智能機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

楊鵬鵬

摘要：本文介紹了智能機(jī)器人的發(fā)展概況、以及世界各國機(jī)器人的發(fā)展水平、機(jī)器人的感官系統(tǒng)、人工智能技術(shù)在機(jī)器人中的應(yīng)用，討論了智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢以及對(duì)未來技術(shù)的展望，最后提出了自己的建議和設(shè)想，分析我國在智能機(jī)器人方面發(fā)展并提出展望。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人;發(fā)展現(xiàn)狀;應(yīng)用;趨勢

1.國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀綜述

1.1智能機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

智能移動(dòng)機(jī)器人是第三代機(jī)器人，這種機(jī)器人帶有多種傳感器，能夠?qū)⒍喾N傳感器得到的信息進(jìn)行融合，能夠有效的適應(yīng)變化的環(huán)境，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力和自治能力。

目前研制中的智能機(jī)器人智能水平并不高，只能說是智能移動(dòng)機(jī)器人的初級(jí)階段。智能移動(dòng)機(jī)器人研究中當(dāng)前的核心問題有兩個(gè)方面;一方面是，提高自主機(jī)器人的自主性，這是就智能移動(dòng)機(jī)器人與人的關(guān)系而言，既希望智能移動(dòng)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。從長遠(yuǎn)來說，希望操作人員只要給出要完成的任務(wù)，而機(jī)器自動(dòng)形成完成該任務(wù)的步驟，并自動(dòng)完成它。另一方面是，提高智能移動(dòng)機(jī)器人的適應(yīng)性，提高智能移動(dòng)機(jī)器人適應(yīng)環(huán)境變化的能力，這就是智能移動(dòng)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。

在各國的智能移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展中，美國的智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)在國際上一直處于領(lǐng)先地位，其技術(shù)全面、先進(jìn)、適應(yīng)性也很強(qiáng)，性能可靠、功能全面、精確度高，其視覺、觸覺等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用。日本由于一系列扶植政策，各類機(jī)器人包括智能移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展迅速。歐洲各國在智能移動(dòng)機(jī)器人的研究和應(yīng)用在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位。中國起步較晚，而后進(jìn)入了大力發(fā)展的時(shí)期，以期以機(jī)器人為媒介物推動(dòng)整個(gè)制造業(yè)的改變，推動(dòng)整個(gè)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的壯大。

2.智能機(jī)器人的應(yīng)用

現(xiàn)階段機(jī)器人在某些人類不能到達(dá)的地方的應(yīng)用比較廣泛，人們稱其為特種機(jī)器人。消防機(jī)器人屬于特種機(jī)器人范疇，它作為特種消防設(shè)備可以替代消防隊(duì)員接近火災(zāi)現(xiàn)場實(shí)施有效的滅火救援作業(yè)，開展各項(xiàng)火場偵查任務(wù)，尤其是在危險(xiǎn)性大或者消防隊(duì)員不易接近的場合，消防機(jī)器人的應(yīng)用將大大提高消防部門撲滅火災(zāi)的能力，對(duì)減少國家財(cái)產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡具有重要作用，消防機(jī)器人的應(yīng)用將大大提高消防部門撲滅惡性火災(zāi)的能力。

在航空領(lǐng)域里，人們也開發(fā)并應(yīng)用了高靈敏度仿人機(jī)器人來完成一些復(fù)雜的工作。約翰遜航航天中心的軟件設(shè)計(jì)、機(jī)器人技術(shù)以及仿真部門聯(lián)合美國國防部高等研究計(jì)劃局在10年前就已經(jīng)制造出了為太空之旅而設(shè)計(jì)的仿人機(jī)器宇航員。在過去的十年里，美國國家航空航天局已經(jīng)在制造為太空應(yīng)用的機(jī)器人技術(shù)方面積蓄了豐富的專業(yè)技術(shù)。通過應(yīng)用先進(jìn)的控制、感應(yīng)和攝像技術(shù)，通過與美國國家航空航天局的科學(xué)家根據(jù)太空行動(dòng)協(xié)議在休斯敦約翰航天中心共同開發(fā)一款的全新的高靈敏度的仿人機(jī)器人。它用來與人類共同并肩工作，幫助通用生產(chǎn)更加安全的汽車和建設(shè)更加安全的生產(chǎn)工廠，協(xié)助美國國家航空航天局的宇航員完成一些危險(xiǎn)的太空工作。

在國防領(lǐng)域中，軍用智能移動(dòng)機(jī)器人得到了前所未有的重視和發(fā)展，近年來，美英等國研制出第二代軍用智能移動(dòng)機(jī)器人，其特點(diǎn)是采用自主控制方式，能完成偵察、作戰(zhàn)和后勤支援等任務(wù)，在戰(zhàn)場上有看、嗅等能力，能夠自動(dòng)跟蹤地形和選擇道路，具有自動(dòng)搜索、識(shí)別和消滅敵方目標(biāo)的功能。如美國的Navplab自主導(dǎo)航車，SSV自主地面戰(zhàn)車等。在未來的軍事智能移動(dòng)機(jī)器人中，還會(huì)有智能戰(zhàn)斗機(jī)器人、智能偵察機(jī)器人、智能工兵機(jī)器人、智能運(yùn)輸機(jī)器人等等，成為國防裝備中的新亮點(diǎn)。

3.智能機(jī)器人發(fā)展趨勢展望

智能機(jī)器人具有廣闊的發(fā)展前景，目前機(jī)器人的研究正處于第三代智能移動(dòng)機(jī)器人階段，盡管國內(nèi)外對(duì)此的研究已經(jīng)取得了許多成果，但其智能化水平仍然不盡人意。未來的智能移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)當(dāng)在以下幾個(gè)方面著力發(fā)展;面向任務(wù)，由于目前人工智能還不能提供實(shí)現(xiàn)智能機(jī)的完整理論和方法，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)器要完成的任務(wù)加以限定，及發(fā)展面向任務(wù)的特種機(jī)器人，那么已有的人工智能技術(shù)就能發(fā)揮作用，使開發(fā)這種類型的智能移動(dòng)機(jī)器人成為可能;傳感技術(shù)和集成技術(shù)，在現(xiàn)有傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展更好、更先進(jìn)的處理方法和實(shí)現(xiàn)手段，或者尋找新型傳感器，同時(shí)提高集成技術(shù)，增加信息的融合;機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化，利用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各中機(jī)器人連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，并通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)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，已模糊邏輯、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)。應(yīng)用到機(jī)器人技術(shù)中，可以提高其問題求解速度，較好的處理多變量、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)推動(dòng)了人工智能的發(fā)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)能力，以適應(yīng)日益復(fù)雜的、不確定和非結(jié)構(gòu)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單化、多樣化、智能化、人性化方向發(fā)展;因此需要研究并設(shè)計(jì)各種智能人機(jī)接口如多語種語音，自然語言理解、圖像、手寫字識(shí)別等，以更好地適應(yīng)不同的用戶和不同的應(yīng)用任務(wù)，提高人與機(jī)器人交互的和諧性;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)雜任務(wù)，在復(fù)雜未知環(huán)境下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)推理反應(yīng)以及交互的群體決策和操作。

4.建議和設(shè)想

雖然智能機(jī)器人有著非常廣泛的應(yīng)用范圍和無可限量的發(fā)展前景，但是也有很多不足之處。首先，由于智能機(jī)械采用大量高科技元件，導(dǎo)致成本較高。這大大限制了智能機(jī)器人大應(yīng)用范圍，影響了智能機(jī)械的推廣和普及，很難實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。其次，較易損壞，由于各部件本身精密細(xì)致，鏈接精巧繁多，即使一個(gè)小小的錯(cuò)誤總會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況有影響，因此，智能機(jī)器人用于實(shí)際應(yīng)用不能達(dá)到像傳統(tǒng)機(jī)械那樣經(jīng)久耐用。再次，維修困難，一個(gè)零件損壞時(shí)不能像傳統(tǒng)零件那樣容易找到替換零件，這也影響了智能機(jī)器人的推廣應(yīng)用。今后我們可以去尋找一種新型材料，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。突破智能機(jī)器人的發(fā)展瓶頸。

5.結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，機(jī)器人的發(fā)展肯定會(huì)上一個(gè)新的臺(tái)階，對(duì)解決人類無法完成的、不好完成的、不愿完成的危險(xiǎn)作業(yè)會(huì)發(fā)揮著越來越多的作用，機(jī)器人更好地服務(wù)與社會(huì)服務(wù)于人類的夢想會(huì)更快實(shí)現(xiàn)。