機(jī)器人技術(shù)及其前景

趙瑞朝

摘要：機(jī)器人是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。機(jī)器人的出現(xiàn)并高速發(fā)展是社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，是為了提高社會的生產(chǎn)水平和人類的生活質(zhì)量。現(xiàn)在，國際上對機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;人工智能技術(shù);發(fā)展

0 引言

所謂機(jī)器人，通常被稱為自動控制機(jī)器人，自動控制機(jī)器包括所有模擬人類行為或思想與模擬其它物種的機(jī)械。對機(jī)器人狹義的定義和分類有很多爭議，甚至一些計(jì)算機(jī)程序，也被稱為機(jī)器人。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。它可以說是高級整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī);或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！?/p>

1 機(jī)器人分類

機(jī)器人按其智能程度可分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人。一般機(jī)器人是指不具有智能，只具有一般編程能力和操作功能的機(jī)器人。大多數(shù)專家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個(gè)要素：一是感覺要素，用來認(rèn)識周圍環(huán)境狀態(tài);二是運(yùn)動要素，對外界做出反應(yīng)性動作;三是思考要素，根據(jù)感覺要素所得到的信息，思考采用什么樣的動作。

感覺要素包括能感知視覺、接近、距離的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺的接觸型傳感器。這些要素實(shí)質(zhì)上就相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳感器、激光器、 導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關(guān)等機(jī)電元器件來實(shí)現(xiàn)。對運(yùn)動要素來說，智能機(jī)器人需要有一個(gè)無軌道型移動機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)諸如平地、臺階、墻壁、樓 梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機(jī)構(gòu)來完成。在運(yùn)動過程中要對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，這種控制不僅要包括位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制及伸縮率控制等。智能機(jī)器人的思考要素是三個(gè)要素中的關(guān)鍵，也是應(yīng)賦予機(jī)器人的必備要素。思考要素包括判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實(shí)質(zhì)上是一個(gè)信息處理過程，而計(jì)算機(jī)則是完成這個(gè)處理過程的主要手段。

智能機(jī)器人根據(jù)智能程度的不同又可分為三種：（1） 傳感型機(jī)器人——具有利用傳感信息進(jìn)行傳感信息處理及實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。（2） 交互型機(jī)器人——機(jī)器人通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對話，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制與操作。（3） 自主型機(jī)器人——在設(shè)計(jì)制作之后，機(jī)器人無需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。

2 智能機(jī)器人技術(shù)的形成

智能機(jī)器人是人工智能的綜合成果，它是在擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能和研究人工智能的實(shí)驗(yàn)床的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的。人工智能研究者通過智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)床把人工智能活現(xiàn)出來，第一次證實(shí)了智能機(jī)器人可以根據(jù)環(huán)境和任務(wù)目標(biāo)制定行動規(guī)劃和進(jìn)行操作，尤其是它能使用簡單的工具 去完成某種任務(wù)，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)具有非常重要的科學(xué)價(jià)值。由于智能機(jī)器人本身難度較大，耗資多，與實(shí)際應(yīng)用較遠(yuǎn)，長期以來只有技術(shù)驅(qū)動，沒有形成產(chǎn)品，發(fā)展比較緩慢。而幾乎與其同期形成和發(fā)展的第一代工業(yè)機(jī)器人卻進(jìn)展較快。智能機(jī)器人的主要研制目的是為了解決工業(yè)裝配、原子能利用、宇宙和海洋開發(fā)等領(lǐng)域的需要。由于研究目的明確，針對性強(qiáng)，實(shí)際需要迫切，研制和使用部門結(jié)合，資金、人力集中使用，因此研制出了面向自動化應(yīng)用的各種機(jī)器人。如美國麻省理工學(xué)院的電動機(jī)機(jī)器人裝配系統(tǒng)以及西屋電 氣公司可實(shí)現(xiàn)柔性自動裝配的電動機(jī)機(jī)器人裝配系統(tǒng)，二者均可進(jìn)行8種小型電動機(jī)的裝配;日本研制的各種智能機(jī)器人可用于電動機(jī)組裝、集成電路壓焊和印刷電路檢查等。另外，特殊條件下工作的特種機(jī)器人也已取得實(shí)驗(yàn)成果。

3 機(jī)器人發(fā)展的前景與展望

由于人類的需求，隨著科技的發(fā)展，依靠信息的交流，現(xiàn)代科技界對機(jī)器人發(fā)展提出了展望，主要沿著三個(gè)方向發(fā)展：一是讓機(jī)器人具有更強(qiáng)的智能和功能;二是讓機(jī)器人更具人形，也就是更像人;三是微型化，讓機(jī)器人可以做更多細(xì)致的工作。這些都可以讓機(jī)器人更有能力并更好的為人類服務(wù)。

機(jī)器人可以為人類提供更多的勞動力，人們可以讓機(jī)器人做那些人們做不了、不愿做或做不好的事，例如，人們可以讓機(jī)器人做火山探險(xiǎn)、空間探索等人類難以完成的工作，也可以讓機(jī)器人做噴漆、重物搬運(yùn)等對人體有害的工作，也可以讓機(jī)器人那些單調(diào)枯燥的重復(fù)性勞作等。機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)出現(xiàn)或者人們想象的機(jī)器人越來越多，例如，護(hù)士機(jī)器人、腦外科機(jī)器人、消防機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人、水下探索機(jī)器人、農(nóng)林業(yè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等，可以說隨著機(jī)器人的不斷發(fā)展，機(jī)器人將會逐漸向人類社會走近并將影響著人類社會的各行各業(yè)的發(fā)展乃至影響到人類生活的方方面面。

4 總結(jié)

機(jī)器人技術(shù)是跨領(lǐng)域和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合體現(xiàn)，機(jī)器人的發(fā)展代表著國家的綜合實(shí)力和水平，現(xiàn)在很多工業(yè)先進(jìn)的國家已將機(jī)器人技術(shù)列入本國高技術(shù)的發(fā)展計(jì)劃，其發(fā)展呈現(xiàn)出兩個(gè)顯著特征：一個(gè)是在橫向上，機(jī)器人的應(yīng)用越來越多，正在從傳統(tǒng)的制造業(yè)到人類生活和工作的各個(gè)領(lǐng)域，它的種類逐步增加;另一方面，在縱向上，隨著不但擴(kuò)大的需求范圍，機(jī)器人結(jié)構(gòu)的發(fā)展與變化，高端系統(tǒng)顯示顯著的仿生和智能化的特點(diǎn)，功能不斷擴(kuò)大，性能逐步改進(jìn)和完善，各類機(jī)器人正逐步向更高智能化方向發(fā)展，與人類社會更加緊密地融合在一起。

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