2014机器人多感知技术
目录摘要
Abstract
1. 机器人与传感器
2 传感信息的分类
3 信息融合的具体方法
4 机器人多感知技术的前沿理论和发展趋势4.1 机器人多感知技术的发展趋势
4.2 机器人多感知技术的前沿理论
5 总结
摘要
随着传感器技术的进步，多传感器信息融合技术在移动机器人中的应用已成为一个热门的研究领域，为移动机器人探索不确定和未知环境提供了一种技术途径，是机器人实现更高级智能行为的基础。首先，本文介绍了机器人与多感知技术的联系。然后描述了传感信息的分类和信息融合的几种具体方法。最后介绍了一下机器人多感知技术的前沿技术和未来发展方向。
关键词多感知技术机器人信息融合
Abstract
With advances in sensor technology, multi-sensor information fusion technology in mobile robot application has become a hot area of research, for mobile robots to explore unknown environment of uncertainty and provide a technical way, is to achieve a more advanced robot intelligent behavior foundation. First, the article describes the robot and multi-touch sensing technology. It then describes the sensor information classification and information fusion of several specific methods. Finally, a little more than robotic sensing technology cutting-edge technology and the future direction of development.
Keywords Multi-sensing Technology Robot Information Fusion
1 机器人与传感器
生产替代人劳动的机器一直是人类的梦想,研究机器人,首先是从模仿人开始"考察人的劳动(与环境交互过程),我们发现人是通过五官(视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉)接收来自外界的信息,这些信息通过神经传递给大脑,大脑对这些分散的信息进行加工。综合后发出行为指令,调动肌体(如手足等)执行某些动作。如果希望机器代替人类劳动,则发现大脑可与当今的计算机相当,肌体与机器人的执行机构相当,五官可与机器人的各种外部传感器相当。也就是说,计算机是人类大脑或智力的外延,执行机构是人类四肢的外延,传感器是人类五官的外延。其中,传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置,是机器人信息获取的窗口。机器人的感知类型主要有如图1所示的几种[1]。
图 1
工业机器人之所以能够准确操作，是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态，包括：其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成，操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现，这个过程非常重要，足以为机器人控制提供反馈信息。要使机器人拥有智能,对环境的变化作出反应,首先,必须使机器人具有感知环境的能力,用传感器采集环境信息是机器人智能化的第一步;其次,如何采用适当的方法,将多个传感器获取的环境信息
加以综合处理,控制机器人进行智能作业,更是机器人智能化的重要体现,所以,传感器及其信息处理系统,两者相辅相成,构成了机器的智能,为机器人智能作业提供决策的依据".由此,组成了机器人智能技术中两个最为重要的相关领域:机器人的多感觉系统(RobotSnesorysystem)和多传感信息的集成与融合(MultisensorIntegrationandFusion) [2]。
在机器人技术中中，传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在机器人测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。具体地说，传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现；即使最现代化的电子计算机，没有准确的信息（或转换可靠的数据）、不失真的输入，也将无法充分发挥其应有的作用[3]。
2 传感信息的分类[4]
机器人外部传感器所采集到的信息是多种多样的,为使这些信息能得以统一协调的利用,对信息进行分类是必要的,为使信息分类与多传感器信息融合的型式相对应,将其分成以下三类:冗余信息、互补信息和协同信息冗余信息:是由多个独立传感器提供的关于环境信息中同一特征的多个信息,也可以是某一传感器在一段时间内多次测量得到的信息,这些传感器一般是同质的。由于系统必须根据这些信息形成一个统一的描述,所以这些信息又被称为竞争信息。冗余信息可用来提高系统的容错能力,提高可靠性。冗余信息的融合可以减少测量噪声等引起的不确定性,提高整个系统的精度。由于环境的不确定性,感知环境中同一特征的两个传感器也可能得到彼此差别很大甚于予盾的信息,冗余信息的融合必须解决传感器间的这种冲突,所以关于同一特征的冗余信息在融合前要进行传感数据的一致性检验"第六章讨论的定量信息融合就是解决冗余信息的融合问题。互补信息:在一个多传感器系统中,每个传感器提供的环境特征都是彼此独立的,即感知的是环境各个不同的侧面,则将这些特征综合起来就可以构成一个更为完整的环境描述,这些信息被称为互补信息。互补信息的融合减少了由于缺少某些环境特征而产生的对环境理解的歧义,提高了系统描述环境的完整性和正确性,增强系统的正确决策能力。由于互补信息一般来自于异质传感器,它们在测量精度、范围输出形式等方面有较大的差异,因此融合前先将不同传感器的信息抽象为同一种表达形式就显得尤为重要。这一问题涉及不同传感器统一模型的建立。在多传感器系统中,当一个传感器的信息获得必须依赖于另一个传感器的信息时;或一个传感器必须与另一个传感器配合工作才能获得所需信息时,这两个传感器提供的信息被称为协同信息。协同信息的融合,很大程度上是与各传感器使用的时间或顺序有关。如在一个配备了超声波传感器的系统中,以超声波测距获得远处目标物体的距离信息,然后根据这一距离信息自动调整摄像机的焦距,使之与物体对焦,从而获得监测环境中物体的清晰图像。由于协同信息的融合在技术上完全有别于前二种信息的融合[5]。
3 信息融合的具体方法
多传感器信息融合要靠各种具体的融合方法来实现,在一个多传感器系统中,各种信息融合方法将对系统所获得的各类信息进行有效的处理或推理,以引成系统一致的结果"目前尚无一种通用的方法对各种传感器都能进行融合处理,一般要依据具体的应用场合而定,现有的许多处理方法,归纳起来主要有:
1)加权平均法[6]:这是一种最简单的实时处理信息的融合方法,该方法将来自于不同传感器的冗余信息进行加权,得到的加权平均值即为融合的结果"应用该方法必须先对系统和传感器进行详细的分析,以获得正确的权值"
2)基于参数估计的信息融合方法:包括最小二乘法、极大似然估计、贝叶斯估计和多贝叶斯估计等。数理统计是一门成熟的学科,当传感器采用概率模型时,数理统计中的各种技术为传感器的信息融合提供了丰富的内容"极大似然估计是静态环境中多传感器信息融合的一种比较常用的方法,它将融合信息取为使似然函数达到极值的。
3)估计值"贝叶斯估计同样也是静态环境中信息融合[6]的一种方法,其信息描述为概率分布,适用于具有可加高斯噪声的不确定性信息的处理"多贝叶斯估计是由Durrnatwhyte提出的另一种数理统计的多传感器信息融合方法,他将系统中的各传感器作为一个决策者队,通过队列的一致性观察来描述环境"首先把每个传感器作为一个贝叶斯估计,将各单独物体的关联概率分布结合成一个联合的后验概率分布函数,然后通过使联合分布函数的似然函数为最大,提供多传感器信息的最终融合值"基于参数估计的融合法[7]作为多传感器信息的定量融合非常合适.
4)hsaefr一DemPsetr证据推理:该方法是贝叶斯方以的扩展,它将前提严格的条件从仅是它的可能成立中分离开来,从而使任何涉及先验概率的信息缺乏得以显示化.它用信任区间描述传感器的信息,不但表示了信息的已知性和确定性,而且能够区分未知性和不确定性"多传感器信息融合时,将传感器采集的信息作为证据,在决策目标集上建立一个相应的基本可信度,这样,证据推理能在同一决策框架下,用DemPsert合并规则将不同的信息合并成一个统一的信息表示"证据决策理论允许直接将可信度赋予传感器信息的合取,既避免了对未知概率分布所作的简化假设,又保留了信息"证据推理的这
些优点使其广泛应用于多传感器信息的定性融合"
5)产生式规则:它采用符号表示目标特征和相应的传感器信J自!之间的联系,与每个规则相联系的置信因子表示其不确定性程度,当在同一个逻辑推理过程中的两个或多个规则形成一个联合的规则时,可产生融合"产生式规则存在的问题是每条规则的可信度与系统的其它规则有关,这使得当系统的条件改变时,修改相对困难,如系统需要引人新的传感器,则需要加人相应的附加规则"
6)模糊理论和神经网络:多传感器系统中,各信息源提供的环境信息都具有一定程度的不确定性,对这些不确定信息的融合过程实质上是一个不确定性推理过程,模糊逻辑是一种多值型逻辑,通过指定一个从0到1之间的实数表示其真实度.模糊融合过程直接将不确定性表示在推理过程中"如果采用某种系统的方法对信息融合中的不确定性建模,则可产生一致性模糊推理"
7)神经网络根据样本的相似性,通过网络权值表述在融合的结构中,首先通过神经网络特定的学习算法来获取知识,得到不确定性推理机制,然后根据这一机制进行融合和再学习,神经网络的结构本质上是并行的,这为神经网络在多传感器信息融合中的应用提供了良好的前景"基于神经网络的多信息融合有以下特点:1具有统一的内部知识表示形式,并建立基于规则和形式的知识库"o利用外部信息,便于实现知识的自动获取和并行联想推理"?能够将不确定的复杂环境通过学习转化为系统理解的形式"?神经网络的大规模并行处理信息能力,使系统的处理速度很快"
8)卡尔曼滤波:卡尔曼滤波用于动态环境中冗余传感器信息的实时融合,该方法同测量模型的统计特性递推给出统计意义下最优融合信息估计,如果系统具有线性动力学模型,且系统和传感器噪声是高斯分布的白噪声,卡尔曼滤波为融合信息提供一种统计意义下的最优估计"
上述多传感器信息融合方法都是针对具体的应用系统提出的,它们的适用范围也往往局限于特定的系统中,由于目前有关多传感器信息融合的方法缺乏一般化和体系化,至今尚未形成具有普遍指导意义的原理和方法.
我们将各种信息融合方法进行分析可以发现,尽管各种方法具有特殊性,其结构上仍有一些相似的内容,由此可以对信息融合方法分类"一种分类法是按信息传递方式的不同将其分为串联型信息融合!并联型信息融合或串并混合型信息融合;另一种方法则按信息的表达方式不同将其分为定量信息融合!定性信息融合和动态信息融第五章多传感器信息融合的基本内容合;有人还按信息融合的层次不同分为像素级融合、特征级融合和决策级融合[8]。
多传感器信息融合通常在一个被称为信息融合中心的信自!综合处理器中完成,而一个融合中心本身可能包含另一个信息融合中心"多传感器信息融合可以是多层次!多方式的,所以研究融合的拓朴结构十分必要"多传感器信息融合的拓朴结构主要有集中型。分散型。混合型。反馈型等几种。
4 机器人多感知技术的前沿理论和发展趋势
4.1 机器人多感知技术的发展趋势
未来机器人传感技术的研究,除不断改善传感器的精度、可靠性和降低成本等努力外，热点可能会随着机器人技术转向微型化、智能化,以及应用领域从工业结构环境拓展至深海、空间和其它人类难以进入的非结构环境,使机器人传感技术的研究与微电子机械系统、虚拟现实技术有更密切的联系.在未来会有以下几个研究方向成为机器人多感知研究的热点方向。
1)可能性理论(possibility theory in information fusion)[9].就是当部分信息的不精确性能够用可能性分布来描述时,用模糊集理论的观点来处理信息融合问题.不精确信息融合是与估计问题相区分的.这种方法可以用于传感器融合、专家意见集结以及数据库组合等方面.
2)随机集理论(random set theory)[10].在研究多假设跟踪算法时,已经在多目标跟踪和随机集理论之间建立起联系.一般多目标跟踪问题可以用随机有限集合来构造,多目标状态估计问题就可以描述成特殊的随机集估计问题.
3)证据推理理论(evidential reasoning approach for information fusion)[11].由Dempster-Shafer建立的证据理论是一种数学理论,可以进行不确定性推理,从而可以给出一种解决不确定数据结合的方法.因此,这种方法已经在评估过程中成为多传感数据融合基本方法.但是此方法仍然存在计算困难的缺点.4)信息矩阵滤波器对跟踪融合的评价(evaluation of track fusion with informationmatrix filter)[12].对跟踪融合或状态估计融合有三种评价方法:加权协方差法、信息矩阵法和伪测量法.对于具有反馈或不具有反馈的递阶式融合结构,融合稳态的协方差的解析解可以得到.这样可以分析跟踪融合的内部机理,而且可以大大简化对融合性能的评价.
5)基于多模型的目标跟踪(target tracking based on multi-model approach)[13].由于目标不可能始终按照一个模型运动,多模型(MM)方法是一个行之有效的方法.然而,若选择的模型构成的集合太大,一般很难使用.现在常用的方法是模型集自适应方法,即在线自适应地选择合适的模型集,从而大大提高效率.最新的有基于模糊Kalman滤波的模型集自适应算法等.
6)分布式置信融合(distributed belief fusion)[14]就是建立一种逻辑,它对具有不同程度可靠性的代理的置信进行组合.这个逻辑是通过联合多代理认知逻辑和多传感推理系统而得到的.对于各代理可靠性序列是用模式算子表示的,所以可在不同情况下用组合信息进行推理.此处存在不同的策略,最终将形成不同的结果.
7)多传感目标跟踪的混合状态估计(hybrid estimation for multisensor target tracking)[15].所谓混合状态滤波算法,即利用扩展卡尔曼滤波处理同时兼有连续和离散变量的动态系统状态估计问题.该方法已经用来估计运动车辆的跟踪问题,连续变量描述车辆的运动过程,离散变量描述车辆的开停;多传感包括运动目标检测器(MTI)和多孔径成像雷达(SAR)的不同检测信息.
8)传感器管理.在多传感信息融合系统的研究过程中,一方面要重视融合中心的融合规则的优化设计,同时也要对各个传感器源进行优化调度,使每个传感器资源能够得到最充分合理的利用,并实现整个传感器组最优的总体性能.为构成多传感器协同工作的互补体系,必须依靠某种优化准则来管理这些传感器,以获得最优的数据采集功能.主要内容应包括传感器性能预测,传感器时空作用范围控制准则,传感器对目标分配的优先级技术等,以最大限度地发挥其性能,从而使其操作成本降到最低.
4.2 机器人多感知技术的前沿理论
随着机器人技术的发展,适应未来机器人的感知系统及相关研究将成为我们的主要任务.可以预见的未来机器人及相关研究包括以下方面.
1)多智能体机器人,工业系统正向大型、复杂、动态和开放的方向转变,传统的工业系统和多机器人技术遇到了严重的挑战.分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence,DAI)与多智能体系统(Multi-Agent System,MAS)理论为解决这些挑战提供了一种最佳途径.将DAI和MAS应用于工业和多机器人系统的结果,便产生了一门新兴的机器人技术领域——多智能体机器人系统(Multi-Agent Robot System,MARS).在多智能体机器人系统中,最集中和关键的问题表现在其体系结构、相应的协调合作机制以及感知系统的规划和协商等.
2)网络机器人,通信网络技术的发展完全能够将各种机器人连接到计算机网络上,并通过网络对机器人进行有效地控制.这种技术包括网络遥操作控制技术、网络化传感器和传感器网络化技术、众多信息组的压缩与扩展方法及传输技术等[12].
3)机器人虚拟遥操作和虚拟传感器,许多特种机器人在使用时,遥控是一个主要手段.基于多传感、多媒体和虚拟现实、临场感的虚拟遥控操作和人机交互,将成为需要共同发展的一项技术.虚拟传感器是对真实物理传感器的抽象表示,通过虚拟传感器可利用计算机软件仿真各种类型的机器人传感器,实现基于虚拟传感信息的控制操作.机器人虚拟传感器概念的提出并实际应用于机器人的实际控
制操作,可望大大缓解目前由于缺少某些种类的传感器信息,或由于操作环境极端恶劣目前还不能提供在该环境下工作的传感器信息而不能实现的机器人理想操作控制的矛盾.并且,随着虚拟传感器研究的不断深入和功能完善,也有可能,今后由虚拟传感器完全取代或部分取代某些实际的物理传感器,使机器人感知系统的构成大大简化、功能大大增强、成本大大降低.
5 总结
目前我国传感器第一大用户冶金行业所需100种专用高附加值传感器几乎全部依靠进口.我国的化工行业、安全监测等传感器领域几乎全部被美国公司所占据.未来的发展给了我们机遇与挑战并存,我们应大力呼吁各级领导更加重视传感器技术的发展,加大投资力度,加快建设步伐,抓紧产业技术改造和产品结构调整,紧紧依靠科技进步,重视基础研究,注重多学科的交叉研究,主动、积极拓宽传感器技术在信息、环保、国防、医疗、能源、化工、冶金、交通、机械等领域的应用,跟踪国外传感器最新的技术发展,使我国传感器技术研究迈上新台阶,为我国的国民经济发展和国防现代化建设做出应有贡献.
我们希望通过机器人技术、传感技术、计算机技术与智能技术等的结合和学科交叉,以研制出多种实用的先进机器人为创新目标,重点进行先进机器人的控制、结构及其感知系统的基础性、前瞻性、战略性研究,为形成我国具有自主知识产权的先进机器人大产业提供源源不断的理论基础和技术支持,并使我国先进机器人研究从理论和应用都达到发达国家的
水平,甚至达到国际领先水平.
参考文献
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2014年4月份国内外大事件
一、4·16韩国客轮沉没事故 当地时间2014年4月16日上午8时58分许，一艘载有470余名乘客的“岁月（SEWOL）号”客轮在韩国西南海域发生浸水事故而下沉 船上有325名中学生，15名教师，30名船务人员，以及89名其他乘客。此外，还有150辆汽车。 截至2014年4月21日，韩国沉没客轮实载人数为476人，确认205人死亡，179人获救，仍有97余人下落不明。 二、兰州自来水苯超标 2014年4月10日兰州发生自来水苯含量超标事件。兰州市威立雅水务集团公司检测显示，4月10日17时出厂水苯含量、10日22时自流沟苯含量、11日2时自流沟苯含量均远超出国家限值的10微克/升。 2014年4月12日13:13原因已经查明：兰州自来水苯超标系兰州石化管道泄漏所致。2014年4月15日，兰州主城区的城关、七里河、安宁、西固四区已经全部解除了应急措施，全市自来水恢复正常供水。 三、韩国总理引咎辞职 当地时间2014年4月27日，由于韩国政府对于沉船事故的应对饱受批评，韩国总理郑烘原宣布辞职，承认政府在沉船事故救援中存在问题。 据央视报道，韩国国务总理郑烘原于当地时间27日上午召开发布会，称自己应对韩国“岁月号”沉船事件负责，宣布辞职，并希望家属能原谅及理解他的决定。 四、马航空中搜索结束 【环球军事报道】经过52天紧张但无结果的搜索，参与搜索马航失联客机MH370的各国飞机正式停止空中搜索工作，美国有线电视新闻网(CNN)29日报道称，在各国搜救力量集结的澳大利亚珀斯，来自至少7个国家的600多名军人在飞机前庄严站立，带着没有找到飞机的失望合影留念。 五、伊拉克国民义选 4月30日上午7时，伊拉克开始新一届国民议会选举投票。这是伊拉克在美国撤军后举行的第一次议会选举。选举能否给伊拉克带来变革契机，引起伊拉克国内外广泛关注。
中国重大历史事件大集锦
1840--1842年鸦片战争 1856---年1860 第二次鸦片战争 1894—1895年甲午中日战争 1900年八国联军侵华战争 1842年中英《南京条约》签订 1844年中关《望厦条约》、中法《黄埔条约》签订1858年中俄《天津条约》、中美《天津条约》、中英《天津条约》、中法《天津条约》签订 1860年中英《北京条约》、中法《北京条约》、中俄《北京条约》签订 1895年中日《马关条约》签订 1901年《辛丑条约》签订 19世纪40—50年代中国无产阶级产生 19世纪60—70年代中国民族资产阶级产生 19世纪60—90年代洋务运动 1851—1864年太平天国运动 1898—1900年义和团运动 1898年戊戌变法 1905年中国同盟会成立 1911年黄花岗起义 1911年lO月10日武昌起义 1912年(民国元年) 中华民国成立清帝退位 1913年二次革命 1915年护国运动开始
1916年袁世凯恢复帝制失败 1915年新文化运动开始 1919年5月4日五四爱国运动爆发 1921年7月23日中共一大，标志中共成立 1922年7月中共二大，制定民主革命纲领 1923年中共三大，制定革命统一战线策略 1945年中共七大，确定毛泽东思想为党的指导思想 1949年中共七届二中全会，工作重心由乡村转城市 1956年中共八大，成功探索社会主义建设 1978年底中共十一届三中全会，社会主义建设新时期 1982年中共十二大，建设有中国特色社会主义理论 1987年中共十三大，社会主义初级阶段基本路线 1992年中共十四大，建立社会主义市场经济体制 1997年中共十五大，确定邓小平理论为党的指导思想 1924年国民党一大、国共第一次合作的实现，革命统一战线形成1936年西安事变和平解决，抗日民族统一战线初步形成 1937年9月国共第二次合作的实现，抗日民族统一战线正式形成1925年孙中山逝世五卅惨案、五卅反帝爱国运动爆发 1926年国民革命军出师北伐 1927年3月上海工人第三次武装起义胜利 1927年4月12日蒋介石发动“四一二”反ge命政变 1927年7月15日汪精卫发动“七一五”反ge命政变
智能移动机器人控制与感知系统
摘要 随着机器人的应用范围的不断拓宽，机器人所面临的工作环境也越来越复杂，往往是未知的、动态的、非结构化的，所以，要在这种环境下实时地完成各种任务，就对机器人的控制提出了新的挑战。 本文的主要工作和创新点包括：对移动机器人的硬件模块进行了分析。详细研究了移动机器人的感知系统，包括超声波传感器和视觉传感器两大模块。移动机器人采用了两款超声波传感器组合使用，用于探测更为全面的障碍物特征信息。通过对基于行为控制技术的论述，设计了一种用于移动机器人完成多目标任务的基于行为控制系统。另外机器人采用了 Sony EVI-D31 PTZ 摄像头，成功地实现了计算机串口控制，大大的扩展了机器人的视觉功能，可以更多的获取外界信息。 关键词：移动机器人、硬件模块、行为控制。
Abstract With the development of applied range, the work condition faced by robot is more complex, which always is unknown, dynamic and unstructured. So the control of robot t o fulfill a mission in real time under this environment has a new challenge. The ma in work and innovative ideas include. The structure of RIRA-Mobile robot is introduced. Furthermore, the driving model and power model are analyzed. The perception system of RIRA-Mobile robot is demonstrated particularly, which includes two models of vision and ultrasonic sensor. RIRA-Mobile robot uses two type s ultrasonic sensors so as to detect the general obstacles’ information. In addition, Sony EVI-D31 PTZ camera is also used, which can de controlled by computer serials that the vision function of robot is extended greatly to get more environment information. Through exploring the behavior-based control technology, a behavior-based control system has been designed for mobile robot fulfilling multiple objective missions. KEYWORDS:mobile robot; hardware modules; behavior control.
仿生机器人关键技术
仿生机器人关键技术 “仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。，涉及到机械设计、计算机、传感器、自动控制、人机交互、仿生学等多个学科。因此，机器人领域中需要研究的问题非常多。主要研究问题包括以下五个方面： 1 建模问题 仿生机器人的运动具有高度的灵活性和适应性。其一般都是冗余度或超冗余度机器人，结构复杂，运动学和动力学模型与常规机器人有很大差别，且复杂程度更大。为此，研究建模问题，实现机构的可控化是研究仿生机器人的关键问题之一。 2 控制优化问题 机器人的自由度越多，机构越复杂，必将导致控制系统的复杂化。复杂巨系统的实现不能全靠子系统的堆积，要做到整体大于组分之和，同时要研究高效优化的控制算法才能使系统具有实时处理能力。 3 信息融合问题 在仿生机器人的设计开发中，为实现对不同物体和未知环境的感知，都装备有一定量的传感器。多传感器的信息融合技术是实现其具有一定智能的关键。信息融合技术把分布在不同位置的多个同类或不同类的传感器所提供的局部环境的不完整信息加以综合，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性。 4 机构设计问题 合理的机构设计是仿生机器人实现的基础。生物的形态经过千百万年的进化，其结构特征极具合理性，而要用机械来完全仿制生物体几乎是不可能的，只有在充分研究生物肌体结构和运动特性的基础上提取其精髓进行简化，才能开发全方位关节机构和简单关节组成高灵活性的机器人机构。 5 微传感和微驱动问题 微型仿生机器人有些已不是传统常规机器人的按比例缩小，它的开发涉及到电磁、机械、热、光、化学、生物等多学科。对于微型仿生机器人的制造，需要解决一些工程上的问题，如动力源、驱动方式、传感集成控制以及同外界的通讯等。实现微传感和微驱动的一个关键技术是机电光一体结合的微加工技术。同时，在设计时必须考虑到尺寸效应、新材料、新、工艺等问题。
2011中国大事件盘点
2011中国大事件盘点 “十二五”规划将吹响实施的号角，中国共产党成立90周年、辛亥革命100周年为世人瞩目，转变经济发展方式有望取得新突破，一系列民生改革进入攻坚阶段……2011年，中国将牢牢把握机遇，为“十二五”时期发展开好局、起好步。 ■中国共产党迎来90岁生日中国共产党将在“十二五”开局之年迎来90岁生日。在这一年做好党和国家各项工作，具有十分重要的意义。站在新的历史起点上的中国共产党向百年大党更进了一步。这一年，中国共产党将带领全国各族人民，继续抓住和用好我国发展的重要战略机遇期，按照“十二五”规划建议提出的目标任务，正确把握国内外形势新变化新特点，全面推进社会主义各项建设事业，开创党的建设新局面，保持经济平稳较快发展，促进社会和谐稳定。 庆祝中国共产党成立９０周年大会7月1日上午在北京人民大会堂隆重举行。中共中央总书记胡锦涛在会上发表重要讲话，回顾中国共产党９０年的光辉历程和取得的伟大成就，总结党和人民创造的宝贵经验，提出新的历史条件下提高党的建设科学化水平的目标任务，阐述了在新的历史起点上把中国特色社会主义伟大事业全面推向前进的大政方针。他强调，全党同志要牢记历史使命，永远保持谦虚、谨慎、不骄、不躁的作风，永远保持艰苦奋斗的作风，勇于变革、勇于创新，永不僵化、永不停滞，不动摇、不懈怠、不折腾，不为任何风险所惧，不被任何干扰所惑，坚定不移沿着中国特色社会主义道路
奋勇前进，更加奋发有为地团结带领全国各族人民创造自己的幸福生活和中华民族的美好未来。 ■全国人代会审查批准“十二五”规划纲要第十一届全国人民代表大会第四次会议将于3月5日在北京召开。会议的重要议程之一是审查和批准国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要。在国际金融危机阴霾未散，国内宏观经济平稳运行面临复杂形势的背景下，中国在这个非同寻常的“开局之年”如何抓住新机遇、应对新挑战备受瞩目。 ■中国“入世”10周年 2011年，中国将迎来加入世界贸易组织10周年。迄今为止，中国加入世贸组织的相关承诺已全部履行完毕，不仅建立起了符合规则要求的经济贸易体制，更重要的是，公平与规则、全球视野、创新眼光、竞争意识、知识产权观念等“世贸精神”正深入人心。 ■两岸纪念辛亥革命100周年 2011年10月10日是辛亥革命100周年纪念日。1911年爆发的辛亥革命，推翻了清王朝的统治，结束了在中国延续几千年的君主专制制度，为中国的进步打开了闸门。在新的历史条件下纪念辛亥革命，对于发扬光大辛亥革命精神，鼓舞激励全国各族人民，万众一心建设中国特色社会主义伟大事业；对于加强海内外中华儿女大团结，共同推进祖国和平统一大业，实现中华民族伟大复兴，都有着十分重要的意义。 ■社会保险法正式施行医疗，教育，社会保障，与百姓息息相关的三大领域的改革将在2011年全面进入攻坚阶段，改革成效将陆续显现。医疗方面，2009年公布的新医改方案提出的近期目标将得以实现
工业机器人感知技术研究综述
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/f74632555.html, 工业机器人感知技术研究综述 作者：黄思源 来源：《中国科技纵横》2017年第20期 摘要：智能感知技术是工业机器人的关键技术，是进行高质量作业的必要条件。本文对 工业机器人感知技术进行综述，对感知技术分类、视觉伺服技术等展开论述，最后对工业机器人感知技术进行总结。 关键词：工业机器人；智能感知；伺服技术 中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0044-01 1 引言 工业机器人感知系统是将工业机器人内部状态信息和外部环境信息转变为可被机器人识别和执行的信息数据，如可及时反馈生产作业情况，工业机械人具有很大潜力[1-2]。目前，工业机器人可根据形状、大小和颜色等执行分类任务，并完成拾取和放置。六自由度（Degree of freedom， DOF）力/扭矩传感器是研究热点，它主要用于工业机器人控制，包括磨削、除屑、去毛刺、铣削、抛光、测试和组装等[3]；基于力传感器控制技术的工艺质量更好，对夹具和 夹具精度要求小，同时能减少冲击力、降低堵塞、楔入和磨损，或在工作条件较差环境中工作。 2 工业机器人感知系统分类 工业机械手是工业机器人感知技术重要应用之一，通过机器人传感器系统获取所处环境信息并完成相应动作。机器人视觉已有一定的应用历史，但目前未在制造行业中得到大量应用。相比二维视觉，三维视觉传感器可以有效提高机器人信息获取能力。机器人触觉技术近年来的发展十分迅速，随着新型敏感压阻材料CSA、FSR等的出现，各向异性的感压导电橡胶应运 而生，这使得更高分辩率的触觉传感器成为可能[4-5]。单一传感器获得的信息非常有限，新型传感器在近几十年不断涌现。感知系统主要有以下几类： （1）视觉感知。视觉传感器是最重要的传感器之一。视觉包括图像获取、图像处理与特征提取和图像理解。图像获取是指通过视觉传感器将三维环境信息转换为二维图像信息，图像处理主要包括对图像进行一系列数值运算，方便进行图像特征提取；图像理解则在图像处理和特征提取的基础上给出更上层的信息，CCD和CMOS是视觉传感器的核心器件。自主式智能系统和导航是视觉感知的典型应用之一，卡纳基·梅隆大学机器人所在1996年完成了自动驾驶车横跨美国的试验。 （2）力觉。机器人力传感器可分为关节力传感器和腕力传感器，关节力传感器一般安装在机器人的关节部位，如手指关节的握力传感器，腕力传感器一般位于机器人手爪与手臂的联
近十年中国国家大事
近十年中国国家大事 2011年大事：“天宫一号” 神舟八号将于2011年发射、2011年西安世界园艺博览会、深圳第26届世界大学生运动会 2010年大事：玉树州地震、舟曲县泥石流、世博会、亚运会、大运会 2009年大事：新中国喜迎60华诞西藏平叛和实行民主改革50周年 纪念五四运动90周年猪流感“莫拉克”台风 2008年大事：雪灾、地震、奥运、毒奶粉事件、神七飞天 2007年大事：设立四个改革试验区、义务教育取消学杂费、中共17大 2006年大事：三峡大坝全线建成、八荣八耻观、青藏铁路通车 2005年大事：神六归来、胡锦涛会见连战、中国取消农业税 2004年大事：“三个代表”写入宪法 2003年大事：胡温当选主席和总理、中国女排再次获世界冠军 2002年大事：中共16大、龙蕊一号、冬奥会实现了金牌零的突破、神三成功发射、博鳌亚洲论坛在海南举行 2001年大事：神二发射、十五计划通过、上海合作组织成立、APEC上海峰会举行、加入WTO 2000年大事：三个代表问世 2001年7月13日，在莫斯科召开了国际奥委会第112次全体会议，决定将2008年第29届夏季奥运会的主办权授予中华人民共和国的首都——北京。至此，北京申办2008年奥运会成功。 中国加入世界贸易组织 2001年11月10日，在卡塔尔多哈举行的世界贸易组织(WTO)第四届部长级会议通过了中国加入世界贸易组织法律文件。我国终于成为世贸组织新成员，这是我国现代化建设中具有历史意义的一件大事，对新世纪我国经济发展和社会进步有着重要而深远的影响。 万众一心搞击非典 2003年春，“非典”疫情在我国一些地区爆发，党中央、国务院团结和带领人国各族人民克服种种困难，夺取了搞击非典的胜利。 中国首次载人航天飞船飞行成功 2003年10月15日9时整，中国自主研制的“神州”五号载人飞船在中国酒泉卫星发射中国心中国“长征”二号F型运载火箭发射升空。9时9分50秒，飞船准确进入预定轨道，将中国第一名宇航员杨利伟成功送上太空。首次载人航天飞
智能机器人的现状和发展趋势
智能移动机器人的现状和发展 姓名 学号 班级：
智能移动机器人的现状及其发展 摘要：本文扼要地介绍了智能移动机器人技术的发展现状，以及世界各国智能移动机器人的发展水平，然后介绍了智能移动机器人的分类，从几个典型的方面介绍了智能移动机器人在各行各业的广泛应用，讨论了智能移动机器人的发展趋势以及对未来技术的展望，最后提出了自己的建议和设想，分析我国在智能移动机器人方面发展并提出期望。 关键词：智能移动机器人；发展现状；应用；趋势 1 引言 机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。智能移动机器人则是一个在感知- 思维- 效应方面全面模拟人的机器系统，外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。一部智能移动机器人应该具备三方面的能力：感知环境的能力、执行某种任务而对环境施加影响的能力和把感知与行动联系起来的能力。智能移动机器人与工业机器人的根本区别在于，智能移动机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能[1]。 随着智能移动机器人的应用领域的扩大，人们期望智能移动机器人在更多领域为人类服务，代替人类完成更复杂的工作。然而,智能移动机器人所处的环境往往是未知的、很难预测。智能移动机器人所要完成的工作任务也越来越复杂;对智能移动机器人行为进行人工分析、设计也变得越来越困难。目前，国内外对智能移动机器人的研究不断深入。 本文对智能移动机器人的现状和发展趋势进行了综述，分析了国内外的智能移动机器人的发展，讨论了智能移动机器人在发展中存在的问题，最后提出了对智能移动机器人发展的一些设想。
多感知机器人夹持器设计
Design of a Multi 2Sensor Robotic G ripper HUANG Ji 2wei ,HUANG Wei 2yi ,WANG Ai 2min ,JIANG Hong 2ming (Dept .22,Southeast Univer sity ,Nanjing 210096,China ) Abstract : This paper proposes a design of a robotic gripper with force ,touch and position information.The design and its realization of force sens ors ,touch sens ors and position sens or are discussed and als o the design of gripper ’s mecha 2nism structure and control system introduced.K ey w ords : robot ;gripper ;sens or ;control 多感知机器人夹持器设计 ① 黄继伟,黄惟一,王爱民,蒋洪明 (东南大学仪器科学与工程系, 南京 210096) 摘要:介绍了一种具有力觉、触觉和位置信息的机器人夹持器设计。讨论了力觉传感器、触觉传感器和位置传感器的设计与实现,概述了夹持器的机械结构及其控制系统设计。关键词:机器人;夹持器;传感器;控制 中图分类号:TP24;TP212 文献标识码:A 文章编号:1004-1699(2003)04-0397-04 在临场感遥操作机器人系统中,主机器人应具 有感知从机器人所处环境的能力。就机器人夹持器部分而言,系统应能感知从机器人夹持器与环境相互作用的力觉和触觉,还要了解夹持器手指所处的位置。这样主手才能对从手进行基本的控制,实现临场感遥操作。基于此作者结合国家863项目设计了具有力觉、触觉及位置传感器的机器人夹持器。其中包括了机械结构设计、传感器设计、测量电路设计、控制系统设计及软件设计。机械结构示意图如图1所示。 1 夹持器硬件设计 1.1 力觉传感器 本夹持器力觉传感器采用贴在手指指根部分的 图1 夹持器机械结构示意图 电阻应变式力传感器。考虑到手指抓取物体时,由 于受力位置的不同,产生的力信号随之改变。因此 2003年12月 传 感 技 术 学 报 第4期① 收稿日期:2003206213基金项目:国家“863”计划项目资助(2001AA423140). 作者简介:黄继伟(1976-),男,硕士研究生,主要研究信号检测与智能系统,jervish @https://www.360docs.net/doc/f74632555.html, ; 黄惟一(1933-),男,教授,博士生导师,从事测试理论及其应用,HH wy @https://www.360docs.net/doc/f74632555.html,.
仿生机器人关键技术
仿生机器人关键技术 “仿生机器人”就是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。,涉及到机械设计、计算机、传感器、自动控制、人机交互、仿生学等多个学科。因此,机器人领域中需要研究的问题非常多。主要研究问题包括以下五个方面: 1 建模问题 仿生机器人的运动具有高度的灵活性与适应性。其一般都就是冗余度或超冗余度机器人,结构复杂,运动学与动力学模型与常规机器人有很大差别,且复杂程度更大。为此,研究建模问题,实现机构的可控化就是研究仿生机器人的关键问题之一。 2 控制优化问题 机器人的自由度越多,机构越复杂,必将导致控制系统的复杂化。复杂巨系统的实现不能全靠子系统的堆积,要做到整体大于组分之与,同时要研究高效优化的控制算法才能使系统 具有实时处理能力。 3 信息融合问题 在仿生机器人的设计开发中,为实现对不同物体与未知环境的感知,都装备有一定量的 传感器。多传感器的信息融合技术就是实现其具有一定智能的关键。信息融合技术把分布在不同位置的多个同类或不同类的传感器所提供的局部环境的不完整信息加以综合,消除多传感器信息之间可能存在的冗余与矛盾,从而提高系统决策、规划、反应的快速性与正确性。 4 机构设计问题 合理的机构设计就是仿生机器人实现的基础。生物的形态经过千百万年的进化,其结构特征极具合理性,而要用机械来完全仿制生物体几乎就是不可能的,只有在充分研究生物肌 体结构与运动特性的基础上提取其精髓进行简化,才能开发全方位关节机构与简单关节组成高灵活性的机器人机构。 5 微传感与微驱动问题 微型仿生机器人有些已不就是传统常规机器人的按比例缩小,它的开发涉及到电磁、机械、热、光、化学、生物等多学科。对于微型仿生机器人的制造,需要解决一些工程上的问题,如动力源、驱动方式、传感集成控制以及同外界的通讯等。实现微传感与微驱动的一个关键技术就是机电光一体结合的微加工技术。同时,在设计时必须考虑到尺寸效应、新材料、新、工艺等问题。 为了解决以上问题仿真机器人需要采取以下技术:
2014机器人多感知技术
目录摘要 Abstract 1. 机器人与传感器 2 传感信息的分类 3 信息融合的具体方法 4 机器人多感知技术的前沿理论和发展趋势4.1 机器人多感知技术的发展趋势 4.2 机器人多感知技术的前沿理论 5 总结
摘要 随着传感器技术的进步，多传感器信息融合技术在移动机器人中的应用已成为一个热门的研究领域，为移动机器人探索不确定和未知环境提供了一种技术途径，是机器人实现更高级智能行为的基础。首先，本文介绍了机器人与多感知技术的联系。然后描述了传感信息的分类和信息融合的几种具体方法。最后介绍了一下机器人多感知技术的前沿技术和未来发展方向。 关键词多感知技术机器人信息融合
Abstract With advances in sensor technology, multi-sensor information fusion technology in mobile robot application has become a hot area of research, for mobile robots to explore unknown environment of uncertainty and provide a technical way, is to achieve a more advanced robot intelligent behavior foundation. First, the article describes the robot and multi-touch sensing technology. It then describes the sensor information classification and information fusion of several specific methods. Finally, a little more than robotic sensing technology cutting-edge technology and the future direction of development. Keywords Multi-sensing Technology Robot Information Fusion