人工智能 - 机器人技术

机器人技术是人工智能的一个领域，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人工代理。

目标

机器人旨在通过感知、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，从而使人力从重复性功能中解放出来，而不会感到无聊、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，由电气工程、机械工程和计算机科学组成，用于机器人的设计、构造和应用。

机器人技术方面

• 机器人具有机械构造、形式或形状，旨在完成特定任务。

• 它们具有电气元件，为机械提供动力并进行控制。

• 它们包含一定程度的计算机程序，用于确定机器人执行什么、何时以及如何执行某项操作。

机器人系统与其他 AI 程序的区别

以下是两者的区别 −

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 −

• 腿部运动
• 轮式运动
• 腿部运动和轮式运动相结合
• 履带式滑行/滑行

腿部运动

• 这种运动类型在展示行走、跳跃、小跑、跳跃、爬上爬下等动作时会消耗更多功率。

• 它需要更多电机来完成运动。它适用于崎岖和平坦的地形，不规则或过于光滑的表面会使轮式运动消耗更多功率。由于稳定性问题，它实施起来有点困难。

• 它有一条、两条、四条和六条腿的多种选择。如果机器人有多条腿，那么腿部协调对于运动来说是必要的。

机器人可以行走的步态（每条腿的周期性抬起和释放事件序列）总数取决于其腿的数量。

如果机器人有 k 条腿，则可能事件的数量 N = (2k-1)!。

对于两条腿的机器人（k=2），可能事件的数量为 N = (2k-1)! = (2*2-1)! = 3! = 6。

因此有六种可能的不同事件 −

• 抬起左腿
• 松开左腿
• 抬起右腿
• 松开右腿
• 同时抬起双腿
• 同时松开双腿

如果腿数为 k=6，则有 39916800 种可能事件。因此，机器人的复杂性与腿数成正比。

轮式运动

完成运动需要的电机数量较少。轮子数量越多，稳定性问题越少，因此实现起来越容易。与腿部运动相比，它更节能。

• 标准轮 − 绕轮轴和接触点旋转

• 脚轮 − 绕轮轴和偏置转向接头旋转。

• 瑞典 45^o 和瑞典 90^o 轮 − 全向轮，绕接触点、轮轴和滚轮旋转。

• 球形轮 −全向轮，技术上难以实现。

滑行/打滑移动

在这种类型中，车辆使用坦克中的履带。通过以不同的速度沿相同或相反方向移动履带来操纵机器人。由于履带和地面的接触面积大，因此可以提供稳定性。

机器人的组件

机器人由以下部件构成 −

• 电源 −机器人由电池、太阳能、液压或气动电源供电。

• 执行器 − 它们将能量转化为运动。

• 电动机（交流/直流） − 它们是旋转运动所必需的。

• 气动空气肌肉 − 当空气被吸入时，它们会收缩近 40%。

• 肌肉线 − 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的实时信息的知识。机器人配备视觉传感器来计算环境中的深度。触觉传感器模仿人类指尖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，机器人可以借助它来观察。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。

计算机视觉会自动从单个图像或图像阵列中提取、分析和理解有用的信息。这一过程涉及算法的开发以实现自动视觉理解。

计算机视觉系统的硬件

这涉及 −

• 电源
• 图像采集设备，如相机
• 处理器
• 软件
• 用于监控系统的显示设备
• 配件，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，光学字符阅读器是一种将扫描的文档转换为可编辑文本的软件，与扫描仪一起提供。

• 人脸检测 −许多最先进的相机都具有此功能，可以读取面部表情并拍摄出完美表情的照片。它用于让用户在正确匹配时访问软件。

• 物体识别 − 它们安装在超市、相机、宝马、通用和沃尔沃等高端汽车中。

• 估计位置 − 它估计物体相对于相机的位置，就像人体肿瘤的位置一样。

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
• 取证、安全和监控
• 工业质量检测
• 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
• 机器人技术
• 运输

机器人技术的应用

机器人技术在各个领域都发挥了重要作用，例如 −

• 工业 − 机器人用于处理材料、切割、焊接、涂色、钻孔、抛光等。

• 军事 − 自主机器人可以在战争期间到达难以接近的危险区域。由国防研究与发展组织 (DRDO) 开发的名为 Daksh 的机器人可以安全地摧毁危及生命的物体。

• 医学 − 机器人能够同时进行数百项临床测试，康复永久残疾的人，并执行复杂的手术，例如脑瘤。

• 探索 − 用于太空探索的机器人攀岩者、用于海洋探索的水下无人机只是其中几个例子。

• 娱乐 − 迪士尼的工程师已经创造了数百个用于电影制作的机器人。