10智能机器人1903.pptx

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1、10.智能机器人ENTERENTER10.1 10.1 概述概述概述概述10.2 10.2 智能机器人的新型智能机器人的新型智能机器人的新型智能机器人的新型驱动驱动元件元件元件元件本章主要内容10.3 10.3 智能机器人的控制技智能机器人的控制技智能机器人的控制技智能机器人的控制技术术10.4 10.4 智能机器人的智能机器人的智能机器人的智能机器人的视觉视觉技技技技术术10.5 10.5 智能机器人的智能机器人的智能机器人的智能机器人的发发展与展望展与展望展与展望展与展望10.6 10.6 机器人机器人机器人机器人焊缝视觉焊缝视觉跟踪技跟踪技跟踪技跟踪技术实术实例例例例10.1 概述概述1

2、0.1.1 智能机器人技术的形成智能机器人技术的形成10.1.2 智能机器人的应用智能机器人的应用10.1.3 智能机器人的普及智能机器人的普及章目章目章目章目录录智能机器人分智能机器人分智能机器人分智能机器人分类类 传传感型机器人感型机器人感型机器人感型机器人交互型机器人交互型机器人交互型机器人交互型机器人自主型机器人自主型机器人自主型机器人自主型机器人节节目目目目录录10.1.1 智能机器人技术的形成智能机器人技术的形成章目章目章目章目录录视频视频2 2视频视频4 4视频视频6 6视频视频8 8视频视频1 1视频视频3 3视频视频5 5视频视频7 7视频视频9 9节节目目目目录录章目章目章

3、目章目录录19581958年，年，ShanonnShanonn和和MinskyMinsky：提出：提出给给计计算机装上手算机装上手19611961年，麻省理工年，麻省理工学院（学院（MITMIT）林肯）林肯实验实验室：室：MHMH-1 1型型智能机器人智能机器人19671967年：装有年：装有电电视摄视摄像机，由像机，由计计算机控制的智能算机控制的智能机器人机器人2020世世纪纪7070年代后：年代后：智能机器人的智能机器人的单单元技元技术术节节目目目目录录章目章目章目章目录录10.1.2 智能机器人的应用智能机器人的应用智能机器人智能机器人高精度高精度高精度高精度高速度高速度高速度高速度高柔

4、性高柔性高柔性高柔性带视觉带视觉节节目目目目录录章目章目章目章目录录10.1.3 智能机器人的普及智能机器人的普及2020世世世世纪纪9090年代，以装配年代，以装配年代，以装配年代，以装配机器人机器人机器人机器人为为先先先先导产导产品，以品，以品，以品，以电电子、子、子、子、电电气及精密机械气及精密机械气及精密机械气及精密机械制造制造制造制造为为先先先先导应导应用用用用产业产业，进进入普及入普及入普及入普及应应用用用用阶阶段。段。段。段。广泛采用广泛采用广泛采用广泛采用视觉视觉、力、力、力、力觉觉和和和和其他其他其他其他传传感技感技感技感技术术，以提高，以提高，以提高，以提高机器人的智能水平

5、。机器人的智能水平。机器人的智能水平。机器人的智能水平。2020世世世世纪纪9090年代，小型、年代，小型、年代，小型、年代，小型、微型智能机器人得到普微型智能机器人得到普微型智能机器人得到普微型智能机器人得到普及及及及应应用。用。用。用。精度和重复精度更高，精度和重复精度更高，精度和重复精度更高，精度和重复精度更高，速度更快，成本更低。速度更快，成本更低。速度更快，成本更低。速度更快，成本更低。本节完本节完本节完本节完10.2.1 静电驱动器静电驱动器10.2 智能机器人的新型智能机器人的新型驱动元件驱动元件10.2.2 形状记忆合金驱动器形状记忆合金驱动器10.2.3 压电效应驱动器压电效

6、应驱动器10.2.4 磁致伸缩驱动器磁致伸缩驱动器10.2.5 人工肌肉人工肌肉章目章目章目章目录录10.2.1 静电驱动器静电驱动器智能机器人智能机器人驱动技技术电动机机驱动液液压驱动气气压驱动静静电驱动形状形状记忆合金合金驱动压电驱动磁致磁致伸伸缩驱动人工人工肌肉肌肉节节目目目目录录章目章目章目章目录录静静静静电驱动电驱动器器器器节节目目目目录录章目章目章目章目录录 功率功率功率功率质质量比大。量比大。量比大。量比大。质质量越小，量越小，量越小，量越小，优势优势越明越明越明越明显显 机构机构机构机构简单简单 无无无无污污染和噪声染和噪声染和噪声染和噪声 具有具有具有具有传传感功能感功能感功

7、能感功能 低低低低压驱动压驱动形形形形状状状状记记忆忆合合合合金金金金特特特特点点点点节节目目目目录录章目章目章目章目录录10.2.2 形状记忆合金驱动器形状记忆合金驱动器形状形状形状形状记忆记忆合金合金合金合金（SMASMA）驱动驱动器器器器的工作的工作的工作的工作机理：机理：机理：机理：形状形状形状形状记忆记忆合金合金合金合金（SMASMA）驱动驱动器器器器是利用形状是利用形状是利用形状是利用形状记忆记忆合金加合金加合金加合金加热热形状形状形状形状恢恢恢恢复（形状复（形状复（形状复（形状记忆记忆效效效效应应）时时恢复力恢复力恢复力恢复力对对外作功的特性来外作功的特性来外作功的特性来外作功的

8、特性来产产生生生生动动作和力的作和力的作和力的作和力的热驱动热驱动器。器。器。器。逆逆逆逆压电压电效效效效应应节节目目目目录录10.2.3 压电效应驱动器压电效应驱动器章目章目章目章目录录节节目目目目录录10.2.4 磁致伸缩驱动器磁致伸缩驱动器1.1.磁致伸磁致伸磁致伸磁致伸缩缩材料材料材料材料当当材料受到材料受到压压力或力或张张力作用而使材料力作用而使材料长长度度发发生生变变化化时时，材料内部的磁化状材料内部的磁化状态态也随之改也随之改变变，这这种种现现象称象称为为磁致伸磁致伸缩缩逆效逆效应应。LavesLaves相稀土相稀土-铁铁化合物化合物RFe2RFe2（R R代表稀土元素代表稀土元

9、素TbTb、DyDy、HoHo、ErEr、SmSm及及TmTm等）的等）的磁致伸磁致伸缩缩在室温下是在室温下是FeFe、NiNi等等传统传统磁致磁致伸伸缩缩材料的材料的100100多倍，多倍，这这种材种材料被称料被称为为超磁致伸超磁致伸缩缩材料。材料。章目章目章目章目录录节节目目目目录录2.2.尺蠖尺蠖尺蠖尺蠖式磁致伸式磁致伸式磁致伸式磁致伸缩驱动缩驱动器的器的器的器的结结构及工作原理构及工作原理构及工作原理构及工作原理定子采用管状非磁性材料，并与定子采用管状非磁性材料，并与定子采用管状非磁性材料，并与定子采用管状非磁性材料，并与圆圆柱形超磁致伸柱形超磁致伸柱形超磁致伸柱形超磁致伸缩缩棒具有相

10、同的直径。棒具有相同的直径。棒具有相同的直径。棒具有相同的直径。当移当移当移当移动线动线圈通入圈通入圈通入圈通入电电流且位置流且位置流且位置流且位置发发生生生生变变化化化化时时，超磁致伸，超磁致伸，超磁致伸，超磁致伸缩缩棒运棒运棒运棒运动动部分分部分分部分分部分分别别在在在在纵纵向和径向方向上向和径向方向上向和径向方向上向和径向方向上产产生磁致伸生磁致伸生磁致伸生磁致伸缩应变缩应变，使超磁致伸，使超磁致伸，使超磁致伸，使超磁致伸缩缩棒交替伸棒交替伸棒交替伸棒交替伸缩缩，像虫，像虫，像虫，像虫子一子一子一子一样样蠕蠕蠕蠕动动前前前前进进。最大最大最大最大驱动驱动力可达到力可达到力可达到力可达到1

11、000 N1000 N，分辨率，分辨率，分辨率，分辨率为为2 m2 m，速度可达，速度可达，速度可达，速度可达20 mm/s20 mm/s。章目章目章目章目录录节节目目目目录录10.2.5 人工肌肉人工肌肉人工肌肉人工肌肉人工肌肉人工肌肉高分子凝胶高分子凝胶高分子凝胶高分子凝胶人工肌肉人工肌肉人工肌肉人工肌肉形状形状形状形状记忆记忆合合合合金人工肌肉金人工肌肉金人工肌肉金人工肌肉气气气气动动人工肌肉人工肌肉人工肌肉人工肌肉章目章目章目章目录录本节完本节完本节完本节完10.3 智能机器人的控制技术智能机器人的控制技术10.3.1 智能机器人的模糊控制智能机器人的模糊控制10.3.2 智能机器人的

12、人工神经网络控制智能机器人的人工神经网络控制章目章目章目章目录录1.1.模糊控制器模糊控制器模糊控制器模糊控制器的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理节节目目目目录录10.3.1 智能机器人的模糊控制智能机器人的模糊控制章目章目章目章目录录2.2.模糊控制器模糊控制器模糊控制器模糊控制器的的的的组组成成成成章目章目章目章目录录节节目目目目录录1.1.人工人工人工人工神神神神经经元元元元10.3.2 智能机器人的人工神经网络控制智能机器人的人工神经网络控制节节目目目目录录章目章目章目章目录录2.2.人工神人工神人工神人工神经经网网网网络络模型模型模型模型BPBP网网网网络络：GMDHGMDH网

13、网网网络络：节节目目目目录录章目章目章目章目录录3.3.神神神神经经网网网网络络控制方法控制方法控制方法控制方法神神神神经经网网网网络络控制方法控制方法控制方法控制方法神神神神经经网网网网络监络监督控制督控制督控制督控制神神神神经经网网网网络络直接逆控制直接逆控制直接逆控制直接逆控制神神神神经经网网网网络监络监督督督督控制控制控制控制 节节目目目目录录章目章目章目章目录录本节完本节完本节完本节完10.4 智能机器人的视觉技术智能机器人的视觉技术10.4.1 人的视觉原理人的视觉原理10.4.2 机器人视觉系统的组成机器人视觉系统的组成10.4.3 图像的预处理图像的预处理10.4.4 图像的分

14、割图像的分割10.4.5 机器人视觉系统的应用机器人视觉系统的应用章目章目章目章目录录节节目目目目录录10.4.1 人的视觉原理人的视觉原理人的人的人的人的视觉视觉系系系系统统由眼球由眼球由眼球由眼球组组成的成的成的成的光学系光学系光学系光学系统统以及以及以及以及视视网膜和网膜和网膜和网膜和视视神神神神经组经组成的成的成的成的视觉视觉信息通路两大信息通路两大信息通路两大信息通路两大部分构成，它部分构成，它部分构成，它部分构成，它是一个平均半是一个平均半是一个平均半是一个平均半径径径径为为20 mm20 mm的的的的球状器官。球状器官。球状器官。球状器官。光线的传输与转换：光线的传输与转换：光光

15、光光线线透明透明透明透明角膜角膜角膜角膜瞳孔瞳孔瞳孔瞳孔视视网网网网膜膜膜膜神神神神经经脉冲脉冲脉冲脉冲神神神神经经元元元元章目章目章目章目录录机器人机器人机器人机器人视视觉觉系系系系统统的的的的组组成成成成光源光源光源光源摄摄像机像机像机像机电视摄电视摄像机像机像机像机CCDCCD摄摄像机像机像机像机节节目目目目录录10.4.2 机器人视觉系统的组成机器人视觉系统的组成章目章目章目章目录录节节目目目目录录10.4.3 图像的预处理图像的预处理式中式中：f f(x x,y y)输入输入图像图像；F F算子算子，定义在某个邻域上，定义在某个邻域上；g g(x x,y y)经过经过算子计算后的图像

16、。算子计算后的图像。章目章目章目章目录录以区域以区域为对象象进行行分割分割以物体以物体边界界为对象象进行划分行划分节节目目目目录录10.4.4 图像的分割图像的分割章目章目章目章目录录节节目目目目录录10.4.5 机器人视觉系统的应用机器人视觉系统的应用搬运机器人搬运机器人搬运机器人搬运机器人电电路板制作自路板制作自路板制作自路板制作自动动生生生生产线产线导导航系航系航系航系统统章目章目章目章目录录本节完本节完本节完本节完10.5 智能机器人的发展与展望智能机器人的发展与展望10.5.1 智能机器人的发展趋势智能机器人的发展趋势10.5.2 智能机器人的发展展望智能机器人的发展展望章目章目章目

17、章目录录智能机器人是具有感智能机器人是具有感智能机器人是具有感智能机器人是具有感知、思知、思知、思知、思维维和和和和动动作的机作的机作的机作的机器。器。器。器。感知即指感知即指感知即指感知即指发现发现、认识认识和描述外部和描述外部和描述外部和描述外部环环境和自境和自境和自境和自身状身状身状身状态态的能力的能力的能力的能力思思思思维维是指机器人自身是指机器人自身是指机器人自身是指机器人自身具有解决具有解决具有解决具有解决问题问题的能力的能力的能力的能力动动作是指机器人具有作是指机器人具有作是指机器人具有作是指机器人具有可以完成作可以完成作可以完成作可以完成作业业的机构的机构的机构的机构和和和和驱

18、动驱动装置装置装置装置章目章目章目章目录录视频网网络机器人机器人微型机器人微型机器人高智能机器人高智能机器人变结构机器人构机器人节节目目目目录录10.5.1 智能机器人的发展趋势智能机器人的发展趋势章目章目章目章目录录节节目目目目录录10.5.2 智能机器人的发展展望智能机器人的发展展望 研制具有人研制具有人研制具有人研制具有人类类外外外外观观特征，可以模特征，可以模特征，可以模特征，可以模拟拟人人人人类类行走与其他基本操作功能的行走与其他基本操作功能的行走与其他基本操作功能的行走与其他基本操作功能的类类人型机器人一直是人人型机器人一直是人人型机器人一直是人人型机器人一直是人类对类对机器人研究

19、的梦想之一。机器人研究的梦想之一。机器人研究的梦想之一。机器人研究的梦想之一。智能机器人已在智能机器人已在智能机器人已在智能机器人已在军军事、医事、医事、医事、医疗疗、文、文、文、文娱娱、农业农业、林、林、林、林业业、矿业矿业等等等等领领域得到域得到域得到域得到广泛广泛广泛广泛应应用。用。用。用。医医医医疗疗机器人是指机器人是指机器人是指机器人是指辅辅助或代替医生助或代替医生助或代替医生助或代替医生进进行医行医行医行医疗诊疗诊治及治及治及治及护护理的机器人。理的机器人。理的机器人。理的机器人。微型机器人是智能机器人的又一个重要方向。微型机器人是智能机器人的又一个重要方向。微型机器人是智能机器人

20、的又一个重要方向。微型机器人是智能机器人的又一个重要方向。章目章目章目章目录录本节完本节完本节完本节完10.6 机器人焊缝机器人焊缝视觉视觉 跟踪跟踪技术实例技术实例章目章目章目章目录录1.1.焊缝焊缝跟踪系跟踪系跟踪系跟踪系统统的构成的构成的构成的构成节节目目目目录录章目章目章目章目录录2.2.焊缝焊缝图图像分析与像分析与像分析与像分析与处处理理理理焊缝焊缝原始原始原始原始图图像像像像 焊缝焊缝灰度灰度灰度灰度图图像像像像节节目目目目录录章目章目章目章目录录（1 1）图图像增像增像增像增强强1 1）灰度）灰度）灰度）灰度变换变换 2 2）中）中）中）中值滤值滤波波波波 焊缝中值滤波后的图像焊

21、缝中值滤波后的图像焊缝中值滤波后的图像焊缝中值滤波后的图像 灰度灰度灰度灰度直方图的包络线直方图的包络线直方图的包络线直方图的包络线节节目目目目录录章目章目章目章目录录（2 2）图像图像图像图像分割分割分割分割1 1）直方）直方）直方）直方图图阈值阈值变换变换 节节目目目目录录章目章目章目章目录录2 2）区域生）区域生）区域生）区域生长长直方直方直方直方图变换图变换后的后的后的后的图图像像像像 区域生区域生区域生区域生长长变换变换后的后的后的后的图图像像像像节节目目目目录录章目章目章目章目录录细化后的细化后的细化后的细化后的区域生长区域生长区域生长区域生长变换后的图像变换后的图像变换后的图像变

22、换后的图像 灰度灰度灰度灰度值曲面图像值曲面图像值曲面图像值曲面图像节节目目目目录录章目章目章目章目录录3 3）细细化化化化变换变换B=B1，B2，Bn节节目目目目录录章目章目章目章目录录（3 3）移动移动移动移动窗口分割窗口分割窗口分割窗口分割SobelSobel边缘检测图边缘检测图像像像像 灰度灰度灰度灰度值值曲面曲面曲面曲面图图像像像像节节目目目目录录3.3.图图像像像像处处理理理理的程序的程序的程序的程序实现实现节节目目目目录录章目章目章目章目录录 在多条在多条间间断断焊缝焊缝分分组焊组焊接的情况下，塞拉接的情况下，塞拉门门机器人机器人焊焊接接可以采用每可以采用每组焊组焊接前接前进进行

23、行焊缝焊缝跟踪的跟踪的间间歇式跟踪方式；在歇式跟踪方式；在非非焊焊接情况下接情况下进进行行焊缝焊缝跟踪要配以适当的跟踪要配以适当的辅辅助光源，并要助光源，并要避免周避免周围环围环境的境的强强光等噪声光等噪声对对跟踪跟踪过过程的干程的干扰扰。同。同时时，要，要采用适当分辨率的采用适当分辨率的摄摄像机和像机和视频视频采集卡，且采集卡，且摄摄像机以一定像机以一定距离正距离正对焊缝对焊缝周周围围区域的表面采集区域的表面采集图图像。像。对对原始塞拉原始塞拉门门框架框架焊缝图焊缝图像采用了像采用了传统传统的灰度的灰度变换变换、中、中值滤值滤波、波、阈值变换阈值变换、区域生、区域生长变换长变换、细细化化变换

24、变换一系列一系列处处理，理，该该方法提取出的方法提取出的焊缝焊缝中心位置信息，适中心位置信息，适应应性和抗干性和抗干扰扰能力能力差，且有差，且有时时无法正确无法正确计计算算焊缝焊缝中心位置。中心位置。4.4.结论结论节节目目目目录录章目章目章目章目录录 移移移移动动窗口法能窗口法能窗口法能窗口法能够够弥弥弥弥补传统焊缝处补传统焊缝处理理理理方法的方法的方法的方法的诸诸多缺点，抗干多缺点，抗干多缺点，抗干多缺点，抗干扰扰能力能力能力能力强强，能，能，能，能够够准确地准确地准确地准确地计计算出当前算出当前算出当前算出当前焊缝焊缝与与与与标标准位置准位置准位置准位置的偏差，且的偏差，且的偏差，且的偏差，且计计算速度快。基于算速度快。基于算速度快。基于算速度快。基于焊缝焊缝跟跟跟跟踪的踪的踪的踪的轨轨道道道道车辆车辆塞拉塞拉塞拉塞拉门门机器人机器人机器人机器人焊焊接技接技接技接技术术的的的的应应用，使塞拉用，使塞拉用，使塞拉用，使塞拉门门制造技制造技制造技制造技术术达到国内达到国内达到国内达到国内领领先水平。先水平。先水平。先水平。节节目目目目录录章目章目章目章目录录本章完本章完本章完本章完总目录总目录总目录总目录