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干货丨关于机器人 你知多少?

创源InnoSpring2018-12-04 10:42:13


演讲人:李维  上海大学机电工程与自动化学院副教授

活动:2016年8月15日 innoX9-人工智能专场

随着计算机、微电子、信息技术的快速进步,机器人技术的开发速度越来越快,智能度越来越高。然而我们对机器人了解多少呢?机器人是如何“看世界”?如何“感知世界”?又是如何“思考”和“运动”呢?


李维,上海大学机电工程与自动化学院副教授以及上海市机器人学会会员,受邀参加了innoX创星秀系列活动第九期--人工智能专场。在活动现场,李教授以诙谐幽默的语言深入浅出地讲解了机器人的应用、机器人的研究以及人工智能。

机器人的应用

机器人技术是当前科技发展的热点之一。机器人技术建立在多学科发展的基础之上,具有应用领域广、技术新、交叉性强的特点。传统的机器人技术涉及机械学、电子学、自动控制等学科;现代机器人技术则综合了更加广泛的学科和技术领域,如计算机技术、仿生学、生物工程、人工智能、材料、微机械、信息工程、遥感等。


机器人可以被应用于诸多领域,比如:

  • 搬运机器人可以抓握很大的工件,在一个很大的范围内进行搬运和装配。

  • 水下机器人,可以深入到很深的海面来勘探海洋生物所蕴藏的矿产资源。

  • 手术机器人可以给病人开刀,人类医生在旁边用内窥镜观察人体内部患病的部位,然后操纵机械手割除和缝合,这样的机器人在中国已经有37台,在全世界它的数目更多。

  • Pepper,这是最近推出由日本软银公司开发的机器人,它可以理解人的反应,这台机器人可以和人进行交流。

机器人的研究

机器人研究一共有64个问题,现在我们把它浓缩为4个方面:机械驱动传感检测控制系统人工智能

我们人有了肌肉就能够完成各种动作,大家想一下机器人的肌肉在哪里,它完成动作的动力在哪里呢?驱动器

舵机是作为关节运动的动力。上海未来伙伴机器人公司开发的一个类人形机器人,它就是用舵机来组成自己关节的驱动器。

步进电机和它配套的驱动器可以帮助机器人在转角和转速上都可以实现精确的认知。

交流伺服电机适用于在工业机器人上,可以通过控制很精确的交流伺服电机来控制机械臂的运动。

谐波减速器可以把驱动器的速度降低,把它输出的扭矩增大。RV减速器噪声很低,传动比很大,传动的精度非常高,所以它慢慢的会取代谐波减速器。


现在谈一下传感器。人有眼睛、有鼻子,我们可以看到听到,那么机器人有没有这种感觉?

光电编码器就是装在机器人内部的传感器,它可以把转动的角度转化为脉冲个数。其中关键的部件就是光栅,它上面有很多缝隙,在光栅转动的时候有时候透光,有时候组合光,所以在光敏器件上就可以时而接收到,时而没有接收到光,最后这个光就变成了电信号。

视觉传感器相当于人的眼球,可以把外界的场景变成可以视觉的信号。机器人装了视觉传感器,就可以操作工件、搭积木踢球。

红外传感器发出的红外线能够检测到地面和传感器之间的距离,进而获得机器人的位置参数。超声波传感器可以检测到前方的障碍,所以它可以引导机器人小车回避障碍。


我们人类有大脑,因此我们可以想,但是机器人能不能想呢?这就需要控制器

我们用的个人计算机,它可以用来控制机器人。专用计算机里的工控机和PLC,也可编程逻辑控制器。微控制器(在中国我们把它称为单片机),可以单独控制机器人,也可以作为下位机。

讲了那么多东西以后我们还要讲一个比较复杂的人工智能。通过互联网我们可以马上知道许多关于AI的资料,但是到底什么是AI?

很多人认为它很抽象,离我们非常远,其实它离我们非常近。1997年IBM和俄罗斯国际象棋冠军卡斯帕罗夫对弈,结果计算机赢了。这个事实证明什么?证明计算机程序不是我们想的只能完成一些简单的工作,它在一个特定的领域之内可以做的比人好很多。

今年,谷歌有一个AlphaGo,又是一个下棋的人工智能程序,这次下的是围棋,比国际象棋还要复杂,它的对手是韩国的李世石,是世界冠军,结果同样是机器人赢了。说明人工智能的研究又大大的前进了一步。

人工智能到底要研究哪些问题呢?非常多。我们这里举其中两个(例子)。 第一个,自然语言,就是人讲的语言。第二个是图像理解,就是怎么样看懂一副图像,然后理解里边的含义。

机器人,不用程序语言,也不用按什么按键,用户可以直接说话,把自己的要求讲给机器人听,结果怎么样?机器人理解了,这个就是人工智能。

第二个例子是法庭。这次机器人扮演的是法庭书记员的工作,它能够理解法官讲的话,理解证人和犯罪嫌疑人讲的话,然后把他们变成字符记录下来,这是由中国阿里巴巴集团旗下的阿里云开发出来的,产品的名字叫做“小i”。

人脸识别。一张图像如何人脸识别的基础?原因就是特殊的点,这些点构成了一个特征,构成了每一个人唯一的特征,找出来这些点就构成了一个向量,然后通过模式识别,通过比较就可以识别张三和李四。

医学诊断。医生在看病人的图片,现在有AI功能的计算机程序已经可以把医生经验做成专家系统,然后更快、更有效地诊断疾病。

机器人与人的竞争。随着计算机、随着机器人技术的发展,简单劳动的工作岗位越来越快、越来越多的就要被机器人代替。但是在另外一个方面机器人又为很多懂得机器人原理能够操纵机器人、开发机器人的人开创了非常广阔的发展天地,希望我们都应该属于第二种。

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