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水下机器人详细工作原理的应用 水下机器人的名称由来: 水下机器人称为无人遥控潜水器,作用是一种工作于水下的极限作业机器人。地球的表面积为5.1亿km2,而海洋的面积为3.6亿km2。占地球表面积71%的海洋是人类赖以生存和发展的四大战略空间——陆、海、空、天中继陆地之后的第二大空间,是能源、生物资源和金属资源的战略性开发基地,不但是目前最现实的,而且是最具发展潜力的空间。作为蓝色国土的海洋密切关系到人类的生存和发展,进入21世纪后,人类更加强烈的感受到陆地资源日趋紧张的压力,这是人类面临的最现实的问题。海洋即将成为人类可持续发展的重要基地,是人类未来的希望。 海洋是人类发展的四大战略空间(陆、海、空、天)中继陆地之后的第二大空间,是生物资源、能源、水资源和金属资源的战略性开发基地,是最现实、最有发展潜力的空间,对我国经济与社会发展产生着直接、巨大的支撑作用。作为人类探索和开发海洋的助手,水下机器人将在这一领域显示它们多方面的用途。水下机器人是一种具有人工智能的系统,具有很高的自主能力、记忆能力和学习能力,能自主适应外界环境的变化。操作人员只需下达使命给水下机器人,与战术甚至与战略有关的任务,都由水下机器人自主完成。水下机器人运动控制系统作为水下机器人中最为基础和关键的一环,研究其系统体系结构具有极其关键的意义。 水下机器人的起源发展历程:在1953年至1974年的20年时间里,主要详细进行潜水器的研制和早期的开发工作,先后制出20多艘潜水器。其中美国的CURV系统在西班牙海水里成功地回收一枚氢弹,轰然震惊引起全球的重视与探知。 1953年第一艘无人遥控潜水器问世,到1974年的20年里,全世界共研制了20艘无人遥控潜水器。特别是1974年以后,由于海洋油气业的迅速发展,无人遥控潜水器得到飞速发展。 无人有缆潜水器的研制80年代进入了较快的发展时期。1975至1985年是遥控潜水器大发展时期。到1981年,无人遥控潜水器发展到了400余艘,其中90%以上是直接;或间接为海洋石油开采业服务的。海洋石油和天然气开发的需要,推动了潜水器理论和应用的研究,潜水器的数量和种类都有显著地增长。载人潜水器和无人遥控潜水器(包括有缆遥控潜水器、水底爬行潜水器、拖航潜水器、无缆潜水器)在海洋调查、海洋石油开发、救捞等方面发挥了较大的作用。 1985年,潜水器又进入一个新的发展时期。80年代以来,中国也开展了水下机器人的研究和开发,研制出“海人”1号(HR-1)水下机器人,成功地进行水下实验。1988年,无人遥控潜水器又得到长足发展,猛增到958艘,比1981年增加了110%。 这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器,大约为800艘上下,其中420余艘是直接为海上池气开采用的。无人无缆潜水器的发展相对慢一些,只研制出26艘,其中工业用的仪8艘,其他的均用于军事和科学研究。另外,载人和无人混合理潜水器在这个时期也得到发展,已经研制出32艘,其中 28艘 用于工业服务。 在无人有缆潜水技术方面,始终保持了明显的超前发展的优势。根据欧洲尤里卡计划,英国、意大利将联合研制无人遥控潜水器。这种潜水器性能优良,能在6000米水深持续工作250小时,比正在使用的只能在水下4000米深度连续工作只有l2小时的潜水器性能优良的多。按照尤里卡EU-191计划还将建造两艘无人遥控潜水器,一艘为有缆式潜水器,主要用于水下检查维修;另一艘为无人无缆潜水器,主要用于水下测量。这项潜水工程计划将由英国;意大利、丹麦等国家的l7个机构参加。英国科学家研制的“小贾森”有缆潜水器有其独特的技术特点,它是采用计算机控制,并通过光纤沟通潜水器与母船之间的联系。母船上装有4台专用计算机,分别用于处理海底照相机获得的资料,处理监控海弹环境变化的资料,处理海面环境变化的资料,处理由潜水器传输回来的其他有关技术资料等。母船将所有获得的资料。经过整理,通过微波发送到加利福尼亚太平洋格罗夫研究所的实验室,并贮存在资料库里。 2015年3月19日,中国自主建造的首艘深水多功能工程船——海洋石油286进行深水设备测试,首次用水下机器人将五星红旗插入近3000米水深海底,这是国内首次用水下机器人将五星红旗插入近3000米水深的南海。 水下机器人的作用功能: 典型的遥控潜水器是由水面设备(包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等)和水下设备(包括中继器和潜水器本体)组成。潜水器本体在水下靠推进器运动,本体上装有观测设备(摄像机、照相机、照明灯等)和作业设备(机械手、切割器、清洗器等)。 潜水器的水下运动和作业,是由操作员在水面母舰上控制和监视。靠电缆向本体提供动力和交换信息。中继器可减少电缆对本体运动的干扰。新型潜水器从简单的遥控式向监控式发展,即由母舰计算机和潜水器本体计算机实行递阶控制,它能对观测信息进行加工,建立环境和内部状态模型。操作人员通过人机交互系统以面向过程的抽象符号或语言下达命令,并接受经计算机加工处理的信息,对潜水器的运行和动作过程进行监视并排除故障。开始研制智能水下机器人系统。操作人员仅下达总任务,机器人就能根据识别和分析环境,自动规划行动、回避障碍、自主地完成指定任务。 无人有缆潜水器的发展趋势有以下优点:一是水深普遍在6000米;二是操纵控制系统多采用大容量计算机,实施处理资料和进行数字控制;三是潜水器上的机械手采用多功能力反馈监控系统:四是增加推进器的数量与功率,以提高其顶流作业的能力和操纵性能。此外,还特别注意潜水器的小型化和提高其观察能力。 各个行业都十分注重从大自然的智慧中汲取灵感寻找突破,仿生学在诸多领域已经有长足的发展。由于鱼类摆尾式机动不但效率高、操纵灵活,而且尾迹小、几乎不产生噪声,是水下推进和操控的最佳方式。目前国内外的学者正进行积极的研究,试图将摆动式推进应用到之后的智能水下机器人中。该研究仍处于理论研究阶段,要实现实际意义上的多自由度闭环控制的推进,满足各种工作需求,把潜在优势转变成可利用技术还有很多工作要做。应用领域安全搜救 可用于检查大坝、桥墩上是否安装爆炸物以及结构好坏情况 遥控侦察、危险品靠近检查 水下基阵协助安装/拆卸 船侧、船底走私物品检测(公安、海关) 水下目标观察,废墟、坍塌矿井搜救等; 搜寻水下证据(公安、海关) 海上救助打捞、近海搜索; 管道检查 可用于市政饮用水系统中水罐、水管、水库检查 排污/排涝管道、下水道检查 洋输油管道检查; 跨江、跨河管道检查 船舶河道海洋石油 船体检修;水下锚、推进器、船底探查 码头及码头桩基、桥梁、大坝水下部分检查; 航道排障、港口作业 钻井平台水下结构检修、海洋石油工程; 科研教学 水环境、水下生物的观测、研究和教学 海洋考察 冰下观察 水下娱乐 水下电视拍摄、水下摄影 潜水、划船、游艇 看护潜水员,潜水前合适地点的选择 能源产业 核电站反应器检查、管道检查、异物探测和取出 水电站船闸检修; 水电大坝、水库堤坝检修(排沙洞口、拦污栅、泄水道检修) 考古 水下考古、水下沉船考察 目前水下机器人在经济和军事领域的应用中已经崭露头角,是水下观察和水下作业方面最具潜力的水下开发工具。水下机器人的高智能化已是大势所趋,高智能式水下机器人这一多学科相互融合的技术在未来将有广阔的应用前景,受到各国特别是发达国家的高度重视,并已制定了正式计划。美国已经将智能水下机器人编队的打造提上了海军建设的日程。综合目前各方面的技术来看,智能水下机器人总的技术水平仍处在研究、试验与开发阶段,离真正意义上的大规模工程应用还有一定距离。 公司单位:天津大力金刚有限公司
自动执行工作的机器装置--机器人 荷兰阿姆斯特丹科学家们创造出新技术,可以让机器人使用Wi-Fi网络进行交流,通过3D打印机技术产生首个“机器人婴儿”。一、机器人的构造 机器人是一种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,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。 机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。 执行机构即机器人本体,其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑,常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部 (对于移动机器人)等。 二、机器人分类 中国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和中国的分类是一致的。空中机器人又叫无人机器,在军用机器人家族中,无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来,世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的,无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看,美国均居世界之首位。 1.家务型 能帮助人们打理生活,做简单的家务活。 2.操作型 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。 3.程控型 预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。 4.数控型 不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。 5.搜救类 在大型灾难后,能进入人进入不了的废墟中,用红外线扫描废墟中的景象,把信息传送给在外面的搜救人员。 6.平台型 平台机器人是在不同的场景下,提供不同的定制化智能服务的机器人应用终端。从外观、硬件、软件、内容和应用,都可以根据用户场景需求进行定制。 7.示教再现型 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。 8.感觉控制型 利用传感器获取的信息控制机器人的动作。 9.适应控制型 能适应环境的变化,控制其自身的行动。 10.学习控制型 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。 11.智能 以人工智能决定其行动的机器人。 三、机器人能力评价 1.机器人能力的评价标准智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。因此,可以说机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具,可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。 2.机器人对于人类优劣势 机器人的使用开阔了我们的视野,延伸了我们的肢体,增强了我们的力量;提高了我们的工作效率,为我们节约了时间,将人类从繁重的生产劳动中解脱出来,从事其他方面的工作。 但它也引起了一系列的问题:大量使用机器人,可能会让人们面临失业的危险,引起社会的动荡不安,还会使人变得懒惰,甚至丧失诸如:生火、做饭、洗衣等基本的生存技能。 下期更精彩,敬请期待!
机器人的由来与工作原理全部详细解答 众所周知,机器人是时代的产物,是高科技时代的标志。然而,机器人的由来及其工作原理,却并不为众人所熟知。下面来为大家揭开机器人的神秘面纱! 一、机器人的历史由来: 机器人是自动控制机器(Robot)的俗称,“robot”一词起源于捷克语“robota”,意为“强迫劳动”,也意为“劳役、苦工”,在波兰语中指为“工人”的意思。人们对于机器人的最初设想是希望由它来从事具有连续性、重复性的制造工作及那些对于人类来说非常困难、安全性低的工作。 一部名为《洛桑万能机器人公司》的剧本在1920年的一天诞生了,它是由捷克斯洛伐克的一位名为萨佩克的作家所著。在书中,洛桑万能机器人公司有一些叫做“Robot”的小家伙(汉语音译为“罗伯特”,捷克语意为“奴隶”),在这里的“Robot”既沒有思想,又没有观念,它们只是每天在不断地重复着完成同一件工作。它们能生存20年,刚生产出来时,由人授予它们知识。它们不能思考,也没有感情,一个人能干三个人的活,公司因此而生意兴隆。后来一个极其偶然的原因,机器人开始有了知觉,它们不堪忍受人类的统治,做人类的奴隶。于是,机器人向人类发动攻击,最后彻底毁灭了人类。 由此,“机器人”这个词正是我出现在大家的视野之中。 二、机器人的诞生 在1939年 美国纽约的世博会上, 西屋电气公司展出了一台名为Elektro的家用机器人。它由电缆控制,可以行走,会说77个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。 1942年美国科幻作家艾萨克•阿西莫夫发表了一篇名为《环舞》的短篇小说,其中提出了“机器人三定律”:一、机器人不得伤害人类或坐视人类受到伤害;二、除非违背第一法则,机器人必须服从人类的命令;三、在不违背第一及第二法则下,机器人必须保护自己。 1954年,德沃尔获得可编程机械手专利,这种机械手臂按程序进行工作,可以根据不同的工作需要编制不同的程序,因此具有通用性和灵活性,英格伯格和德沃尔都在研究机器人,认为汽车工业最适于用机器人干活,因为是用重型机器进行工作,生产过程较为固定。 1959年 ,乔治•德沃尔和约瑟夫•英格伯格创立了世界第一家机器人公司尤尼梅申,并合力制造出世界第一台工业机器人,由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被世人称为“工业机器人之父”。 约瑟夫·英格伯格在大学攻读伺服理论,这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。德沃尔曾于1946年发明了一种系统,可以“重演”所记录的机器的运动。 三、机器人的构造 目前,随着现今科技的快速发展,机器人正在经历着一个从初级到高级的飞跃,研制具有人类外观特征,可以模拟人类行走与基本操作功能的类人型机器人,一直是人类机器人研究的梦想之一。类人型机器人研究是一门综合性很强的学科,代表着一个国家的高科技发展水平。 并非所有的机器人都有传感系统。很少有机器人具有视觉、听觉、嗅觉或味觉。机器人拥有的最常见的一种感觉是运动感,也就是它监控自身运动的能力。在标准设计中,机器人的关节处安装着刻有凹槽的轮子。在轮子的一侧有一个发光二极管,它发出一道光束,穿过凹槽,照在位于轮子另一侧的光传感器上。当机器人移动某个特定的关节时,有凹槽的轮子会转动。在此过程中,凹槽将挡住光束。光学传感器读取光束闪动的模式,并将数据传送给计算机。计算机可以根据这一模式准确地计算出关节已经旋转的距离。计算机鼠标中使用的基本系统与此相同。 此外,机器人真正的样子令人浮想联翩,“外形酷炫”,“功能强大”,“高端”“捷径功能丰富”,电影里面的影片太多,如终结者,机器人之城,机器战警等。 从最基本的层面来看,人体包括五个主要组成部分:身体结构;肌肉系统,用来移动身体结构;感官系统,用来接收有关身体和周围环境的信息;能量源,用来给肌肉和感官提供能量;大脑系统,用来处理感官信息和指挥肌肉运动。 然而机器人的组成部分与人类极为类似。 一个典型的机器人具有: 一套可移动的身体结构 一部类似于马达的装置 一套传感系统 一个电源 一个用来控制所有这些要素的计算机“大脑” 从本质上讲,机器人是由人类制造的“动物”,它们是模仿人类和动物行为的机器。 四、机器人的优势 在现实的社会上,我们的日常生活中,机器人就要成为了当之无愧的明星。 夏季酷热,厨师一天连续中动作快如飞,身体耗着精神,使用机器人制造出的厨师可用的工业机器人能做简单厨艺; 站立在门口的保安走来走去连这个都帮不上,机器人接待员代替其可让客户或顾客操作访问机器人屏幕指示图片发出能告诉你们解答的响声。 老人院,人手不足,连照顾都没时间顾不上,可让看护机器人取代其帮手,可以与老人闲聊,这是悠闲放松的生活方式等等。 百拓益通(天津)科技有限公司位于天津自贸试验区,是天津市实验所重点机器人研发企业。百拓益通致力于人工智能AI领域的创新,聚焦机器人研发、智能产品的创新、AI产品的定制开发等重点区域,构建研发生产销售于一体的全生命周期产业链,可为全国各行业客户提供一体化信息技术服务。在这里可以为客户定制符合客户需要的满意的智能机器人。 下期更精彩,敬请期待!
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