1. 类人机器人概述
七. 仿人机器人介绍
仿人机器人的分类:
• 根据运动学与动力学问题,机器人按身高可以分三组,见图1。 1.第一组:小型仿人机器人,身高≤35cm
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Robonova (韩国) Kondo(日本) Bioloid(韩国) Hangood(中国)
2.第二组:中型仿人机器人,身高35-60cm
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九. 仿人机器人研究与发展存在的问题
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仿人机器人的优点是其长相和动作都和人类相似,受到人们的宠爱,因此, 将成为未来家庭服务机器人的第一个选择,但在过去的发展与研究存在以 下几个问题:
第一,它的目标不是工业产品,而是展览样品,因此产业化困难,这要求 我们寻找适合于企业发展的新的仿人机器人产品;
第二,它的研究主要倾向于大型机器人(身高≥1M),携带不便,研制周 期长,研发其关键技术困难,这要求我们制定新的发展策略来促进 关键技术的开发; 第三,至今各国都举办各种机器人竞赛,但都没有统一的国际化标准,从而 进行国际交流和推动机器人技术发展遇受到限制,这要求我们用新的 国际性标准化比赛规则来推动机器人技术发展;
二. 机器人的发展简史
古代广义上的机器人
西周时期,偃师制造的伶人 1800年前汉朝,张衡的地动仪和计里鼓车 三国时期,诸葛亮的木牛流马 古希腊人的“自动机”—以空气、水、蒸汽压力为动力的 会动的雕塑。
现代机器人的发展
第一代机器人—1959的第一台工业机器人 第二代机器人—有感觉的机器人 第三代机器人—智能机器人
3、嵌入式人工智能技术:
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嵌入式实时视觉技术; 嵌入式人—机对话技术; 无线网络技术。
4、机器人运动训练技术:
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机器人部件组装程序设计技术; 机器人ZMP调整程序设计技术; 基于自我评价的运动训练技术。
十二. Metal Fighter 介绍
Metal Fighter 外观
Metal Fighter组件
红外传感器
电机
Metal Fighter组件
Metal Fighter周边部件
红外遥控器
USB转串口线
Metal Fighter周边部件
基站
十三.Metal Fighter编程操作 目前我们有两种机器人:有视觉机器人和 无视觉机器人。 无视觉机器人:下位机编程 有视觉机器人:下位机编程和上位机编程
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为了解决以上三个问题,我们提出了基于中小型仿人机器人的机器人奥林匹克 问题。
十.中小型仿人机器人与大型仿人机器人的比较
中小型仿人机器人 主要用途 市场规模 身高 技 术 特 点 使用性 复杂动作 视觉系统 技 术 路 线 安全性 价格 动作软件 创新教育、竞技娱乐、家庭服务 非常大,可以覆盖全社会 ≤60cm 携带方便 动作灵活,可以翻滚,自动起立 采用超小型,单目摄像机 特别重视 低价 大众化的可视化编程 大型仿人机器人 展览 很小 ≥60cm 携带不方便 动作很笨,复杂动作困难 采用大型,双目摄像机 不太重视 高价 高级的编程语言
十一.仿人机器人研究相关关键技术
1、机器人机电系统的安全性、可靠性设计技术:
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机器人抗撞、抗甩设计技术; 机器人舵机、微处理器等关键件的可靠性技术; 机器人构件的可重构、高寿命设计技术。
2、机器人复杂动作的运动规划设计技术:
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复杂动作运动构划算法技术;
复杂动作的编程技术; 复杂动作的可视化仿真技术。
六. 各国研究状况
目前世界上研究机器人的国家不是很多,在 80多个大型拟人机器人项目中,日本占37项,美 国10项,德国和韩国各占7项,英国4项,中国5项, 瑞典2项,澳大利亚、新加坡等国各占1项。 我国对仿人机器人的研究起步较晚,从20世纪 80年代才开始,在“863”项目的支持下,国内机 器人研究有了一些发展,包括哈尔滨工业大学、国 防科技大学、北京科技大学、北京理工大学、清华 大学、上海交通大学等一些知名高校和研究机构都 在对仿人机器人做相关研究。
三. 机器人的分类
机器人按不同的分类方式可以分为很多种,如按 应用环境分、按功能分、按负载重量分、按控制方 式分、按自由度分、按结构分、按服务用途分等等。 按机器人的发展程度分:第一代机器人、第二代机 器人、第三代机器人 按开发内容和目的分:工业机器人、操纵型机器人、 智能机器人 按机器人结构形式分:关节型机器人和非关节型机 器人
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十五. IHOG竞赛项目
1)短跑
图1 短 跑
2)长跑
图2 长 跑
3)避障跑
图3 避 障 跑
4)阶梯跑
图4 阶 梯 跑
5)举重
图5 举 重
6)点球
图6 点 球
7)投篮
图7 投 篮
8)3V3足球
图8 3V3 足 球
9)高尔夫球
图9 高尔夫球
10)拳击
图10 拳 击
11)击剑:
图11 击 剑
下位机编程
下位机程序简而言之就是和硬件直接交互的程序。 1. 首先要安装roboBASIC MF。 2. 打开roboBASIC MF软件,在此开发下位机程序。 3. 通过RS232将下位机程序下载到机器人核心板MRC3024FX中,设置Metal Fighter的零点,使能正常工作。 4. 此时按红外遥控器上对应的按钮,机器人会做相应的动作 5. 程序中机器人的动作模式有5种:娱乐模式、战斗模式、 游戏模式、足球模式、障碍克服模式。总研究生院 计算机科学与技术学院 移动计算中心
2012.6.15
目
1.机器人的定义 2.机器人的发展简史 3.机器人的分类 4.各国研究状况 5.仿人机器人介绍 6.Metal Fighter介绍 7.Metal Fighter编程操作 8.机器人操作注意的事项 9.机器人与IHOG竞赛 10.IHOG 竞赛项目
Nao(法国) Mos-2007(中国)
3.第三组:大型仿人机器人,身高≥60cm
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ASIMO(日本) Shanghai(中国)
八. 仿人机器人研究意义
研究仿人机器人的科学意义主要在于: 1.仿人机器人的研究模型为控制理论应用及动力学 问题的研究提供了广阔的天地。 2.仿人机器人作为步行机器人的一种形式,是提高 机器人机动性和节省能源的一条途径,有着潜在 的广阔应用前景。 3.拟人机器人研究集机械、电子、计算机、材料、 传感器、控制技术、通信、人工智能等多门学科 于一体,代表着一个国家的高科技发展水平。
下位机编程
下位机的控制指令
下位机编程
MR-C3024FX芯片
上位机编程
上位机编程主要是针对有视觉的机器人 编程环境: VS2010 openCV库
有视觉机器人的通讯原理
上位机编程
十四.机器人与IHOG竞赛 IHOG的种类:
近期暂设七大类,24种金牌比赛项目。
田径类:短跑、长跑、障碍跑、阶梯跑、举重; ●球 类:点球、投篮、高尔夫球、3V3足球; ●对抗类:拳击、击剑、摔跤; ●体操类:地面翻滚、平衡木、单杠; ●舞蹈类:单人、双人、八人; ●娱乐类:弹钢琴、敲锣打鼓、扭秧歌; ●作业类:接待客人、侍候病人、清洁卫生。
四. 机器人三定律 机器人三定律:
第一定律---机器人不得伤害人,也不得见人受到伤 害而袖手旁观。 第二定律---机器人应服从人的一切命令,但不得违 反第一定律。 第三定律---机器人应保护自身的安全,但不得违反 第一、第二定律。
五. 机器人技术发展动向
当前和今后的机器人正逐渐向着具有行走能力、对环 境的自主性强、具有多种感觉(比如可以感觉形状、重量、 硬度、温度和湿度等)能力的方向发展。 主要的研究领域: (1)机械手设计; (2)机器人运动学、动力学和控制; (3)轨迹设计和规划; (4)机器人传感器; (5)机器人视觉; (6)机器人控制语言和离线编程; (7)机器人本体结构系统; (8)机器智能等。
录
一. 机器人的定义
什么是机器人?
从广义上讲,机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它 既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序。 人们普遍接受的说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现 各种功能的一种机器。
一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有 可用电脑改变和可编程动作的专门系统 (联合国标准化组织采 纳的美国机器人协会给机器人下的定义 )
短跑
长跑
避障跑
阶梯跑
举重
点球
投篮
高尔夫
3vs3足球
拳击
击剑
摔跤
翻滚
平衡木
单杠
单人舞蹈
二人舞蹈
八人舞蹈
12)摔跤:
图12 摔 跤
13)单杠:
图13 单 杠
14)平衡木:
图14 平 衡 木
15)翻滚:
图15 翻 滚
16)单人舞:
图16 单 人 舞
17)双人舞:
图17 双 人 舞
18)八人舞:
图18 八 人 舞
十六.IHOG的示范演示(视频)
1.田径类:短跑、长跑、避障跑、阶梯跑、举重 2.球 类:点球、投篮、高尔夫、3VS3足球 3.对抗类:拳击、击剑、摔跤 4.体操类:翻滚、平衡木、单杠 5.舞蹈类:单人、双人、八人