智能機(jī)器人之所以叫智能機(jī)器人,這是因?yàn)樗邢喈?dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”。在腦中起作用的是中央計(jì)算機(jī),這種計(jì)算機(jī)跟操作它的人有直接的聯(lián)系。主要的是,這樣的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行按目的安排的動(dòng)作。正因?yàn)檫@樣,我們才說這種機(jī)器人才是真正的機(jī)器人,盡管它們的外表可能有所不同。
基本解釋
我們從廣泛意義上理解所謂的智能機(jī)器人,它給人的深刻的印象是個(gè)獨(dú)特的進(jìn)行自我控制的“活物”。其實(shí),這個(gè)自控“活物”的主要器官并沒有像真正的人那樣微妙而復(fù)雜。
智能機(jī)器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器,如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外,它還有效應(yīng)器,作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉,或稱自整步電動(dòng)機(jī),它們使手、腳、長(zhǎng)鼻子、觸角等動(dòng)起來。由此也可知,智能機(jī)器人至少要具備三個(gè)要素:感覺要素,運(yùn)動(dòng)要素和思考要素。
我們稱這種機(jī)器人為自控機(jī)器人,以便使它同前面談到的機(jī)器人區(qū)分開來。它是控制論產(chǎn)生的結(jié)果,控制論主張這樣的事實(shí):生命和非生命有目的的行為在很多方面是致的。正像個(gè)智能機(jī)器人制造者所說的,機(jī)器人是種系統(tǒng)的功能描述,這種系統(tǒng)過去只能從生命細(xì)胞生長(zhǎng)的結(jié)果中得到,現(xiàn)在它們已經(jīng)成了我們自己能夠制造的東西了。
智能機(jī)器人能夠理解人類語(yǔ)言,用人類語(yǔ)言同操作者對(duì)話,在它自身的“意識(shí)”中單獨(dú)形成了種使它得以“生存”的外界環(huán)境——實(shí)際情況的詳盡模式。它能分析出現(xiàn)的情況,能調(diào)整自己的動(dòng)作以達(dá)到操作者所提出的全部要求,能擬定所希望的動(dòng)作,并在信息不充分的情況下和環(huán)境迅速變化的條件下完成這些動(dòng)作。
按功能分類
可分為般機(jī)器人和智能機(jī)器人。
般機(jī)器人是指不具有智能,只具有般編程能力和操作功能的機(jī)器人。
到目前為止,在世界范圍內(nèi)還沒有個(gè)統(tǒng)的智能機(jī)器人定義。大多數(shù)專認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個(gè)要素:是感覺要素,用來認(rèn)識(shí)周圍環(huán)境狀態(tài);二是運(yùn)動(dòng)要素,對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作;三是思考要素,根據(jù)感覺要素所得到的信息,思考出采用什么樣的動(dòng)作。感覺要素包括能感知視覺、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(shí)質(zhì)上就是相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官,它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動(dòng)元件、行程開關(guān)等機(jī)電元器件來實(shí)現(xiàn)。對(duì)運(yùn)動(dòng)要素來說,智能機(jī)器人需要有個(gè)無軌道型的移動(dòng)機(jī)構(gòu),以適應(yīng)諸如平地、臺(tái)階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成。在運(yùn)動(dòng)過程中要對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)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。智能機(jī)器人的思考要素是三個(gè)要素中的關(guān)鍵,也是人們要賦予機(jī)器人必備的要素。思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動(dòng)。這些智力活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是個(gè)信息處理過程,而計(jì)算機(jī)則是完成這個(gè)處理過程的主要手段。
智能機(jī)器人根據(jù)其智能程度的不同,又可分為三種:
傳感型機(jī)器人
又稱外部受控機(jī)器人。機(jī)器人的本體上沒有智能單元只有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)機(jī)構(gòu),它具有利用傳感信息(包括視覺、聽覺、觸覺、接近覺、力覺和紅外、超聲及激光等)進(jìn)行傳感信息處理、實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。受控于外部計(jì)算機(jī),在外部計(jì)算機(jī)上具有智能處理單元,處理由受控機(jī)器人采集的各種信息以及機(jī)器人本身的各種姿態(tài)和軌跡等信息,然后發(fā)出控制指令指揮機(jī)器人的動(dòng)作。目前機(jī)器人世界杯的小型組比賽使用的機(jī)器人就屬于這樣的類型。
交互型機(jī)器人
機(jī)器人通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對(duì)話,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制與操作。雖然具有了部分處理和決策功能,能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)些諸如軌跡規(guī)劃、簡(jiǎn)單的避障等功能,但是還要受到外部的控制。
自主型機(jī)器人
在設(shè)計(jì)制作之后,機(jī)器人無需人的干預(yù),能夠在各種環(huán)境下自動(dòng)完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。自主型機(jī)器人的本體上具有感知、處理、決策、執(zhí)行等模塊,可以就像個(gè)自主的人樣獨(dú)立地活動(dòng)和處理問題。機(jī)器人世界杯的中型組比賽中使用的機(jī)器人就屬于這類型。全自主移動(dòng)機(jī)器人的重要的特點(diǎn)在于它的自主性和適應(yīng)性,自主性是指它可以在定的環(huán)境中,不依賴任何外部控制,完全自主地執(zhí)行定的任務(wù)。適應(yīng)性是指它可以實(shí)時(shí)識(shí)別和測(cè)量周圍的物體,根據(jù)環(huán)境的變化,調(diào)節(jié)自身的參數(shù),調(diào)整動(dòng)作策略以及處理緊急情況。交互性也是自主機(jī)器人的個(gè)重要特點(diǎn),機(jī)器人可以與人、與外部環(huán)境以及與其他機(jī)器人之間進(jìn)行信息的交流。由于全自主移動(dòng)機(jī)器人涉及諸如驅(qū)動(dòng)器控制、傳感器數(shù)據(jù)融合、圖像處理、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等許多方面的研究,所以能夠綜合反映個(gè)在制造業(yè)和人工智能等方面的水平。因此,許多都非常重視全自主移動(dòng)機(jī)器人的研究。
智能機(jī)器人的研究從60年代初開始,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,目前,基于感覺控制的智能機(jī)器人(又稱第二代機(jī)器人)已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用階段,基于知識(shí)控制的智能機(jī)器人(又稱自主機(jī)器人或下代機(jī)器人)也取得較大進(jìn)展,已研制出多種樣機(jī)。
按智能程度分類
初智能機(jī)器人
智能機(jī)器人是在工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,現(xiàn)在已開始用于生產(chǎn)和生活的許多領(lǐng)域,按其擁有智能的水平可以分為兩類:
是初智能機(jī)器人.它和工業(yè)機(jī)器人不樣,具有象人那樣的感受,識(shí)別,推理和判斷能力.可以根據(jù)外界條件的變化,在定范圍內(nèi)自行修改程序,也就是它能適應(yīng)外界條件變化對(duì)自己怎樣作相應(yīng)調(diào)整.不過,修改程序的原則由人預(yù)先給以規(guī)定.這種初智能機(jī)器人已擁有定的智能,雖然還沒有自動(dòng)規(guī)劃能力,但這種初智能機(jī)器人也開始走向成熟,達(dá)到實(shí)用水平.
高智能機(jī)器人
二是高智能機(jī)器人.它和初智能機(jī)器人樣,具有感覺,識(shí)別,推理和判斷能力,同樣可以根據(jù)外界條件的變化,在定范圍內(nèi)自行修改程序.所不同的是,修改程序的原則不是由人規(guī)定的,而是機(jī)器人自己通過學(xué)習(xí),總結(jié)經(jīng)驗(yàn)來獲得修改程序的原則.所以它的智能高出初能智能機(jī)器人.這種機(jī)器人已擁有定的自動(dòng)規(guī)劃能力,能夠自己安排自己的工作.這種機(jī)器人可以不要人的照料,完全獨(dú)立的工作,故稱為高自律機(jī)器人.這種機(jī)器人也開始走向?qū)嵱谩?br />