人工智能与机器人(读书报告).docx

读书报告

院系计算机学院___________________ 专业______________________________________ 年级______________________________________ 班级______________________________________ 学生姓名_______________________________________ 学号______________________________________ 报告题目_________ 人工智能与机器人_____________ 完成时间_________ 年________________ 12 __ 月

1绪论 (4)

1」课题背景 (4)

1.2机器人的发展 (5)

2机器人的定义 (5)

2.1机器人的种类 (6)

2.2机器人的应用领域 (6)

2.2.1工业机器人 (6)

2.2.2探索机器人 (6)

2.23服务机器人 (7)

2.2.4军事机器人 (7)

3机器人的开发过程 (8)

3」智能机器人的制造理论 (8)

3.2机器人的行动过程 (9)

4机器人的实际应用 (9)

5机器人的现状和发展前景 (10)

6总结 (11)

人工智能与机器人

（11科技1班）

?豪:人工智能是研究如何制造岀人造的智能机器或智能系统.来模拟人类智能

活动的能力.以延伸人们智能的科学。人工智能主要包含三个方面：感知能力、思维能力、行为能力。而机器人则是将人工智能与物理器件结合起来.完成某些工作的机器.目前.机器人学和人工智能已作为两个不同的学科.各自发展羞.均取得了很好的成果。同时在一些领域.二者又相互结合.并取得了很好的效果。

关It询：人工智能;机器人;智能控制

Artificial intelligenee and Robotics

Abstract: Expert Artificial intelligence is the study of how to create artificial intelligence machine or intelligent system,to simulate the ability of human intelligence activities,to extend people intelligence scicncc.Artificial intelligence mainly includes three aspccts,pcrcq）tion,thinking,bchavior abiiity.Whilc the robot is the artificial intelligence and physical device together,complete certain work machine,at present,robot is the artificial intelligence have been used as two different subjects,th&r respective development,have achieved very good rcsults.At the same time,in some areas,the two arc combined with each other,and have achieved very good results.

Keywords： Artificial intelligence： Robot： intelligent control

1绪论

1.1课题背景

信息技术课程，作为适应信息时代的一门新兴学科，其基本思想是通过对信息的获取、加工、管理、传播的技术、方法等知识与技能的学习、应用和创新，从而培养和提高学习者的信息素养和创新素质。人工智能与机器人科学，融合了计算机、机械、电子、通讯、控制等声、光、电、磁多个学科领域的知识，其核心是目前被称为前沿科学的人工智能理论和技术，因此，这门课程对学生的知识结构将是一种多学科整合的建构。另一方面，智能机器人的基本特征是感知一判断一决策一行动，即获取环境的直接信息，然后经过分析判断，进而做出反馈或行动。自机器人诞生之初人类便一直存在着“机器人恐惧症” 的想法，但机器人真的能征服地球了吗？真正伤脑筋的，是所谓的"人工智能”。但在担心机器人比人类聪明使人类失去存在的必要，或是

机器人奴隶反抗人类主人之前，我们先要问的是，人工智能有可能吗？他们的发展又如何呢？让我们一起来简析探讨。

1?2机器人的发展

最早的“机器人”顶多只能算是结构精密的自动化机械，就像你不会称一个时钟为机器人一样。那时的机械以现代的角度来说也称不上是机器人，但想象古希腊人看到希洛（Hero of Alexandria）或阿加扎利（Al-jazari）所做的精巧自动机器（称为Automaton）时，他们的感觉恐怕和我们第一次看到iPhone的感觉差不多吧。而“人形机器人”的概念来自大发明家（兼科学家、数学家、工程师、人体解剖学家、画家、雕塑家、建筑师、植物学家、音乐家和左手倒着写字专家）达文西，他的众多草稿中，就包括一个内含机械构造的武士盔甲。就像大部份达文西草稿内的东西一样，没人知道在当时有没有人做出这么个机器人来，但看机械，似乎会站会坐、会挥手，嘴巴还会动呢！

真正意义上的机器人出现于1959年。美国人英格伯格和徳沃尔研制出世上第一台工业机器人。这台机器人外形像一个坦克的炮架，基座上有个可转动的大机械臂，该臂上又伸出一个可伸缩和转动的小机械懵，能进行一些简单操作，代替人做一些诸如抓放零件的工作。经过了40年的发展，机器人获得了很大的发展——无论在数虽还是质量上，这呈现了各门科学技术相互融会贯通的结果。

2机器人的定义

在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。

但是，实用上，机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。机器人可接受人类指挥，也可以执行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作，例如制造业、建筑业，或是危险的工作。

2.1机器人的种类

(1)操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。

(2)程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。

(3)示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。

(4)数控型机器人：不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根摒示教后的信息进行作业。

(5)感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的动作。

(6)适应控制型机器人：机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动。

(7)学习控制型机器人：机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。

(8)智能机器人：以人工智能决定其行动的机器人。

2.2机器人的应用领域

2. 2. 1工业机器人

制造工业机器人的目的主要在于消减人员编制和提高产品质量。与传统的机器相比他有两大优点：生产过程几乎完全自动化和生产设备高适应能力。现在工业机器人主要应用于汽车工业、机电工业、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其他重型工业和轻工业部门。在农业方面，已把机器人用于水果和蔬菜嫁接、收获、检验与分类，剪羊毛合计牛奶等。这是一个潜在的产业机器人应用领域。

2.2.2探索机器人

机器人对于探索的应用，即在恶劣或不适于人类工作的环境中执行任务。主要有2个有种探索机器人：自主机器人和遥控机器人。自主机器人一直是人类的研究难题，很多专家都在可能地是机器人自主化。遥控机器人已经得到广泛的应用，其中最为出名的是水下机器人和空间机器人。随着海洋是事业的发展，一般潜水技术应经无法适应高深度综合考察和研究并完成多种作业的需要，水下机器人可以代替人类在深海中进行探索，发现了好多不为认知的深海生物。空间机器人主要任务分为两大方而：1.在月球、火星及其他星球等非人居住条件下完成先去勘探；2.在宇宙空间代替宇航员做卫星的服务(主要是捕捉、修理和补给能呈)，空间站上的服务及空间环境的应用试验。

2.2.3服务机器人

研制服务机器人用来为病人看病、护理病人和协助病残人员康复能够极大地改善伤残疾病人员的状态，以及改善瘫痪者和被截肢者得生活条件。服务机器人已经应用于下列几个方面：

(1)诊断机器人，即配备有医疗诊断专家系统的机器人：

(2)护理机器人，是一些具有丰富护理经验的机器人护士或护师：

(3)伤残瘫痪康复机器人，包括假肢、矫形以及遥控等技术；

(4)家用机器人，机器人已经开始进入家庭和办公室，用于替代人类从事淸扫、洗刷、守卫、煮饭、照料小孩、接待、接电话、打印文件等。酒店售货和餐厅服务机器人、炊事机器人和机器人保姆已经不再是一种幻想；

(5)娱乐机器人，包括文娱歌舞和体育机器人：

(6)医疗手术机器人几年来有所突破。

2. 2. 4军事机器人

军事机器人分为3大类：

(1)地而军用机器人

地而军用机器人分为两类一类是只能机器人，包括自主和半自主车辆：另一类是遥控机器人，即各种用途的遥控无人驾驶车辆。

(2)海洋军用机器人

美国海军有一个独立的水下机器人分队，这支由精锐人员和水下机器人组成的分队可以再全世界海域进行搜索、定位、援救和回收工作。水下机器人在美国海军中的另一主要涌入是扫雷，MINS水下机器人系统，他可以用来发现、分类、排除水下残物及系留的水雷。

法国军用扫雷机器人方面一直处于世界领先地位。

(3)空间军用机器人

可以说无人机和其他空间机器人都可能成为空间军用机器人。微型飞机用于填补军用微型和侦察机无法到达的盲区，为前线指挥员提供小范围内的具体敌情。

3机器人的开发过程

3.1智能机器人的制造理论

目前意识和环境是困扰研究智能机器人的两大难题。如何能够制造像人一样会思

考有意识和情感的智能机器人呢？首先应该考虑目前智能机器人的制造理论是否存在问题？这里认为人们对视觉的认识是错误的，从而造成了制造智能机器人理论上的错误。当我们仰望天空遥远的星星时，有的已经不存在，但我们仍然能够看到它们，因为星星发岀的光能够在眼中形成星星的图像。假设光的传播速度很慢只有每秒1米，那么当离我们1米远的一个物体被快速移开, 一秒后我们才能看到这个物体被移开。以上的例子说明我们看到的是物体在眼中形成的图像，我们并不能看到物体。在实际中因为光速太快我们不能感觉到物体同物体图像的分离。如果在一个人的对面有一个机器人，将机器人看到的和听到的分别传人这个人的眼睛和耳朵，同时将这个人的动作传给机器人使机器人的动作与这个人的动作相同，这时这个人感觉自己成了对而的机器人，当他通过机器人的眼看对而真实的自己时感觉看到的是别人，这是因为机器人的视觉与听觉传到了这个人的

脑中在脑中形成机器人的图像，所以这个人感觉到自己成了机器人。这说明人感觉到的自己是脑中的身体图像并不是身体本身。当我们睡觉时，从眼传人的外界物体图像消失，身体与脑中的身体图像的连接断开，脑中的身体图像在脑中浮现出的图像世界中运动使人做梦，脑中没有我们的身体图像我们就不能做梦。因为脑感觉到的自己是脑中的身体图像，所以我们可以将机器人的视觉听觉传入我们的眼中和耳中制造出替身机器人。

我们看到的世界是物体通过眼在脑中形成的物体图像世界，我们看到的世界比真实的世界小很多，由于我们的脑只能“看”到脑中的图像世界，脑中的图像世界不与外界的物体世界对比，所以我们并不能感觉到世界变小了。假设当我们睡觉时将我们的世界变小，这时我们自身也相同比例地变小，那么当我们醒来时并不会感觉到世界变小了。

在物体世界中物体之间不能直接建立联系，这样就无法形成相互作用的环境，也不能在物体世界中凭空出现各种物体，但在人脑中的物体图像世界中，脑将图像世界中各种物体图像连接在一起，并能够根据需要在脑中浮现出各种物体图像，脑通过浮现在脑中的各种物体图像进行思考和想象。我们的脑“看” 到了其中的自己存在于周围的环境中，意识到了自己的存在。

声波和光波传人脑中在脑中转变成声音和光。实际的物体世界并不像我们

所看到的和听到的。在实际的物体世界中没有声音。没有我们看到的各种颜色, 只有声波和各种光波和电磁波。物体由分子原子构成，原子又由更小的微粒构成，将物体向小分时我们会发现物体越分越空，最后我们发现宇宙中只存在能量和力的作用，一个物体就是一个能量团，当我们看到了一个不透光的物体，是因为光波的能量不能进人这个物体的能量团。假设有一种光，能够无损失地穿透任何物质，那么宇宙将被看空。声音和色彩都产生于脑中，所以我们能不出声默唱歌曲，不用看到颜色就能在脑中浮现出各种色彩。根据上述理论能够制造出像人一样会思考拥有意识的智能机器人。

3.2机器人的行动过程

机器人在处理完收集的数据后，就可以生成指令采取行动了。根据不同的需要，机器人可以设计多个关节，这些关节部位在安装了减速电机或舵，之后就可以活动了。

减速电机也就是我们常在电动玩具中拆下的带齿轮箱的小马达。它由拖动电动机与齿轮减速装置耦合而成，减速电机的作用用一句话概括，就叫做变速变扭，即增速减扭或减速增扭。由于电机输出的功率不变，其转动的角速度和扭距的乘积就是一个固立值，所以加速时扭矩就减小，减速时扭矩就增大。这种电机一般用做机器人的动力驱动，也就是机器人的腿。

微型的伺服电机（舵机）在无线电业余爱好者的航模活动中使用已有很长一段历史，应用最为广泛。舵机主要用作运动方向的控制部件。舵机本质上是可定位的电机，其内部包括了一个直流电机、一组变速齿轮组、一个反馈可调电位器和一块电子控制板。其中，高速转动的直流电机提供了原始动力，带动变速（减速）齿轮组，使之产生高扭力的输出，齿轮组的变速比愈大，伺服电机的输出扭力也愈大，也就是说越能承受更大的重量，但转动的速度也愈低。当它接受到一个位置指令，它就会运动到指定的位置。因此，个人机器人模型中也常用到它作为可控的运动关节，这些活动关节也常被称为自由度。舵机用在控制精度要求比较高的地方（比如机器人的手）。

经过这三个步骤，机器人终于“活”了起来。

4机器人的实际应用

人类社会永远不缺乏博学多才又富有前瞻性大师。五十年前，科幻大师阿西莫夫曾预言在2014年机器人不会成为生活“日用品”，但地位独特。时至今日，这一预言非常符合现今机器人发展趋势。

机器人，在没有诞生在现实世界之中，很早开始就在科幻作家笔下不断显现，从这些作品中，人们已经可以初窥机器人应用前景。著名科幻作品大师阿西莫夫在制宦

“机器人三定律”时，更是对五十年后世界机器人应用作了预言，具体如下：到2014年，机器人不会成为人们生活中的“日用品”，也不会非常受到人们的欢迎，但他们却有着自己存在的重要意义。如果说现在（指作者所处年代）的计算机就已经这么先进的话，50年后的计算机恐怕将变得更加微型、智能，并最终成为机器人的“大脑中枢。

事实上，机器人应用最多的是汽车生产领域，通过组装、焊接等机器人已可以在55秒内生产一辆汽车，生产作用极为巨大。但正如阿西莫夫所说，机器人已有特殊的地位，并不是日常所需。受限于技术等原因，现代机器人在人形产品开发上一直处于待突破的处境之下，即使全球最先进的智能机器人也只有人类幼儿智力水平，并且不具备后续学习能力，适用性极为有限。

5机器人的现状和发展前景

当前，机器人在工业、服务业、军事等领域发挥的作用日益明显，尽管一些机器人已具备了一定的智能，但因智能控制方法本身还存在着局限性，距离真正意义上的智能机器人，还有相当大的差距。随着特种机器人不断向智能化方向发展，要求人们对机器人的不确定性、复杂性、模糊性过程控制等问题进行广泛深入的研究而且，将人工智能技术广泛地应用到特种机器人的控制理论之中，具有十分重要的科学意义和实践价值。

在现代的工业制造，航空航天，交通旷业等领域，机器人越来越发挥着重要的作用。一些日本的专家预测，到2010年只有5%的体力劳动需要由人来完成，其余大量的体力劳动要由机器人来承担。随着机器人的普及，机器人安全,

规划，控制等领域也日益承受着巨大的挑战。近年来，以无人机为代表的智能武器系统获得了长足的发展，日渐成为战场上一支不可忽视的重要力量。但随着无人化兵器数量的增多和人工智能技术应用的不断深入，相关的伦理和法律问题也随之而来。我们究竟应该如何面对这种变化，自主武器系统会否造成灾难，机器的失误又应该由谁来埋单？诸多问题都是值得思考的。

6总结

随着机器人在人类生活的出现，使得各行各业得到了飞速的发展，人工智能相关理论起了非常关键的作用。在不远的未来，相信具有人类特性的智能机器人不是幻

想，同时更先进的各种领域机器人会被AI专家制造出来，但是这也带来了一系列社会问题，工厂的智能化必然会造成更多的员工下岗，军事

机器人将可能将战争危害提高一个层次。但是机器人的发展将对人类对太空探索起到决怎性作用，只有更先进的探索机器人的产生，才能使人类对浩瀚的宇宙有更深的认识，甚至找到另外一个存在生命星球。这所有的一切都离不开人工智能的研究。

在不久的将来，随着智能机器人技术的不断发展和成熟。随着众多科研人员的不懈努力，智能机器人必将走进千家万户。更好的服务人们的生活，让人们的生活更加舒适和健康。

参考文献：

［1］孟庆春，齐勇-张淑军,社春侠，殷波，高丘?智能机器人及其发展［耳中国海洋大学学

报.2004.09.831-838

［2］悻为民冲国机器人发展Z我见卩］-读者Z声」995.02.30

［3］王士囤人工智能教程［M］.浦华大学出版社,2006.02

［4］洪炳熔-空间机器人研究及应用题领域［C］.计算机世界网,2009 (27).

［5J Navi Brain.机器人集锦［M］.科学出版社,2003.01.

⑹蔡自兴一机器人学［M］.浦华大学出版社,200&

［7］谢存襁机器人技术及其应用［M］.机械工业出版|±, 2012.

［8］韩晓刚.智能机器人的制造理论［JJ.2008 ( 04).

【9)高大志.张春晖.徐心和.机器人足球.——智能机器人的新皴域"1998.07.309-315

［10］朱玉章-未來智能机器人卩］.军爭世界.2003」0一32