24、机器人伴侣:人类的科技前沿

机器人伴侣:人类的科技前沿

1. 机器人发展概述

帮助人类的设备和机制创造有着悠久的历史。从古希腊工程开始,历经中世纪,到19、20世纪发展出了如今被称为机器人的自主设备。机器人体现了三个基本原则:利用独立能源的机械强度、通过感知和信息处理实现的可编程驱动,以及行为的自主性。

现代机器人技术从20世纪的第一批机电设备发展至今已有近100年,涵盖了工业、服务、娱乐和教育等多个领域。它分化为人形、野外和集体系统等不同类型,覆盖水、陆、空和太空等领域,在纳米到宏观世界都有体现。目前,机器人技术不仅融入了人类社会,还出现了机器人 - 动物混合系统,甚至引发了关于独立机器人文化的探讨。

人类 - 机器人交互是现代机器人技术的关键问题之一,这促使我们重新思考一些旧有的困境,例如我们需要的是“朋友”“助手”还是“管家”,机器人伴侣是否仅针对老年人,机器人能否成为伙伴等。同时,也需要重新审视人类在人机交互中的角色,以及我们对技术接受的边界。

2. 现有机器人技术状态
  • 机器人定义
    • 在线免费词典:“一种有时类似人类,能够根据命令或预先编程执行各种复杂人类任务的机械设备。”
    • 词源:“robot”来自捷克语“robota”,意为“奴役”或“强迫劳动”,源于“rab”(奴隶),其斯拉夫语根“orb - ”来自印欧语根 *orbh - ,指与群体分离或从一个所有权领域进入另一个领域。
    • 美国机器人协会:“机器人是一种可重新编程的多功能操纵器,旨在通过可变的编程运动移动材料、零件、工具或专用设备,以执行各种任务。”
【四轴飞行器】非线性三自由度四轴飞行器模拟器研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕非线性三自由度四轴飞行器的建模与仿真展开,重点介绍了基于Matlab的飞行器动力学模型构建与控制系统设计方法。通过对四轴飞行器非线性运动方程的推导,建立其在三维空间中的姿态与位置动态模型,并采用数值仿真手段实现飞行器在复杂环境下的行为模拟。文中详细阐述了系统状态方程的构建、控制输入设计以及仿真参数设置,并结合具体代码实现展示了如何对飞行器进行稳定控制与轨迹跟踪。此外,文章还提到了多种优化与控制策略的应用背景,如模型预测控制、PID控制等,突出了Matlab工具在无人机系统仿真中的强大功能。; 适合人群:具备一定自动控制理论基础和Matlab编程能力的高校学生、科研人员及从事无人机系统开发的工程师;尤其适合从事飞行器建模、控制算法研究及相关领域研究的专业人士。; 使用场景及目标:①用于四轴飞行器非线性动力学建模的教学与科研实践;②为无人机控制系统设计(如姿态控制、轨迹跟踪)提供仿真验证平台;③支持高级控制算法(如MPC、LQR、PID)的研究与对比分析; 阅读建议:建议读者结合文中提到的Matlab代码与仿真模型,动手实践飞行器建模与控制流程,重点关注动力学方程的实现与控制器参数调优,同时可拓展至多自由度或复杂环境下的飞行仿真研究。
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