論文通常用來指在各個學術領域進行研究,描述學術研究成果的文章,簡稱論文。 以下是為大家整理的關于機器人技術論文的文章3篇 ,歡迎品鑒!

【篇一】機器人技術論文
【摘 要】隨著科學技術的飛速發展,電氣工程得到不斷的更新和進步,其自動化技術不斷加強而機器人設計也在不斷的沖擊人們的生活,在機器人設計理念中加入電氣工程的自動化技術,利用其自動化技術讓機器人具有人性化特征,從而能夠具有更多人類的自動行為,從更多方面為人類提供更好的服務。
【關鍵詞】電氣工程;自動化;機器人設計
一、前言
機器人的不斷研究創造是時代經濟發展的必然,是為了滿足人們更多需要而必然要進行的一項科學研究。目前,國外很多國家在機器人設計領域已有很多成功例子,其機器人具備的技術是當前我國技術無法比擬的。但是,時下我國很多高校開展機器人設計研究以及社會上的機器人比賽活動等,讓越來越多的人對機器人設計有更多的認識,給機器人設計的不斷創新創造了一個良好的環境。電氣工程及其自動化技術能夠給機器人設計提供一個良好的技術支持。本文主要分析機器人設計中的自動化技術應用情況,旨在讓我國的機器人設計快速跟上國際先進技術,創造出具有世界領先水平的機器人。
二、機器人簡介
機器人最早出現在中國的西周穆王時期,最初形式是一個有開關能夠自動“跳舞”的木質人,后來在卡雷爾·恰佩克的科幻小說中創造了機器人這個名詞,從此一些能夠自動制定既定工作的機械設備統稱為機器人[1]。現代的機器人能夠在人類的指揮下做一些簡單工作,如對話、投籃、快跑、協助人類進行危險行為等。目前技術比較先進的國家如英國、日本、美國等在機器人的研究上取得非常大的進步,很多領域如醫學、建筑學及軍事建設等方面均使用機器人當做人類力量的延伸。通過指揮或者在機器人內部設計自動裝備,讓機器人擁有人類思維,自動進行工作。當前機器人發展甚至趨向高度的人性化,機器人不再只是由機械設備組成,有些機器人甚至有人類的模樣和思維方式,但是機器人真正能夠擁有人類相同的思維還需要很長一段時間。
三、電氣工程及其自動化概念
電器工程及其自動化是一門學科,這門學科包括多個技術領域,涉及面非常廣,從計算機、電機電子以及互聯網技術、信息控制技術,甚至還包括多種電力和機電技術結合成為一個整體的技術,這些不同領域的技術一同構成電氣工程及其自動化學科。由于是一個工程型又帶有自動化功能形式的學科,其具有的特點就包含工程中的強力學以及網絡信息中的軟件學特點,形成一種強弱結合的形式。這個學科的課程包括電氣知識和網絡信息技術知識,具體有:網絡信息技術、儀器檢測和控制技術、電子和電路技術、計算機軟硬件技術等強力學和軟件學技術相互結合的'課程形式。這個綜合性學科主要教給學生的是各種工程和電氣以及計算機方面的知識,畢業學員一般均掌握包括計算機軟硬件技術、網絡信息技術以及儀器實驗分析技術等多方面的技術,在社會工作中能夠適應多個領域的工作要求。
電氣工程及其自動化學科的最主要課程為電氣和計算機工程,因此在進行實驗和具體實踐時,這個兩門課程是最主要的測驗對象。通過設置不同等級的專業實驗教學訓練平臺,讓學生在掌握基礎的技術能力的同時根據自身的條件去挑戰更高的技術實驗。使學生除了掌握基礎的電機技術、電力電學技術以及計算機硬件技術之外還能夠掌握如線路綜合設計技術、高級計算機軟件管理技術以及CPLD技術等綜合性相對比較強的技術,在實際工作中能夠解決更多難題和滿足更多需求。
電氣工程及其自動化在社會中的使用領域主要有:水力電力領域、信息處理領域、電力線路設計領域、各種變壓器設計領域以及與人們日常生活密切相關的各種監控設備(如交通攝像監控、小區攝像監控)、機器自動化設備(例如電梯、安全門)、網絡通信設備(如電子郵件、網絡條件軟件)以及智能控制設備(如樓道聲控開關燈)等方面,這些軍事電氣工程及其自動化學科在實際的運用,具有廣泛性和多面性[2]。
四、電氣工程及其自動化在機器人設計中的運用分析
由于機器人是由多種機械部件拼接后再安裝編排程序最后實現機器裝備自動運行的,因此通過分析其主要構造能夠了解電氣工程及其自動化技術在其中的運用情況。首先,機器人是由電機和連接桿組成的,在裝置電機時根據需要裝置步行或跳躍等電機使其擁有步行和跳躍等能力,同時利用生活常見的鋁板鋁條進行構建的鏈接,將一個還不能行動的機器人做出來后再通過加入編排程序讓其自動工作或人工指揮其工作。這其中就包含電氣工程及其自動化學科中的電機電力技術、計算機指揮和控制技術以及電力線路鏈接設計等多種技術。
其次,機械人構件組裝完畢后,還需要檢測裝置保證其運行功能質量。檢測裝置是在機械人雛形形成并開始指揮其工作后對其實際的信息進行記錄,再將實際信息和機器人內部既定的信息相對比,若出現很大偏差則需要重新進行信息的設定,若偏差很小則表示機器人研究成功,可以投入使用。分析是現代先進的機器人技術發現,很多機器人能夠代替人類將損壞或質量不好的對象進行,同時立即將信息進行反饋,大幅度提高機器人工作的精確度并減少人類的工作量。
再者,機器人在組裝完成后需要通過驅動裝置對內部構件進行驅動,驅動后機器人才能給自行工作。利用計算機系統中的驅動設備在機器人中按照指定信號裝置,當信號一放出,機器人即能夠自動工作。其主要依靠電氣工程機器自動化學科中的計算機軟件系統、信號監控系統來實現機械裝置的自動位移。
最后,機器人雖然能夠根據已編排的程序自動動作,但是大多時候仍是人類進行控制,因此監控系統就顯得尤為重要。目前的監控系統主要為集中式的控制系統,也就是指需要一個中心監控裝置就可以實現對機器人的全部控制,該中心裝置一般是一臺微機[3]。該步驟需要運用到電氣工程機器自動化學科中的單片機技術,單片機本身即為一臺微機,因此將其安插在機器人結構中,只需要插入電源就可以運行,從而自如的控制機器人工作。
從以上分析內容可知,在機器人設計中加入電氣工程及其自動化專業技術能夠使機器人設計更加順利,其擁有的功能會相對比較多且符合現代的技術水平。但,同樣的,機器人設計是一個比較復雜的研究工程,其中涉及到的技術類型多樣,僅僅依靠電氣工程機器自動化專業技術根本無法滿足人類對高度人性化機器人的要求。因此,只有不斷的研究多種技術,才能使機器人真正成為人類工作和生活的好助手。
參考文獻
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【篇二】機器人技術論文
智能機器人的未來發展趨勢。
摘要:通過老師對機器人技術基礎的說明和各組同學課外知識的介紹,以及自己在網上查機器人的知識和論文,掌握了機器人的基本知識和應用。我對智能機器人技術的發展現狀和世界各國智能機器人的發展水平和應用有了新的認識。在掌握了機器人的基本知識以后,我對機器人將來的發展趨勢有自身的看法。
關鍵詞:機器人、發展現狀、應用、趨勢。
1、引言。
機器人的定義是可編程和多功能的操作機,用于搬運材料、零件和工具,或者為了執行不同的任務而具有可變化和可編程動作的專業系統。
智能機器人是在感覺上全面模擬人的機器系統,外形不一定像人。它是人工智能技術的綜合考場,可以全面考察人工智能各領域的技術,研究彼此的關系。也可以在有害環境中代替人從事危險工作、天下海、戰場作業等方面大顯身手。
智能機器人應具備感知環境的能力、執行某項任務影響環境的能力和感知與行動聯系的能力三個方面。智能機器人和工業機器人的根本區別在于智能機器人具有感知功能和識別、判斷和規劃功能。
隨著智能機器人應用領域的不斷擴大,人們期待智能機器人在更多領域為人類服務,代替人類完成更復雜的工作。但是,智能機器人的環境往往不為人知,難以預測。智能機器人應完成的工作任務也越來越復雜,人工分析智能機器人的行為,設計也越來越困難。目前,國內外對智能機器人的研究也越來越深入。
通過學習機器人技術基礎和課后討論,觀看各組的說明和相關機器人視頻,分析了國內外智能機器人的發展,討論了智能機器人發展中存在的問題,最后提出了智能機器人發展的想法。
2、國內外該領域發展現狀綜述。
2.1智能機器人的發展現狀。
智能機器人是第三代機器人,該機器人具有多種傳感器,可融合多種傳感器獲得的信息,有效適應變化環境,具有較強的自適應能力、學習能力和自治功能。
目前開發中的智能機器人智能水平并不高,只能說是智能機器人的初級階段。在智能機器人研究中,目前的核心問題有兩個。另一方面,提高智能機器人的自主性是智能機器人與人的關系,也就是說,希望智能機器人與人更加獨立,具有更加友好的人機界面。從長遠來看,只要操作人員給出要完成的任務,機器就能自動形成完成任務的步驟,自動完成。另一方面,提高智能機器人的適應性,提高智能機器人適應環境變化的能力,是智能機器人與環境的關系,希望加強交互關系。
智能機器人涉及到很多關鍵技術,這些技術關系到智能機器人的智能高低。這些重要技術主要包括多傳感信息耦合技術,多傳感信息融合是指綜合多傳感器的感知數據,產生更可靠、更準確、更全面的信息,融合的多傳感器系統更完善、更準確地反映檢測對象的特性,消除信息的不確定性,提高信息的可靠性
在各國智能機器人的發展中,美國智能機器人技術在國際上一直處于領先地位,其技術全面、先進、適應性強、性能可靠、功能全面、精度高,其視覺、觸覺等人工智能技術已廣泛應用于宇宙、汽車工業。日本由于一系列扶植政策,各種機器人包括智能機器人發展迅速。歐洲各國在智能機器人的研究和應用方面處于世界公認的領先地位。我國起步較晚,進入大發展時期,以機器人為媒體推進制造業整體變化,推進高科技產業整體成長。
2.2智能機器人的廣泛應用。
現代智能機器人基本上可以根據人的命令完成各種復雜的工作,如深海探測、作戰、偵察、信息收集、危險、服務等工作,模擬人類不能或不想完成的工作,不僅可以自主完成工作,還可以與人合作完成工作
智能機器人根據工作場所的不同,可分為管道、水下、空中、地面機器人等。管道機器人可用于檢測管道使用中的破裂、腐蝕和焊接質量,在惡劣環境下承擔管道的清潔、涂裝、焊接、內部研磨等維護,修復地下管道的水下機器人可用于海洋科學研究、海上石油開發、海底礦藏勘探、海底撈救生等空中機器人可用于通信、氣象、災害監測、農業、地質、交通、廣播電視等服務機器人半自主或全自主工作,為人類提供服務,其中醫療機器人具有良好的應用前景
在國防領域,軍用智能機器人得到前所未有的重視和發展,近年來,美英等國開發了第二代軍用智能機器人,其特點是采用自主控制方式,完成偵察、作戰和物流支援等任務,在戰場上具有觀察、嗅覺等能力,自動跟蹤地形和選擇道路,具有自動搜索、識別和消滅敵人目標的功能。例如,美國的Navplab自主導航車、SSV自主地面坦克等。在未來的軍事智能機器人中,智能戰斗機器人、智能偵察機器人、智能警戒機器人、智能士兵機器人、智能運輸機器人等也成為防衛裝備的新亮點。
在服務工作方面,世界各國尤其是西方發達國家都在致力于研發和廣泛應用服務智能機器人,以掃地機器人為例,隨著科技的進步和社會的發展,人們希望能夠更加從繁瑣的日常事務中脫穎而出,這就使掃地機器人進入家庭成為可能。日本公司開發的地板清掃機器人,可以沿著墻壁從任何位置自動啟動,利用旋轉的刷子將廢棄物清掃到自己的容器中的車站地板清洗機器人工作時,將清洗液灑在地板上,用旋轉刷不斷清洗地板,將污水吸入帶來的容器中的工廠的自動清掃機器人可以用于各種工廠的清掃工作。美國的清掃機器人Roomba具有很高的自主能力,可以在房間各家具的間隙游走,靈巧地完成清掃。瑞典的機器人三葉蟲表面光滑圓形,內置搜索雷達,可以迅速檢測和避免桌腿、玻璃器皿、寵物和其他障礙物。微處理器識別這些障礙物時,可以重新選擇路線,重新判斷和計算整個房間,保證房間的各個角落被清掃。
現代智能機器人不僅在上述方面有著廣泛的應用,而且會滲透到生活的方方面面面,像煤炭工業在礦業方面,考慮到社會對煤炭需求量日益增長的趨勢和煤炭開采的惡劣環境,將智能機器人應用到礦業是必不可少的。在建筑方面,有高層建筑抹灰機器人、預制品安裝機器人、室內裝飾機器人、擦拭玻璃機器人、地板研磨機器人等。在核工業方面,主要研究機構靈活、動作準確可靠、反應快、重量輕的機器人等。智能機器人的應用領域日益擴大,人們希望智能機器人能夠在更多領域為人類服務,代替人類完成更復雜的工作。
3.討論和展望和個人經驗。
3.1智能機器人發展趨勢展望。
智能機器人發展前景廣闊,目前機器人研究處于第三代智能機器人階段,國內外研究取得了很多成果,但智能水平仍不令人滿意。未來的智能機器人應該在以下方面著力發展:面向任務,由于目前的人工智能不能提供實現智能機器的完整理論和方法,現有的人工智能技術多依賴于領域知識,因此我們限制了機器完成的任務和發展面向任務的特殊機器人,現有的人工智能技術可以發揮作用,開發這種智能機器人是可能的傳感技術和集成技術技術,在現有傳感器和集成技術的基礎上發展更好、更先進的處理方法和實現手段,或者尋找新的傳感器技術復雜的同時,可以提高人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智能機器人工智
3.2發展趨勢。
現有的智能機器人智能化水平還不夠高,所以在今后的發展中,努力提高各發面技術及其綜合應用,大力提高智能機器人的智能化程度,提高智能機器人的自主性和適應性,是智能機器人發展的關鍵。同時,智能機器人涉及多門學科的協同工作,不僅包括技術基礎,還包括心理學、倫理學等社會科學,讓智能機器人完成對人類有益的工作,讓人類從繁重、重復、危險的工作中解放出來,就像科幻作家阿西莫夫的機器人學三大法則一樣,智能機器人真正為人類的利益服務,不能成為反人類的工具。相信在不不久的將來,各行各業都充滿了各種各樣的智能機器人,科幻小說的場景在科學家們的努力下成為現實,很好地提高了人類的生活質量和對未知事物的探索能力。
3.3個人的經驗。
在沒有學習《機器人技術基礎》這門課程之前,我對機器人知之甚少。通過老師的說明和各組同學的課程說明,我對機器人有了更廣泛的認識。
我一直想自己做一臺遙控六通道遙控飛機,因為沒有太多的知識和專業的時間,一直覺得太難了,所以一直沒有方向。學習機器人技術基礎這門課程是我制作的開始,遙控直升機與智能機器人相比差距太大,這就是科學技術的發展結果吧。
看過TED的一堂四軸直升機的錄像,讓我開闊視野,讓我對制作自己的機器人有更多的想法。
通過《機器人技術基礎》、《傳感器與檢測技術》、《機械設計基礎》課程學習后,豐富的知識和技能,我可以在自己制作的機器人相應的傳感器模塊,使自己制作的機器人具有更多的功能,智能化。
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【篇三】機器人技術論文
智能機器人視覺仿生技術研究綜述
摘要:機器人視覺仿生技術是機器人視覺控制領域的新熱點。本綜述在詳細分析了靈長類動物眼球運動的形式和特點基礎上,對國內外應用生物眼球運動控制機理來構建仿生機器視覺的研究現狀、存在的問題及未來發展趨勢做了全面綜述,并針對目前機器人視覺仿生面臨的技術難題,提出了開展視覺仿生研究的新思路和新構想。
Abstract: Robot vision bionic technology is the new hot shot in robot vision control area. In this review, based on a detailed analysis of primate eye movement forms and characteristics, the domestic and international research status of building bionic vision with the biological eye movement control mechanism, the problems and future trends are reviewed comprehensively, and new ideas for the visual bionic research are proposed for the current technical problems of robot vision bionic.
關鍵詞: 視覺仿生;仿生眼;機器人
Key words: bionic vision;bionic eye;robots
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)26-0195-02
0 引言
智能機器人是指:具有感知、識別、推理和決策能力,并且能獨立執行任務的機器人。感知和識別技術是智能機器人最為關鍵的技術。研究最多的是基于視覺傳感器的感知技術。比如美國波士頓動力公司研制的Big-Dog、Alpha-Dog、Little-Dog等系列四足機器人,采用立體視覺作為對環境進行識別和感知。意大利IIT大學研制的HyQ[2]機器人能夠在復雜地形條件下高速移動,都不同程度地利用視覺實現感知。盡管如此還是滿足不了人們對智能“雙眼”的追求,假如能給智能機器人配備一雙智能雙眼,使其能像人類一樣感知和獲取環境信息、快速準確地切換視眼和跟蹤目標,是人類對智能機器人夢寐以求的愿望。為此,人們采用多種基于計算機視覺的方法和手段來構建初步具備“視覺”功能的視覺系統。但目前智能機器人“眼睛”的功能還是比較低級,特別是在雙目協調、以及對突然變化或事先未知的運動目標的跟蹤、大視野與精確跟蹤之間的矛盾以及由于震動引起的視線偏離補償等方面的問題到目前都沒得到很好的解決。近年來,視覺仿生成為前沿交叉學科的研究熱點。
由于生物視覺經過千百萬年的進化已具有極其發達和完善的內外環境適應能力。根據模擬生物視覺不同的功能表現及不同的應用場合,視覺仿生的研究可歸納為兩大方面:一是從視覺感知、認知的角度進行研究;二是從眼球運動、視線控制的角度進行研究。前者國內外都有大量的研究方向和成果,主要研究視覺感知機制模型、信息特征提取和處理機制以及在復雜場景中目標搜索等。而后者是根據人類和其它靈長類動物的眼球運動控制機理來構建智能機器人的“眼睛”,實現生物眼的多種優異功能。
1 人類眼球運動的形式及特點
1.1 掃射與平滑追蹤運動
掃射是當雙眼自由地看周圍環境是,視線很快從一個注視點轉向另一個注視點。其潛伏期一般為200~250m/s,速度約為400b/s。Young等最早建立了掃視采樣模,輸入輸出分別為目標位置和眼球位置,Robinson修改了Young的模型,模擬大腦并行處理特性。當前眼位與目標位置之差經過脈沖發生器進入并行通路,經積分器后產生位置信號,與MLF直接通路共同作用于眼球運動裝置,產生掃射運動。平滑運動與掃射不同,屬于眼球運動速度的連續負反饋系統,兩者發生的時間是獨立的。當眼球追蹤一個運動物體時所發生的運動,使視線平滑地跟蹤目標。
1.2 反射性眼球運動
從驅動眼動的動力源來分的話,眼球運動有與注意有關的眼動(如saccades、smooth pursuit、vergence)和與頭動相關的眼動(即反射性眼動如VOR 和 OKR)兩類。2005 年,Merfeld和 Ramat 分析了利用仿生機器人 iCub robot 對兩種常見的 VOR 模型進行了模擬實驗,分析了小腦在自適應特性及圖像穩定中的重要作用。2007年Ojima指出,生物眼球運動具有典型的自適應控制機制,能夠根據環境變化立即做出相應的變化和適當的響應,受此啟發,提出一種非線性耦合神經振蕩器網絡模型及空間-時間學習算法,獲得了平滑追蹤中指令信號與運動增益及相位滯后的關系,建立的平滑追蹤VOR 復合模型,改善了目標跟蹤特性。
1.3 注視轉移中頭眼協調運動
2009 年后,人們提出了頭眼協調運動的最優控制方法,運用最優控制理論研究了頭眼運動與注視轉移的關系,提出頭眼運動最小貢獻力為準則的最優控制方法,并轉化為求解兩點邊值問題的微分方程組,仿真結果印證了“頭、眼分別受控制于不同的控制器”的結論。但該研究提出的模型不具備生物的自學習機能,在此基礎上提出了一種自學習最優控制模型,在注視轉移過程中自適應調整控制器參數,對于再現生物頭眼協調特性更近了一步。通過分析視覺重定位中頭、眼運動的實驗數據,提出建立頭眼協調運動模型還須考慮一些尚未解決的問題。進一步研究導致這些現象的神經機制,才能揭示各運動子系統之間相互協調的本質。
1.4 固視微動
人眼在注視靜止目標時,眼球仍處于高頻率無意識的振動之中,一旦振動停止,成像就會變得模糊,這種振動保證了圖像的獲取質量。人眼的微動機制啟發人們去模擬眼球振動來改善圖像質量。當人眼凝視靜止物體時,眼球自身的震顫(固視微動)具有突出物體邊緣的作用且包含深度信息。東京工業大學張曉琳先后建立了單眼和雙眼的水平眼球微動控制系統的模型,使眼球微動模型可以用于機器人眼的設計制造和控制上,并在此基礎上制作了一對具有與雙眼微動控制系統模型相同的機器人眼實驗模型。事實上,生物眼球運動在大多數情況下是包含上述多種運動成分的復合運動。此外,人們還研究了眼球運動系統中神經積分器的作用、眼球運動的腦干控制機理,眼球運動與感知,以及眼球-頭頸的運動學和動力學特性等,仿生眼的研究在國外成為前沿研究熱點。 2 仿生視覺面臨的問題及對策
目前機器人眼的研究多是基于工學方法,利用左右攝像機獲得目標圖像分別進行處理,左右眼和頭頸缺乏協調聯動機制,在雙目、頭眼協調運動、視線偏離補償、不確定目標追蹤等方面存在諸多技術障礙,采用仿生技術是尋求解決這些問題的重要途徑。
2.1 建立完善的仿生眼模型
基于國外生理學研究成果,采用工程仿生學和控制理論相結合的方法,將視覺控制生理模型轉化為工程技術模型,實現生物視覺的優異性能,從根本上解決機器視覺面臨的技術難題,是智能機器人研究的重要方向。目前文獻中的仿生眼模型只模擬了人眼的一種或兩種運動,且多為單眼或雙眼一維水平運動。普遍采用掃視與平滑追蹤分離的機制,難以同時實現多種眼球運動。進一步研究各種眼球運動之間的內部關聯與神經機理,建立多自由度非線性仿生雙眼運動模型,同時實現掃視、平滑追蹤、異向運動和反射運動等多種眼球運動,尚需進行大量的研究。
2.2 引入生物神經控制機理
當進行大幅度視線轉移時,機器人的關節冗余需要有效地協調頭部和雙目的運動。目前提出的頭眼協調運動系統及學習算法多是基于水平方向的二維頭眼系統,雖有學者提出3D頭眼協調運動控制算法,但采用的是先雙目聚焦,再轉動頭部,后做眼睛補償的“分時”“分段”執行方法,并未真正實現頭眼同時轉向目標中的協調控制。目前3D頭眼協調運動仍是一項有待突破的技術難關。從生物頭眼協調運動中獲取靈感,研究靈長類動物頭、眼和身體協調組合完成視線轉移的神經控制機理,設計雙目頭頸協調運動控制算法,解決機器人3D頭眼協調控制問題不失為一條重要的研究途徑。
2.3 研究人眼跟蹤目標的機理
機器人“眼”的重要功能之一是視覺跟蹤,目前常采用視覺伺服反饋控制的方法,但對于突然、快速變化以及行蹤無常的目標,常出現目標丟失、跟蹤失敗的現象。人眼在跟蹤變化無常的目標中表現出的非凡才能源于其視覺系統中眼球快速掃視和慢速平穩追隨之間的協調配合和實時切換。深入研究人類眼球運動模式自動切換快速準確跟蹤目標的神經生理機制,將視覺跟蹤中掃視(saccade事件驅動)和平穩追隨(smooth pursuit,速度連續驅動)模式的切換看作混雜系統的自適應最優控制問題加以研究,以期解決隨意性運動目標跟蹤的快速性和準確性問題。其中兩種模式之間的最佳切換時機和預測算法是研究的關鍵技術。
2.4 模擬人類反射性眼球運動機理
機器人在顛簸路段行走或在復雜的非結構化環境中作業時,自身機體振動或姿態發生變化會引起較大的視線偏離。通常采用圖像處理(特征提取、目標檢測與匹配、空間位置計算等)的方法來調節伺服機械云臺,但補償范圍小,圖像穩定性差,尚無解決大視線偏離的辦法。人眼具有很強的自適應和自調節功能,當頭部和身體姿態發生變化或背景動態變化時,仍能清楚地注視和跟蹤目標,緣于其前庭動眼反射(VOR)和視動反射(OKR)機能。研究人類反射性眼球運動機理,建立由基于視網膜滑動信息的反饋控制器和基于前庭輸入的前饋控制器組成的自適應VOR-OKR模型,主動補償由機器人姿態本體變化引起的視覺誤差,解決機器人大范圍視覺偏差補償問題。
3 結論
機器人的視覺技術是機器人的共性技術,也是一項關鍵技術。仿生型機器人眼運動控制系統使機器人眼具備人眼的諸多特殊自然功能,將其投入機器人產業應用將開創仿生學在機器人技術領域嶄新的應用前景。
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