智能机器人课程报告Word格式.docx

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关键词：

人工智能，智能机器人，机器视觉

一关于智能机器人的一些认识

我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给我们的最深刻的印

象是一个独特的进行自我控制的“活物”。

其实，这个自控“活物”

的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂，他的组织结构和工作方式在一定程度上模仿了生物体的功能与控制机制。

下面我们以人体的工作机制为引例，弓I入机器世界的组成结构。

刺激经由这些传感器变成微电信号，经由神经传导网络送入各级处理神经系统进行处理，处理结果以神经冲动的形式传导给相应的组织和器官，从而引

起人体对于外界刺激的反应。

在这个过程中，我们

不难发现，人类的活动机制包括宏观上的硬件和软件组成，其中硬件

是各种功能形成的前提，是逻辑，抽象的基础；

软件是基于硬件的高级抽象性的活动，是一种虚拟的逻辑形式，他以思维，意识的形式存在。

软件硬件的结合，才能形成具有一定行为能力的个体。

机器人就在以上理论基础上建立的复杂系统的集合。

和人体相似，机器人需要各种传感器对外界和本体内部信息进行收集和转换，然需要各种通信网络将信息准确，高速的传输出去，之后需要具有高处理能力的处理器对传入的信号进行分析和处理，最后需要具有一定自由度的机械系统去完成处理器的指令要求。

总的来说，机器

人也是有两个大部分总成，一个是实现各种机械运动和逻辑活动的硬件，二

是实现各种控制的程序和数据。

机器人可以根据构造他们的硬件和软件进行分类。

根据硬件的不同，可以

将机器人分为双足，三足，多足，类人型等，根据软件部分大体可以分为非智能机器人和智能机器人。

智能机器人是基于人工智能的机器人，他们具有

形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。

除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段，同时配有具有超级处理能力的中央处理器,及具有学习，判断，推理，思考能力的软件支持，能够自主识别，完成运动规划算法的设计，和自主编程的能力。

在一定程度上来说，智能机器人能够独立人的干预自行处理一些随机发生的事件。

智能机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂

劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。

作为交叉学科的产物，智能机器人的设计面临着很多给予解决的问题，下面就对此作简略的说明。

1机器视觉

眼睛是人类的最为重要的感觉器官之一，眼睛能够收集大量的信息供大脑利用，它能够收集关于距离，明暗，颜色，形状等诸多对于识别和推断起着重要作用的信息。

因此智能机器一定要具有视觉系统，用于收集海量的信息资源。

如何实现这一功能就是机器视觉这门学科的所要处理的事了。

机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；

图

像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉的研究是从20世纪60年代中期美国学者L.R.罗伯兹关于理解多面体组成的积木世界研究开始的。

当时运用的预处理、边缘检测、轮廓线构成、对象建模、匹配等技术，后来一直在机器视觉中应用。

罗伯兹在图像分析过程中，采用了自底向上的方法。

用边缘检测技术来确定轮廓线，用区域分析技术将图像划分为由灰度

相近的像素组成的区域，这些技术统称为图像分割。

其目的在于用轮廓线和区域对所分析的图像进行描述，以便同机内存储

的模型进行比较匹配。

实践表明，只用自底向上的分析太困难，必须

同时采用自顶向下，即把目标分为若干子目标的分析方法，运用启发式知识对对象进行预测。

这同言语理解中采用的自底向上和自顶向下相结合的方法是一致的。

在图像理解研究中，A.古兹曼提出运用启发式知识，表明用符号过程来解释轮廓画的方法不必求助于诸如最小二乘法匹配之类的数值计算程序。

在智能机器人中，机器视觉主要用于模式的识别，机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；

图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，然后和数据库中的数据源进行比对，最终确立外部世界-二维图像-外部世界的完整映射，实现机器对外部事物的识别。

2人工智能

人工智能（ArtificialIntelligenee）,英文缩写为A1。

它是研

究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。

"

人工智能”一词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。

从那以

后，研究者们发展了众多理论和原理，人工智能的概念也随之扩展。

人工智

能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计算机知识，心理学和哲学。

目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机，人工智能的发展历史是和计算机科学技术的发展史联系在一起的。

除了计算机科学以夕卜，人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。

人工智能学科研究的主要内容包括：

知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、智能机器人、自动程序设计等方面。

人工智能在计算机上实现时有2种不同的方式。

一种是采用传统的编程技

术，使系统呈现智能的效果，而不考虑所用方法是否与人或动物机体所用的

approach）,它已在一些领域内作出了成果，如文字识别、电脑下棋等。

另

一种是模拟法（Modelingapproach）,它不仅要看效果，还要求实现方法也和

（GenericAlgorithm,简称GA和人丄神经网络（ArtificialNeural

Network,简称ANN均属后一类型。

3超级计算机

人类之所以能够活动自如，具有较高的平衡能力和应对紧急事件的能力，

除了和人体具有完备的平衡机制和反应机制有关之外，还与人类具有高速处

理能力的大脑有关。

在生物体大脑中，神经元通过突出和轴突相互连接，轴突和突触上都具有神经髓质，能够保证微软信号在其中传输损耗减少。

同时不同区域的神经元形成不同功能区，在处理信息是，不同区域技能独立工作又能相互联系，你大脑的这种并行处理机制使得其在损耗最小的情况下，完成大量运算。

智能机器人要想要支持机器视觉和人工智能，一定要具有超强处理能力的处理器，对数据进行处理运算。

因此智能机器人对处理器有严格的要求。

现在的处理器的处理速度远远不能满足上面提出的需要，因此计算机领域向着高速化，微型化的方向发展。

主要有：

超导计算机，纳米计算机，光计算机，DNA计算机，量子计算机等。

4通信系统

人体各系组织器官之间是分散的，各主要神经系统也是分立存在的，但人体各部分之间却能协调统一的行动，完成某一行为，这归功于人体内部的神经网络，就是这些遍布于人体各部的神经网落，将人体各组织器官有机的联系在一起。

智能机器人具有复杂的结构，格结构之间必须紧密联系，协调合作才能够为完成一个连续的动作。

因此智能机器人应具有高安全，高保真的信息传输通道。

作为一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，智能机器人是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。

他是夺门学科交叉结合的产物，又包含个学科里的尖端前沿科技。

正因为如此，智能机器人的研究道路任然长久漫长。

二学习《智能机器人》这门课的心得体会

很庆幸能够选修《智能机器人》这门课，通过了这门课使我对智能机器人

有了一个更加清晰的认识，同时也激起了我对此方面的研究的兴趣。

之前就对机器视觉，认知心理学，机器学习和人工智能颇感兴趣，并对此进行了深入的了解，通过这门课，我认识到，智能机器人作为这些学科的交叉产物，是个综合应用这些知识的最好的平台。

通过这门课，我也从新认识了智能机器人制作的艰辛和困难性，使我认识到之前对此不以为然，眼高手低态度得幼稚。

同时也教育我，任何

一个项目本身所呈现的问题只是完成该项目所需工作的冰山一角，做

任何事，都必须以谦恭，认真的态度对待。

同时也是我懂得了，再将

事情坐完之前不可轻易对此做出评价。

通过这门课我系统的认识了机器人的感念，并对此有了一个清晰的定义。

机器是由各种金属和非金属部件组装成的装置，通过消耗能源，可以运转、做功。

它是用来代替人的劳动、进行能量变换、以及产生有用功的装置。

机器贯穿在人类历史的全过程中。

机器人作为机器的一种，其形成的本质就是为了代替人类去完成一些难以处理的的事情，而之所以将这种机器叫做机器人，是因为电气设备使这些机器具有了一定的自动行动的能力，很像具有意识的人类，但这一点只局限于特定的工作环境。

随着计算机技术，微电子技术，心理学，神经学等众多

相关科目的发展，智能功能机器人的概念应运而生。

通过这门课，我认识了目前世界上最先进的类人型机器人asimo,它是由日本本田公司研制开发的，该机人能够自如的行走，爬楼梯，躲避障碍物，并具有类人型的视觉和听觉，能够识别语音命令，能够与人交流。

Aismo的这些行为充分诠释了智能机器人的定义，让我们初步领略了自能机器人的，可以说asimo是智能机器人的雏形。

在这门课中，给我影响最深的是asimo具有动物所特有的好奇心，同时还有美国开发研制的军用机器人"

大狗”，“大狗”是仿生学的产物，四足行走，具有很强的平衡调节能力，他的中央处理器能够很快的寻找出有效的算法，使身体恢复平衡，同时他的机械结构设计也具有动物四肢一样多的自由度，这时的他能够在不同环境中行走，并能够实现跳跃。

“大狗”可谓是仿生学里的佼佼者。

通过这门课使我了解到智能机器人所必需的三部分，就如上面所列的，人工智能，超级计算机和机械结构。

三者是组成智能机器人不可或缺的部分，人工自能赋予机器人，判断，推理，学习的能力。

超级计算机提供强大的处理数据的能力，使的机器人能够快速对传感器信号经处理，同时对人工智能技术提供支持。

机械结构是机器人的物理组成部分，一个机器人机械结构所具有的自由度数的多少，以及结构强度的大小，决定了机器人活动的灵活性。

三者只有相互结合，紧密联系，才能实现机器人的智能化。

虽然《智能机器人》只是一门公选课，但却是我受益匪浅，在这短短四周的时间里，这门课给我最大的帮助就是，激发了我对智能机器人相关领域的学习和研究的强烈兴趣，同时也是我认识到我们大学生所学课程的重要性，