智能機(jī)器人的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

1、.PAGE ：.；PAGE 6智能機(jī)器人的現(xiàn)狀及其開展趨勢(shì)摘要：本文扼要地引見了智能機(jī)器人技術(shù)的開展現(xiàn)狀，以及世界各國智能機(jī)器人的開展程度，然后引見了智能機(jī)器人的分類，從幾個(gè)典型的方面引見了智能機(jī)器人在各行各業(yè)的廣泛運(yùn)用，討論了智能機(jī)器人的開展趨勢(shì)以及對(duì)未來技術(shù)的展望，最后提出了本人的建議和想象，分析我國在智能機(jī)器人方面開展并提出期望。關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人；開展現(xiàn)狀；運(yùn)用；趨勢(shì)The status and trends of intellectual robotAbstract: This paper briefly discusses the development, status of in

2、tellectual robot, development of intellectual robot in many countries. And then it presents the categories of intellectual robot, talks about the extensive applications in all works of life from several typical aspects and trends of intellectual robot. After that, it puts forward prospects for futur

3、e technology, suggestion and a tentative idea of myself, and analyses the development of intellectual robot in China. Finally, it raises expectations of intellectual robot in China. Key words: intellectual robot; development status; application; trend1 引言機(jī)器人是一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)資料、零件、工具的操作機(jī)，或是為了執(zhí)行不同的義務(wù)而具

4、有可改動(dòng)和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)。智能機(jī)器人那么是一個(gè)在感知- 思想- 效應(yīng)方面全面模擬人的機(jī)器系統(tǒng)，外形不一定像人。它是人工智能技術(shù)的綜合實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，可以全面地調(diào)查人工智能各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，研討它們相互之間的關(guān)系。還可以在有害環(huán)境中替代人從事危險(xiǎn)任務(wù)、上天下海、戰(zhàn)場(chǎng)作業(yè)等方面大顯身手。一部智能機(jī)器人應(yīng)該具備三方面的才干：感知環(huán)境的才干、執(zhí)行某種義務(wù)而對(duì)環(huán)境施加影響的才干和把感知與行動(dòng)聯(lián)絡(luò)起來的才干。智能機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人的根本區(qū)別在于，智能機(jī)器人具有感知功能與識(shí)別、判別及規(guī)劃功能1。隨著智能機(jī)器人的運(yùn)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，人們期望智能機(jī)器人在更多領(lǐng)域?yàn)槿祟愋Я?，替代人類完成更?fù)雜的任務(wù)。然而,智能機(jī)器人所處

5、的環(huán)境往往是未知的、很難預(yù)測(cè)。智能機(jī)器人所要完成的任務(wù)義務(wù)也越來越復(fù)雜;對(duì)智能機(jī)器人行為進(jìn)展人工分析、設(shè)計(jì)也變得越來越困難。目前，國內(nèi)外對(duì)智能機(jī)器人的研討不斷深化。本文對(duì)智能機(jī)器人的現(xiàn)狀和開展趨勢(shì)進(jìn)展了綜述，分析了國內(nèi)外的智能機(jī)器人的開展，討論了智能機(jī)器人在開展中存在的問題，最后提出了對(duì)智能機(jī)器人開展的一些想象。2 國內(nèi)外在該領(lǐng)域的開展現(xiàn)狀綜述2.1 智能機(jī)器人的開展現(xiàn)狀 智能機(jī)器人是第三代機(jī)器人2，這種機(jī)器人帶有多種傳感器,可以將多種傳感器得到的信息進(jìn)展交融，可以有效的順應(yīng)變化的環(huán)境，具有很強(qiáng)的自順應(yīng)才干、學(xué)習(xí)才干和自治功能。 目前研制中的智能機(jī)器人智能程度并不高，只能說是智能機(jī)器人的初級(jí)階

6、段。智能機(jī)器人研討中當(dāng)前的中心問題有兩方面：一方面是，提高智能機(jī)器人的自主性，這是就智能機(jī)器人與人的關(guān)系而言，即希望智能機(jī)器人進(jìn)一步獨(dú)立于人，具有更為友善的人機(jī)界面。從長(zhǎng)久來說，希望操作人員只需給出要完成的義務(wù)，而機(jī)器能自動(dòng)構(gòu)成完成該義務(wù)的步驟，并自動(dòng)完成它。另一方面是，提高智能機(jī)器人的順應(yīng)性，提高智能機(jī)器人順應(yīng)環(huán)境變化的才干，這是就智能機(jī)器人與環(huán)境的關(guān)系而言，希望加強(qiáng)它們之間的交互關(guān)系3。 智能機(jī)器人涉及到許多關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)關(guān)系到智能機(jī)器人的智能性的高低。這些關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：多傳感信息耦合技術(shù)，多傳感器信息交融就是指綜合多個(gè)傳感器的感知數(shù)據(jù),以產(chǎn)生更可靠、更準(zhǔn)確或更全面的信息

7、，經(jīng)過交融的多傳感器系統(tǒng)可以更加完善、準(zhǔn)確地反映檢測(cè)對(duì)象的特性,消除信息的不確定性,提高信息的可靠性；導(dǎo)航和定位技術(shù)，在自主挪動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中，無論是部分實(shí)時(shí)避障還是全局規(guī)劃，都需求準(zhǔn)確知道機(jī)器人或妨礙物的當(dāng)前形狀及位置，以完成導(dǎo)航、避障及途徑規(guī)劃等義務(wù)；途徑規(guī)劃技術(shù)，最優(yōu)途徑規(guī)劃就是根據(jù)某個(gè)或某些優(yōu)化準(zhǔn)那么，在機(jī)器人任務(wù)空間中找到一條從起始形狀到目的形狀、可以避開妨礙物的最優(yōu)途徑；機(jī)器人視覺技術(shù)，機(jī)器人視覺系統(tǒng)的任務(wù)包括圖像的獲取、圖像的處置和分析、輸出和顯示,中心義務(wù)是特征提取、圖像分割和圖像辨識(shí)；智能控制技術(shù)，智能控制方法提高了機(jī)器人的速度及精度；人機(jī)接口技術(shù)，人機(jī)接口技術(shù)是研討如何使人方

8、便自然地與計(jì)算機(jī)交流4。 在各國的智能機(jī)器人開展中，美國的智能機(jī)器人技術(shù)在國際上不斷處于領(lǐng)先位置，其技術(shù)全面、先進(jìn)，順應(yīng)性也很強(qiáng)，性能可靠、功能全面、準(zhǔn)確度高，其視覺、觸覺等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)中廣泛運(yùn)用。日本由于一系列扶植政策，各類機(jī)器人包括智能機(jī)器人的開展迅速。歐洲各國在智能機(jī)器人的研討和運(yùn)用方面在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先位置5。中國起步較晚，而后進(jìn)入了大力開展的時(shí)期，以期以機(jī)器人為媒介物推進(jìn)整個(gè)制造業(yè)的改動(dòng)，推進(jìn)整個(gè)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的壯大6。2.2 智能機(jī)器人的廣泛運(yùn)用 現(xiàn)代智能機(jī)器人根天性按人的指令完成各種比較復(fù)雜的任務(wù)，如深海探測(cè)、作戰(zhàn)、偵查、搜集情報(bào)、搶險(xiǎn)、效力等任務(wù)，模擬完成人類

9、不能或不愿完成的義務(wù)，不僅能自主完成任務(wù),而且能與人共同協(xié)作完成義務(wù)或在人的指點(diǎn)下完成義務(wù)，在不同領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用7。 智能機(jī)器人按照任務(wù)場(chǎng)所的不同，可以分為管道、水下、空中、地面機(jī)器人等。管道機(jī)器人可以用來檢測(cè)管道運(yùn)用過程中的破裂、腐蝕和焊縫質(zhì)量情況，在惡劣環(huán)境下承當(dāng)管道的清掃、噴涂、焊接、內(nèi)部拋光等維護(hù)任務(wù),對(duì)地下管道進(jìn)展修復(fù)；水下機(jī)器人可以用于進(jìn)展海洋科學(xué)研討、海上石油開發(fā)、海底礦藏勘探、海底打撈救生等；空中機(jī)器人可以用于通訊、氣候、災(zāi)禍監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、交通、廣播電視等方面；效力機(jī)器人半自主或全自主任務(wù)、為人類提供效力，其中醫(yī)用機(jī)器人具有良好的運(yùn)用前景；仿人機(jī)器人的外形與人類似，具有

10、挪動(dòng)功能、操作功能、感知功能、記憶和自治才干，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；微型機(jī)器人以納米技術(shù)為根底在生物工程、醫(yī)學(xué)工程、微型機(jī)電系統(tǒng)、光學(xué)、超精細(xì)加工及丈量(如:掃描隧道顯微鏡) 等方面具有寬廣的運(yùn)用前景8。在國防領(lǐng)域中，軍用智能機(jī)器人得到前所未有的注重和開展，近年來,美英等國研制出第二代軍用智能機(jī)器人，其特點(diǎn)是采用自主控制方式，能完成偵查、作戰(zhàn)和后勤援助等義務(wù)，在戰(zhàn)場(chǎng)上具有看、嗅等才干,可以自動(dòng)跟蹤地形和選擇道路，具有自動(dòng)搜索、識(shí)別和消滅敵方目的的功能。如美國的Navplab自主導(dǎo)航車,SSV自主地面戰(zhàn)車等。在未來的軍事智能機(jī)器人中，還會(huì)有智能戰(zhàn)斗機(jī)器人、智能偵查機(jī)器人、智能警戒機(jī)器人、智能工兵機(jī)器

11、人、智能運(yùn)輸機(jī)器人等等，成為國防配備中新的亮點(diǎn)9。 在效力任務(wù)方面，世界各國尤其是西方興隆國家都在努力于研討開發(fā)和廣泛運(yùn)用效力智能機(jī)器人，以清潔機(jī)器人為例，隨著科學(xué)技術(shù)的提高和社會(huì)的開展，人們希望更多地從繁瑣的日常事務(wù)中解脫出來，這就使得清潔機(jī)器人進(jìn)入家庭成為能夠。日本公司研制的地面清掃機(jī)器人，可沿墻壁從任何一個(gè)位置自動(dòng)啟動(dòng)，利用不斷旋轉(zhuǎn)的刷子將廢棄物掃入自帶容器中；車站地面擦洗機(jī)器人任務(wù)時(shí)一面將清洗液噴灑到地面上，一面用旋轉(zhuǎn)刷不停地擦洗地面，并將臟水吸入所帶的容器中；工廠的自動(dòng)清掃機(jī)器人可用于各種工廠的清掃任務(wù)。美國的一款清潔機(jī)器人“Roomba具有高度自主才干，可以游走于房間各家具縫隙間，

12、乖巧地完成清掃任務(wù)。瑞典的一款機(jī)器人“三葉蟲，外表光滑，呈圓形，內(nèi)置搜索雷達(dá)，可以迅速地探測(cè)到并避開桌腿、玻璃器皿、寵物或任何其它妨礙物。一旦微處置器識(shí)別出這些妨礙物，它可重新選擇道路，并對(duì)整個(gè)房間做出重新判別與計(jì)算，以保證房間的各個(gè)角落都被清掃10。 甚至在體育競(jìng)賽方面，也得到了很大的開展，近年來在國際上迅速開展起來足球機(jī)器人與機(jī)器人足球高技術(shù)對(duì)抗活動(dòng)，國際上已成立相關(guān)的結(jié)合會(huì)FIRA，許多地域也成立了地域協(xié)會(huì)，已到達(dá)比較正規(guī)的程度且有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和程度。機(jī)器人足球賽目的是將足球(高爾夫球) 撞入對(duì)方球門取勝。球場(chǎng)上空(2m ) 高懸掛的攝像機(jī)將競(jìng)賽情況傳入計(jì)算機(jī)內(nèi)，由預(yù)裝的軟件作出恰當(dāng)?shù)臎Q策

13、與對(duì)策，經(jīng)過無線通訊方式將指揮命令傳給機(jī)器人。機(jī)器人協(xié)同作戰(zhàn)， 雙方對(duì)抗，構(gòu)成一場(chǎng)猛烈的足球競(jìng)賽。在競(jìng)賽過程中, 機(jī)器人可以隨時(shí)更新它的位置每當(dāng)它穿過地面線截面11，雙方的教練員與系統(tǒng)開發(fā)人員不得進(jìn)展干涉。機(jī)器人足球融計(jì)算機(jī)視覺、方式識(shí)別、決策對(duì)策、無線數(shù)字通訊、自動(dòng)控制與最優(yōu)控制、智能體設(shè)計(jì)與電力傳動(dòng)等技術(shù)于一體，是一個(gè)典型的智能機(jī)器人系統(tǒng)12?，F(xiàn)代智能機(jī)器人不僅在上述方面有廣泛運(yùn)用，而將浸透到生活的各個(gè)方面，像在煤炭工業(yè)在礦業(yè)方面，思索到社會(huì)上對(duì)煤炭需求量日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)和煤炭開采的惡劣環(huán)境，將智能機(jī)器人運(yùn)用于礦業(yè)勢(shì)在必行。在建筑方面，有高層建筑抹灰機(jī)器人、預(yù)制件安裝機(jī)器人、室內(nèi)裝修機(jī)器人、

14、擦玻璃機(jī)器人、地面拋光機(jī)器人等。在核工業(yè)方面，主要研討機(jī)構(gòu)乖巧、動(dòng)作準(zhǔn)確可靠、反響快、分量輕的機(jī)器人等等13。智能機(jī)器人的運(yùn)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)展，人們期望智能機(jī)器人能在更多的領(lǐng)域?yàn)槿祟愋ЯΓ娲祟愅瓿筛喔鼜?fù)雜的任務(wù)。 3 討論與展望3.1智能機(jī)器人的開展趨勢(shì)展望 智能機(jī)器人具有寬廣的開展前景，目前機(jī)器人的研討正處于第三代智能機(jī)器人階段，雖然國內(nèi)外對(duì)此的研討曾經(jīng)獲得了許多成果,但其智能化程度依然不盡人意。未來的智能機(jī)器人該當(dāng)在以下幾方面著力開展：面向義務(wù)，由于目前人工智能還不能提供實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器的完好實(shí)際和方法，已有的人工智能技術(shù)大多數(shù)要依賴領(lǐng)域知識(shí)，因此當(dāng)我們把機(jī)器要完成的義務(wù)加以限定，及開展面

15、向義務(wù)的特種機(jī)器人，那么已有的人工智能技術(shù)就能發(fā)揚(yáng)作用，使開發(fā)這種類型的智能機(jī)器人成為能夠；傳感技術(shù)和集成技術(shù)，在現(xiàn)有傳感器的根底上開展更好、更先進(jìn)的處置方法和其實(shí)現(xiàn)手段，或者尋覓新型傳感器，同時(shí)提高集成技術(shù)，添加信息的交融；機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化，利用通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各種機(jī)器人銜接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上,并經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器人進(jìn)展有效的控制；智能控制中的軟計(jì)算方法，與傳統(tǒng)的計(jì)算方法相比,以模糊邏輯、基于概率論的推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和混沌為代表的軟計(jì)算技術(shù)具有更高的魯棒性、易用性及計(jì)算的低耗費(fèi)性等優(yōu)點(diǎn),運(yùn)用到機(jī)器人技術(shù)中，可以提高其問題求解速度,較好地處置多變量、非線性系統(tǒng)的問題；機(jī)器學(xué)習(xí)，各種機(jī)器學(xué)習(xí)算法的出現(xiàn)

16、推進(jìn)了人工智能的開展,強(qiáng)化學(xué)習(xí)、蟻群算法、免疫算法等可以用到機(jī)器人系統(tǒng)中，使其具有類似人的學(xué)習(xí)才干,以順應(yīng)日益復(fù)雜的、不確定和非構(gòu)造化的環(huán)境；智能人機(jī)接口，人機(jī)交互的需求越來越向簡(jiǎn)單化、多樣化、智能化、人性化方向開展,因此需求研討并設(shè)計(jì)各種智能人機(jī)接口如多語種語音、自然言語了解、圖像、手寫字識(shí)別等,以更好地順應(yīng)不同的用戶和不同的運(yùn)用義務(wù)，提高人與機(jī)器人交互的調(diào)和性; 多機(jī)器人協(xié)調(diào)作業(yè)，組織和控制多個(gè)機(jī)器人來協(xié)作完成單機(jī)器人無法完成的復(fù)雜義務(wù)，在復(fù)雜未知環(huán)境下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)推理反響以及交互的群體決策和操作14。3.2建議及想象 由于現(xiàn)有的智能機(jī)器人的智能程度還不夠高，因此在今后的開展中，努力提高各發(fā)面

17、的技術(shù)及其綜合運(yùn)用，大力提高智能機(jī)器人的智能程度，提高智能機(jī)器人的自主性和順應(yīng)性，是智能機(jī)器人開展的關(guān)鍵。同時(shí)，智能機(jī)器人涉及多個(gè)學(xué)科的協(xié)同任務(wù)，不僅包括技術(shù)根底，甚至還包括心思學(xué)、倫理學(xué)等社會(huì)科學(xué)，讓智能機(jī)器人完成有益于人類的任務(wù)，使人類從繁重、反復(fù)、危險(xiǎn)的任務(wù)中解脫出來，就像科幻作家阿西莫夫的“機(jī)器人學(xué)三大法那么一樣，讓智能機(jī)器人真正為人類利益效力，而不能成為反人類的工具。置信在不遠(yuǎn)的未來，各行各業(yè)都會(huì)充溢形形色色的智能機(jī)器人，科幻小說中的場(chǎng)景將在科學(xué)家們的努力下逐漸成為現(xiàn)實(shí)，很好地提高人類的生活質(zhì)量和對(duì)未知事物的探求才干。 我國的智能機(jī)器人開展還落后于世界先進(jìn)程度，而智能機(jī)器人又是高科技

18、的集中表達(dá)，具有重要的開展價(jià)值，因此我國在智能機(jī)器人領(lǐng)域要認(rèn)清情勢(shì)、明確開展發(fā)現(xiàn)和目的，采取符合我國國情的可行開展對(duì)策，努力減少與世界領(lǐng)先程度的差距，早日讓智能機(jī)器人全面為社會(huì)的開展效力。置信經(jīng)過政府的注重和投入，科技任務(wù)者的不懈斗爭(zhēng)，我國的智能機(jī)器人開展程度能到達(dá)新的高度。參考文獻(xiàn) (References)1. 董硯秋.智能機(jī)器人概述J.網(wǎng)絡(luò)與信息.2007.07.68-692. 機(jī)器人開展簡(jiǎn)史J.世界科學(xué).2007.03.103. 張鈸.智能機(jī)器人的現(xiàn)狀及開展J.科學(xué)導(dǎo)報(bào).1992.06.42-464. 孟慶春，齊勇，張淑軍，杜春俠，殷波，高云.智能機(jī)器人及其開展J.中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào).2004.09.831-8385. 朱力.目前各國機(jī)器人開展情況J.China youth s&t.2003.11.3