自主机器人如何实现学习
摘要：自主机器人是其本体自带各种必要的传感器、控制器，在运行过程中无外界人为信息输入和控制的条件下，可以独立完成一定的任务的机器人。自助机器人主要由以下系统组成：视觉系统、决策系统、底层控制系统、通信系统。自助机器人最大的特点就是自主，但是对于自助机器人来说，如何学会学习和思考的方法才是最重要的。毕竟人类无法穷尽所有的问题，教会机器人自主思考才行。下面就一起看看自助机器人的知识吧！一、自主机器人的系统组成1、视觉系统负责感知球场上的态势，视觉系统获得球场上的实时图像，对图像进行颜色分割，识别出球场上的各个目标，然后进行距离校正，将结果发给决策程序。2、决策系统接收视觉系统的辨识结果，对球场态势进行分析，然后做出合理决策，将命令发送给底层控制系统。3、底层控制系统通过串口接收上位机的命令，控制各轮走行电机按照指定速度运行，控制弹射和持球电机，将底层传感器的数据通过串口发送给上位机。4、通信系统通过无线网络联系场内机器人和场外计算机，进行遥控测试，参数设置等操作以及控制比赛的开始和终止。二、自主机器人如何实现学习绝大多数的基于行为的实现方法都是对不同的任务进行手工编程的，这需要编程人员能充分地考虑到各种可能出现的情况，对机器人与环境之间的交互有充分的理解，虽然有些设计出的系统对于很多任务和环境而言性能都是鲁棒的，但系统对环境并不具有适应性。人不能穷尽一切可能。机器人能否通过学习获得不能由程序员手工编码进去的知识，比如构建一个未知环境的地图，在任何环境的性质随时间变化的任务中都是必要的。当机器人元件老化后，机器人的传感器和执行机构的性质是可能会发生改变的。机器人在多机器人的环境中执行,由于需要对其他机器人作出反应，它的策略是需要改变的。学习方法在这些情况下都能发挥重要的作用。用学习方法为机器人进行编程，而无须告诉它怎样达到它的目标，只要告诉它目标是什么，让它通过学习去满足这个目标，无疑，这种方法具有很大的吸引力。它是提高机器人的适应性，降低编程人员编程强度的必由之路。分类机器人有不同层次的行为，它们由不同层次的信息表达所决定,因此就存在着不同类型的学习。Brooks和Mataric总结出了以下类型的学习：1、为传感设备标定或则参数调节进行学习。这种类型的学习只在一个特定行为结构中优化操作参数。2、学习真实世界的知识。这种类型的学习构建与修改机器人对于真实世界的内部表达，以利于机器人作出行为规划和决策等高层的智能行为。3、学习已有行为的协调。这种类型的学习中通过协调已经存在的行为被触发和被执行的顺序来改变它们对世界的作用。4、学习新的行为。这种类型的学习建立新的行为结构。实际问题机器人领域对任何学习算法而言都是一个挑战。在构建拥有学习能力,能自动进行知识获取的自主机器人的过程中必须面对许多烦琐的有关真实世界的问题。1、传感器噪声。大多数机器人的传感器是不可靠的。于是由传感器信号得到的状态描述注定是不精确的。学习算法必须能够处理噪声,因此经常需要用统计平滑技术克服噪音的影响。算法的易驾驭性。机器人必须对不可预见的环境进行实时响应。因此学习算法必须不能过于复杂，算法的每一次迭代都必须能实时地完成。2、增量式的算法。学习算法必须允许机器人边学习边改善自己的性能。因为机器人必须一边收集经验一边进行学习.形成经验的数据不能离线获得。3、有限的训练时间。机器人的训练时间是非常有限的。学习算法必须在合理的运算次数中收敛，因为机器人需要完成任务，在真实的机器人上进行上百万次的动作是极为困难的。坚实的信息来源。所有机器人可以获得的信息都必须最终来至从它的传感器抽取得到的信息或初始状态时强行编码进去的知识。由于状态信息是由传感器数据计算得到的，学习算法必须能和感知设备的限制一起工作.明显地,能否解决以上提出的一些问题决定了用在真实机器人上的学习算法的成功与否。学习方法在机器人研究领域中有三种主要的学习方法变得越来越流行。它们是强化学习(RL)，进化方法(GA和EP)和基于人工神经网络(ANN)的方法。其中应用得最为广泛的方法是强化学习方法.在学习新的行为和学习协调已经存在的行为两种情况下都可以用到强化学习的方法。强化方法是一种无监督的学习算法，它比较好地符合人们解决问题的心理习惯，和传统人工智能以及优化算法联系紧密，有普遍适的用性，因此获得了最广泛的关注。
机器人概论的目录
前言第1章 机器人概述1.1 机器人的概念和分类1.1.1 机器人的概念1.1.2 机器人的分类1.2 机器人发展史1.2.1 古代机器人一1.2.2 现代机器人二1.2.3 中国机器人的发展1.3 机器人的基本结构1.4 机器人与人1.5 机器人的研究内容第2章 机器人博览2.1 工业机器人2.1.1 概述2.1.2 工业机器人在工业生产中的应用2.1.3 工业机器人的发展趋势2.2 特种机器人2.2.1 护士助手2.2.2 口腔修复机器人2.2.3 进入血管的机器人2.2.4 高楼擦窗和壁面清洗机器人2.2.5 清洗巨人2.2.6 汽车加油机器人2.2.7 康复机器人2.2.8 微创外科手术机器人2.3 军用机器人2.3.1 机器警察2.3.2 机器工兵2.3.3 机器保安2.3.4 水下机器人2.3.5 未来奇兵2.3.6 太空机器人第3章 机器人机械结构3.1 机器人末端执行器3.1.1 夹钳式取料手3.1.2 吸附式取料手3.1.3 专用末端操作器及换接器3.1.4 仿生多指灵巧手3.2 机器人手腕3.2.1 概述3.2.2 手腕的分类3.3 机器人手臂3.3.1 手臂直线运动机构3.3.2 手臂回转运动机构3.3.3 手臂俯仰运动机构3.3.4 手臂复合运动机构3.3.5 新型的蛇形机械手臂3.4 机器人机座3.4.1 固定式机器人3.4.2 行走式机器人3.5 机器人的传动3.5.1 移动关节导轨及转动关节轴承3.5.2 传动件的定位及消隙3.5.3 谐波传动3.5.4 丝杠螺母副及滚珠丝杠传动3.5.5 其他传动第4章 机器人控制技术4.1 机器人控制基础4.1.1 机器人控制系统的特点4.1.2 机器人的控制方式4.1.3 机器人控制系统结构和工作原理。4.1.4 机器人单关节位置伺服控制4.1.5 机器人的力控制4.1.6 机器人智能控制4.2 机器人传感器4.2.1 机器人传感器概述4.2.2 内部传感器4.2.3 外部传感器4.2.4 多传感器融合4.3 机器人编程4.3.1 机器人编程系统及方式4.3.2 对机器人的编程要求4.3.3 机器人编程语言的类型4.3.4 动作级语言4.3.5 对象级语言第5章 特种机器人应用5.1 特种机器人应用的意义5.2 特种机器人系统5.2.1 特种机器人的共性技术5.2.2 基于行为的特种机器人体系结构5.2.3 特种机器人重点研究的科学问题5.3 特种机器人应用实例5.3.1 水下机器人5.3.2 地面移动机器人5.3.3 空中机器人（无人机）5.3.4 空间机器人第6章 生物生产机器人6.1 生物生产机器人概述6.1.1 生物生产机器人的独特性6.1.2 生物生产机器人的作业对象6.2 生物生产机器人的基本组成6.3 生物生产机器人的应用实例6.3.1 番茄收获机器人6.3.2 黄瓜收获机器人6.3.3 草莓收获和拣选机器人6.3.4 多功能机器人6.3.5 植物保护机器人6.3.6 肉品加工机器人第7章 仿生机械学7.1 仿生机械学定义7.2 仿生机械简史7.3 仿生机械学的研究领域7.4 仿生设计7.4.1 生物形态与工程结构7.4.2 生物形态与运动7.5 仿生机械与机器人技术、康复工程7.5.1 仿生机械与机器人技术7.5.2 仿生机器人的研究7.5.3 康复工程与假肢技术7.6 仿生机械实例7.6.1 仿生机器蟹7.6.2 水母机器人7.6.3 仿生机器鱼7.6.4 机器龙虾7.6.5 仿生企鹅7.6.6 机器苍蝇7.6.7 机器雨燕7.6.8 仿生蚱蜢跳跃机器人7.6.9 仿生机器人壁虎7.6.10 仿生快速穿越沙地机器人7.6.11 仿生机器蛇7.6.12 水面行走机器人第8章 机器人大赛8.1 梦想从机器人开始8.2 智能足球机器人系统概述8.2.1 智能足球机器人系统8.2.2 智能足球机器人系统的产生8.2.3 智能足球机器人在中国的发展8.3 智能足球机器人系统的组成及其应用8.3.1 智能足球机器人系统的组成8.3.2 智能足球机器人系统的应用8.4 智能小型足球机器人的本体结构8.4.1 机械子系统8.4.2 控制子系统8.4.3 板载软件8.5 智能小型足球机器人系统的通信系统与电源子系统8.5.1 无线通信系统的组成8.5.2 电源子系统8.6 智能中型足球机器人的硬件结构8.6.1 硬件结构组成8.6.2 机械结构8.6.3 微处理单元8.7 智能中型足球机器人系统的软件结构8.7.1 视觉子系统8.7.2 通信子系统8.7.3 决策子系统8.7.4 控制子系统第9章 前沿机器人9.1 仿人机器人9.1.1 仿人机器人的发展历史和研究现状9.1.2 立体视觉系统9.1.3 五指灵巧手9.1.4 二足步行机构9.1.5 人机交互技术9.1.6 仿人机器人的发展方向9.2 微型机器人与微操作9.2.1 微型机器人的概念及其发展现状9.2.2 微型机器人9.2.3 微操作机器人参考文献
如何学习机器人编程?
学习机器人编程可通过看教材、视频网站、学习类APP、参加培训班学习，最重要的是要保持兴趣，积极自主地学习。1、可以寻找购买相关的教材，使用正规权威的教材可以保障学习质量。2、通过某站等网站搜索相关词条，寻找专业的视频进行学习。3、现在有很多用来学习上课的APP，可以找使用率较高的，搜索词条都会有相关课程，可以跟随老师一起学习。4、报名参加培训班，这样也会有老师在日常中交流，咨询问题也很方便。5、兴趣是最好的老师，学习过程中要保持积极性，自主学习，积极主动，有较强的自我约束力。扩展资料：编程机器人首先，可以使用现成的驱动程序运行电机和传感器。然后开发基本构建块，以便移动机器人并读取其传感器。最后，使用它来开发智能，复杂的软件例程，以创建您想要的行为。编程语言在机器人技术中使用时，两种主要的编程语言是最好的：C++和Python，它们通常一起使用，因为每种语言都有利有弊。C++用于控制循环，图像处理和低级硬件接口。Python用于处理高级行为并快速开发测试或概念证明。对于机器人专家来说，最重要的事情是开拓你的”编程思维”，而不是精通一种特定的编程语言。你学习的每种语言提升了你的编程思维，拥有了这种思维，去学习一种新编程语言的时候会容易不少。机器人编程中最流行的编程语言有BASIC/Pascal；工业机器人编程语言；LISP；硬件描述语言（HDLs）；Assembly；MATLAB；C#.NET；Java；Python；C/C++。参考资料：百度百科--机器人编程
