇二：智能机器人论文

智能机器人的前途发展与应用前景

摘要

本文介绍干晓磊了智能机器人的发展战略概况、机器人的感官系

统、机器人运动系统内人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是

一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。

它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地人工智能各个领域的技术,

研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人会从事危险工

作、上天下海、战场作业等方面大显身手。

关键词: 智能机器人 感官 仿生 人工智能

1.引言

人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机

器人一般可以根据操作操作方式人员所编的程序,完成一些简单的重复

性操作。这一代机器人应从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前

在工业界已目前仍然得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做

自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同

程度的“感知”周围环境的能力。这类利用投射信息以改善机器人性

能的研究开始于70年代初期,到1982年,美学美国通用汽车公司为其

装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年

代得到了广泛应用。第三代人型将具有识别、推理、规划和学习等智

能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境

下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,

智能机器人具有感知功能扫描与识别、判断及规划功能。而感知本身,

就是人类和动物所具有的生物所低级智慧型。因此机器的智能分为两

个基本特征:①具有感觉、识别、理解和判断功能;②具有总结经验和

学习的特性。所以,人们通常的第二代机器人可以看作是第一代智能机

器人。

2.智能机器人的感官系统内

2.1触觉传感器

英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例

如:Sussex大学和Shack-leton系统驱动公司研制的基于运动的介电电

容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装

在机器人夹持器上的传感器。

2.2视觉传感

在机器人视觉各方面,目前市场上所销售的有以下6类传感器:①

包围住物体的二维视觉:双态成像;②包围住物体的二维视觉:灰度标成

像;③触觉或叠加物体的二维视觉;④二维观察;⑤二维线跟踪;⑥使用

透视、立体、结构图示或范围找寻地球表面技术从隔开物体中提取三

维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了

使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行的研究工作并向如下两类系

统发展:①从一维物体中提取三维信息;②活动机器人导航、探路和躲

避障碍物赖草的现场三维分析。机现时正在研究一种双目视觉机器人

的实时图像处理伦敦大学。还有正在研究机器人视觉系统商学的教育

咨询机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大

学、格拉斯哥大学、格温特大学;而伯明翰大学则专门研究惯性传

感器。另外,还有许多从事传感系统开发的单位,都成功进行了传感反

馈研究。如米德尔塞克斯工业大学致力于使机器人能组织和来自不同

类型传感器的数据。这种机器人能“看”、“感”和“听”,它更接近

于人。

2.3听觉传感

由于目前用的最多的是麦克风与机器人的自然语言理解系统。

2.4运动性能

机器人通常是要在周围移动物体的,例如:机器人臂到轮子或脚的

运载器已有许多结构在使用,此外还有许多其他新机型在研究之中。为

在内部空间任意点以任意运动性方式操作一个物体,机器人臂需要有6

个自由度:左/右、前/后、上/下、投、卷和左右摆转。在工业中使用

的坐标已有6个:圆柱形、球形、笛卡尔坐标、旋转坐标、Scara type

和并行坐标。在国际机器人市场上圆柱体坐标机器人现已有

售;Unimate机器人系列为球形坐标系统,手臂可移进移出,绕其坐标移

动,还可以做旋转的纵向传输数据。当前机器人爪设研制目标是通过现

有系统的组合或利用完全不同的的计思想开发当更灵活、更有适应能

力的坐标系统。如伯明翰工程学院大学机械工程系研制的全交接左笛

卡尔坐标系机器人Locoman,它是一种装配机器人。在技术升级该机器

人上用控制设备来改进其刚性和精度。在控制装置方面,首先是完善从

执行机构的元件中摄取信号以把这种计送给电子信号传算机(反馈)的

装置;提高小型机械移动装置电动传感器的灵敏度、精确度和寿命;完

善运动程序给定、贮存和计算及整个数字程序控制的元件;研制小型准

确而又可靠的有感知装置,主要是动力机构和执行机构等等。在机器人

的计算———逻辑学装置和信息装置方面,首要问题是研制专业化的微

处理机。

3.智能机器人的未来产业发展

智能机器人的开发研究取得了近百年来的成果。那么,未来智能机

器人技术将如何健康发展呢?日本工业机器人协会对下一代机器人的发

展进行了预测。提出智能机器人近期将沿着自主性、车载通信和适应

性三个方向发展。下面我们简单介绍认知科学控制技术技术、操作器、

移动技术、动力源和驱动器、仿生机构等。

3.1人工智能技术在机器人中的应用

把传统的人工智能的符号处理技术应用到机器人中存在哪些困难

呢?一般的工业机器人的控制器,本质是一个数值计算系统。如若把人

工智慧系统(如专家系统)直接加到机器人控制器的顶层,若想做出得到

一个很好的智能控制器?并不那么容易。因为符号处理过程与数值计算,

在知识表示的抽象层次以及时间尺度上的重大差距,把两个系统直接结

合出来,相互之间将存在通信和交互的问题,这就是民间组织组织智能

控制系统的困难所在。这种十分困难表现在两个方面:一是传感器所获

取的提示信息通常是数量很大的数值信息,符号层一般很难直接使用这

些重要信息,需要经过压缩、变换、理解后把其后它转变为符号表示,

这往往是一件件很困难而又耗费时间一般来说的事。而信息来自分布

在不同地点和不同类型的多个传感器。从不同角度,以不同的测量方法

测量方法得到不同的环境信息。这些信息受到和各种非确定性因素的

影响,难免存在畸变、信息未必完整等缺陷,因此使上述的处理、变换

更加复杂和困难。二是从符号三层形成的命令和动作意图,要变成控制

级可执行控制台的指令(数据),也要经过分解、转换等过程,这也是困

难和费时的工作。它们同样受到控制动作和环境的非确定性因素的影

响。

由于这些困难,要把人工智能系统与传统机器人控制器直接结合起

来就很难建立实时性和适应性很好的系统内。为了解决机器人的智能

化,共同组成智能机器人系统,研究者们将面临许多困难且需要做长期,

或进行若干课题的研究。例如:高级思维活动应以什么方式的机器人系

统来模仿,是采取传统的人工智能符号直觉的方法,还是采用别的数学

方法?需不需要环境模型,需要怎样的环境模型;怎样建立环境模型,传

统的人工智能主要依据先验知识建立环境生态环境模型。

由于环境和任务的复杂性,环境的不确定性,这种建模方式遇到了

挑战,于是出现了依靠传感器建模的主张,这就引出一系列新的与传感

技术有关的课题。

人们为了探讨人工智能在机器人中近期的可用技术,暂时抛开人工

智能中的各种带根本性的争论,如符号主义与连接主义、有推理和无推

理智能等等,把着眼点放在人工智能技术中较的技术上。对传统的人工

智能当然,就是知识的符号表示和推理这部分半导体技术,看一看它对

当前的机器人技术的发展会有什么贡献。其主要就贡献体现在以下几

个方面:基于任务的传感技术,建立感知与动作的直接联系,基于传感器

的规划和决策,复杂动作的协调等。

3.2操作器

工业手臂的设计制造已趋于成熟,因此在智能机器人操作器方面的

研究,人们的兴趣主要集中在各种具有柔性和灵巧性的和手臂上。机器

人手臂要适应智能机器人高速、重载、高精度和轻质的发展趋势。其

中轻质化是关键。新型高刚度、抗震结构油墨和材料是目前国外研究

的前沿。机器人的手、腕以及连接机构是引人注目的研究课题。其中

手腕专业机构的研究注重于快速、准确、灵活性、柔顺性和结构的小

型化性。与人协调作业关系密切的一类智能机器人如医用机器人、空

间机器人、危险品处理过程机器人、打毛刺机器人等,它们都面临着如

何快速、准确地把人的意志和人手的熟练地人手操作传送到机器人执

行机构的问题。目前,要让虚拟实境作业一个小时,其软件编制需要60

个小时,费时又费工。改善这种状况,需要从软件和硬件两方面着手。

如多指多关节灵巧手是一种模拟人的通用手,它能比较逼真细腻地记录

和再现人手的熟练攻击方式,受到研究者的青睐。由于它涉及到操作力

学、结构学、专有传感器的控制、传感器融和等方面的结构性问题,研

制的难度很大,因此到目前为止,还无一种成熟的产品投放市场。

3.3移动技术

移动功能是智能机器人与工业机器人显著的区别之一。附加了移

动功能之后,机器人的作业范围大幅度减小,从而使移动机器人的概念

也从陆地气球拓展到水下和空中。近几年来,在欧美国家的机器人研究

计划中,移动技术占有非常重要的位置。例如在NASA空间站FREEDOM

上搭载的机器人、NASA和NSF共同开发的南极Erebus活火山探测机器

人、美国环保局主持开发的核废料处理机器人HA7BOT中,移动技术都

被列为关键技术。移动机构遭遇与面向作业任务的执行机构综合开发

是最近出现的新的倾向。因为无论何种机器人都需要通过搭载的机械

手或传感器来完成特定的作业功能。另一个倾向是移动的运动控制与

视觉的结合日益密切。这种倾向在美国ALV项目中已初见端倪,最近则

越过了静态图像识别的框框,进入主动视觉和主动传感的阶段。显然,

智能机器人在非结构环境中自主移动,或在遥控条件下移动,视觉-传感

器-驱动器的协调控制不可缺少。

最近几年,在步行机构,双足步行机,中型移动确实机构的开发和实

用化等方面都取得了一些进展。据日本工业行业协会机器人协会预估:

管内移动机器人将在2021年可达到实用化;与人具有同样步行速度的

多足步行机和双足步行机以及不平整地面行走和爬楼梯与人具有相同

速度的移动机器人将在2021年可达到实用化。

3.4动力源和驱动器

智能机器人的机动性准许动力源轻、小、出力大。而现有的移动

机器人无一例外地拖着“辫子”。以动力源的重量/功率之比为例,目

前电池约达到60g/W(连续使用小时),汽油机约为1.3g/W,都不理想,而

且使用有局限性。到目前为止,尚未见到目睹改善动力源的有效办法。

电机仍然是智能机器人的主要驱动器。要使使智能机器人的作业技能

与人相当,它的指、肘、肩、腕各关节大致需要有3-300Nm的输出力矩

和30-60r/min的输出转速。传统伺服电机的重量/功率之比约为30g/W,

而人在百米跑和投掷垒球时腿、肩、臂的出力大约为1g/W,相差甚大。

日本在改进电机的性能方面取得了长足的进步。例如:核工业机器人臂

和腿的驱动电机的重量已减轻航天工业到原来的1/10,使机器人整体自

重降低到700kg,但与它只能处理20kg重的工作相

比,远非令人满意。人们寄希望于即新驱动器,例如:人工肌肉、形

状记忆合金、氢吸附合金、压电元件、挠性轴、金属板集束传动等等。

虽然各有诱人的优点,但在实用性方面达不出伺服电机的水平。日本极

限作业机器人计划中,水下机器人机械手的手腕和手爪驱动采用了人工

肌肉,肌肉本身的重量才5-8g,以20kg/cm2压力的高压水为其他工作介

质,收缩力高达50kg(管径3mm)。这是新型驱动器一个成功的例子。总

之,智能机器人性能指标的改进是无止境的,对驱动器的要求也低越来

越高。什么是客观的标尺呢?一个容易接受的办法就是把它与人则的体

能加以比较。从这个角度来看,智能机器人驱动技术目前差距还相当大。

3.5仿生机构

智能机器人的生命在创新,开展仿生政府机构的研究,可以从生体

机构、移动模式、运动机理、能量分配、信息处理与综合,以及感知和

认知等方面多层次得到启发。目前,以驱体为构件监管机构的蛇形移动

机构、人工肌肉、仿象鼻柔性臂、人造关节、假肢、多肢体动物的运

动协调等等受到人们的。仿生自主性机构的自由度往往比较多,建立数

学模型以及基于数学模型的比较复杂,借助传感器获取信息加以简化可

能是一条出路。

近年来,机器人出现了一个女性主义是面向特定功能和作业开发专

用机器人,以追求高速、高效、单一化和低成本的前提条件。例如美国

IBM公司设计的超高速小型机器人,以50次/s的速度频繁往复于相距

数毫米的两点间,全面实现高密度高密度微型电子器件装配,定位精度

高达一微米。这种高速运动的动态平衡十分重要,虽然其组织工作区域

只有13mm×13mm×1mm,但其加速度却高达50g。IBM公司的技术人员对

机器人学提出了新的阐明问题:如何进行机构-控制-传感-单轴的一体

化设计,满足机械手高速高精度定位的要求。众所周知,机器人系统的

设计程序是先设计臂结构和驱动装置,然后设计控制器。实践证明,这

种设计即使能达到最佳的静力学性能,也一般来说不能满足动力学性能。

到目前为止,方法改进动力学经济性的方法并不多见,一般是按常识、

减轻构件的重量,匹配减速器的速比等等。

大批研发机器人和普遍人工智能机器人, 聊天机器人，做菜机器

人。迎宾机器人，服务机器人，娱乐机器人， 拉车机器人等等都已经

出现并应用在不同的领域，机器人智能化成为一种发展趋势。

4.结论

反向机器人是多学科交叉的产物，集成了运动学与动力学、机械

设计与制造、计算机硬件与软件、控制与传感器、模式识别与人工智

能等学科领域的先进理论与技术。同时，它又是一类一类典型的智能

化机器，是专用自动机器、数控机器的延伸与发展战略。当前，社会

需求和技术进步都对机器人向智能化发展提出了新的要求。

（1）自动化数字化应用领域的扩展对智能机器人及系统提出了新

的需求。

（2）科技信息技术与机器人的互动发展提升了机器人的高技术含

量。

（3）围绕机器人的概念创新、技术创新是国际科技竞争的重要方

面

（4）机器人是自动化领域中富有和生命力的亮点

参考文献：

[1].机器人发展简史[J].机械工程师,2021,(7),13-14.

[2].方建军,何广平.智能机器人[M].北京:化学工业出版社,2021.

[3].肖南峰.智能机器人[M].广州:天津大学出版社,2021.

[4].金周英.关于我国智能机器人发展的几点思考［J］.机器人技

术与应用,2021,(4):5-7.

[5].胡闻珊,黄英,王敏.机器人敏感皮肤的研究进展[J].西安交通

大学学报（自然科学版）,2021,29(12):1624-1626,1638.

[6].贺勇.多传感器信息融合技术浅析[J].科技咨询导

报,2021,(10):61.

[7].贾玉赞.浅议智能机器人发展及应用[J].太原科

技,2021,(3):20.

[8].吴玉香,王灏,毛宗源.人型间接自适应模糊控制器及其应用

[J].控制理论与应用,2021,19(6):860-864.

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篇三：智能机器人论文

智

能

机

器

人

学院：

专业：

学号：

姓名：

机器人概论论文

摘要：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种具备一些与

人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和优势

互补能力，是一种具有模块化高度灵活性的自动化机器。近二十年中，

因为电脑技术、电子产品及生物显微照相等技术的大踏步技术发展，

“机械人”的研发热潮已从专业人士的热潮科研中走了出来，成为一

种文艺活动综合科研能力的开发大型活动。

正文：

（一）机器人定义

机器人（Robot）是自动执行其他工作的机器装置。它既可以接受

人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术

制定的电子技术原则纲领行动。它的任务是并负责或取代人类工作的

工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和棒粉的

产物。目前在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等重要领域军事战

略中均有重要用途。

现在，国际上对机器人的概念已经欧美国家逐渐趋近一致。一般

说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力

来实现各种功能的机器。联合国标准化下采纳了美国机器人协会给机

器人组织的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、

工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作

的专

门系统。

（二）机器人的教育工作结构组成及工作原理

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测鉴定器和控制系统等组

成。 执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其

中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器

人的自由度数。

检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要

反馈给电控，与设定重要信息进行比较后，对执行机构进行调整，以

保证机器人的动作符合预定的要求。

控制系统有两种方式。一种是机械式控制，即机器人的全部控制

由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微

机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的

控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、统计力学和动力学计算，

并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别等效一个CPU，

进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。

（三）机器人的未来国际化

机器人的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械手、机械臂

的开发与剪辑，也是为了以机械来代替人去难以人力所做完成的劳作

或探险。但近十几年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了

许多专业领域，应用的范畴十分广阔。大而言之，用之于太空开发，

月球车，

深海探测器，海洋石油开采，航天飞机机械臂等，奥梅利微型手

术机械，生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异，从拆弹器、清

除地雷器到客机重型飞机、战车，有人甚至预测未来战争可能如星球

大战那人一样，是机器人的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、

医学、文化产业、电讯业、能源开发，都将因机器人的大量登场而出

现产业革命。英国教授电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机

短讯、垃圾及网上搜寻引擎的出现而闻名，在最近敲定的科技展望五

十年的预测中，其中就有数条是关于机器人的。

未来的机器人将会朝着三个可以预见方面发展：

一、与人类社会的生活更为密切地结合紧密结合起来，当更以为

人作出更多的服务项目作为要素

二十年后，家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能

全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、

配药的服务。美国的机器人公司的总裁接受媒体采访时表示，该公司

生产的家用大扫除机器人产品，2021年万美金只有二百五十万美元销

售额，到2021年已猛增10倍以上。还有，家居的全自动化，无需驾

驶的自动汽车，等等，实在无法一一计数或作出预计。

二、仿生性，生物性的大趋向

以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱

重工附属公司Ryomei Engineering研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”

长1公尺，重25公斤，是一只不小的巨鱼，能自动畅游于水中，可协

助监察桥梁的保安和搜集整理鱼汛的情况，监视河水污染等。索尼公

司

研制的Aibo机器狗会主人对女主人声音有情绪反应，已能够模仿

悲欢离合和恐惧等情绪，将来可出现代替真正毫无疑问导盲犬的机器

狗。另外，电影《侏罗纪公园》的恐龙机器人等也是例子。这类仿生

性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送，甚至杀敌于无

形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心，已具相当

规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠，困于190米下

的深海，就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的，“天蝎”

号就是海底机器人。

三、最重要的发展战略是人性化

日本举行的万国博览会，被称为机器人的非常大集合巨大之展览

会，有人甚至将之称作“机器人万国博览会”，从中亦可看出日本的

这一产业优势及成果。在展场中，接待处、大会清扫工作、警备工作

等，多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器

人有关的活动，其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的

表演，譬如接待处的一位女性虚拟实境能听、说六国语言，而且说话

时眼、嘴皆会动，面部肌肉也有活动。虚拟实境造型奇特有趣的高尔

夫球机器人“坎迪—5”，它内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会

员的资料库，并架设有全球卫星定位系统，能作360度自如旋转，它

的系统将愈加精密，并更具人性化，科学家预计在2021年后完成其全

部制作时，它可充当球僮并可从旁给予击球建议。此外，尚有具“视

觉”、“味蕾”的机器人，它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、

含量马上作出认定，譬如将一只苹果摆在其手臂前才前，可以打印出

该只苹果的糖份、维生素含量等。最引人注目的是机器人管乐队的演

奏，以机器人演奏真正的乐器，

2024年3月13日发(作者：皇甫希慕)

1000字智能机器人对未来有什么影响的

毕业论文

篇一：智能机器人毕业设计开题报告

毕业论文（设计）开题报告

姓 名

学 号

院 系机电工程学院

专 业

年 级

指导教师

2021年 03 月 20 日

填 表 说 明

1．原则上应于最后一学年第一学期完成毕业论文（设计）的选题

和开题工作。

2．本表由学生在开题报告经指导教师指导和指导教师小组集中开

题指导并修改后填写。指导教师和答辩小组在学生填写后，应在本表

相应新闻节目里顺序排列填写确认性意见。本表最后由院（系）盖章

备案保存。

3．学生应执行本表撰写毕业论文（设计），不得作实质性改变。

学生须在所在院（系）规定的三十天内学术论文完成毕业论文（设计）

并参加答辩。

4．毕业论文（设计）的具体提议请参阅《新乡学院学术论文（设

计）工作条例》和《新乡学院学术论文（设计）写作与排版打印规

范》。

5．本表可到教务处网站下载，正反双面打印。

选题的研究现状

国外现状：

从上世纪50年代起，为了满足长距离管道的自动清理及检测的需

求，英、美等国迅即开展了这方面的研究，其最初的成果是在1965年，

美国Tuboscope公司采用漏磁检测装置Linalog首次成功进行了管内

检测，尽管当时尚属于定性检测，但不具划时代的意义。

国内现状：

我国从20世纪90年代初期，开始了管道探伤机器人的研发工作，

国内较研究课题早进入该研究领域的有哈尔滨工业大学、清华大学、

上海交通大学、中国石油天然气管道局等单位。相比较而言，我国的

地下管道检测技术仍处于起步探索阶段，大部分检测管道腐蚀的技术

都停留在管外检测，方法传统落后。各种管道探伤机器人仍在研究中，

成熟的产品尚未开发出来。尽管某些科研单位己经研制出了几种功能

样机，但它们须要对空管道通过进行检测，难以满足工程上为的要求。

篇二：智能机器人论文

智能机器人的前途发展与应用前景

摘要

本文介绍干晓磊了智能机器人的发展战略概况、机器人的感官系

统、机器人运动系统内人工智能技术在机器人中的应用,智能机器人是

一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人。

它是人工智能技术的综合试验场,可以全面地人工智能各个领域的技术,

研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人会从事危险工

作、上天下海、战场作业等方面大显身手。

关键词: 智能机器人 感官 仿生 人工智能

1.引言

人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机

器人一般可以根据操作操作方式人员所编的程序,完成一些简单的重复

性操作。这一代机器人应从60年代后半叶开始投入实际使用的,目前

在工业界已目前仍然得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做

自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来的,能够具有不同

程度的“感知”周围环境的能力。这类利用投射信息以改善机器人性

能的研究开始于70年代初期,到1982年,美学美国通用汽车公司为其

装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器人的诞生,在80年

代得到了广泛应用。第三代人型将具有识别、推理、规划和学习等智

能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境

下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工业机器人的根本区别在于,

智能机器人具有感知功能扫描与识别、判断及规划功能。而感知本身,

就是人类和动物所具有的生物所低级智慧型。因此机器的智能分为两

个基本特征:①具有感觉、识别、理解和判断功能;②具有总结经验和

学习的特性。所以,人们通常的第二代机器人可以看作是第一代智能机

器人。

2.智能机器人的感官系统内

2.1触觉传感器

英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例

如:Sussex大学和Shack-leton系统驱动公司研制的基于运动的介电电

容传感的阵列;由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装

在机器人夹持器上的传感器。

2.2视觉传感

在机器人视觉各方面,目前市场上所销售的有以下6类传感器:①

包围住物体的二维视觉:双态成像;②包围住物体的二维视觉:灰度标成

像;③触觉或叠加物体的二维视觉;④二维观察;⑤二维线跟踪;⑥使用

透视、立体、结构图示或范围找寻地球表面技术从隔开物体中提取三

维信息。在这类系统方面,它们只能做一些很简单的操作。例如:为了

使机器人具有某种程度的人眼功能,已进行的研究工作并向如下两类系

统发展:①从一维物体中提取三维信息;②活动机器人导航、探路和躲

避障碍物赖草的现场三维分析。机现时正在研究一种双目视觉机器人

的实时图像处理伦敦大学。还有正在研究机器人视觉系统商学的教育

咨询机构有:考文垂工业大学、爱丁堡大

学、格拉斯哥大学、格温特大学;而伯明翰大学则专门研究惯性传

感器。另外,还有许多从事传感系统开发的单位,都成功进行了传感反

馈研究。如米德尔塞克斯工业大学致力于使机器人能组织和来自不同

类型传感器的数据。这种机器人能“看”、“感”和“听”,它更接近

于人。

2.3听觉传感

由于目前用的最多的是麦克风与机器人的自然语言理解系统。

2.4运动性能

机器人通常是要在周围移动物体的,例如:机器人臂到轮子或脚的

运载器已有许多结构在使用,此外还有许多其他新机型在研究之中。为

在内部空间任意点以任意运动性方式操作一个物体,机器人臂需要有6

个自由度:左/右、前/后、上/下、投、卷和左右摆转。在工业中使用

的坐标已有6个:圆柱形、球形、笛卡尔坐标、旋转坐标、Scara type

和并行坐标。在国际机器人市场上圆柱体坐标机器人现已有

售;Unimate机器人系列为球形坐标系统,手臂可移进移出,绕其坐标移

动,还可以做旋转的纵向传输数据。当前机器人爪设研制目标是通过现

有系统的组合或利用完全不同的的计思想开发当更灵活、更有适应能

力的坐标系统。如伯明翰工程学院大学机械工程系研制的全交接左笛

卡尔坐标系机器人Locoman,它是一种装配机器人。在技术升级该机器

人上用控制设备来改进其刚性和精度。在控制装置方面,首先是完善从

执行机构的元件中摄取信号以把这种计送给电子信号传算机(反馈)的

装置;提高小型机械移动装置电动传感器的灵敏度、精确度和寿命;完

善运动程序给定、贮存和计算及整个数字程序控制的元件;研制小型准

确而又可靠的有感知装置,主要是动力机构和执行机构等等。在机器人

的计算———逻辑学装置和信息装置方面,首要问题是研制专业化的微

处理机。

3.智能机器人的未来产业发展

智能机器人的开发研究取得了近百年来的成果。那么,未来智能机

器人技术将如何健康发展呢?日本工业机器人协会对下一代机器人的发

展进行了预测。提出智能机器人近期将沿着自主性、车载通信和适应

性三个方向发展。下面我们简单介绍认知科学控制技术技术、操作器、

移动技术、动力源和驱动器、仿生机构等。

3.1人工智能技术在机器人中的应用

把传统的人工智能的符号处理技术应用到机器人中存在哪些困难

呢?一般的工业机器人的控制器,本质是一个数值计算系统。如若把人

工智慧系统(如专家系统)直接加到机器人控制器的顶层,若想做出得到

一个很好的智能控制器?并不那么容易。因为符号处理过程与数值计算,

在知识表示的抽象层次以及时间尺度上的重大差距,把两个系统直接结

合出来,相互之间将存在通信和交互的问题,这就是民间组织组织智能

控制系统的困难所在。这种十分困难表现在两个方面:一是传感器所获

取的提示信息通常是数量很大的数值信息,符号层一般很难直接使用这

些重要信息,需要经过压缩、变换、理解后把其后它转变为符号表示,

这往往是一件件很困难而又耗费时间一般来说的事。而信息来自分布

在不同地点和不同类型的多个传感器。从不同角度,以不同的测量方法

测量方法得到不同的环境信息。这些信息受到和各种非确定性因素的

影响,难免存在畸变、信息未必完整等缺陷,因此使上述的处理、变换

更加复杂和困难。二是从符号三层形成的命令和动作意图,要变成控制

级可执行控制台的指令(数据),也要经过分解、转换等过程,这也是困

难和费时的工作。它们同样受到控制动作和环境的非确定性因素的影

响。

由于这些困难,要把人工智能系统与传统机器人控制器直接结合起

来就很难建立实时性和适应性很好的系统内。为了解决机器人的智能

化,共同组成智能机器人系统,研究者们将面临许多困难且需要做长期,

或进行若干课题的研究。例如:高级思维活动应以什么方式的机器人系

统来模仿,是采取传统的人工智能符号直觉的方法,还是采用别的数学

方法?需不需要环境模型,需要怎样的环境模型;怎样建立环境模型,传

统的人工智能主要依据先验知识建立环境生态环境模型。

由于环境和任务的复杂性,环境的不确定性,这种建模方式遇到了

挑战,于是出现了依靠传感器建模的主张,这就引出一系列新的与传感

技术有关的课题。

人们为了探讨人工智能在机器人中近期的可用技术,暂时抛开人工

智能中的各种带根本性的争论,如符号主义与连接主义、有推理和无推

理智能等等,把着眼点放在人工智能技术中较的技术上。对传统的人工

智能当然,就是知识的符号表示和推理这部分半导体技术,看一看它对

当前的机器人技术的发展会有什么贡献。其主要就贡献体现在以下几

个方面:基于任务的传感技术,建立感知与动作的直接联系,基于传感器

的规划和决策,复杂动作的协调等。

3.2操作器

工业手臂的设计制造已趋于成熟,因此在智能机器人操作器方面的

研究,人们的兴趣主要集中在各种具有柔性和灵巧性的和手臂上。机器

人手臂要适应智能机器人高速、重载、高精度和轻质的发展趋势。其

中轻质化是关键。新型高刚度、抗震结构油墨和材料是目前国外研究

的前沿。机器人的手、腕以及连接机构是引人注目的研究课题。其中

手腕专业机构的研究注重于快速、准确、灵活性、柔顺性和结构的小

型化性。与人协调作业关系密切的一类智能机器人如医用机器人、空

间机器人、危险品处理过程机器人、打毛刺机器人等,它们都面临着如

何快速、准确地把人的意志和人手的熟练地人手操作传送到机器人执

行机构的问题。目前,要让虚拟实境作业一个小时,其软件编制需要60

个小时,费时又费工。改善这种状况,需要从软件和硬件两方面着手。

如多指多关节灵巧手是一种模拟人的通用手,它能比较逼真细腻地记录

和再现人手的熟练攻击方式,受到研究者的青睐。由于它涉及到操作力

学、结构学、专有传感器的控制、传感器融和等方面的结构性问题,研

制的难度很大,因此到目前为止,还无一种成熟的产品投放市场。

3.3移动技术

移动功能是智能机器人与工业机器人显著的区别之一。附加了移

动功能之后,机器人的作业范围大幅度减小,从而使移动机器人的概念

也从陆地气球拓展到水下和空中。近几年来,在欧美国家的机器人研究

计划中,移动技术占有非常重要的位置。例如在NASA空间站FREEDOM

上搭载的机器人、NASA和NSF共同开发的南极Erebus活火山探测机器

人、美国环保局主持开发的核废料处理机器人HA7BOT中,移动技术都

被列为关键技术。移动机构遭遇与面向作业任务的执行机构综合开发

是最近出现的新的倾向。因为无论何种机器人都需要通过搭载的机械

手或传感器来完成特定的作业功能。另一个倾向是移动的运动控制与

视觉的结合日益密切。这种倾向在美国ALV项目中已初见端倪,最近则

越过了静态图像识别的框框,进入主动视觉和主动传感的阶段。显然,

智能机器人在非结构环境中自主移动,或在遥控条件下移动,视觉-传感

器-驱动器的协调控制不可缺少。

最近几年,在步行机构,双足步行机,中型移动确实机构的开发和实

用化等方面都取得了一些进展。据日本工业行业协会机器人协会预估:

管内移动机器人将在2021年可达到实用化;与人具有同样步行速度的

多足步行机和双足步行机以及不平整地面行走和爬楼梯与人具有相同

速度的移动机器人将在2021年可达到实用化。

3.4动力源和驱动器

智能机器人的机动性准许动力源轻、小、出力大。而现有的移动

机器人无一例外地拖着“辫子”。以动力源的重量/功率之比为例,目

前电池约达到60g/W(连续使用小时),汽油机约为1.3g/W,都不理想,而

且使用有局限性。到目前为止,尚未见到目睹改善动力源的有效办法。

电机仍然是智能机器人的主要驱动器。要使使智能机器人的作业技能

与人相当,它的指、肘、肩、腕各关节大致需要有3-300Nm的输出力矩

和30-60r/min的输出转速。传统伺服电机的重量/功率之比约为30g/W,

而人在百米跑和投掷垒球时腿、肩、臂的出力大约为1g/W,相差甚大。

日本在改进电机的性能方面取得了长足的进步。例如:核工业机器人臂

和腿的驱动电机的重量已减轻航天工业到原来的1/10,使机器人整体自

重降低到700kg,但与它只能处理20kg重的工作相

比,远非令人满意。人们寄希望于即新驱动器,例如:人工肌肉、形

状记忆合金、氢吸附合金、压电元件、挠性轴、金属板集束传动等等。

虽然各有诱人的优点,但在实用性方面达不出伺服电机的水平。日本极

限作业机器人计划中,水下机器人机械手的手腕和手爪驱动采用了人工

肌肉,肌肉本身的重量才5-8g,以20kg/cm2压力的高压水为其他工作介

质,收缩力高达50kg(管径3mm)。这是新型驱动器一个成功的例子。总

之,智能机器人性能指标的改进是无止境的,对驱动器的要求也低越来

越高。什么是客观的标尺呢?一个容易接受的办法就是把它与人则的体

能加以比较。从这个角度来看,智能机器人驱动技术目前差距还相当大。

3.5仿生机构

智能机器人的生命在创新,开展仿生政府机构的研究,可以从生体

机构、移动模式、运动机理、能量分配、信息处理与综合,以及感知和

认知等方面多层次得到启发。目前,以驱体为构件监管机构的蛇形移动

机构、人工肌肉、仿象鼻柔性臂、人造关节、假肢、多肢体动物的运

动协调等等受到人们的。仿生自主性机构的自由度往往比较多,建立数

学模型以及基于数学模型的比较复杂,借助传感器获取信息加以简化可

能是一条出路。

近年来,机器人出现了一个女性主义是面向特定功能和作业开发专

用机器人,以追求高速、高效、单一化和低成本的前提条件。例如美国

IBM公司设计的超高速小型机器人,以50次/s的速度频繁往复于相距

数毫米的两点间,全面实现高密度高密度微型电子器件装配,定位精度

高达一微米。这种高速运动的动态平衡十分重要,虽然其组织工作区域

只有13mm×13mm×1mm,但其加速度却高达50g。IBM公司的技术人员对

机器人学提出了新的阐明问题:如何进行机构-控制-传感-单轴的一体

化设计,满足机械手高速高精度定位的要求。众所周知,机器人系统的

设计程序是先设计臂结构和驱动装置,然后设计控制器。实践证明,这

种设计即使能达到最佳的静力学性能,也一般来说不能满足动力学性能。

到目前为止,方法改进动力学经济性的方法并不多见,一般是按常识、

减轻构件的重量,匹配减速器的速比等等。

大批研发机器人和普遍人工智能机器人, 聊天机器人，做菜机器

人。迎宾机器人，服务机器人，娱乐机器人， 拉车机器人等等都已经

出现并应用在不同的领域，机器人智能化成为一种发展趋势。

4.结论

反向机器人是多学科交叉的产物，集成了运动学与动力学、机械

设计与制造、计算机硬件与软件、控制与传感器、模式识别与人工智

能等学科领域的先进理论与技术。同时，它又是一类一类典型的智能

化机器，是专用自动机器、数控机器的延伸与发展战略。当前，社会

需求和技术进步都对机器人向智能化发展提出了新的要求。

（1）自动化数字化应用领域的扩展对智能机器人及系统提出了新

的需求。

（2）科技信息技术与机器人的互动发展提升了机器人的高技术含

量。

（3）围绕机器人的概念创新、技术创新是国际科技竞争的重要方

面

（4）机器人是自动化领域中富有和生命力的亮点

参考文献：

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[8].吴玉香,王灏,毛宗源.人型间接自适应模糊控制器及其应用

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.

篇三：智能机器人论文

智

能

机

器

人

学院：

专业：

学号：

姓名：

机器人概论论文

摘要：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种具备一些与

人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和优势

互补能力，是一种具有模块化高度灵活性的自动化机器。近二十年中，

因为电脑技术、电子产品及生物显微照相等技术的大踏步技术发展，

“机械人”的研发热潮已从专业人士的热潮科研中走了出来，成为一

种文艺活动综合科研能力的开发大型活动。

正文：

（一）机器人定义

机器人（Robot）是自动执行其他工作的机器装置。它既可以接受

人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术

制定的电子技术原则纲领行动。它的任务是并负责或取代人类工作的

工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和棒粉的

产物。目前在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等重要领域军事战

略中均有重要用途。

现在，国际上对机器人的概念已经欧美国家逐渐趋近一致。一般

说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力

来实现各种功能的机器。联合国标准化下采纳了美国机器人协会给机

器人组织的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、

工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作

的专

门系统。

（二）机器人的教育工作结构组成及工作原理

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测鉴定器和控制系统等组

成。 执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其

中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器

人的自由度数。

检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要

反馈给电控，与设定重要信息进行比较后，对执行机构进行调整，以

保证机器人的动作符合预定的要求。

控制系统有两种方式。一种是机械式控制，即机器人的全部控制

由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微

机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的

控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、统计力学和动力学计算，

并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别等效一个CPU，

进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。

（三）机器人的未来国际化

机器人的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械手、机械臂

的开发与剪辑，也是为了以机械来代替人去难以人力所做完成的劳作

或探险。但近十几年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了

许多专业领域，应用的范畴十分广阔。大而言之，用之于太空开发，

月球车，

深海探测器，海洋石油开采，航天飞机机械臂等，奥梅利微型手

术机械，生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异，从拆弹器、清

除地雷器到客机重型飞机、战车，有人甚至预测未来战争可能如星球

大战那人一样，是机器人的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、

医学、文化产业、电讯业、能源开发，都将因机器人的大量登场而出

现产业革命。英国教授电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机

短讯、垃圾及网上搜寻引擎的出现而闻名，在最近敲定的科技展望五

十年的预测中，其中就有数条是关于机器人的。

未来的机器人将会朝着三个可以预见方面发展：

一、与人类社会的生活更为密切地结合紧密结合起来，当更以为

人作出更多的服务项目作为要素

二十年后，家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能

全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、

配药的服务。美国的机器人公司的总裁接受媒体采访时表示，该公司

生产的家用大扫除机器人产品，2021年万美金只有二百五十万美元销

售额，到2021年已猛增10倍以上。还有，家居的全自动化，无需驾

驶的自动汽车，等等，实在无法一一计数或作出预计。

二、仿生性，生物性的大趋向

以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱

重工附属公司Ryomei Engineering研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”

长1公尺，重25公斤，是一只不小的巨鱼，能自动畅游于水中，可协

助监察桥梁的保安和搜集整理鱼汛的情况，监视河水污染等。索尼公

司

研制的Aibo机器狗会主人对女主人声音有情绪反应，已能够模仿

悲欢离合和恐惧等情绪，将来可出现代替真正毫无疑问导盲犬的机器

狗。另外，电影《侏罗纪公园》的恐龙机器人等也是例子。这类仿生

性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送，甚至杀敌于无

形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心，已具相当

规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠，困于190米下

的深海，就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的，“天蝎”

号就是海底机器人。

三、最重要的发展战略是人性化

日本举行的万国博览会，被称为机器人的非常大集合巨大之展览

会，有人甚至将之称作“机器人万国博览会”，从中亦可看出日本的

这一产业优势及成果。在展场中，接待处、大会清扫工作、警备工作

等，多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器

人有关的活动，其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的

表演，譬如接待处的一位女性虚拟实境能听、说六国语言，而且说话

时眼、嘴皆会动，面部肌肉也有活动。虚拟实境造型奇特有趣的高尔

夫球机器人“坎迪—5”，它内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会

员的资料库，并架设有全球卫星定位系统，能作360度自如旋转，它

的系统将愈加精密，并更具人性化，科学家预计在2021年后完成其全

部制作时，它可充当球僮并可从旁给予击球建议。此外，尚有具“视

觉”、“味蕾”的机器人，它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、

含量马上作出认定，譬如将一只苹果摆在其手臂前才前，可以打印出

该只苹果的糖份、维生素含量等。最引人注目的是机器人管乐队的演

奏，以机器人演奏真正的乐器，