工程素質和技能歸納

1.什么是機器人及智能移動機器人

我國科學家對機器人的定義：能自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類的工作，例如生產業、建筑業，或其他行業危險的工作。

迄今為止，在世界范圍內還沒有一個統一的智能機器人定義。Robin R.Murphy認為，智能機器人是能自主地完成某種功能的機械系統。大多數專家認為智能機器人至少要具備以下三個要素：

一是感覺要素，用來認識周圍環境狀態；

二是運動要素，對外界做出反應性動作；

三是思考要素，根據感覺要素所得到的信息，思考采用什么樣的動作。

因此，機器人按其智能程度可分為一般機器人和智能機器人。一般機器人是指不具有智能、只具有一般編程能力和操作功能的機器人，目前大多數工業機器人屬于此類。

智能機器人本身具有多種由內、外部傳感器組成的感覺系統，不僅可以感知內部關節的運行速度、力的大小等，還可以通過外部傳感器（如視覺傳感器、觸覺傳感器等），對外部環境信息進行感知、提取、處理，并做出適當的決策，在結構或半結構化環境中自主完成某項任務。

智能機器人的發展方向大致有兩種，一種是類人型智能機器人，這是人類夢想的機器人；另一種外形并不像人，但具有機器智能。

2.智能移動機器人的設計標準

智能移動機器人是機電一體化技術的典型應用案例，并遵循機器人的通用結構，因此在開發智能移動機器人時，應該遵循以下理念。

首先，要注意機器人是否能很好地適應既定的環境。在開發智能移動機器人時，機器人都需要具有特定的功能并能完成特定的任務，這些都是研究開發、設計及制造機器人的關鍵。

其次，還要考慮軟硬件模塊的設計是否支持模塊化。模塊化設計能簡化機器人的設計及使用維護，便于查找問題并進行更換，特別是對于RoboCup足球競賽機器人，模塊化有助于減少其維修更換時間，從而有助于取得好成績。

除了以上兩點，評估機器人性能的標準還有魯棒性和可移植性。

將以上內容展開來講，就形成了如下的設計標準：

（1）機械結構要輕便簡單，符合特定機器人應用的要求（如RoboCup競賽機器人），以便教學研究之余可以參加比賽，提升學生對機器人的興趣和熱情。

（2）電氣控制結構模塊性要非常好，便于學生拆裝，電氣連線越少越好，這樣可以降低專業機器人的復雜性和神秘感，增強學生對專業機器人的熱情。只有通過拆裝，才能真正幫助學生了解系統各個部分之間的物理聯系，從而為理解整體的功能打下基礎。

（3）控制平臺必須采用比較高級的編程語言平臺。這樣便于構建大型的軟件系統，實現系統各部件之間復雜的互動關系。

（4）各種復雜傳感器的擴展要方便，概念要非常清楚。

（5）系統可靠性高、穩定性好。

（6）與基礎教育機器人系統有一定的連貫性，有些組件可擴展到其他領域，從而使一些相關的機器人系統能重復利用并有效整合到一起，并具有層次性和連貫性的特點。