机器人技术中的创新意识由刀豆文库小编整理,希望给你工作、学习、生活带来方便,猜你可能喜欢“工业机器人技术的应用”。
机器人技术基础中的创新意识 本学期我们学习了《机器人技术》基础这门功课,即将结束之际给我们带来了很大的启发。学习机械专业的都知道,机器人技术可以说是未来机械制造的核心发展方向,机器人技术也是机械制造技术的集大成者,一个机器人虽然可能只能完成一个小小的动作,却可能代表着技术的突破和创新。要想在机器人行业有所成绩花费的时间和精力是很多的。
世界机器人之父恩格尔伯格先生认为,机器人目前尚没有准确的定义,但有一点可以确定,即机器人不一定像人,但能替代人工作。美国不仅将工业机器人和服务机器人看做是机器人,还将无人机、水下潜器、月球车甚至巡航导弹等都看做是机器人。机器人技术是综合了计算器、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术。它一般由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种综合了人和机器特长、能在三维空间完成各种作业的机电一体化装置。它既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,特别适合于多品种、小批量的柔性生产。是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。
我们技术发展中机器人也随着我们机械技术的创新而不断更新换代,因此创新才是机器人技术发展的源动力。第一代机器人属于示教再现型,第二代则具备了感觉能力,第三代机器人是智能机器人,它不仅具备了感觉能力,而且还具有独立判断和行动的能力,并具有记忆、推理和决策的能力,因而能够完成更加复杂的动作。智能机器人在发生故障时,通过自我诊断装置能自我诊断出发生故障部位,并能自我修复。今天,智能机器人的应用范围大大地扩展了。除工农业生产外,机器人已应用到各行各业,并
已初步具备了人类的特点。机器人向着智能化、拟人化发展的道路,是没有止境的。
计算机技术和人工智能技术的飞速发展,使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高,移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展,推动了机器人概念的延伸。在研究和开发未知及在不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。上世纪80年代以来,人们将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人。机器人若是具有认知能力、学习能力、思维能力以及适应环境的能力就属于智能机器人了。智能机器人一般由三大部分组成:运动部分、智能部分和感觉部分。运动部分,包括行走机构、机械手、手爪;智能部分,包括有认知能力、学习能力、思维能力和决策能力的装置;感觉部分,包括有视觉、听觉、触觉、接近觉的装置。智能机器人由感觉装置感受到外界环境的状况,产生信息,并由电脑进行识别。电脑中存储许多知识,也就是存储许多规则和数据。电脑根据已有的知识,对得到的外界信号加以分析、判断、推理,最后做出决策,产生控制信号,驱动机器人的行走机构、机械手和手爪运动,完成操作。这样,不但能适应外界环境的变化,而且还能完成复杂的任务。智能机器人的功能与人更接近了,但是它与人相比还相差很远。人有智力、情感和意识。目前最高级机器人的智力也只相当于小孩子的智力,但没有感情和意识(有的机器人有表情,但还没有感情)。现在的普通智能机器人,它的智力相当于两三岁幼儿的智力水平。而在将来,高智能的机器人将会越来越多,其智力水平也一定会不断提高,普及型机器人的智力将慢慢地达到七八岁、十几岁少年甚至青年人的智力水平。
现有机器人的智能主要来自于微小的芯片所具有的巨大计算能力。人类把知识以数据形式存储在机器人内部,机器人利用传感器和各种计算方法获取外部环境、内部姿态等信息,通过一定的决策控制规则,驱动自身的执行器来完成各种动作。这种计算智能虽然能较好地处理事务性和计算性的工作,但不能处理未知情况,难以适应快速变化的环境,无法进行创造性的工作。
但可以预见,随着未来人工智能技术的的发展,未来机器人运算将依靠电子计算机,光计算机、甚至是神经计算机组成机器人的“大脑”。有了“大脑”机器人便具备了判断、分析、推理等“智力”,可以对从外界接收到的信息进行更有效、更准确和迅速的处理。
机械技术随着创新而发展机器人技术也在创新中发展,培养我们的创新意识成为我们立命之本。机械创新不同于常规的机械设计,是设计人员针对新的或预测的需求,充分发挥设计者的创造力和智慧,利用已有的相关科学理论、方法和原理,进行新的构思、设计和制造出新颖、有创造性及实用性的机构或装置的实践活动。它包含两个部分内容:一是改进完善生产或生活中现有的机械产品技术性能、可靠性、经济性、适用性;二是创造设计出新机器、新产品,以满足新的生产和生活的需要。21世纪是人才竞争尤为激烈的时代。对于一个国家、一个民族而言,拥有持续的创新能力和大量高素质的人力资源,就意味着发展知识经济蕴藏着巨大的潜能。而我们国家正是需要人才的时候,尤其缺乏创新型人才。对于我们来说,现在就要培养创新意识,锻炼创新的思维。用新观点、新原理、新功能来设计出前所未有的产品。因而,如何加强机械创新设计,挖掘创造性思维,就显得尤为重要。2004年冯小刚贺岁大片《天下无贼》中,黎叔有句名言:“21世纪什么最贵?人才!”。现在,连小偷都知道人才最宝贵了,而我们国家正是需要人才的时候,尤其缺乏创新型人才。世界各国也都如此。竞争优势的秘密是创新,这在现在比历史上的任何时候都更是如此。创造力对于创新是必要的,公司文化应该提倡创造力,然后将其转变成创新,而这种创新将
导致竞争的成功。可以看到。
机械创造性思维的四大特征。机械创造性思维的基本形式有定向思维、反向思维、联想思维、对比思维、发散思维、灵感思维、逆向思维等。其特点是:
(1)开放性。开放性是相对封闭性而言的,传统思维方式的封闭性只关心自己生活的狭小区域,画地为牢,坐井观天,并且更乐于驾轻就熟,接受过去所谓成功的办法,封闭性思维容易造成信息堵塞,思维呆滞,使思路缺乏多样性和创造性,这正是机械创新设计中的大忌,不去看或很少看他以外的广阔天地,开放性思维的特点是把认识对象作为一个开放的系统来考虑,注重研究系统与外部环境的关系,以便更好地认识该对象及其发展规律。
(2)独创性。所谓独创性就是要独立思考,敢于直抒己见,勇于突破旧思想、旧观念对心灵的束缚,构筑开放、发散、鲜活的新世纪思维形态,从新的角度分析问题,这是机械创新设计的前提条件。例如:某鞋厂派两名推销员一同飞往一个海岛去开拓市场。一下飞机,他们就了解到:所有的岛民从来没有穿鞋的习惯。推销员甲心里凉了,立即向厂长发电报:“没有市场,他们的需求量等于零。”而推销员乙却十分惊喜,也立即向厂长发电报:“前途无量,他们的需求量将从零起步。”这时,我们的观点有两类:一类是批评推销员甲保守,无所作为;另一类是称赞推销员乙乐观向上,锐意进取。那么,究竟是哪个推销员的做法对呢?我们可以通过对比去讨论,这样就开阔了思维。
(3)多向性。多向性是指对同一问题要从不同的角度探索尽可能多的解法和思路。多向性体现了思维方法的多样性和丰富的想像力。爱因斯坦说过,“想像力比知识更重要,现实世界只有一个,而想像力却可以创造千百个世界”。因而,多向性思维是与创造力关系最密切的一种思维方式,机械产品的多样性与创造性思维的多向性是分不开的。
(4)自由性。思维自由是现代科学技术发展的客观需要。思维方式的自由性,是遵循真理发展规律的自由思考和自由探索。科学思维的自由,也就是不限定科学活动范围,不用权力裁决科学成果,允许科学工作者在真理的探索中自由地展开思维的翅膀。当然,思维的自由性,也要受到自然科学、社会和法律的制约。在机械设计工作中,要想不断地取得创新的成果,就必须根据创造性思维的特征,自觉地培养自己的创造性思维能力。只要消除自身思想上的束缚,自我突破,并掌握正确的方法,就能调动创造性而获得出乎意料的创造性成果。
机械创新设计方法:
1、智力合成法。这是一种发挥集体智慧的方法。通过集体讨论的形式,发散和激励创新思维。讨论时应相互启发激励,取长补短,引起创新设想的连锁反应,使思维自由奔放,新的设想才能涌现。讨论的目标要明确,事先有准备。其原则有:鼓励自由思考,随心所欲,设想新异;不许批评别人的设想;推迟评价,不过早定论;有的放矢,不泛泛空谈;讨论者一律平等,不提倡少数服从多数;及时归纳,总结、记录各种设想,留作下次再议;最后挑选最合适、最有前途的见解,并审查其可行性。
2、仿生类比法。通过对自然界生物机能的分析类比,从事物的千差万别、不同程度的对应和相似之处的类比中得到创新,设计出新机械,这也是最常用的创新设计方法。
3、列举创新法。把问题展开列举,帮助思维进行构思的方法。按机构的特性、设计者的意愿、毛病的改进等进行列举,找出改进创新的方案。
4、移植技术法。把一个领域内的先进技术移植到另一个领域中,或把一种产品内的先进技术应用到另一种产品中,从而设计出新产品的方法。
爱迪生可称得上是创新者的鼻祖了,他素以高效创新而著称。事实上,若论名言警句,创新者或许大多会引用他说过的这样一段话:“我做的任何一件有价值的事情都非偶然,我所有的发明创造也并非出于巧合,而是来源于辛勤的工作。”爱迪生心里很清
楚,发现碳丝作为白炽灯的发光材料绝非偶
然。这一切浸透了他和助手整整一年的心血,对各种材料进行了几百次的试验。创新意味着艰苦而扎实的工作,而非异想天开所能解决的事。然而,这并不等于说企业对待员工的创造力要采取消极的态度。有创造力是一件好事,但要记住,创造力并非凭空妄想,而是一种行为的综合,即以新颖、新奇的方法把几种东西结合起来。创造力是为创新服务的,而无法代替创新本身。