湖南农业大学课程论文

学 院： 工学院 班 级：11级机械1班 姓 名： 曾强 学 号：201140614114 课程论文题目：未来智能机器人

课程名称：MCS-51单片机原理、接口及应用 评阅成绩：

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成绩评定教师签名：

日期： 20xx年 5月 12日

未来智能机器人

摘要：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。近二十年中，因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展，“智能机械人”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来，成为一种综合科研能力的开发活动。

关键字:智能 ，CPU，拟人化，人性化

（一）机器人的结构组成及工作原理

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。 执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。 检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。

控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。

（二）机器人的未来发展

机器人的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械手、机械臂的开发与制作，也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。大而言之，用之于太空开发，月球车，深海探测器，海洋石油开采，航天飞机机械臂等，小至微型手术机械，生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异，从拆弹机器人、清除机器人到无人驾驶飞机、自动化战车，有人甚至预测未来战争可能如星球大战一样，是机器人的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、医学、文化

产业、电讯业、能源开发，都将因机器人的大量登场而出现产业革命。英国电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机短讯、垃圾邮件及网上搜寻引擎的出现而闻名，在最近公布的科技展望五十年的预测中，其中就有数条是关于机器人的。 未来的机器人将会朝着三个方面发展：

一、 与人类的生活更为密切地结合起来，以为人提供更多服务作为要素 二十年后，家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、配药的服务。美国的阿伊机器人公司的总裁接受媒体采访时表示，该公司生产的家用大扫除机器人产品，20xx年只有一百二十万美元销售额，到20xx年已猛增50倍以上。还有，家居的全自动化，无需驾驶的自动汽车等等，实在无法一一计数或做出估计。

二、仿生性，生物性的大趋向

以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱重工附属公司Ryomei Engineering研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”长1公尺，重25公斤，是一只不小的巨鱼，能自动畅游于水中，可协助监察桥梁的保安和搜集鱼汛的情况，监视河水污染等。索尼公司研制的Aibo机器狗会对主人声音有情绪反应，已能够模仿喜怒哀乐和恐惧等情绪，将来可出现代替真正导盲犬的机器狗。另外，电影《侏罗纪公园》的恐龙机器人等也是例子。这类仿生性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送，甚至杀敌于无形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心，已具相当规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠，困于190米下的深海，就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的，“天蝎”号就是海底机器人。

三、最重要的发展是人性化

日本举行的万国博览会，被称为机器人的大集合之展览会，有人甚至将之称作“机器人万国博览会”，从中亦可看出日本的这一产业优势及成果。在展场中，接待处、大会清扫工作、警备工作等，多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器人有关的活动，其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的表演，譬如接待处的一位女性机器人能听、说六国语言，而且说话时眼、嘴皆会动，面部肌肉也有活动。造型奇特有趣的高尔夫球机器人“坎迪—5”，它内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会员的资料，并设置有全球卫星定位系

统，能作360度自如旋转，它的系统将愈加精密，并更具人性化，科学家预计在20xx年完成其全部制作时，它可充当球童并可从旁给予击球建议。此外，尚有具“视觉”、“味觉”的机器人，它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、含量马上做出判定，譬如将一只苹果摆在其手臂前，可以打印出该只苹果的糖份、维生素含量等。最引人注目的是机器人管乐队的演奏，以机器人演奏真正的乐器，而且队形不断变换，演奏技术臻于上乘。东京大学于今年八月公布已开发出人的仿真性皮肤，可如人一样感受冷热、痛楚、温度反应，甚至一些人的皮肤未具有的功能都可以设定，这对仿造机器人的生命性又是一大进步。凡此种种，不一而足。

在世纪之交，生物遗传工程因“克隆人”的出现而引致伦理、法律及道德问题的争议，“克隆人”能否问世仍然是一个未知数，但机器人的研发正在取而代之，以越接近人性化为追寻目标。因而还为之出现了新的名词，比如人工智能（简称AI），并以下述二个英文名字用来指人类模样的机器人：androids和humanoids。西方的电影导演在谈到影视中出现的非常人性化的机器人时，更常常使用这些有明确倾向的专用词： A、变得人性化—humanize B、人性化的—humanized C、人道、仁慈—humanity。

我国的机器人研发工作基本上属于科学研究的项目，据说，中国科学院目前已造出说话时嘴唇能够活动、眼睛能转动、具视觉功能的机器人，其水准可媲美日本同行其实，机器人的制作绝对并非只是液压机械与电子产品的混成物，要将机器人造得越来越有人性化，就要兼及生命医学、传感、光学及创造性的文化产业等方面，比如机器人的关节就需要研究中医的经络学、生物学上的神经刺激反应以及文化产品的某种造型特征（其中很重要的是民族特征的外表）等等。英国的科学家甚至预言，到20xx年，随着机器人愈来愈精密和使用有机零件制造，它们将会受到“机器人权”的保护。

在美、日、德、法、韩等国，机器人产业的开发正在日受重视，一般采取所谓的“官产学”形式。“官”即政府的制定政策及倾斜支持，调整产业结构。据情报显示，日本政府正在调整全国的产业制造结构，名古屋中部地区的未来产业为新型汽车工业，以大阪为中心的关西地方将以机器人产业为主，东京地区以资讯情报化为中心等等；“产”即产业界的自我分类的研究与开发，并将之变成产

品，取得经济效益；“学”即学校设置专门的学科，教材则与以往不同，非全盘为学校教授所写，有一些则由产业研究所编写教材，利用电脑技术介入，反过来向大学师生出售。而专门出售机器人制作的教科书、教材及装配零件、专门杂志等也已成行成市，许多公司改变既有行业，转而生产为此服务的产品。那么，这是否将导致一场工业革命？现在断言尚为时过早。但可以预计的是，未来20年，机器人产业将成为未来新产业的一个领先潮流，在现代化的高科技战争中，机器人将发挥越来越大的战斗作用，从而减少前线士兵的人命伤亡，并以奇技利器克敌制胜。

总结 ：世界上先进的工业化国家都十分注重机器人的研究开发、实用化及产业化的动向，投入大量的资金、人力，优化环境及指标，特别是重视培养年轻人对此未来科学的兴趣，吸引他们的投入，以形成人材梯队，锻造出新的产业队伍。随着科学技术的飞速发展，未来的机器人将更加智能化。机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，它在人类生活应用领域的不断扩大正在引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。

参考文献：

1.《人工智能的未来》 陕西科学技术出版社 作者：杰夫·霍金斯

2. 《人工智能:一种现代的方法》 清华大学出版社 2006 05

 

第二篇：人工智能机器人论文计算机人工智能论文

交　流　园　地

２０１０　　ＮＯ．２４

CHINA FOREIGN MEDICAL TREATMENT

人工智能-达芬奇机器人在医学中的应用

卫宝华

（第三军医大学学员旅4队 重庆 400030）

【摘要】通过对达芬奇机器人的结构及特点的介绍,展示最新的临床应用实践,对机器人技术在医学领域的作用及前景作出判断。【关键词】达芬奇机器人 微创 外科手术【中图分类号】R-05【文献标识码】A【文章编号】1674-0742(2010)08(c)-0189-02

21世纪是信息科技的时代,同时也是生命科学的时代。自从19xx年Dartmouth学会上提出“人工智能”一词后,众多研究者纷纷投入其中,迅速发展了一系列重要的理论及科研成果。美国麻省理工学院的温斯顿教授是这样定义它的“人工智能就是研究:如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”在医学领域,它的出现使得某些连资深专家都难以胜任的手术变得精准而简单,这是计算机科技与生命科学碰撞出的火花,任何人都不曾想象机器人进入医学领域后是如此神气,它叫做达芬奇机器人。1 达芬奇机器人的系统结构及特点

它身高1.8m,拥有“三头四臂”,身价超过2000万。所谓三头四臂,是指它拥有3个操作平台及4只机器手臂。具体来讲,它主要由3个平台组成:即手术医师操作的主控台,4只操作臂和手术器械组成的移动平台,三维成像视频影像平台。3个看似独立的平台在为病人实施手术时虽然各有分工、各司其职,却相辅相成、紧密关联。在工作时,主控台靠墙,是手术医师的操作平台,手术医师通过视频影像的观察作出判断,再操纵主控台发出命令;移动平台在病人身边,伸出的4只操作臂会在病人的身体中实施手术,按医生的指令行事;摄像平台是一个高大的视频车,它负责将手术视野放大、成像,在手术室内的多

个屏幕上做“现场直播”[1]。

简单地说,达芬奇机器人就是通过现代化的各种技术手段,包括计算机技术、视频显微技术、远程通讯技术及现代医学技术等,将看似复杂的手术在精准的操作下顺利的完成。虽然它的4条机械手臂很庞大,却可将患者体内绿豆大小的胆结石精确地取出。

达芬奇机器人作为先进科技的代表,具有许多明显的优势。1.1 微创手术

达芬奇机器人的出现结束了开放性手术的时代,它的最小创口只需要1cm,目前所使用的第二代机器人系统已经配备了5mm的操作器械以利于小儿外科方面的手术。目前研制的新一代的机械臂将进一步减小,并且具有更高的灵活度和舒适度[2]。微创手术的出现给病人带来了许多福音,患者术后疼痛减轻、恢复快、住院时间短,输血概率降低。另外由于病人体内完全由器械操作,使得术后感染的风险几乎降到零,这也受到很多患者的青睐。1.2 安全稳定

理性的达芬奇机器人会根据操纵者的命令分毫不差的执行工作,相对于医生的手来说,机器人借助计算机系统能将生理震颤减小

到最低,使得在进行血管复杂、空间狭小的手术时,机器人的机械手会精准的到达操纵者所要去的地方,并且角度灵活,优势明显。1.3 清晰精确

借助高清摄像头和三维影像成像系统,在多个摄像机的视野中,操纵者可以更清新的看到手术部位的具体情况,以此做出明确的判断,提高了手术的成功率和精细程度。2 达芬奇机器人在临床中的应用

从19xx年名叫“美洲狮560”的机器人用于提高神经外科活检的精确度开始,到20xx年FDA首先批准达芬奇机器人用于临床手术,短短的15年间机器人为我们的疾病治疗带来了新的途径。达芬奇机器人在临床的应用越来越广泛,很多科室都陆续借助到机器人帮助,为广大患者带来了福音,下面就从几个方面介绍近几年来机器人技术在临床中的应用与实践。2.1达芬奇机器人在心脏外科中的应用

达芬奇机器人最初是为心脏外科而设计的,目的是尽可能减小手术对心脏的创伤和危险。目前国内的达芬奇机器人数量并不多,解放军301医院首先在我国开展了机器人手术的先河,为我国及国际医学机器人的发展做出突出贡献。20xx年301医院成功实施国内首例机器人不开胸心脏手术;20xx年301医院完成世界首例“全机器人微创不开胸下室间隔缺损修补手术”,国内首家微创机器人心脏外科中心在301医院正式挂牌成立;20xx年随着香港威尔士亲王医院心脏外科团队到301医院学习机器人技术,我国首家“机器人心脏外科培训中心”在301医院成立,这也标志着我国的医学机器人技术在亚洲已处于一流,在国际上也位于领先地位。

对于心脏病患者来说,传统的手术需要断开胸骨进行,机器人主刀微创心脏手术最大的好处,就在于避免了开胸带来的痛苦以及感染,而且,患者没有了常规手术切口瘢痕。术后疼痛轻微,在监护室的时间由原来的2～3d缩短到1d,患者第1天就可以下床活动,出血量、住院时间、术后恢复等指标明显优于常规心脏开胸手术。机器人心脏医生最擅长的是各种先天性心脏病、瓣膜病、房颤、冠心病、心包疾病、纵膈肿瘤等疾病的外科治疗。至今为止,已有上百位心脏病人接受过高科技机器人的治疗,几乎所有人都顺利恢复,没有并发症的发生。2.2 达芬奇机器人在泌尿外科中的应用[3]

由于泌尿器官相对独立,并且血管与神经众多,情形与心脏较为相似。近几年在泌尿外科医生的努力钻研下,以前列腺癌根治术为基

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中外医疗

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肠道中,在胃肠道中主动探测病灶部位,将图片传出供医生诊断,还可通过其将药物送达病灶部位。这种小的胶囊式的机器人可以到达胃镜、肠镜、十二指肠镜等所不能到达的盲区,并且减轻检查者的痛苦,受到了很多人的期待。4.2 微型手术机器人[4]

这类体内微型机器人主要由摄像头和简单的机械臂组成,经腔镜入路进入腹腔,由体外装置遥控运动,力求提高传统腹腔镜下的图像反馈和协助完成一些手术操作。5 结语

科学技术的进步为人类的发展带来了越来越多的便利,在医学领域,未来的机器人系统会将手术带入一个微创的时代。随着机器人手术系统、内窥镜系统、体内微型机器人系统的相互借鉴和融合发展,医学机器人技术一定会有质的突破,这也同时会促进其他领域的研究发展,为人类带来新的福音。参考文献

[1]陶宝莹.神奇的达芬奇机器人[J].首都医药,2009.

[2]金讯波,张栋,夏庆华.机器人辅助技术的未来及展望[J].山东

医药,2009.

[3]蒋绍博,王慕文,王正.达芬奇机器人手术系统在泌尿外科手

术中的应用[J].山东医药,2009.

[4]蔡秀军,甄世慧.外科机器人的研究进展及临床应用[J].腹部

外科,2009.

础的机器人辅助逐渐成熟,已经成为泌尿外科必不可少的手术方式。

在治疗前列腺癌方面,借助达芬奇机器人操作灵巧稳定,视野真实清晰的特点,神经血管束的保留容易,同时在结扎前列腺体、吻合尿道等步骤上可轻松完成多方向缝合,使得机器人手术相对于传统手术而言具有很多优势。传统手术一般是通过腹部做很大的切口,手术出血量大,风险高,愈合后的并发症也较机器人手术明显,有些还会影响病人的性生活。就目前而言,达芬奇机器人手术作为最佳手术方式已成为广大泌尿外科医师的共识。

在肾切除手术方面,达芬奇机器人具有很好的前景。肾部分切除术的关键是切除时对肾实质出血的控制及镜下缝合,对术者的分离及缝合技术要求较高。借助达芬奇机器人,可以更精确稳定的实施手术。在切除的过程中,达芬奇机器人可以很快的更换适合的止血器械,使得出血量减少,缝合牢固,术后出血的情况明显降低。3 达芬奇机器人临床实践中存在的问题3.1 无触觉

在医生借助机器人系统进行手术的时候,由于机械手不能完全代替人手,无法感知所用力度及器官的耐受度,不能及时的对机械手的位置及力度做出有效调整,使得病人会出现些许不适感。3.2 安装操作复杂

一般1个达芬奇机器人需要2名医生来进行操作,1名主操作人,1名协助。虽然相对于传统手术而言,由于机器人的理性较强,达到相同的熟练程度,操作机器人系统会更快一些,但机器人系统的安装却非常复杂,导致无法在国内大规模迅速发展此技术,有关机器人手术的进展也很缓慢。4 医学机器人技术的发展前景

未来的机器人技术无疑会给医学带来更大的好处,目前国际上对于医学机器人的研究主要朝向2个方面发展。4.1 胶囊机器人

目前我国研发的胶囊机器人技术已经位居世界前列,胶囊机器人是通过吞咽的方式将微型的可探测和治疗的机器人送入胃(上接188页)

的帮扶作用和引导作用开展宣传,增强宣传工作的实效性。区别企业、个体、个人等不同的宣传对象,采取分行业、分类别、分层次等方式进行政策宣传,便于参保人理解和掌握。强化宣传工作的针对性。

（2）加强全系统医疗保险改革宣传工作的有效管理,全面提升管理水平,充分发挥全系统医疗保险改革宣传的整体效能。尽可能统一管理,争取做到做到宣传组织统一、宣传计划统一、宣传载体统一,确保宣传工作顺利实施。

(3)加强与各新闻媒体的沟通合作,确保宣传渠道畅通,全面、及时、准确地做好新闻报道工作。同时进一步加大深度报道的力度。深度报道对全面、深入、广泛地宣传医保改革工作成果,展现社会医疗保险形象有着重要的作用。

【收稿日期】 2010-06-02

医改的目的是改革旧有的不合理医疗体制,建立合理的医疗保障体制。进一步理顺医药体制,有效利用卫生资源,减少医疗费用的开支。而目前医保工作由于存在推广时间短、政策不够完善、体制不够健全等方面的问题,造成当前的医、保、患三者之间仍存在一定的矛盾,并在一个较长时期内困扰医保制度的正常实施。也正因为如此,我们更要充分认识落实完善社会医疗保险制度的重要性、必要性和紧迫性,随着医疗保险制度改革的不断深入,医疗机构除了保证医疗技术、医疗质量和医疗安全外,还要充分考虑医疗保险政策因素和参保患者的医疗需求,从而使医、保、患三方共赢,推进基本医疗保险制度改革健康、和谐发展。

【收稿日期】2010-06-10

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