机器人智能设计与控制策略概览

"机器人创新设计与制作的考前复习资料涵盖了机器人三定律以及智能机器人的不同层次、体系结构和控制策略等内容。" 在机器人创新设计与制作的领域中，机器人三定律是基础伦理准则，由科幻作家艾萨克·阿西莫夫提出。这三条定律规定了机器人与人类互动的基本原则，确保它们的行为对人类无害： 1. 机器人不得伤害人，也不得见人受到伤害而袖手旁观。 2. 机器人应服从人的一切命令，但不得违反第一定律。 3. 机器人应保护自身的安全，但不得违反第一、第二定律。 智能机器人根据其智能化程度可分为三个层次： 1. 示教再现型：这类机器人只能严格按照预先编程的指令执行任务，不具备自主适应能力。 2. 感觉型：感觉型机器人具备感知环境并据此做出适当调整的能力，能在一定程度上适应环境变化。 3. 智能型：最高级别的智能机器人能进行自主规划，具备适应复杂环境和解决问题的能力。 智能机器人的体系结构多种多样，包括但不限于： 1. 程控架构：按照预设的步骤序列执行任务。 2. 分层递阶架构：多层次的控制系统，允许更复杂的决策过程。 3. 包容式架构：反应式结构，适用于快速响应的场景。 4. 混合式三层体系结构：结合程控和反应式架构，兼顾计划性和灵活性。 5. 分布式结构：通过符号组件、图解组件和反应组件的协同工作实现控制。 6. 进化控制结构：强调学习和适应能力，通常包括进化规划和基于行为的控制。 7. 社会机器人结构：增加了社会交互层面，考虑机器人与人类的社会互动。 在智能机器人的运动控制策略方面，常见的控制算法包括： 1. PID控制：简单易用，具有良好的鲁棒性，广泛应用于各种控制系统。 2. 变结构控制：非线性控制，控制策略可能在特定条件下不连续。 3. 自适应控制：分为模型参考自适应控制和自校正控制，适应系统参数的变化。 4. 模糊控制：利用模糊逻辑进行推理和决策，适用于不确定性和模糊性的系统。 5. 神经网络控制：如神经网络监督控制、直接逆控制和自适应控制，利用神经网络的学习能力。 6. 视觉伺服控制：结合视觉信息进行精确的运动控制。 驱动技术是机器人运动的基础，常见的驱动方式包括直流伺服电动机和交流伺服电动机，它们为机器人的关节提供精确的动力。此外，还有其他驱动方式如步进电机、液压驱动和气压驱动等，根据具体应用需求选择合适的技术。 机器人创新设计与制作涉及伦理、智能层次、控制策略和驱动技术等多个方面，是多学科交叉的综合领域，对于理解机器人行为和未来发展至关重要。