智能機器人引領(lǐng)高新技術(shù)發(fā)展

　　【導讀：加大對智能機器人科學(xué)的基礎研究，加強對機器人核心技術(shù)的攻關(guān)，培育機器人產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，不僅能夠帶動(dòng)智能機器人技術(shù)本身的發(fā)展，同時(shí)也必將引領(lǐng)其他相關(guān)高新技術(shù)的發(fā)展和壯大?！?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/111720.htm

　　在人類(lèi)歷史上，當某種技術(shù)被全力推進(jìn)時(shí)，往往會(huì )催生一大批相關(guān)的高新技術(shù)。

　　二戰后美國的阿波羅計劃就是典型例子，沒(méi)有阿波羅計劃，諸如高速計算機這樣的技術(shù)是不可能誕生的。正因如此，從上世紀60年代后期開(kāi)始發(fā)展的智能機器人技術(shù)，也正在對許多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和科學(xué)研究起著(zhù)重要的引領(lǐng)作用。

　　機器人技術(shù)的發(fā)展與基本元素

　　早期機器人主要表現為簡(jiǎn)單的操作手，其任務(wù)是抓取部件，進(jìn)行位置變換或工位轉移，并完成一些單一的加工處理任務(wù)。隨著(zhù)操作手在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中數量逐漸增多、任務(wù)日益多樣，操作手之間開(kāi)始交互和聯(lián)結，形成上下游鏈條關(guān)系，并最終實(shí)現了工業(yè)生產(chǎn)中機器人和機器人構成的流水線(xiàn)。在這一階段，機器人代替人工作，降低工人的勞動(dòng)強度及技能要求，并能提高產(chǎn)品的質(zhì)量及穩定性。

　　隨著(zhù)空間技術(shù)的發(fā)展，空間機器人應運而生。其主要任務(wù)是在太空環(huán)境下對航天器表面進(jìn)行檢測和維修?？臻g機器人不再工作于結構化的環(huán)境、完成既定的任務(wù)，它隨時(shí)隨地需要對周?chē)r進(jìn)行感知和判斷。

　　在復雜工況下完成任務(wù)的需求對機器人技術(shù)的發(fā)展起到了革命性的推動(dòng)作用，使機器人技術(shù)從執行單一任務(wù)的研究，發(fā)展為結合傳感器、控制器、執行器的集成技術(shù)。這一階段，機器人可以完成人不能完成的任務(wù)，拓展了人類(lèi)工作范圍，突破人類(lèi)在生理上的限制。

　　近20年來(lái)，微電子、通信、計算機、人工智能、控制和圖像處理等學(xué)科的突飛猛進(jìn)，為機器人的高度智能化奠定了基礎。機器人不再是冷冰冰的生產(chǎn)工具，它逐漸成為日常生活中人類(lèi)的助手和伴侶，在生活、健康、娛樂(lè )等多方面對人類(lèi)提供服務(wù)，由此產(chǎn)生了巨大的服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)。比如，在家庭醫療監護方面，普通家庭往往只有一個(gè)溫度計，必須等到病征明顯才能發(fā)現疾病。醫療機器人可工作于家庭環(huán)境，對用戶(hù)的生理狀況做自動(dòng)測量并對生理指標進(jìn)行智能判斷或提交醫護人員，及時(shí)報警、提早診斷，達到“治未病”的效果。同時(shí)，醫療機器人還可幫助醫生實(shí)現復雜的手術(shù)，減小創(chuàng )口、擴展視野、提高靈敏度和可控性。再如，在家庭服務(wù)方面，機器人可像一個(gè)管家一樣對家居生活進(jìn)行全方面的照顧，輔助老人和小孩料理生活，并在主人離開(kāi)時(shí)，實(shí)現家庭監控。在這一階段，機器人的工作對象發(fā)生了根本性的轉變，由物及人，成為人類(lèi)的朋友和伙伴。

　　盡管機器人種類(lèi)千差萬(wàn)別、任務(wù)多種多樣，但從機器人科學(xué)技術(shù)的本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，主要包含三個(gè)基本要素，即感知、決策和動(dòng)作。

　　感知功能：機器人信息的輸入，就像人的五官負責采集工作環(huán)境的數據一樣。感知技術(shù)主要是傳感器技術(shù)和通信技術(shù)，前者負責將實(shí)際世界的物理特性轉換為機器人可理解的數字量，而后者則負責將數字量快速、無(wú)誤地傳遞到機器人的決策層。

　　決策功能：機器人智能性的表現，就像人的大腦對感知到的信息作出判斷并為下一步動(dòng)作發(fā)出指令。決策技術(shù)主要是人工智能技術(shù)及智能控制技術(shù)，它要求機器人能夠實(shí)時(shí)地、閉環(huán)地處理各類(lèi)工況，而不僅僅是完全按照預定程序進(jìn)行開(kāi)環(huán)執行。

　　動(dòng)作功能：決策器的命令必須得到執行，而執行需要由一系列動(dòng)作來(lái)得以實(shí)現，就像人的運動(dòng)系統在大腦的命令下產(chǎn)生實(shí)際動(dòng)作一樣。實(shí)現動(dòng)作功能的主要技術(shù)為執行機構技術(shù)，包括手臂、手爪、移動(dòng)平臺、驅動(dòng)器，同時(shí)也涵蓋了執行機構的控制器，如電機控制器、壓力控制器等等。

　　智能機器人技術(shù)的特征

　　機器人科學(xué)與技術(shù)有著(zhù)顯著(zhù)的特征。

　　首先，機器人技術(shù)是智能技術(shù)。智能性是機器人的核心，這也是機器人之所以能夠稱(chēng)之為“人”的主要原因。智能性表現為對工作環(huán)境的自動(dòng)識別與判斷，其工作指令根據反饋信息自動(dòng)生產(chǎn)，而不是基于開(kāi)環(huán)設計。智能性也是機器人技術(shù)的難點(diǎn)，盡管目前人工智能技術(shù)已經(jīng)獲得了較大的突破，但相對于人的智能而言，機器人還十分笨拙、聰明度很低，尚需改進(jìn)。

　　其次，機器人技術(shù)是綜合性技術(shù)。綜合性是指機器人技術(shù)是集成技術(shù)，是典型的交叉學(xué)科。機器人技術(shù)的發(fā)展，必須建立在單一技術(shù)發(fā)展之上，而任何一個(gè)單一技術(shù)的突破，都可為機器人技術(shù)帶來(lái)革命性的轉變。例如MEMS技術(shù)的發(fā)展，使機器人小型化成為現實(shí)，催生出諸如血管機器人等一系列的微型機器人。

　　第三，機器人技術(shù)要求實(shí)時(shí)性。不管是早期的工業(yè)機器人，還是現在的空間機器人、服務(wù)機器人，都要求對現實(shí)情況作出快速的反應。機器人的工作，歸根到底就是人的工作，甚至是人類(lèi)活動(dòng)的拓展和延伸。人能夠快速地對各種不可預知的突發(fā)情況作出實(shí)時(shí)的響應，這就要求機器人也必須有此能力才能保證工作任務(wù)的完成。

　　第四，機器人技術(shù)是交互技術(shù)。機器人是人類(lèi)的朋友和伙伴，就必須能夠理解人的意圖和思想，就必須實(shí)現與人和社會(huì )的交流。例如語(yǔ)音識別技術(shù)和語(yǔ)音合成技術(shù)，就是幫助機器人“聽(tīng)”懂人類(lèi)的語(yǔ)言，并將自己的回應轉化為語(yǔ)音“說(shuō)”給人類(lèi)聽(tīng)。人機交互技術(shù)的本質(zhì)就是讓機器人具有與人交流的能力，并且這一交流過(guò)程越自然越好。

　　第五，機器人技術(shù)是平臺技術(shù)，能帶來(lái)極大的平臺效應。機器人技術(shù)是仿人技術(shù)，人能做什么，機器人就能做什么。因此，機器人技術(shù)實(shí)際上是一個(gè)技術(shù)平臺，搭配什么樣的任務(wù)，就能變成特定的機器人。例如，將機器人配置為駕駛員，則可實(shí)現無(wú)人駕駛車(chē)，將機器人設計為飛行員，即為無(wú)人機。