机器人概述

以下概述作为机器人技术的概述和主题指南:

机器人技术是机械工程,电气工程和计算机科学的一个分支,涉及机器人的设计,构造,操作和应用,以及用于控制,感官反馈和信息处理的计算机系统。这些技术涉及自动化机器,可以代替人类处于危险环境或制造过程中,或者在外观,行为和/或认知方面与人类相似。今天的许多机器人都受到大自然的启发,为生物机器人领域做出了贡献。

捷克作家卡雷尔Čapek在1920年出版的戏剧“RUR”(罗森的通用机器人)中向公众介绍了“机器人”这个词。“机器人”一词是艾萨克·阿西莫夫在1941年的科幻短篇小说“骗子! “

机器人的本质
机器人技术可以描述为:

应用科学 – 将科学知识转化为物理环境。
计算机科学的一个分支 –
电气工程的一个分支 –
机械工程的一个分支 –
研究与开发 –
技术的一个分支 –

机器人分支
自适应控制 – 控制器使用的控制方法,必须适应具有变化或最初不确定的参数的受控系统。例如,当飞机飞行时,其质量将因燃料消耗而缓慢减少; 需要一种适应这种变化条件的控制法。
空中机器人 – 开发无人驾驶飞行器(UAV),通常称为无人驾驶飞机,无人驾驶飞机的飞机。他们的飞行由机载计算机自动控制,或由地面或其他车辆的飞行员遥控控制。
Android科学 – 研究人类交互和认知的跨学科框架,其前提是一个非常人性化的机器人(即一个机器人)可以引发人类对人类的社会反应。
人体机器人 – 开发和研究机器人的科学,这些机器人完全或在某种程度上类似人类。
人工智能 – 机器的智能和计算机科学的分支,旨在创造它。
人工神经网络 – 一种受生物神经网络启发的数学模型。
自动驾驶汽车 – 一种能够实现传统汽车人力交通能力的自动驾驶汽车
自主研究机器人 –
贝叶斯网络 –
BEAM机器人技术 – 一种机器人技术,主要使用简单的模拟电路而不是微处理器,以产生异常简单的设计(与传统的移动机器人相比),在执行设计任务时具有灵活性和稳定性。
基于行为的机器人技术 – 包含模块化或基于行为的AI(BBAI)的机器人技术的分支。
生物启发机器人 – 制造受生物系统启发的机器人。仿生学和生物启发设计有时会混淆不清。仿生学正在抄袭大自然,而生物启发式设计正在从自然中学习,并建立一种比自然界中观察到的系统更简单,更有效的机制。
仿生学 – 参见仿生学。
生物机器人 – 机器人学的一门子学科,专注于模拟动物使用的机械,传感器系统,计算结构和方法。
仿生学 – 也称为仿生学,生物仿生学,仿生学或仿生创造性工程,是将自然界中发现的生物学方法和系统应用于工程系统和现代技术的研究和设计。
Biorobotics – 研究如何制造机械或甚至化学模拟或模拟生物有机体的机器人。
云机器人技术 – 是一个机器人领域,它试图调用云计算,云存储和其他互联网技术等云技术,这些技术的核心是融合基础设施和机器人共享服务的优势。
认知机器人 – 将动物认知视为机器人信息处理发展的起点,而不是更传统的人工智能技术。
群集 –
计算神经科学 – 根据构成神经系统的结构的信息处理特性研究脑功能。
机器人控制 – 控制机器人的研究
机器人惯例 –
数据挖掘技术 –
自由度 – 在力学中,机械系统的自由度(DOF)是定义其配置的独立参数的数量。它是决定物理系统状态的参数数量,对于机械工程,航空工程,机器人和结构工程中的物体系统分析非常重要。
发展机器人 – 一种利用神经发育和发展心理学的隐喻来开发自主机器人思维的方法
数字控制 – 控制理论的一个分支,使用数字计算机作为系统控制器。
数字图像处理 – 使用计算机算法对数字图像执行图像处理。
降维 – 降低所考虑的随机变量数量的过程,可分为特征选择和特征提取。
分布式机器人 –
电子稳定控制 – 是一种计算机化技术,通过检测和减少牵引力(打滑)来提高车辆稳定性的安全性。
进化计算 –
进化机器人 – 一种使用进化计算开发自动机器人控制器的方法
扩展卡尔曼滤波器 –
灵活的分配功能 –
反馈控制和监管 –
人机交互 – 人(用户)和计算机之间交互的研究,规划和设计
人体机器人互动 – 人类与机器人之间相互作用的研究
智能车辆技术 – 包括电子,机电和电磁设备 – 通常是硅微机械组件,与计算机控制的设备和无线电收发器一起工作,以提供精确的可重复性功能(例如在机器人人工智能系统中)紧急警告验证性能重建。
计算机视觉 –
机器视觉 –
运动学 – 应用于机器人的运动研究。这包括进行动作的联动设计,动力,控制和稳定性; 还有他们的计划,例如选择一系列动作来完成更广泛的任务。
实验室机器人 – 在生物学或化学实验室中使用机器人的行为
机器人学习 – 学习执行诸如避障,控制和各种其他与运动相关的任务等任务
直接操作界面 – 在计算机科学中,直接操纵是一种人机交互方式,涉及对感兴趣对象的连续表示以及快速,可逆和增量的动作和反馈。目的是允许用户使用至少与物理世界松散对应的动作来直接操纵呈现给他们的对象。
流形学习 –
微机器人 – 微型机器人领域,特别是尺寸小于1毫米的移动机器人
运动规划 – (又称“导航问题”,“钢琴移动器的问题”)是机器人中用于将任务细分为离散运动的过程的术语。
运动控制 – 由中枢神经系统执行的信息处理相关活动,组织肌肉骨骼系统以创建协调的运动和熟练的动作。
Nanorobotics – 新兴技术领域,创造机器或机器人,其组件处于或接近纳米级(10-9米)。
被动动力学 – 指不从供给(例如,电池,燃料,ATP)吸取能量时致动器,机器人或生物的动态行为。
通过演示编程 – 最终用户开发技术,通过演示直接传输的任务而不是通过机器命令对其进行编程来教授计算机或机器人的新行为。
量子机器人 – 机器人技术的一个子领域,处理使用量子计算机比数字计算机更快地运行机器人算法。
快速原型制作 – 通过计算机辅助设计(CAD)软件中虚拟模型的增材制造自动构建物理对象,将其转换为薄的,虚拟的,水平的横截面,然后生成连续的层,直到项目完成。截至2011年6月,用于制造相对较少数量的模型,原型零件和生产质量零件。
强化学习 – 计算机科学中的机器学习领域,关注代理人应如何在环境中采取行动以最大化一些累积奖励的概念。
机器人运动学 – 将几何学应用于研究形成机器人系统结构的多自由度运动链的运动。
机器人运动 – 机器人用于从一个地方到另一个地方运输的各种方法的统称。
机器人编程 –
机器人映射 – 自主机器人能够构建(或使用)地图或平面图并在其中本地化的目标
机器人手术 – 计算机辅助手术和机器人辅助手术是使用机器人系统辅助外科手术的技术发展术语。
机器人辅助心脏手术 –
传感器 – (也称为检测器)是一种转换器,可测量物理量并将其转换为可由观察者或(当今大多数是电子的)仪器读取的信号。
同步定位和映射 – 机器人和自动驾驶车辆在未知环境中建立地图(没有先验知识),或在已知环境中更新地图(使用来自给定地图的先验知识)的技术,同时同时跟踪他们当前的位置。
软件工程 – 在软件的设计,开发,操作和维护中应用系统,规范,可量化的方法,并研究这些方法; 也就是说,工程应用于软件。
语音处理 – 语音信号的研究和这些信号的处理方法。信号通常以数字表示方式处理,因此语音处理可视为数字信号处理的一种特殊情况,应用于语音信号。[需要说明]语音处理方面包括采集,操作,存储,传输和输出。数字语音信号。
支持向量机 – 带有相关学习算法的监督学习模型,用于分析数据和识别模式,用于分类和回归分析。
群体机器人 – 涉及大量简单的物理机器人。他们的行动可能寻求纳入在社会昆虫(群体智能)中观察到的紧急行为。
Ant机器人 – 可以通过标记进行通信的群体机器人,类似于放置和跟踪信息素踪迹的蚂蚁。
远程呈现 – 指一组技术,它允许一个人感觉好像他们在场,通过遥控机器人在其真实位置以外的地方给出出现或产生影响的外观。
无处不在的机器人技术 – 将机器人技术与无处不在的普及计算,传感器网络和环境智能领域的技术相结合。

贡献领域
机器人技术融合了许多学科的各个方面,包括电子,工程,机械,软件和艺术。机器人的设计和控制依赖于许多领域的知识,包括:

一般
航空航天 –
生物学 –
生物力学 –

计算机科学 –
人工智能 –
计算语言学 –
云计算 –
控制论 -​​
模态逻辑 –

工程 –
声学工程 –
汽车工程 –
化学工程 –
控制工程 –
电气工程 –
电子工程 –
机械工业 –
机电一体化工程 –
微机电工程 –
纳米工程 –
光学工程 –
安全工程 –
软件工程 –
电讯 –

小说 – 机器人技术及其含义是科幻小说的主题,为机器人技术的发展和道德问题的起因提供了灵感。机器人被描绘成短篇小说和小说,电影,电视节目,戏剧作品,网络媒体,电脑游戏和漫画书。请参阅虚构的机器人和机器人列表。
电影 – 参见电影中的机器人。
文学 – 虚构的自主人工仆人在人类文化中有着悠久的历史。今天最普遍的机器人比喻,发展自我意识和反对他们的创造者的反抗,可以追溯到20世纪初。参见文献中的机器人。
流行文化中的机器人三大规律

军事科学 –

心理学 –
认知科学 –
行为科学 –

哲学 –
道德 –

物理学 –
动态 –
运动学 –

应用领域 – 另外,贡献字段包括特定机器人正在设计的特定字段。例如,在设计机器人手术应用中需要外科手术和解剖学方面的专业知识。

相关领域
楼宇自动化 –
家庭自动化 –
辅助技术
云机器人

相关领域
楼宇自动化 –
家庭自动化 –
辅助技术
云机器人

机器人

机器人的类型
自主机器人 – 不受人类控制的机器人:

Aerobot – 能够在其他星球上独立飞行的机器人
Android – 人形机器人; 类似于人的形状或形式
自动机 – 早期的自我操作机器人,一遍又一遍地执行完全相同的动作
自动驾驶车辆 – 配备自动驾驶系统的车辆,无需人工操作员的输入即可从一个点驱动到另一个点
Ballbot – 动态稳定的移动机器人,设计用于平衡单个球形轮(即球)
机器人 – 也称为控制论生物,具有生物和人工(例如电子,机械或机器人)部件
爆炸物处理机器人 – 用于评估物体是否含有爆炸物的移动机器人; 有些雷管可以放在物体上并在机器人退出后激活
Gynoid – 人形机器人,看起来像人类女性
Hexapod(步行者) – 一种六足步行机器人,使用简单的昆虫式运动
工业机器人 – 可重新编程的多功能机械手,设计用于通过可变编程运动移动材料,零件,工具或专用设备,以执行各种任务
3D打印机
昆虫机器人 – 小型机器人,旨在模仿昆虫行为而不是复杂的人类行为。
Microbot – 微观机器人旨在进入人体并治愈疾病
军用机器人 – 能够与用户合并以提高强度,速度,操控性等的外衣。
移动机器人 – 自行式和独立式机器人,能够在机械无约束的路线上移动。
巡航导弹 – 机器人控制的导弹,携带爆炸性有效载荷。
音乐娱乐机器人 – 通过演奏定制乐器或人类开发的乐器来创建音乐娱乐的机器人。
纳米机器人 – 与微型机相同,但更小。组件处于或接近纳米级(10-9米)。
假肢机器人 – 可编程操纵器或设备替换丢失的人体肢体。
流浪者 – 一种带轮子的机器人,可以在其他行星的地形上行走
服务机器人 – 扩展人类能力的机器。
Snakebot – 类似于触手或大象躯干的机器人或机器人组件,其中许多小型致动器用于允许机器人组件的连续弯曲运动,具有许多自由度。这通常适用于蛇形机器人,它使用它作为灵活的操纵器。一个罕见的应用是蛇形机器人,整个机器人是移动的和蛇形的,以便通过狭窄的空间进入。
手术机器人 – 用于锁孔手术的远程机械手
步行机器人 – 能够通过步行运动的机器人。由于平衡的困难,到目前为止,双腿步行机器人很少见,大多数步行机器人都使用昆虫般的多腿步行机器人。

通过运动方式
移动机器人可按以下方式分类:

他们旅行的环境:
陆地或家庭机器人。它们通常是轮式的,但也包括具有两条或更多条腿的腿式机器人(类人动物或类似动物或昆虫)。
空中机器人通常被称为无人驾驶飞行器(UAV)。
水下机器人通常被称为自主水下航行器(AUV)。
极地机器人,旨在导航冰冷,裂缝充满的环境

他们用来移动的设备,主要是:
腿部机器人 – 人类腿(即机器人)或动物般的腿
曲目
轮式机器人

机器人组件和设计功能
执行器 – 将控制信号转换为机械运动的电机。控制信号通常是电气的,但更少见的是气动或液压。电源同样可以是这些中的任何一种。电控制通常用于调制高功率气动或液压马达。
线性执行器 – 直接产生线性运动的电机形式。
Delta机器人 – 三脚架连杆机构,用于构造具有多种运动的快速机械手。
驱动功率 – 机器人执行器的能源或源。
末端执行器 – 专门设计用于连接机器人手腕或工具安装板的附件装置或工具,使机器人能够执行其预期任务。(例子可能包括夹子,点焊枪,电弧焊枪,喷漆枪或任何其他应用工具。)
正向链接 – 实体认为事件或接收数据智能地适应其行为的过程。
触觉 – 触觉反馈技术使用操作员的触觉。有时也适用于具有自己的触摸灵敏度的机器人操纵器。
Hexapod(平台) – 使用六个线性执行器的可移动平台。它们通常用于飞行模拟器和游乐场骑行,它们也可用作机器人操纵器。
见Stewart平台
液压 – 通过在压力下施加液体产生的机械力和运动的控制。cf pneumatics。
卡尔曼滤波器 – 用于估计传感器测量值的数学技术,来自一系列间歇和噪声值。
Klann联动 – 步行机器人的简单连接。
机械手 – 抓手。一个机器人’手’。
并联机械手 – 基于多个运动链,执行器和接头的铰接式机器人或机械手,并联。cf串口机械手。
远程操纵器 – 直接人为控制下的操纵器,通常用于处理危险材料。
串行机械手 – 带有单系列运动链执行器的铰接式机器人或机械手。比较并联机械手。
静音 – 在机器人周期的一部分期间停用存在感应保护装置。
吊坠 – 任何便携式控制装置,允许操作员从机器人的受限制的包络(空间)内控制机器人。
气动 – 通过施加压缩气体产生的机械力和运动的控制。cf hydraulics。
伺服电机 – 在指令下移动并保持设定位置,而不是连续移动
伺服机构 – 使用误差感应负反馈来校正机构性能的自动装置
单点控制 – 操作机器人的能力,使得来自一个控制源的启动或机器人运动仅可从该源进行,并且不能从另一个源被覆盖
慢速控制 – 机器人运动控制模式,机器人的速度受到限制,允许人们有足够的时间撤回危险运动或停止机器人
步进电机
Stewart平台 – 使用六个线性执行器的可移动平台,因此也称为Hexapod
包容体系结构 – 机器人体系结构,采用模块化,自下而上的设计,从最复杂的行为任务开始
示教模式 – 控制状态,允许通过移动机器人手臂通过预期运动路径来生成和存储位置数据点

具体的机器人
Aura(卫星) – 美国国家航空航天局于2004年发射的机器人航天器,用于收集地球的大气数据
钱德拉X射线天文台 – 美国宇航局于1999年发射的机器人航天器,用于收集天文数据
贾斯汀
Robonaut – 由NASA开展的开发项目,旨在创建能够使用太空工具并在类似环境中工作的类人机器人,以适应宇航员
Unimate – 1961年第一台现成的工业机器人

机器人技术的未来
机器人技术的未来

人工智能
软机器人
机器人开发和开发工具
Arduino – 小型机器人实验和物理计算的首选平台。
CAD / CAM(计算机辅助设计和计算机辅助制造) – 这些系统及其数据可以集成到机器人操作中。
洁净室 – 环境污染物含量低的环境,如灰尘,空气微生物,气溶胶颗粒和化学蒸气; 常用于机器人装配。
Microsoft Robotics Developer Studio
球员项目
机器人操作系统
Gazebo,机器人模拟器

机器人原理
人工智能 – 机器智能和计算机科学的分支,旨在创造它。
自由度 – 机器人自身移动的程度; 以笛卡尔坐标(x,y和z)和角运动(偏航,俯仰和滚转)表示。
紧急行为 – 从简单的潜在行为的重复操作中产生的复杂的结果行为。
包络(空间),最大 – 空间体积包含所有机器人部件的最大设计运动,包括末端执行器,工件和附件。
类人生物 – 在形式,功能或两者中类似于人类。
机械伦理学
机器人学的三个定律 – 由科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)创造,是对机器人学的伦理学和机器人心理学方面的首要认真考虑之一。
刀具中心点(TCP) – 刀具坐标系的原点。
不可思议的山谷 – 人形机器人的行为和外观如此接近实际人类的假设点,但不够精确或不够完整,足以引起反感。

机器人竞赛
机器人比赛

National ElectroniX Olympiad
ABU Robocon
最好的机器人
Botball
DARPA Grand Challenge – 美国自动驾驶汽车的奖项竞赛,由美国国防部最着名的研究机构国防高级研究计划局资助。

DARPA机器人挑战赛 – 由美国国防高级研究计划局资助的奖项竞赛。该项目于2012年至2014年举行,旨在开发半自动地面机器人,可以在危险,退化,人工环境中完成“复杂任务”。
初始任务要求
在现场驾驶多功能车
旅行在瓦砾上下马
清除堵塞入口通道的碎屑
打开一扇门进入建筑物
爬上工业梯子,穿过工业走道
使用工具突破混凝土面板
找到并关闭泄漏管道附近的阀门
将消防水带连接到立管并打开阀门

进入决赛的队伍
在杆
IHMC机器人
格子呢救援
MIT
RoboSimian
TRACLabs团队
WRECS
TROOPER

Defcon机器人大赛
杜克年度Robo-Climb比赛
优乐博特
欧洲陆地机器人试验
FIRST青少年乐高联盟
第一乐高联盟
第一届机器人大赛
第一次技术挑战赛
国际空中机器人大赛
Micromouse
国家工程机器人大赛
机器人世界杯
Robofest
RoboGames
RoboSub
学生机器人
无人机内陆挑战赛
世界机器人奥林匹克