机器人学是人工智能中的一个领域，涉及创建智能和高效机器人的研究。
什么是机器人？
机器人是在现实世界环境中行动的人工代理。
目的
机器人旨在通过感知、拾取、移动、修改物体的物理特性、破坏它或产生某种效果来操纵物体，从而使人力从重复的功能中解放出来，而不会感到无聊、分心或筋疲力尽。
什么是机器人技术？
机器人学是人工智能的一个分支，由电气工程、机械工程和计算机科学组成，用于设计、建造和应用机器人。
机器人的各个方面
- 机器人有 机械结构、形式或形状旨在完成特定任务。
- 他们有 电气元件 它为机器提供动力和控制。
- 它们包含一定程度的 电脑程序 这决定了机器人做什么、何时以及如何做某事。
机器人系统与其他人工智能程序的区别
这是两者之间的区别 -
| 人工智能程序 | 机器人 |
|---|---|
| 他们通常在计算机刺激的世界中运作。 | 它们在真实的物理世界中运行 |
| 人工智能程序的输入是符号和规则。 | 机器人的输入是语音波形或图像形式的模拟信号 |
| 他们需要通用计算机来操作。 | 他们需要带有传感器和效应器的特殊硬件。 |
机器人运动
运动是使机器人能够在其环境中移动的机制。 有各种类型的运动 -
- 有腿的
- 轮式
- 腿轮式运动的结合
- 履带式滑动/打滑
腿运动
- 这种类型的运动在展示步行、跳跃、小跑、跳跃、爬上或下等时消耗更多的能量。
- 它需要更多数量的电机来完成运动。 它适用于粗糙和光滑的地形，其中不规则或过于光滑的表面使其为轮式运动消耗更多动力。 由于稳定性问题，实施起来并不困难。
- 它配备了各种一、二、四和六条腿。 如果机器人有多条腿，那么腿协调对于运动是必要的。
可能的总数 步态 （每条总腿的周期性提升和释放事件序列）机器人可以行进取决于其腿的数量。
如果一个机器人有 k 条腿，那么可能的事件数 N = (2k-1)!。
如果是两足机器人（k=2），可能事件的数量是 N = (2k-1)！ = (2*2-1)！ = 3！ = 6。
因此有六种可能的不同事件 -
- 抬起左腿
- 释放左腿
- 抬起右腿
- 释放右腿
- 双腿并拢
- 将双腿同时松开
在 k=6 条腿的情况下，有 39916800 个可能的事件。 因此，机器人的复杂性与腿的数量成正比。
轮式运动
它需要较少数量的电机来完成运动。 实施起来不太容易，因为在轮子数量更多的情况下稳定性问题更少。 与腿式运动相比，它更省电。
- 标准轮 − 围绕轮轴和触点旋转
- 脚轮 − 围绕轮轴和偏置转向接头旋转。
- 瑞典语45o 和瑞典语 90o 车轮 − 全向轮，围绕接触点、围绕轮轴和滚轮旋转。
- 球或球轮 − 全向轮，技术上难以实现。
滑动/滑行运动
在这种类型中，车辆像坦克一样使用履带。 通过沿相同或相反方向以不同速度移动轨道来操纵机器人。 由于轨道和地面的接触面积大，它提供了稳定性。
机器人的组成部分
机器人的构造如下 -
- 可编程电源 − 机器人由电池、太阳能、液压或气动电源供电。
- 执行器 − 它们将能量转化为运动。
- 电动机（交流/直流） − 它们是旋转运动所必需的。
- 气动空气肌肉 − 当空气被吸入时，它们会收缩近 40%。
- 肌肉线 − 当电流通过它们时，它们会收缩 5%。
- 压电马达和超声波马达 − 最适合工业机器人。
- 传感器 − 它们提供有关任务环境的实时信息的知识。 机器人配备视觉传感器来计算环境中的深度。 触觉传感器模仿人类指尖的触摸感受器的机械特性。
计算机视觉
这是机器人可以看到的人工智能技术。 计算机视觉在安全、安保、健康、访问和娱乐领域发挥着至关重要的作用。
计算机视觉自动从单个图像或一组图像中提取、分析和理解有用的信息。 该过程涉及开发算法以完成自动视觉理解。
计算机视觉系统硬件
这涉及 -
- 电源
- 摄像头等图像采集设备
- 处理器
- 一个软件
- 一种用于监控系统的显示设备
- 相机支架、电缆和连接器等配件
计算机视觉的任务
- OCR − 在计算机领域，光学字符阅读器，一种将扫描的文档转换为可编辑文本的软件，它伴随着扫描仪。
- 人脸检测 − 许多最先进的相机都带有此功能，可以读取面部并拍摄完美表情的照片。 它用于让用户访问正确匹配的软件。
- 物体识别 − 安装在超市、相机、BMW、GM、Volvo 等高端汽车中。
- 估计位置 − 估计物体相对于相机的位置，如人体中肿瘤的位置。
计算机视觉的应用领域
- 农产品
- 自动驾驶汽车
- 生物识别技术
- 字符识别
- 取证、安全和监控
- 工业质检
- 人脸识别
- 手势分析
- 地质学
- 医学影像
- 污染监测
- 过程控制
- 遥感
- 机器人
- 出行用品
机器人技术的应用
机器人技术在各个领域都发挥了重要作用，例如 -
- 行业应用 − 机器人用于搬运材料、切割、焊接、彩涂、钻孔、抛光等。
- 军工 − 自主机器人可以在战争期间到达人迹罕至的危险区域。 一个叫机器人 达克什由国防研究与发展组织 (DRDO) 开发，用于安全地摧毁威胁生命的物体。
- 药物 − 机器人能够同时进行数百项临床测试、永久性残疾人康复和脑肿瘤等复杂手术。
- 勘探 − 用于太空探索的机器人攀岩者、用于海洋探索的水下无人机等等。
- 娱乐 − 迪士尼的工程师已经为电影制作创造了数百个机器人。