智能機(jī)器人在職業(yè)教育中的發(fā)展與應(yīng)用探討

李飛鵬

四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 廣元 628017

引言

在當(dāng)代社會國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的環(huán)境中，制造行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了全系你的發(fā)展階段。我國制造行業(yè)正在與國際接軌，積極參與全球經(jīng)濟(jì)競爭。這一背景下，工業(yè)機(jī)器人在制造行業(yè)中的應(yīng)用全面提供工業(yè)機(jī)器人的市場需求，使得工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)與制造工藝日益成熟。相信在未來的發(fā)展中智能機(jī)器人必然會再進(jìn)一步，在制造行業(yè)中實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，推動我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新的階段。

從1973年中國開始研發(fā)工業(yè)機(jī)器人開始，中國機(jī)器人的研究與探索已經(jīng)經(jīng)歷了四十多年的發(fā)展歷史，雖然取得了一定的成績，但是從整體宏觀環(huán)境來看，中國機(jī)器人研發(fā)上仍然存在著基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)落后等狀況。新技術(shù)革命背景下急需發(fā)展智能機(jī)器人，助力智能制造水平提升，實行產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級[1]。中國智能機(jī)器人市場機(jī)遇與挑戰(zhàn)同時存在，在2015年，國務(wù)院公布了《中國制造2025》，其中對中國制造強(qiáng)國的發(fā)展路線進(jìn)行了明確的規(guī)定，強(qiáng)調(diào)要重點推動機(jī)器人制造，研發(fā)適應(yīng)應(yīng)用需求的機(jī)器人，實現(xiàn)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，突破機(jī)器人發(fā)展的各項技術(shù)瓶頸。智能機(jī)器人的研發(fā)正是被國家作為發(fā)展戰(zhàn)略所提出。與此同時，國外一些國家也公布了智能機(jī)器人的發(fā)展規(guī)范，如美國的《機(jī)器人路線圖》、日本的《機(jī)器人新戰(zhàn)略》、歐洲機(jī)器人研發(fā)“SPARC”計劃等。另一方面，根據(jù)麥肯錫咨詢統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，到2025年，機(jī)器人所帶來的經(jīng)濟(jì)影響將高達(dá)1.1～3.3萬億美元。也就是說，無論是從機(jī)器人發(fā)展趨勢上看，還是從機(jī)器人的發(fā)展戰(zhàn)略競爭上看，智能機(jī)器人都受到了廣泛的重視，并將會在未來成為引領(lǐng)時代發(fā)展的重要技術(shù)內(nèi)容。加強(qiáng)對這一對象的研究可以更好地為實踐提供指導(dǎo)，提升技術(shù)水平以及經(jīng)濟(jì)競爭實力[2]。

1 智能機(jī)器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

從當(dāng)前智能機(jī)器人發(fā)展的情況來看，智能機(jī)器人并不是具有較高的智能水平，從國內(nèi)外發(fā)展情況看，國外智能機(jī)器人研發(fā)技術(shù)較高，尤其是美國，所研發(fā)的機(jī)器人技術(shù)較為先進(jìn)，人工智能機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航天工程以及汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中[3]。日本智能機(jī)器人的研發(fā)與發(fā)展得益于日本的政策，優(yōu)惠性支持政策推動了智能機(jī)器人的發(fā)展，而歐洲其智能機(jī)器人的研發(fā)也在世界上處于領(lǐng)先優(yōu)勢[4]。

從智能機(jī)器人的應(yīng)用方面來看，智能機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域較為復(fù)雜，根據(jù)工作場所的差別，智能機(jī)器人應(yīng)用包括水下、空中以及地面智能機(jī)器人等類型。而在國防領(lǐng)域中智能機(jī)器人也可以輔助或獨立完成偵察、作戰(zhàn)以及后勤等任務(wù)。這里以美國的Navplab自主導(dǎo)航車為主要代表。在服務(wù)工作領(lǐng)域中，智能機(jī)器人更是被廣泛性運用，如日本所研發(fā)的地面清潔機(jī)器人，美國的“Roomba”機(jī)器人，瑞典的“三葉蟲”機(jī)器人等等。智能機(jī)器人的應(yīng)用方面多樣，可以應(yīng)用的范圍還比較廣泛，隨著其應(yīng)用范圍的拓寬，智能機(jī)器人能夠在更多方面輔助人類的生產(chǎn)生活[5]。

國內(nèi)對智能機(jī)器人的研究也從理論與實踐兩個方面同時展開，在實踐上由各個市場主體參與，根據(jù)市場需求來調(diào)整機(jī)器人的生產(chǎn)與技術(shù)研發(fā)。而在理論方面，研究主要集中在兩個方面，其一關(guān)于對智能機(jī)器人的現(xiàn)狀分析與發(fā)展解讀。如任福繼，孫曉（2015）在研究中就強(qiáng)調(diào)了智能機(jī)器人將會是國家科技以及制造業(yè)水平高低的可衡量標(biāo)準(zhǔn)，其未來也是國際社會普遍關(guān)注與參與競爭的領(lǐng)域。喬紅等人（2015）則對機(jī)器人與神經(jīng)科學(xué)交叉研究作為解決當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵對策，重視兩者之間的融合，由此推動智能機(jī)器人的研發(fā)[6]。左世全（2017）從人工智能技術(shù)在各個行業(yè)中的滲透這一現(xiàn)象出發(fā)，強(qiáng)調(diào)智能機(jī)器人也應(yīng)該遵循這一新的趨勢，與發(fā)達(dá)國家共同圍繞智能機(jī)器人研發(fā)進(jìn)行戰(zhàn)略部署，由此來縮小與發(fā)達(dá)國家之間的差距，進(jìn)一步地明確智能機(jī)器人的發(fā)展方向，建立其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系。相比于上述從宏觀上對智能機(jī)器人發(fā)展的方向倡導(dǎo)與政策呼吁，張乃風(fēng)等人（2012）則立足于智能機(jī)器人發(fā)展的實際情況，著重從技術(shù)上來實現(xiàn)對智能機(jī)器人的發(fā)展，如所提到的柔性加工系統(tǒng)、計算機(jī)繼承制造系統(tǒng)等等。與這些研究有截然不同，另一種主題的研究側(cè)重從智能機(jī)器人的具體應(yīng)用出發(fā)來分析，如趙欣（2010）研究農(nóng)業(yè)自動化領(lǐng)域中智能機(jī)器人的應(yīng)用，郭靜波等人（2015）側(cè)重研究油氣管道中智能機(jī)器人的技術(shù)應(yīng)用與分析等等[7]?？偟膩砜矗@些研究主題較為全面，但是研究的成果體系都不是很健全，也沒有對相關(guān)的研究提供配套性的政策建議，在對核心關(guān)鍵技術(shù)的分析上也不夠系統(tǒng)。這些都需要進(jìn)一步結(jié)合智能機(jī)器人發(fā)展的趨勢進(jìn)行深入分析。

2 智能機(jī)器人應(yīng)用價值

研究智能機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)以及發(fā)展方向總結(jié)，有助于系統(tǒng)性梳理相關(guān)理論成果，總結(jié)理論內(nèi)容，形成理論體系，有助于健全理論，填補理論空白，有效地促進(jìn)理論的發(fā)展與完善。另一方面，智能機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)更能夠為實踐設(shè)計提供指導(dǎo)，能夠推動智能機(jī)器人具體設(shè)計的落實，研發(fā)新的技術(shù)，并將其落實到相關(guān)的生產(chǎn)領(lǐng)域中有效地促進(jìn)智能機(jī)器人的普及與應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)效益[8]。

在前人研究的基礎(chǔ)上系統(tǒng)性梳理智能機(jī)器人理論研究成果，總結(jié)國內(nèi)外當(dāng)前對智能機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)、理論認(rèn)知以及理論體系的構(gòu)建情況，將這一新事物的理論研究成果體系化，完善理論研究的內(nèi)容。強(qiáng)化對智能機(jī)器人的技術(shù)探索，圍繞智能機(jī)器人的前沿核心技術(shù)以及發(fā)展趨勢，特別是當(dāng)前處于競爭的領(lǐng)域進(jìn)行探究，解決智能機(jī)器人研發(fā)的瓶頸，有效提高智能機(jī)器人技術(shù)[9]。

3 智能機(jī)器人關(guān)鍵難點和解決問題的對策

重點在于對技術(shù)瓶頸的梳理與技術(shù)瓶頸解決方案的開發(fā)設(shè)計。智能機(jī)器人在開發(fā)中將會面臨仿腦技術(shù)、自主心智發(fā)育技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)，要實現(xiàn)智能機(jī)器人的發(fā)展就需要利用這些技術(shù)并有所突破。研究的難點就在于對這些技術(shù)瓶頸的突破，一旦這些技術(shù)瓶頸有所突破，機(jī)器人智能化提升，其傳感技術(shù)與集成技術(shù)應(yīng)用更廣泛、更便利，智能機(jī)器人開發(fā)水平也會逐步得到提升。

①理論成果的研究。系統(tǒng)梳理智能機(jī)器人歷程變化，了解智能機(jī)器人變遷歷史，梳理其發(fā)展脈絡(luò)，同時對國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，了解其基本的理論研究成果。②政策梳理與對比，對國內(nèi)智能機(jī)器人政策支持情況進(jìn)行分析，對國外政策予以總結(jié)，對比不同國家政策體系。③智能機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)瓶頸?？偨Y(jié)智能機(jī)器人市場情況，揭示智能機(jī)器人在市場中的變化情況，同時對當(dāng)前智能機(jī)器人的技術(shù)瓶頸進(jìn)行總結(jié)。④智能機(jī)器人技術(shù)瓶頸的解決方案。針對技術(shù)瓶頸，并綜合理論與實踐的研究提出解決技術(shù)瓶頸的相應(yīng)對策與方案。

在研究中采用層次分析圖譜對智能機(jī)器人研究與開發(fā)進(jìn)行分析，把握其內(nèi)涵這一核心層的主要意義，同時對其外延進(jìn)行分析，把握各個層面的內(nèi)容，重點透視學(xué)科概念，完整地理解智能機(jī)器人的內(nèi)涵。同時研究綜合CNKI數(shù)據(jù)庫中相關(guān)學(xué)者的觀點以及智能機(jī)器人研究的特點，按照提取詞匯、詞頻分析以及概念圖譜等區(qū)分了國內(nèi)外研究的標(biāo)準(zhǔn)包括學(xué)術(shù)隊伍、科研成果、學(xué)生質(zhì)量、學(xué)術(shù)聲譽、社會貢獻(xiàn)等幾個標(biāo)準(zhǔn)，為智能機(jī)器人研究與開發(fā)提供了有效的保證[10]。

基于智能機(jī)器人的發(fā)展戰(zhàn)略，提出了發(fā)展智能機(jī)器人的指導(dǎo)方針，包括以信息化帶動工業(yè)化以高新技術(shù)改變傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，具有戰(zhàn)略性、前沿性、前瞻性高技術(shù)制高點，縮小與國外之間的差距，以創(chuàng)新為基礎(chǔ)實現(xiàn)突破與跨越式發(fā)展，建立創(chuàng)新體系，有利于持續(xù)性發(fā)展。

4 智能機(jī)器人在職業(yè)教育中的應(yīng)用

智能機(jī)器人正在不同程度的、越來越多地走進(jìn)校園，融入職業(yè)教育當(dāng)中去，在智能服務(wù)、智慧校園、科技課堂等方面發(fā)揮重要的作用。智能服務(wù)方面，智能客服機(jī)器人（虛擬機(jī)器人）通過24小時在線問答，可以為訪客提供多方面的信息服務(wù)。迎賓接待機(jī)器人（實體機(jī)器人）可以在學(xué)校的大禮堂、圖書館、校史館等場所提供生動有趣的接待服務(wù)。智慧校園方面，實體機(jī)器人可以成為學(xué)校生活、校園風(fēng)景的一部分。比如可以在展覽室提供智能科技體驗，在實驗室可以作為科技興趣小組的研究對象，在圖書館可以提供圖書的導(dǎo)覽以及圖書查詢，在大禮堂可以登臺演出、唱歌跳舞、與主持人一起智能互動，成為智慧校園的重要組成部分?？萍颊n堂方面，智能機(jī)器人作為人工智能技術(shù)的集大成者，可以成為人工智能科技課堂的教具和內(nèi)容。比如通過智能客服機(jī)器人可以學(xué)習(xí)語義處理、語音識別、智能搜索、知識圖譜、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面的技術(shù)；通過實體機(jī)器人可以學(xué)習(xí)語義處理、語音識別、視覺識別、機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)等各方面的技術(shù)。

4.1 智能服務(wù)

機(jī)器人技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)探索，而且逐漸滲透到人們的日常生活中，服務(wù)機(jī)器人是這類機(jī)器人的總稱，盡管服務(wù)機(jī)器人起步較晚，但其應(yīng)用在目前主要用于代人清潔護(hù)理、護(hù)衛(wèi)救援、娛樂和維護(hù)保養(yǎng)。提供人類生命康復(fù)服務(wù)的機(jī)器人或維護(hù)持設(shè)備運行的一類機(jī)器人。在學(xué)校可用于迎賓、會議簽到、人臉識別等。

4.2 智慧校園

校園安防中心設(shè)備檢測校園中設(shè)備的實時狀態(tài)，教室、實驗室實時監(jiān)控錄像，高低溫測試機(jī)狀態(tài)、微信移動應(yīng)用平臺，在教師端可以查看學(xué)生健康管理、學(xué)生疫情防控學(xué)生行為管理、安全報警，校園安防管理、環(huán)境監(jiān)測，學(xué)生考勤管理、班級通知管理。微信平臺—家長端，實時查看孩子健康狀態(tài)，孩子行為軌跡查看，接受學(xué)校、班級通知，安全平臺：定位中心在手機(jī)上就能知道孩子的具體定位，GPS+基站+Wi-Fi定位/藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)定位，電子地圖具體顯示孩子位置，時間-行為軌跡跟蹤記錄；報警中心：報警中心，超溫報警：監(jiān)測孩子溫度，超溫自動報警、電子圍欄報警：監(jiān)測孩子的活動范圍是否安全；SOS報警：一旦遇到危險，孩子通過手表/手環(huán)自主呼救，教師/家長可在手機(jī)端收到報警信息等。

5 結(jié)束語

研究智能機(jī)器人研究與開發(fā)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用問題，這對于新時期職業(yè)教育的轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要意義。一方面，人工智能技術(shù)必然會對未來人才應(yīng)用格局以及社會發(fā)展形成影響，尤其是職業(yè)教育培養(yǎng)的人才，在人工智能技術(shù)的引用與嵌入下，職業(yè)教育可以實現(xiàn)突破式發(fā)展，而研究從理論上梳理應(yīng)用的具體方面以及相關(guān)策略建議。這一研究將豐富相關(guān)的理論內(nèi)容，對于理論的更新以及職業(yè)教育研究發(fā)展都有積極意義。另一方面，理論研究反饋實踐展開，通過智能機(jī)器人的應(yīng)用研究可以更好地發(fā)揮兩者的作用，指導(dǎo)職業(yè)教育的展開，能夠整體性帶動職業(yè)教育未來發(fā)展效應(yīng)提升，也有助于人工智能技術(shù)的廣泛性普及與應(yīng)用。