人工智能 - 机器人

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机器人是人工智能领域的一个分支，它致力于研究如何创造智能高效的机器人。

什么是机器人？

机器人是在现实世界环境中行动的智能代理。

目标

机器人的目标是通过感知、拾取、移动、修改物体的物理属性、破坏物体或产生影响来操纵物体，从而解放人力，避免重复性工作带来的无聊、分心或疲惫。

什么是机器人技术？

机器人技术是人工智能的一个分支，它融合了电气工程、机械工程和计算机科学，用于机器人的设计、制造和应用。

机器人技术的各个方面

• 机器人具有机械结构、形态或形状，旨在完成特定任务。

• 它们具有电气组件，为机械设备提供动力和控制。

• 它们包含一定程度的计算机程序，决定机器人做什么、何时做以及如何做。

机器人系统与其他AI程序的区别

以下是两者之间的区别：

机器人运动

运动是使机器人能够在其环境中移动的机制。有各种类型的运动：

• 腿式
• 轮式
• 腿轮组合式运动
• 履带式滑动/侧滑

腿式运动

• 这种类型的运动消耗更多能量，同时可以实现行走、跳跃、小跑、跳跃、爬上爬下等动作。

• 它需要更多的电机来完成运动。它适用于崎岖和平坦的地形，在不规则或过于光滑的表面上，与轮式运动相比，它会消耗更多能量。由于稳定性问题，实现起来比较困难。

• 它有多种类型，包括一腿、两腿、四腿和六腿机器人。如果机器人有多条腿，则需要腿部协调才能实现运动。

机器人可以移动的步态（每个腿的提升和释放事件的周期性序列）总数取决于腿的数目。

如果机器人有k条腿，则可能的事件数N = (2k-1)!。

对于两足机器人 (k=2)，可能的事件数为 N = (2k-1)! = (2*2-1)! = 3! = 6。

因此，共有六个可能的不同事件：

• 抬起左腿
• 放下左腿
• 抬起右腿
• 放下右腿
• 同时抬起双腿
• 同时放下双腿

对于k=6条腿，共有39916800个可能的事件。因此，机器人的复杂度与腿的数目成正比。

轮式运动

它需要较少的电机来完成运动。实现起来比较容易，因为在轮子数量较多的情况下，稳定性问题较少。与腿式运动相比，它更节能。

• 标准轮 - 围绕轮轴和接触点旋转

• 万向轮 - 围绕轮轴和偏置转向关节旋转。

• 瑞典45^o和瑞典90^o轮 - 全向轮，围绕接触点、轮轴和滚轮旋转。

• 球形轮 - 全向轮，技术实现难度大。

滑动/侧滑运动

在这种类型中，车辆使用履带，就像坦克一样。机器人通过以不同的速度在相同或相反的方向移动履带来转向。由于履带与地面的接触面积大，因此它提供了稳定性。

机器人的组成部分

机器人由以下部分组成：

• 电源 - 机器人由电池、太阳能、液压或气动电源供电。

• 执行器 - 它们将能量转换为运动。

• 电动机（交流/直流） - 它们用于旋转运动。

• 气动人工肌肉 - 当空气被吸入其中时，它们会收缩近40%。

• 形状记忆合金线 - 当电流通过时，它们会收缩5%。

• 压电电机和超声波电机 - 最适合工业机器人。

• 传感器 - 它们提供有关任务环境实时信息的知识。机器人配备视觉传感器，以便计算环境中的深度。触觉传感器模仿人手指触觉感受器的机械特性。

计算机视觉

这是一项人工智能技术，使机器人能够“看见”。计算机视觉在安全、安保、健康、访问和娱乐领域发挥着至关重要的作用。

计算机视觉自动从单个图像或一系列图像中提取、分析和理解有用的信息。这个过程涉及开发算法以实现自动视觉理解。

计算机视觉系统的硬件

这包括：

• 电源
• 图像采集设备，例如摄像头
• 处理器
• 软件
• 用于监控系统的显示设备
• 附件，例如相机支架、电缆和连接器

计算机视觉的任务

• OCR - 在计算机领域，光学字符识别 (OCR) 是一种将扫描文档转换为可编辑文本的软件，它通常与扫描仪一起使用。

• 人脸检测 - 许多最先进的相机都具有此功能，它可以读取面部并拍摄具有完美表情的照片。它用于在正确匹配时允许用户访问软件。

• 目标识别 - 它们安装在超市、相机和高端汽车（例如宝马、通用汽车和沃尔沃）中。

• 位置估计 - 它是根据相机估计物体的相对位置，例如人体内肿瘤的位置。

计算机视觉的应用领域

• 农业
• 自动驾驶汽车
• 生物识别
• 字符识别
• 法医、安全和监控
• 工业质量检验
• 人脸识别
• 手势分析
• 地球科学
• 医学影像
• 污染监测
• 过程控制
• 遥感
• 机器人
• 交通运输

机器人技术的应用

机器人技术在各个领域都发挥着重要作用，例如：

• 工业 - 机器人用于物料搬运、切割、焊接、喷漆、钻孔、抛光等。

• 军事 - 自动化机器人可以在战争期间到达无法到达和危险区域。由国防研究与发展组织 (DRDO) 开发的名为“Daksh”的机器人正在执行安全销毁危险物体的任务。

• 医学 - 机器人能够同时进行数百次临床测试、康复永久性残疾人士以及进行复杂的手术，例如脑瘤手术。

• 探测 - 用于太空探测的机器人攀岩者和用于海洋探测的水下无人机只是其中几个例子。

• 娱乐 - 迪斯尼的工程师为电影制作创造了数百个机器人。