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智能移動(dòng)機(jī)器人,是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中了傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)化控制工程以及人工智能等多學(xué)科的研究成果,代表機(jī)電一體化的高成就,是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展活躍的領(lǐng)域之一。隨著機(jī)器人性能不斷地完善,移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展,不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用,而且在城市安全、國(guó)防和空間探測(cè)領(lǐng)域等有害與危險(xiǎn)場(chǎng)合得到很好的應(yīng)用。因此,移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。
移動(dòng)機(jī)器人的研究始于60 年代末期。斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen 和Charles Rosen 等人,在1966年至1972 年中研發(fā)出了取名Shakey的自主移動(dòng)機(jī)器人。目的是研究應(yīng)用人工智能技術(shù),在復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。
根據(jù)移動(dòng)方式來(lái)分,可分為:輪式移動(dòng)機(jī)器人、步行移動(dòng)機(jī)器人(單腿式、雙腿式和多腿式)、履帶式移動(dòng)機(jī)器人、爬行機(jī)器人、蠕動(dòng)式機(jī)器人和游動(dòng)式機(jī)器人等類型;按工作環(huán)境來(lái)分,可分為:室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人和室外移動(dòng)機(jī)器人;按控制體系結(jié)構(gòu)來(lái)分,可分為:功能式(水平式)結(jié)構(gòu)機(jī)器人、行為式(垂直式)結(jié)構(gòu)機(jī)器人和混合式機(jī)器人;按功能和用途來(lái)分,可分為:醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、助殘機(jī)器人、清潔機(jī)器人等;
一種由傳感器、遙控操作器和自動(dòng)控制的移動(dòng)載體組成的機(jī)器人系統(tǒng)。移動(dòng)機(jī)器人具有移動(dòng)功能,在代替人從事危險(xiǎn)、惡劣(如輻射、有毒等)環(huán)境下作業(yè)和人所不及的(如宇宙空間、水下等)環(huán)境作業(yè)方面,比一般機(jī)器人有更大的機(jī)動(dòng)性、靈活性。
移動(dòng)機(jī)器人是一種在復(fù)雜環(huán)境下工作的,具有自行組織、自主運(yùn)行、自主規(guī)劃的智能機(jī)器人,融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)等。
60年代后期,美國(guó)和蘇聯(lián)為完成月球探測(cè)計(jì)劃,研制并應(yīng)用了移動(dòng)機(jī)器人。美國(guó)“探測(cè)者”3號(hào),其操作器在地面的遙控下,完成了在月球上挖溝和執(zhí)行其他任務(wù)。蘇聯(lián)的“登月者”20號(hào)在無(wú)人駕駛的情況下降落在月球表面,操作器在月球表面鉆削巖石,并把土壤和巖石樣品裝進(jìn)回收容器并送回地球。70年代初期,日本早稻田大學(xué)研制出具有仿人功能的兩足步行機(jī)器人。為適應(yīng)原子能利用和海洋開(kāi)發(fā)的需要,極限作業(yè)機(jī)器人和水下機(jī)器人也發(fā)展較快。
移動(dòng)機(jī)器人隨其應(yīng)用環(huán)境和移動(dòng)方式的不同,研究?jī)?nèi)容也有很大差別。其共同的基本技術(shù)有傳感器技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)、操作器、控制技術(shù)、人工智能等方面。它有相當(dāng)于人的眼、耳、皮膚的視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器和觸覺(jué)傳感器。移動(dòng)機(jī)構(gòu)有輪式(如四輪式、兩輪式、全方向式、履帶式)、足式(如 6足、4足、2足)、混合式(用輪子和足)、特殊式(如吸附式、軌道式、蛇式)等類型。輪子適于平坦的路面,足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)適于山岳地帶和凹凸不平的環(huán)境。移動(dòng)機(jī)器人的控制方式從遙控、監(jiān)控向自治控制發(fā)展,綜合應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)、問(wèn)題求解、專家系統(tǒng)等人工智能等技術(shù)研制自治型移動(dòng)機(jī)器人。
移動(dòng)機(jī)器人除用于宇宙探測(cè)、海洋開(kāi)發(fā)和原子能等領(lǐng)域外,在工廠自動(dòng)化、建筑、采礦、排險(xiǎn)、軍事、服務(wù)、農(nóng)業(yè)等方面也有廣泛的應(yīng)用前景。總共分為4大應(yīng)用范圍、工業(yè)機(jī)器人、探索機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、軍事機(jī)器人。
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