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人工智能機器人主要工作原理

圖文 更新时间:2024-07-23 00:13:31

什麼樣的機器人能夠稱得上是智能機器人?目前世界範圍内還沒有一個統一定義我們認為如果對智能機器人進行抽象化解析,往往需要具備三大要素——即感知、決策和控制。感知要素:用來認識周圍環境狀态,包括能感知視覺、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺等的接觸型傳感器。這些要素實質上就是相當于人的眼、鼻、耳等五官,功能可以利用諸如攝像機、像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關等機電元器件來實現。決策要素:也稱為思考要素,根據傳感器收集的數據,思考出采用什麼樣的動作。智能機器人的思考要素是三個要素中的關鍵。思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。

人工智能機器人主要工作原理(解讀影響智能機器人的設計原理)1

這些智力活動實質上是一個信息處理過程,而計算機則是完成這個處理過程的主要手段。控制要素:也稱為運動要素,對外界做出反應性動作;對運動要素來說,智能機器人需要有一個無軌道型的移動機構,以适應諸如平地、台階、牆壁、樓梯、坡道等不同的地理環境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機構來完成。在運動過程中要對移動機構進行實時控制,這種控制不僅要包括有位置控制,而且還要有力度控制、位置與力度混合控制、伸縮率控制等。從商業機會的角度來講,三大要素并不是獨立割裂的,例如做視覺傳感器的玩家往往要配套相應的軟件算法,服務于各細分場景的廠商需要極強的多傳感器融合、多機型控制及面向行業的智能決策能力。三大要素中既有專精于某一環節的零部件或軟件供應商機會(如核心零部件、操作系統、關鍵控制算法等),也有整合了其中2-3個環節的關鍵技術要素,為細分場景提供全套服務的應用機會(例如在清潔、配送、交通等場景的機器人服務商)。

内部傳感器:内部傳感器是用于測量機器人自身狀态的功能元件,其功能是測量運動學量和力學量,用于機器人感知自身的運動狀态,使得機器人可以按照規定的位置、軌迹和速度等參數運動;包括位置傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、壓力傳感器、力矩傳感器、姿态傳感器等。外部傳感器:外部傳感器主要是感知機器人自身所處環境以及自身和環境之家的相互信息,包括視覺、力覺等。包括激光雷達、嗅覺傳感器、視覺傳感器、語音合成、語音識别、可見光和紅外線傳感器等。

視覺和接近傳感器:類似于自動駕駛車輛所需的傳感器,包括攝像頭、紅外線、聲納、超聲波、雷達和激光雷達。某些情況下可以使用多個攝像頭,尤其是立體視覺。将這些傳感器組合起來使用,機器人便可以确定尺寸,識别物體,并确定其距離。觸覺傳感器:微型開關是接觸傳感器最常用型式,另有隔離式雙态接觸傳感器(即雙穩态開關半導體電路)、單模拟量傳感器、矩陣傳感器(壓電元件的矩陣傳感器、人工皮膚——變電導聚合物、光反射觸覺傳感器等)。射頻識别(RFI傳感器:可以提供識别碼并允許得到許可的機器人獲取其他信息。聲學傳感器(麥克風):幫助機器人接收語音命令并識别熟悉環境中的異常聲音。如果加上壓電傳感器,還可以識别并消除振動引起的噪聲,避免機器人錯誤理解語音命令。先進的算法甚至可以讓機器人了解說話者的情緒。濕溫度傳感器:是機器人自我診斷的一部分,可用于确定其周遭的環境,避免潛在的有害熱源。利用化學、光學和顔色傳感器,機器人能夠評估、調整和檢測其環境中存在的問題。運動穩定性感知:對于可以走路、跑步甚至跳舞的人形機器人,穩定性是一個主要問題。它們需要與智能手機相同類型的傳感器,以便提供機器人的準确位置數據。

綜上所述,機器人的設計應去除不必要的突起或銳利的部分,使用适應作業環境的材料,采用動作中不易發生損壞或事故的故障安全防護結構。此外,應配備在機器人使用時的誤動作檢測停止功能和緊急停止功能,以及周邊設備發生異常時防止機器人危險性的聯鎖功能等,保證安全作業。

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