淺析機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景

劉磊

摘 要：該篇文章首先介紹了機(jī)器人一詞的由來以及對何為機(jī)器人做了一個(gè)簡單介紹，指出機(jī)器人所具有的一些特點(diǎn)，其次詳細(xì)展開對國內(nèi)外機(jī)器人的研究現(xiàn)狀的一些介紹，主要介紹了工業(yè)機(jī)器人、仿人機(jī)器人、特種機(jī)器人、納米機(jī)器人等幾種當(dāng)前應(yīng)用廣泛和未來發(fā)展前景廣闊的機(jī)器人。通過對比國內(nèi)外機(jī)器人的研究現(xiàn)狀指出一些機(jī)器人領(lǐng)域現(xiàn)在所存在的一些不足之處，從而展開對機(jī)器人的未來發(fā)展前景的概括。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人 研究現(xiàn)狀 不足之處 發(fā)展前景

中圖分類號：G433 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（c）-0057-02

機(jī)器人的英文名詞是Robot，Robot來源于捷克作家卡雷爾卡佩克（Karel Capek）所寫的一個(gè)劇本：羅薩姆的萬能機(jī)器人[1]。根據(jù)Robota（捷克文，原意為“勞役、苦工”）和Robotnik（波蘭文，原意為“工人”）創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞。英文中的Robot一詞由此而來，自此以后世界各國以Robot一詞作為機(jī)器人的代名詞。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）將機(jī)器人定義成是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程序操作來處理各種材料、零件、工具，以執(zhí)行種種任務(wù)。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的定義我們可以按以下特征來描述機(jī)器人：（1）機(jī)器人具有類似于人的上肢的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，能夠執(zhí)行一定的功能。（2）機(jī)器人具有一定程度的智力與識別能力。（3）機(jī)器人是一種人造的機(jī)器或者機(jī)械電子裝置。

1 國內(nèi)外機(jī)器人的研究現(xiàn)狀

1.1 國外機(jī)器人的研究現(xiàn)狀

國外機(jī)器人的研究起步早，可追溯至20世紀(jì)中期。因此國外機(jī)器人技術(shù)發(fā)展較為成熟，其中以美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家為代表，機(jī)器人發(fā)展至今已經(jīng)有了許多分支，但現(xiàn)階段主要還是以工業(yè)機(jī)器人的研究為主。

（1）工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人利用機(jī)械手、刀具或其他裝配的加工工具來實(shí)現(xiàn)物料的加工搬運(yùn)等作業(yè)。依據(jù)使用用途的不同，可分為焊接機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、噴涂機(jī)器人等。1960年美國“聯(lián)合控制公司”研制出世界上第一臺真正意義上的工業(yè)機(jī)器人——Unimate工業(yè)機(jī)器人。兩年后，美國AMF公司生產(chǎn)出另一種可編程序的工業(yè)機(jī)器人Versatran。

（2）仿人機(jī)器人。仿人機(jī)器人[2]主要是模仿人的形態(tài)和行為，在形態(tài)上和人類差不多。在仿人機(jī)器人方面走在前端的當(dāng)屬日本，日本在仿人機(jī)器人技術(shù)上發(fā)展較為成熟。1969年日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎因長期致力于研究仿人機(jī)器人，被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。

（3）納米機(jī)器人?！凹{米機(jī)器人”的研制屬于分子仿生學(xué)的范疇，它的設(shè)計(jì)理念來自于分子水平的生物學(xué)原理，從分子或原子水平上實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的作業(yè)。諾貝爾獎(jiǎng)得主理論物理學(xué)家理查德-費(fèi)曼率先提出納米技術(shù)設(shè)想。根據(jù)這一設(shè)想，2010年5月，美國哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家成功研制出一種納米蜘蛛機(jī)器人，它是由脫氧核糖核酸分子構(gòu)成的。這種納米機(jī)器人只有4納米長，比人類頭發(fā)絲直徑的十萬分之一還小。自20世紀(jì)60年代納米技術(shù)設(shè)想的提出，納米機(jī)器人得到了迅速發(fā)展并不斷豐富中。納米機(jī)器人未來的一個(gè)發(fā)展方向是醫(yī)用納米機(jī)器人，將醫(yī)用納米機(jī)器人用于醫(yī)療方面將會(huì)帶來一場醫(yī)學(xué)革命，將會(huì)為解決疑難雜癥做出突出貢獻(xiàn)。

1.2 國內(nèi)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀

我國機(jī)器人行業(yè)起步晚，開始于20世紀(jì)70年代，發(fā)展至今，已有30多年的歷史。我國機(jī)器人行業(yè)雖然起步較歐美日等發(fā)達(dá)國家晚，但是我國在機(jī)器人這一行業(yè)發(fā)展迅速，特別是步入21世紀(jì)以來，我國在工業(yè)機(jī)器人、特種機(jī)器人等方面取得了突破的進(jìn)展。經(jīng)過幾十年的不懈努力，目前我國已基本形成涵蓋整個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)能力，已成為全球最大的機(jī)器人市場。

（1）工業(yè)機(jī)器人。在工業(yè)機(jī)器人方面，目前我國已經(jīng)成為全球最大的應(yīng)用市場。但當(dāng)前我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)覆蓋面低，僅限于一些較為高端的行業(yè)中。但由于面臨傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級對工業(yè)機(jī)器人需求增長，我國工業(yè)機(jī)器人市場潛力巨大。據(jù)中國機(jī)器人行業(yè)統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，我國焊接機(jī)器人和噴涂機(jī)器人都占了不小的比重，而焊接機(jī)器人更是占了將近1/3。因此，可以看出中國焊接機(jī)器人在工業(yè)機(jī)器人中所占的比重，所以從某種意思上來說，焊接機(jī)器人更是中國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀的一個(gè)縮影。

（2）特種機(jī)器人。特種機(jī)器人需執(zhí)行特殊任務(wù)，其研發(fā)緊密結(jié)合國家發(fā)展戰(zhàn)略、國防、公共安全等方面的需求，比如航天、深海、極地探測等。近幾年來，我國特種機(jī)器人在航天、深海等極限作業(yè)狀況下取得了令人顯著的成就。在“嫦娥工程”無人月球探測階段，我國玉月面巡視探測器玉兔號月球車是我國在空間作業(yè)領(lǐng)域所研制的一項(xiàng)重要成果。我國不僅在航空探索方面取得了巨大的成就，更在深海探索領(lǐng)域取得了同樣的榮譽(yù)。我國水下機(jī)器人近幾年來發(fā)展迅速，以“探索者號”[3]為代表，“探索者號”是我國自行研制的第一臺無纜水下機(jī)器人，“探索者號”并在國內(nèi)外首創(chuàng)了水下平臺對接回收技術(shù)。

2 機(jī)器人發(fā)展不足之處

機(jī)器人行業(yè)作為新生代領(lǐng)域，近10年來發(fā)展迅速，為人類社會(huì)的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)，但畢竟發(fā)展時(shí)間相對較短，難免有一些不足之處。

（1）靈敏度不高，智能控制系統(tǒng)差?，F(xiàn)代機(jī)器人的研究開發(fā)雖說已走上智能水平，但其智力水平有限，機(jī)器人的智能控制是通過傳感器感知周圍環(huán)境，來做出相應(yīng)的動(dòng)作。因此智能控制水平的高低直接決定著機(jī)器人做出動(dòng)作響應(yīng)的快慢程度。

（2）抗電磁干擾能力差。機(jī)器人由于其自身材料和結(jié)構(gòu)的因素，其抗電磁干擾的能力相對較差。這會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人在電磁干擾較大的環(huán)境下無法完成作業(yè)。

（3）對環(huán)境的適應(yīng)性較差。這種機(jī)器人更多的指的是野外作業(yè)的機(jī)器人。野外作業(yè)時(shí)環(huán)境變幻莫測，地形崎嶇不平更是對機(jī)器人的作業(yè)產(chǎn)生極大的干擾。

（4）運(yùn)營成本高，普及性差。機(jī)器人的研發(fā)過程涉獵面廣，技術(shù)水平高，投入的成本也會(huì)因此居高不下，導(dǎo)致運(yùn)營成本偏高，普及性差，難以深入行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。

3 機(jī)器人的未來發(fā)展前景

通過研究國內(nèi)外機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀我們了解了機(jī)器人的能力和魅力，總結(jié)當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展中所存在的不足之處，我們知道機(jī)器人未來發(fā)展前景十分廣闊。因此未來機(jī)器人的主要發(fā)展趨勢集中在以下幾個(gè)方面。

（1）機(jī)器人的人性化。事物的發(fā)展要講究以人為本，機(jī)器人也不外乎于此，機(jī)器人的研制是為人類服務(wù)，解放人的體力勞動(dòng)，基于此方面，機(jī)器人就必須做到人性化的要求，以滿足人的需求。

（2）機(jī)器人的智能化。機(jī)器人的智能化是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一大攻堅(jiān)問題，機(jī)器人的智能化更是大勢所趨。機(jī)器人的智能化能夠高效率地完成作業(yè)，達(dá)到效率的最大化。

（3）機(jī)器人的普及化。如何讓機(jī)器人走進(jìn)萬千普通老百姓的家庭中，是機(jī)器人研制者需要攻克的一大艱巨任務(wù)。只有讓機(jī)器人走進(jìn)人類的生活中，在生活中的方方面面為人類服務(wù)，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的普及化。

（4）機(jī)器人的微型技術(shù)。這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和發(fā)展方向，過去的研究在這個(gè)領(lǐng)域幾乎是空白的，因此該領(lǐng)域研究進(jìn)展的突破將是一個(gè)全新的技術(shù)革命。

（5）機(jī)器人語言交流功能的完美。智能機(jī)器人，既然已經(jīng)被賦予“人”的特殊含義，那當(dāng)然需要有比較完美的語言功能，這樣就能與人類進(jìn)行一定的，甚至完美的語言交流，所以機(jī)器人語言功能的完善是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語

機(jī)器人研究領(lǐng)域的幾十年發(fā)展，使機(jī)器人得到了迅速的發(fā)展，并且分化出許多分支。機(jī)器人的發(fā)展大大促進(jìn)了人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，為人類的文明做出了重大的貢獻(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人研制也將會(huì)不斷地做出突破，機(jī)器人的智能化也將不斷提升，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人真正意義上的高智能。

參考文獻(xiàn)

[1]芮延年.機(jī)器人技術(shù)及其發(fā)展[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]郭巧.現(xiàn)代機(jī)器人學(xué)：仿生系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)感知與控制[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1999.