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仿真机器人发展及其技术探索 摘 要:仿真机器人是探讨人类智能的高级平台,它是机械、电子、计算机、传感器、限制技术、人工智能、仿生学等多种学科综合应用,目前已成为机器人领域的探讨热点问题之一。在对国内外仿真人机器人探讨现状进行广泛调研的基础上,进行了仿真人机器人的初步探讨与探究,取得了明显的进展。 关键词:仿真机器人 遥控 电力无线传输 超声电机 中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号:1017-9416(2022)11-0005-01 1前言 仿真机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、自动限制、计算机、人工智能、光电技术、传感技术、通讯技术、仿真技术等多种学科和技术的综合应用。仿真机器人做为新一代生产和服务工具,在制造领域和非制造领域占有更广泛、更重要的位置,这对人类开拓新的产业,提高生产与生活水平具有非常现实的意义,代表着一个国家的高科技发展水平,是目前科技发展最活跃的领域之一。 2 仿真人机器人的发呈现状 2.1 国外仿真人机器人 日本科学家今年推出一款以一名年轻女性为原型的仿真机器人。“她”能够仿照人类多种表情和动作,几乎以假乱真。这款机器人配备动作捕获系统和12个气压传动装置,能够同步仿照人类行走、说话等动作。面部由橡胶制成,能够作出微笑、咧嘴笑和皱眉等表情。这款机器人(现阶段)能在5至10秒内让人难辨真伪,科学家们正在把这段时间延长至10分钟。 日本产业技术综合探讨所(AIST)今年还研制一个出会说话,可行走而又具有丰富表情的新型“HRP-4C”机器人,“她”身穿一套银白和黑色相间的太空服。身高和体重同日本一般女性基本接近。“HRP-4C”全身共有30个马达来限制肢体移动。可以做出喜、怒、哀、乐和惊异的表情。此外,它还能够缓慢行走,挤眼睛和用女性嗓音说话。 韩国科研人员今年已经将新研制的“机器人老师”投放教学实践岗位。操控人员可以通过传声器和摄像机来遥控“机器人老师”,而机器人则通过语音识别系统的来和学生们沟通。这些“机器人老师”从来不会生气,也不会对学生大发脾气,学生们对他们“机器人老师”的工作普遍持拥护的看法。科研人员表示,实践证明,“机器人英语老师”有助于提高学生学习英语的爱好并增加他们的自信。 2.2 国内仿真人机器人 国内江苏高校计算机科学与通信工程学院在仿真人机器人方面进行了探讨与探究,并取得初步成果,见图1江大机器人老师。其特点如下: (1)与现有技术相比,江大机器人老师具有突出的技术特点和显著进步。内部结构完全按真人的骨架结构与尺寸和比例来设计;外表形态按真人外形设计;并在表情建立、行走限制理论等方面取得进展。 (2)限制方法:遥控仿真教学机器人应用了无线网络视频传输的技术特点,图1:江大机器人老师能够将应用环境(课堂或监控等)的图像传输到任何具备网络条件的限制端,由后台限制(遥控)教学机器人的教学内容并回答学生的提问,所以适用范围大。 (3)遥控仿真教学机器人具有多功能(多用途)特点,可以广泛用于各种须要仿真人机器人的场合,有明显的市场和经济效益。 (4)遥控仿真机器人还努力争取在机器人动力(电源)供应技术方面有所突破,正在试验采纳电力无线传输的先进技术。假如能做到这一点,该机器人外部将没有任何连接电源和信号线,内部也没有电池,大大扩展了应用范围。 (5)江大仿真机器人老师在行走驱动与限制方面,打算全面采纳超声电机技术;超声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是全新概念的新型驱动装置,电机具有转速低、转矩大、结构紧凑、体积小、噪声小等优点。 3 仿真人机器人的发展趋势与技术 仿真人机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展,其现状及发展趋势与技术主要体现在以下几个方面: 3.1 机器人机构技术 目前探讨重点是机器人新的结构、功能及可实现性,其目的是使机器功能更强、柔性更大、满意不同目的的需求。另外探讨机器人一些新的设计方法,探究新的高强度轻质材料,进一步提高负载自重比。同时机器人机构向着模块化、可重构方向发展。 3.2 机器人限制技术 现已实现了机器人的全数字化限制,限制实力可达20-30轴的协调运动限制;基于传感器的限制技术已取得了重大进展。同时机器人的限制器的标准化和网络化以及基于PC机网络式限制器已成为探讨热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外,离线编程的好用化将成为重点探讨内容。 3.3 数字伺服驱动技术 机器人已经实现了全数字沟通伺服驱动限制,肯定位置反馈。目前正探讨利用计算机技术,探究高效的限制驱动算法,提高系统的响应速度和限制精度;同时利用现场总线(FILDBUS)技术,实现的分布式限制。 3.4 多传感系统技术 为进一步提高机器人的智能和适应性,多种传感器的应用是其问题解决的关键。目前视觉传感器、激光传感器等已在机器人中胜利应用。 3.5 仿真机器人应用技术 仿真机器人应用技术主要包括机器人工作环境的优化设计和智能作业。优化设计主要利用各种先进的计算机手段,实现设计的动态分析和仿真,提高设计效率和优化。智能作业则是利用传感器技术和限制方法,实现机器人作业的高度柔性和对环境的适应性,同时降低操作人员参加的困难性。 3.6 仿真机器人网络化、灵活化和智能化技术 网络化使机器人由独立的系统向群体系统发展,使远距离操作监控、维护及遥控脑型工厂成为可能,这是机器人技术发展的一个里程碑。目前,机器人仅仅实现了简洁的网络通讯和限制,网络化机器人是目前机器人探讨中的热点之一。仿真机器人结构越来越灵活,限制系统愈来愈小,其智能也越来越高,并正朝着一体化方向发展。 4 结论 仿真机器人技术是21世纪具有创新活力的高技术之一,仿真(智能)机器人正从各个角度向着拟人化、微型化、群体化方向发展。将波及到日常生活中的各个方面,也将成为日常生活中不行或缺的一部分。开展仿真人型机器人探讨,不仅能够促进多学科的发展,而且将大大提高我国机器人技术的系统集成实力和限制水平,使得仿真机器人融入人类的生活,和人类一起协同工作,从事一些人类无法从事或者不感爱好的工作,以更大的敏捷性给人类社会带来更多的价值。 参考文献 1 于秀丽,魏世民,廖启征.仿人机器人发展及其技术探究J.机械工程学报,2022,45(3):73-75 2 王津京,等.采摘机器人基于支持向量机苹果识别方法J.农业机械学报,2022,40(1):147-151. 3 许涛;陈启军,等.四腿机器人步态参数自动进化探讨与实现J.机器人,2022,31(1):73-75. 4 张佩杰;张冬梅.欠驱动双足步行机器人动力学建模与稳定性分析J.北京航空航天高校学报,2022,35(2):258-26. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页
