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机器人在工业和服务领域的典型应用有哪些

2023年3月05日 08:12:03
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机器人从机械臂到现在的智能robot,终极目的是模拟人类的“心智”帮助我们实现一些跨越时空的更适合做亲密互动的“神”任务。

按照机器人预期的应用领域和执行的任务可分为工业机器人和服务机器人。工业机器人因为其工作环境简单,所以其设计任务也可以相对简化。另一种服务机器人,包括像扫地机器人、自动驾驶汽车、无人侦察机以及外科手术机器人都需要帮助人类完成任务,因而要不断改进传感器技术以实现更亲密的用户互动。

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工业机器人

工业机器人取代了从事简单重复性工作的人类工人,实现了工厂装配线可以在没有人的情况下进行操作。在一个定义明确的环境中,机器人必须按照指定的顺执行任务,作用于精确放置在它面前的对象。有人可能会认为这些都是自动化设备而不是机器人。但是如今的自动化设备在某种程度上依赖于传感器,它们可以被视为机器人。因为它们工作在一个人类不允许进人的特定环境中,所以它们的设计被简化了。工业机器人需要更多的灵活性,例如,在不同方向操作对象的能力,或识别需要按正确顺序打包不同对象的能力。当业机器人与人类互动时,需要额外的灵活性,这就对机器人手臂和移动机器人提出强烈的安全要求。特别是,机器人的速度必须降低和机械设计必须确保活动部件不会对用户造成伤害。人类与机器人一起工作的好处在于每个人都可以执行他们最擅长的工作,即机器人执行重复或危险的任务,而人类因为能快速识别、捕捉错误和优化的机会,所以可以执行更复杂的步骤,并定义机器人的整体任务。

机器人在工业和服务领域的典型应用有哪些插图

 

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自主移动机器人

许多移动机器人都是需要远程控制的,它们执行的任务包括管道检查、航空摄影和炸弹处理等,这些都需要操作员来控制。这些机器人不是自主的,它们用传感器让操作员远程进入危险、遥远或难以进入的地方。其中一些是半自主的,它们可以是自动执行部分子任务,如管道机器人可以控制它在管道内的运动,而人类负责寻找需要修理的地方即可。当人类确定好无人机的飞行路径后,无人机的自动驾驶仪便可稳定飞行。完全自主移动机器人不依赖于操作者,而是机器人自己做定义和执行任务,如在不确定的地形(比如墙壁、门、十字路口)和不断变化的环境中(比如医院门诊大厅走来走去的人群,街道上移动的汽车导航运输材料。近些年来最受关注的自主移动机器人之一便是无人驾驶汽车。由于机动交通环境的高度复杂性和不确定性,以及严格的安全驾驶要求,对汽车的开发提出更高的要求。而更困难和危险的环境是太空。“旅居者号”(Sojourner) 和“好奇号”(Curiosity)火星漫游者是半自主移动机器人。“旅居者号”在 1997 年活跃了三个月,“好奇号”自 2012 年登陆火星以来一直很活跃。虽然地球上的人类驾驶员控制着任务(驾驶路线和将要进行的科学实验),但探测车确实有自动规避危险的能力。类人机器人是指外形与人类相似的机器人。类人机器人的主要特征包括它们可以在人类的日常环境中工作、可以使用人类日常使用的工具、外形与人类相似。其设计大多是为了满足功能方面的需求,比如检测老人的健康状况、取药、整理床单的莱尔克斯(Liectroux)机器人和与老年人进行言语交流的佐拉(Zola)机器人。也可能是为了实验目的,比如研究两足运动,或者是帮助人类更好地探索人类的认知、智能、心理等特点。

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 类人机器人

一般来说,类人机器人有一个躯干、一个头、两个手臂和两条腿,但是一些形式的类人机器人可能只建模身体的一部分,例如,从腰部以上建模的 PR2 机器人和Robear 机器人。

机器人在工业和服务领域的典型应用有哪些插图1

如今,机器人技术的大部分研究和发展都集中在通过改进传感器和使机器人能够更智能地控制以提高机器人的自主性上。更好的传感器可以感知更复杂的情况但是机器人处理这些复杂的情况时要能够十分灵活地控制其行为。特别是视觉,这是一个非常活跃的研究领域。因为相机很便宜,因而机器人凭借相机可以获得非常丰富的信息。人们也正在努力使系统更加灵活,这样机器人就可以向人类学习或适应新的环境。另一个活跃的研究领域则是人类和机器人之间的互动。这涉及机器人的感觉和智能,但同时也必须考虑人机互动的心理学和社会学。

 

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