智能机器人访谈报告范文 第1篇

（北京邮电大学世纪学院电子与自动化系，北京 延庆 102101）

【摘要】双足类人行机器人一直都是国内外非专业和专业机器人爱好者重点研究的项目。介绍了具有gps定位功能的双足机器人的行走运动控制，主要研究了对标准的“加藤一郎”约束结构的人形机器人进行行走运动控制，对硬件的控制系统进行合理的设计，动作流程的规划，完成软件的编程。机器人选取了被人们广泛使用的51系列单片机，采用的是单片机STC12C5A60S2，并集成了GPS模块，使机器人拥有了定位功能。

关键词 人形机器人；单片机STC12C5A60S2；GPS；“加藤一郎”约束结构

0引言

类人形步行机器人的控制还有它的相关技术的研究无论是在国内还是国外的机器人领域中都有着重要研究价值，同时机器人的研究成果和当今的社会有着密不可分和不容忽视的意义，所以这项科学一直成为机器人研究的热点之一。

时至今日，设计并完成具有GPS定位功能的类人形机器人的运动控制，需要满足以下几个基本功能：其一是研制出两足步行机构，并使其能在许多结构性、非结构性环境中完成行走任务，从而代替人类进行诸如延伸、作业、扩大活动等领域；二是更多地了解和掌握人类步行时的特性和技巧，并且利用这些特性来为人类服务；三是两足人形机器人的步行系统，具有极为丰富的动力学特性。在这方面进行的研究，可以拓宽力学以及机器人学的研究方向。

1系统结构设计

本设计采用STC12C5A60S2 单片机作为主控芯片，集成了两片存储芯片AT24C512，GPS定位模块并设计了35个IO双向接口，用于传感器及电机的集成。

硬件部分的控制器主要采用的是STC12C5A60S2 单片机。单片机的工作电压为 V～ V（5V单片机），兼容普通8051的定时器或4个外部中断，工作频率在0-35MHz之间，有6个16位定时器，具有看门狗和EEPROM功能，并且内部集成MAX810专用复位电路 。使用内部R/C振荡器时钟 11MHz-17MHz。

GPS模块性能的价值指标主要有接收灵敏度、定位时间、位置精度、时间精度、功耗等。在不同的启动模式下，模块开机定位时间有很大不同。一般来说，模块内部没有保存任何有助于定位的数据的情况称为冷启动时间，包括星历、时间等，一般标称在1分钟以内；模块内部有较新的卫星星历（一般不超过2小时），但时间偏差很大的，称为温启动时间，一般标称在45秒以内；热启动时间是指关机不超过二十分钟，并且RTC时间误差很小时的情况。

人形机器人设计了35个IO接口，其中包括万能接口11个，万能接口可以选择 或5V 电压供电，可选上拉电阻或下拉电阻。可用于各种扩展舵机和传感器。

由于双足机器人运动控制的复杂性，为机器人使用的STC12C5A60S2单片机集成了两片电可擦除存储芯片AT24C512，存储空间共有128KB，这样可以让机器人程序存储器空间扩充至190KB。AT24C512是Atmel公司生产的64KB串行电可擦的可编程存储器，内部共有512页，每一页为128字节，任一单元的地址为16 位，地址范围为0000～0FFFFH之间。其优点就是，采用8引脚封装，结构紧凑、存储容量大。在测控系统中被大量采用，可以在2总线上并接4 片芯片，特别适用于具有大容量数据存储要求的数据采集系统。

本设计采用由德州仪器公司推出的一款兼容RS232标准的芯片。串口通信指的是数据的各位按顺序一位一位传送。他的优点就是，只需一对传输线，占用硬件资源少，适用于远距离通信，而缺点则是，传送速度较慢。本设计所采用的是4pinRS232接口带“CTS”判断位，可以同时输出RS232电平和TTL电平。由于电脑串口RS232电平是-10v+10v，而一般的单片机应用系统所采用的信号电压是TTL电平0+5v，所以需要进行电平转换，这也就是使用max232的原因，该器件包含两个驱动器、两个接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。

2软件设计

根据双足类人形机器人行走控制系统的功能需求和硬件电路特点，软件系统需要满足以下3个要求：

1）软件模块化，并且需要有很好的可维护性，可扩展性。

2）能够实现PWM 信号的分时复用，并且要保证PWM 信号的高精度。从而通过软件，及时地改变PWM 的输出。

3）可以满足机器人多自由度控制的实时性。

3结论

双足类人行机器人是近年来的前沿学科，它涉及人工智能、自动控制、仿生、通讯、机械电子等多个领域的技术融合。本论文重点研究了机器人的行走规划以及GPS定位功能的实现，经实验验证，所设计的机器人能够在平坦的地面上自由行走并具有GPS定位功能。

参考文献

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［8］秦志强，等.基础机器人制作与编程[M].北京:电子工业出版社，2007.

智能机器人访谈报告范文 第2篇

关键字：智能机器人；感官；仿生；人工智能

1 引言

智能机器人是一个在感知－思维－效应方面全面模拟人的机器系统，外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。

人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程序，完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年代后半叶开始投入实际使用的，目前在工业界已得到广泛应用。第二代是“感知机器人”，又叫做自适应机器人，它在第一代机器人的基础上发展起来的，能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始于70年代初期，到1982年，美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统，宣告了感知机器人的诞生，在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，因此能在非特定的环境下作业，称之为智能机器人。

智能机器人与工业机器人的根本区别在于，智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身，就是人类和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次：①具有感觉、识别、理解和判断功能；②具有总结经验和学习的功能。所以，人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。

2 智能机器人的感官系统

（1）触觉传感器

英国近几年在阵列触觉传感方面开展了相当广泛的研究。例如：Sussex大学和Shackleton系统驱动公司研制的基于运动的介电电容传感的阵列；由威尔士大学和软件科学公司研制的采用压强技术的装在机器人夹持器上的传感器。

（2）视觉传感

在机器人视觉方面，目前市场上销售的有以下6类传感器：①隔开物体的二维视觉：双态成像；②隔开物体的二维视觉：灰度标成像；③触觉或叠加物体的二维视觉；④二维观察；⑤二维线跟踪；⑥使用透视、立体、结构图示或范围找寻技术从隔开物体中提取三维信息。在这类系统方面，它们只能做一些很简单的操作。例如：为了使机器人具有某种程度的人眼功能，已进行大量的研究工作并向如下两类系统发展：①从一维物体中提取三维信息；②活动机器人导航、探路和躲避障碍物的现场三维分析。

伦敦大学目前正在研究一种双目视觉机器人的实时图像处理机。还有正在研究机器人视觉系统的教育机构有：考文垂工业大学、爱丁堡大学、格拉斯哥大学、格温特大学；而伯明翰大学则专门研究惯性传感器。另外，还有许多从事传感系统开发的单位，都进行了传感反馈研究。如米德尔塞克斯工业大学致力于使机器人能组织和使用来自不同类型传感器的数据。这种机器人能“看”、“感”和“听”，它更接近于人。

（3）听觉传感

目前用的最多的是麦克风与机器人的自然语言理解系统。

（4）运动性能

机器人通常是要在周围移动物体的，例如：机器人臂到轮子或脚的运载器已有许多结构在使用，此外还有许多其他型号在研究之中。

为在空间任意点以任意方式操作一个物体，机器人臂需要有6个自由度：左/右、前/后、上/下、投、卷和左右摆转。在工业中使用的坐标已有6个：圆柱形、球形、笛卡尔坐标、旋转坐标、Scara type和并行坐标。

在国际机器人市场上圆柱体坐标机器人现已有售；Unimate机器人系列为球形坐标系统，手臂可移进移出，绕其坐标移动，还可以做旋转的纵向移动。当前机器人臂的研制目标是通过现有系统的组合或利用完全不同的设计思想开发更灵活、更有适应能力的坐标系统。如伯明翰大学机械工程系研制的全交接左笛卡尔坐标系机器人Locoman，它是一种装配机器人。在该机器人上用控制设备来改进其刚性和精度。

在控制装置方面，首先是完善从执行机构的元件中摄取信号以把这种信号传送给电子计算机（反馈）的装置；提高小型机械移动装置电动传感器的灵敏度、精确度和寿命；完善运动程序给定、贮存和计算及整个数字程序控制的元件；研制小型而又可靠的有感知装置，主要是动力机构和执行机构等等。

在机器人的计算――逻辑装置和信息装置方面，首要问题是研制专业化的微处理机。

3 智能机器人的未来发展

智能机器人的开发研究取得了举世瞩目的成果。那么，未来智能机器人技术将如何发展呢？日本工业机器人协会对下一代机器人的发展进行了预测。提出智能机器人技术近期将沿着自主性、智能通信和适应性三个方向发展。下面我们简单介绍人工智能技术、操作器、移动技术、动力源和驱动器、仿生机构等。

（1）人工智能技术在机器人中的应用

把传统的人工智能的符号处理技术应用到机器人中存在哪些困难呢？一般的工业机器人的控制器，本质是一个数值计算系统。如若把人工智能系统（如专家系统）直接加到机器人控制器的顶层，能否得到一个很好的智能控制器？并不那么容易。因为符号处理与数值计算，在知识表示的抽象层次以及时间尺度上的重大差距，把两个系统直接结合起来，相互之间将存在通信和交互的问题，这就是组织智能控制系统的困难所在。这种困难表现在两个方面：一是传感器所获取的反馈信息通常是数量很大的数值信息，符号层一般很难直接使用这些信息，需要经过压缩、变换、理解后把它转变为符号表示，这往往是一件很困难而又耗费时间的事。而信息来自分布在不同地点和不同类型的多个传感器。从不同角度，以不同的测量方法得到不同的环境信息。这些信息受到干扰和各种非确定性因素的影响，难免存在畸变、信息不完整等缺陷，因此使上述的处理、变换更加复杂和困难。二是从符号层形成的命令和动作意图，要变成控制级可执行的指令（数据），也要经过分解、转换等过程，这也是困难和费时的工作。它们同样受到控制动作和环境的非确定性因素的影响。由于这些困难，要把人工智能系统与传统机器人控制器直接结合起来就很难建立实时性和适应性很好的系统。

为了解决机器人的智能化，组成智能机器人系统，研究者们将面临许多困难且需要做长期努力，进行若干课题的研究。例如：高级思维活动应以什么方式的机器人系统来模仿，是采取传统的人工智能符号推理的方法，还是采用别的方法？需不需要环境模型，需要怎样的环境模型；怎样建立环境模型，传统的人工智能主要依据先验知识建立环境模型。由于环境和任务的复杂性，环境的不确定性，这种建模方式遇到了挑战，于是出现了依靠传感器建模的主张，这就引出一系列新的与传感技术有关的课题。

人们为了探讨人工智能在机器人中近期的可用技术，暂时抛开人工智能中的各种带根本性的争论，如符号主义与连接主义、有推理和无推理智能等等，把着眼点放在人工智能技术中较成熟的技术上。对传统的人工智能来说，就是知识的符号表示和推理这部分技术，看一看它对当前的机器人技术的发展会有什么贡献。其主要贡献体现在以下几个方面：基于任务的传感技术，建立感知与动作的直接联系，基于传感器的规划和决策，复杂动作的协调等。

（2）操作器

工业机器人手臂的设计制造已趋于成熟，因此在智能机器人操作器方面的研究，人们的兴趣主要集中在各种具有柔性和灵巧性的手爪和手臂上。

机器人手臂结构要适应智能机器人高速、重载、高精度和轻质的发展趋势。其中轻质化是关键。新型高刚度、抗震结构和材料是目前国外研究的前沿。

机器人的手、腕以及连接机构是引人注目的研究课题。其中手腕机构的研究注重于快速、准确、灵活性、柔顺性和结构的紧凑性。

与人协调作业关系密切的一类智能机器人如医用机器人、空间机器人、危险品处理机器人、打毛刺机器人等，它们都面临着如何快速、准确地把人的意志和人手的熟练操作传送到机器人执行机构的问题。目前，要让机器人作业一个小时，其软件编制需要60个小时，费时又费工。要改善这种状况，需要从软件和硬件两方面着手。如多指多关节灵巧手是一种模拟人的通用手，它能比较逼真地记录和再现人手的熟练动作，受到研究者的青睐。由于它涉及到操作力学、结构学、基于传感器的控制、传感器融和等方面的问题，研制的难度很大，因此到目前为止，还没有一种成熟的产品投放市场。

（3）移动技术

移动功能是智能机器人与工业机器人显著的区别之一。附加了移动功能之后，机器人的作业范围大幅度增加，从而使移动机器人的概念也从陆地拓展到水下和空中。

近几年来，在欧美国家的机器人研究计划中，移动技术占有重要的位置。例如在NASA空间站FREEDOM上搭载的机器人、NASA和NSF共同开发的南极Erebus活火山探测机器人、美国环保局主持开发的核废料处理机器人HA7BOT中，移动技术都被列为关键技术。

移动机构与面向作业任务的执行机构综合开发是最近出现的新的倾向。因为无论何种机器人都需要通过搭载的机械手或传感器来完成特定的作业功能。另一个倾向是移动的运动控制与视觉的结合日益密切。这种倾向在美国ALV项目中已初见端倪，最近则越过了静态图像识别的框框，进入主动视觉和主动传感的阶段。显然，智能机器人在非结构环境中自主移动，或在遥控条件下移动，视觉－传感器－驱动器的协调控制不可缺少。

最近几年，在步行机构，双足步行机，轮式移动机构的开发和实用化等方面都取得了一些进展。据日本工业机器人协会预测：管内移动机器人将在2007年可达到实用化；与人具有同样步行速度的多足步行机和双足步行机以及不平整地面行走和爬楼梯与人具有相同速度的移动机器人将在2010年可达到实用化。

（4）动力源和驱动器

智能机器人的机动性要求动力源轻、小、出力大。而现有的移动机器人无一例外地拖着“辫子”。以动力源的重量/功率之比为例，目前电池约达到60g/W（连续使用小时），汽油机约为,都不理想，而且使用有局限性。到目前为止，尚未见到改善动力源的有效办法。

电机仍然是智能机器人的主要驱动器。要使智能机器人的作业能力与人相当，它的指、肘、肩、腕各关节大致需要3－300Nm的输出力矩和30－60r/min的输出转速。传统伺服电机的重量/功率之比约为30g/W，而人在百米跑和投掷垒球时腿、肩、臂的出力大约为1g/W，相差甚大。日本在改进电机的性能方面取得了长足的进步。例如：核工业机器人臂和腿的驱动电机的重量已减轻到原来的1/10，使机器人整体自重降低到700kg，但与它只能处理20kg重的工作相比，远非令人满意。

人们寄希望于新驱动器，例如：人工肌肉、形状记忆合金、氢吸附合金、压电元件、挠性轴、钢丝绳集束传动等等。虽然各有诱人的优点，但在实用性方面还达不到伺服电机的水平。日本极限作业机器人计划中，水下机器人机械手的手腕和手爪驱动采用了人工肌肉，肌肉本身的重量才5－8g,以20kg/cm2压力的高压水为工作介质，收缩力高达50kg（管径3mm）。这是新型驱动器一个成功的例子。总之，智能机器人性能指标的改进是无止境的，对驱动器的要求也越来越高。什么是客观的衡量标准呢？一个容易接受的办法就是把它与人的体能加以比较。从这个角度来看，智能机器人驱动技术目前差距还相当大。

（5）仿生机构

智能机器人的生命在创新，开展仿生机构的研究，可以从生体机构、移动模式、运动机理、能量分配、信息处理与综合，以及感知和认知等方面多层次得到启发。目前，以驱体为构件的蛇形移动机构、人工肌肉、仿象鼻柔性臂、人造关节、假肢、多肢体动物的运动协调等等受到人们的关注。仿生机构的自由度往往比较多，建立数学模型以及基于数学模型的控制比较复杂，借助传感器获取信息加以简化可能是一条出路。

近年来，机器人出现了一个倾向是面向特定功能和作业开发专用机器人，以追求高速、高效、单一化和低成本的目的。例如美国IBM公司设计的超高速小型机器人，以50次/s的速度频繁往复于相距数毫米的两点间，实现高密度微型电子器件装配，定位精度高达一微米。这种高速运动机构的动态平衡十分重要，虽然其工作区域只有13mm×13mm×1mm，但其加速度却高达50g。IBM公司的技术人员对机器人学提出了新的问题：如何进行机构－控制－传感－驱动的一体化设计，满足机械手高速高精度定位的要求。众所周知，机器人系统的设计程序是先设计臂结构和驱动装置，然后设计控制器。实践证明，这种设计即使能达到最佳的静力学性能，也往往不能满足动力学性能。到目前为止，改进动力学性能的方法并不多见，一般是按常识、减轻构件的重量，匹配减速器的速比等等。

4 结论

智能机器人访谈报告范文 第3篇

类的认知经历了三次飞跃。第一次飞跃，人类不再是宇宙的中心；第二次飞跃，人类不再是万物之灵；第三次飞跃，人类不再是自我意识的绝对主人。

而即将或者说已经开始的是第四次飞跃：人类不再是唯一的智能体。图灵的计算机理论，粉碎了人类思考的最后尊严。在图灵开创性的研究之后，计算机科学和相关的信息与通信技术对人们的认识产生了内外两种影响，为我们认识自然、虚拟现实和作用于它们之上的工程力量提供了前所未有的科学视角，同时使我们在“我们是谁”“我们怎样和世界联系与互相联系”以及“我们怎样想象自己”这三个问题上产生了新思路。

基于这一点，我们来一同看看智能机器人的前世今生。报告中的观点均为我们根据市场调研和访谈所做的合理推测，并不代表准确商业信息。

市场：家用服务机器人正在走入千家万户

机器人是什么？英语中“robot”和“droid”都有“机器人”的意思。但我们认为中文的“机器人”更应该是robot（不一定是具有物理形状的机器人，也许只是软件算法），而不是droid（具有机器人物理形状）。

专业机器人已被逐步应用于工业制造、医疗、军工、物流、农业等领域，家用服务机器人也在逐渐走进千家万户，原因主要有以下几方面：中国人口红利消失，社会老龄化问题日益凸显，劳动力成本不断上升；《中国制造2025》规划、“互联网+”计划诞生，产业联盟建立；人均可支配收入提升，消费升级来临；算力（computing power）、算法（algorithm）、数据（data）、应用场景（applications）四大要素不断成熟。

从广泛的应用角度看，机器人的交互性质可以用于大部分种类的服务机器人。然而现在的实际情况是交互机器人大部分都只能满足一个方面的宽泛需求，而未能满足细化到某一应用点的刚性需求。

全球服务机器人市场规模呈现蓬勃发展之势，目前销售额以专业机器人为主导，其份额达到了63%。

产业：还处于原有需求升级阶段

服务机器人是消费品属性，归根结底还是需求驱动，将从具体场景出发放量。服务机器人的供需问题在于两点：需求是否刚性，以及使用频次多少。目前产业化最成熟的是扫地机器人和客服机器人，其背后是高频需求的带动。发展迅速的是陪护机器人和早教机器人，其背后是刚性需求的推动。

服务机器人的需求场景根据市场化程度可分为三类：原有需求升级，现有需求满足，未知需求探索。

原有需求升级是市场已经存在的，包括早教机器人、扫地机器人等，其中早教机器人相比学习机增加了人机交互的内容，扫地机器人相比吸尘器增加了自主的路径屏蔽算法；现有需求满足是由于机器人采购成本低于人工成本而采用服务机器人，包括智能客服、陪护机器人等；未知需求探索在现阶段的需求并不强烈，如管家机器人等。

目前服务机器人产业处于原有需求升级阶段，场景关键词为：家居、教育、物流。从天猫淘宝官网取样数据来看，扫地机器人市场规模最大，擦窗机器人和玩具机器人规模相当，早教机器人刚刚起步，而送餐、管家、导购机器人市场规模很小。这个数据与京东官网的商品数和品牌数相一致。电商官网数据也印证了原有需求正在升级，形成市场化，目前正处于原有需求升级和现有需求待满足的阶段。

产品：扫地和早教领域或先出现爆款