智能機器人引領(lǐng)高新技術(shù)發(fā)展

　　【導(dǎo)讀：加大對智能機器人科學(xué)的基礎(chǔ)研究，加強對機器人核心技術(shù)的攻關(guān)，培育機器人產(chǎn)業(yè)市場，不僅能夠帶動智能機器人技術(shù)本身的發(fā)展，同時也必將引領(lǐng)其他相關(guān)高新技術(shù)的發(fā)展和壯大?！?/p>本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/111720.htm

　　在人類歷史上，當(dāng)某種技術(shù)被全力推進(jìn)時，往往會催生一大批相關(guān)的高新技術(shù)。

　　二戰(zhàn)后美國的阿波羅計劃就是典型例子，沒有阿波羅計劃，諸如高速計算機這樣的技術(shù)是不可能誕生的。正因如此，從上世紀(jì)60年代后期開始發(fā)展的智能機器人技術(shù)，也正在對許多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和科學(xué)研究起著重要的引領(lǐng)作用。

　　機器人技術(shù)的發(fā)展與基本元素

　　早期機器人主要表現(xiàn)為簡單的操作手，其任務(wù)是抓取部件，進(jìn)行位置變換或工位轉(zhuǎn)移，并完成一些單一的加工處理任務(wù)。隨著操作手在工業(yè)生產(chǎn)過程中數(shù)量逐漸增多、任務(wù)日益多樣，操作手之間開始交互和聯(lián)結(jié)，形成上下游鏈條關(guān)系，并最終實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中機器人和機器人構(gòu)成的流水線。在這一階段，機器人代替人工作，降低工人的勞動強度及技能要求，并能提高產(chǎn)品的質(zhì)量及穩(wěn)定性。

　　隨著空間技術(shù)的發(fā)展，空間機器人應(yīng)運而生。其主要任務(wù)是在太空環(huán)境下對航天器表面進(jìn)行檢測和維修?？臻g機器人不再工作于結(jié)構(gòu)化的環(huán)境、完成既定的任務(wù)，它隨時隨地需要對周圍工況進(jìn)行感知和判斷。

　　在復(fù)雜工況下完成任務(wù)的需求對機器人技術(shù)的發(fā)展起到了革命性的推動作用，使機器人技術(shù)從執(zhí)行單一任務(wù)的研究，發(fā)展為結(jié)合傳感器、控制器、執(zhí)行器的集成技術(shù)。這一階段，機器人可以完成人不能完成的任務(wù)，拓展了人類工作范圍，突破人類在生理上的限制。

　　近20年來，微電子、通信、計算機、人工智能、控制和圖像處理等學(xué)科的突飛猛進(jìn)，為機器人的高度智能化奠定了基礎(chǔ)。機器人不再是冷冰冰的生產(chǎn)工具，它逐漸成為日常生活中人類的助手和伴侶，在生活、健康、娛樂等多方面對人類提供服務(wù)，由此產(chǎn)生了巨大的服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)。比如，在家庭醫(yī)療監(jiān)護(hù)方面，普通家庭往往只有一個溫度計，必須等到病征明顯才能發(fā)現(xiàn)疾病。醫(yī)療機器人可工作于家庭環(huán)境，對用戶的生理狀況做自動測量并對生理指標(biāo)進(jìn)行智能判斷或提交醫(yī)護(hù)人員，及時報警、提早診斷，達(dá)到“治未病”的效果。同時，醫(yī)療機器人還可幫助醫(yī)生實現(xiàn)復(fù)雜的手術(shù)，減小創(chuàng)口、擴展視野、提高靈敏度和可控性。再如，在家庭服務(wù)方面，機器人可像一個管家一樣對家居生活進(jìn)行全方面的照顧，輔助老人和小孩料理生活，并在主人離開時，實現(xiàn)家庭監(jiān)控。在這一階段，機器人的工作對象發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，由物及人，成為人類的朋友和伙伴。

　　盡管機器人種類千差萬別、任務(wù)多種多樣，但從機器人科學(xué)技術(shù)的本質(zhì)上來說，主要包含三個基本要素，即感知、決策和動作。

　　感知功能：機器人信息的輸入，就像人的五官負(fù)責(zé)采集工作環(huán)境的數(shù)據(jù)一樣。感知技術(shù)主要是傳感器技術(shù)和通信技術(shù)，前者負(fù)責(zé)將實際世界的物理特性轉(zhuǎn)換為機器人可理解的數(shù)字量，而后者則負(fù)責(zé)將數(shù)字量快速、無誤地傳遞到機器人的決策層。

　　決策功能：機器人智能性的表現(xiàn)，就像人的大腦對感知到的信息作出判斷并為下一步動作發(fā)出指令。決策技術(shù)主要是人工智能技術(shù)及智能控制技術(shù)，它要求機器人能夠?qū)崟r地、閉環(huán)地處理各類工況，而不僅僅是完全按照預(yù)定程序進(jìn)行開環(huán)執(zhí)行。

　　動作功能：決策器的命令必須得到執(zhí)行，而執(zhí)行需要由一系列動作來得以實現(xiàn)，就像人的運動系統(tǒng)在大腦的命令下產(chǎn)生實際動作一樣。實現(xiàn)動作功能的主要技術(shù)為執(zhí)行機構(gòu)技術(shù)，包括手臂、手爪、移動平臺、驅(qū)動器，同時也涵蓋了執(zhí)行機構(gòu)的控制器，如電機控制器、壓力控制器等等。

　　智能機器人技術(shù)的特征

　　機器人科學(xué)與技術(shù)有著顯著的特征。

　　首先，機器人技術(shù)是智能技術(shù)。智能性是機器人的核心，這也是機器人之所以能夠稱之為“人”的主要原因。智能性表現(xiàn)為對工作環(huán)境的自動識別與判斷，其工作指令根據(jù)反饋信息自動生產(chǎn)，而不是基于開環(huán)設(shè)計。智能性也是機器人技術(shù)的難點，盡管目前人工智能技術(shù)已經(jīng)獲得了較大的突破，但相對于人的智能而言，機器人還十分笨拙、聰明度很低，尚需改進(jìn)。

　　其次，機器人技術(shù)是綜合性技術(shù)。綜合性是指機器人技術(shù)是集成技術(shù)，是典型的交叉學(xué)科。機器人技術(shù)的發(fā)展，必須建立在單一技術(shù)發(fā)展之上，而任何一個單一技術(shù)的突破，都可為機器人技術(shù)帶來革命性的轉(zhuǎn)變。例如MEMS技術(shù)的發(fā)展，使機器人小型化成為現(xiàn)實，催生出諸如血管機器人等一系列的微型機器人。

　　第三，機器人技術(shù)要求實時性。不管是早期的工業(yè)機器人，還是現(xiàn)在的空間機器人、服務(wù)機器人，都要求對現(xiàn)實情況作出快速的反應(yīng)。機器人的工作，歸根到底就是人的工作，甚至是人類活動的拓展和延伸。人能夠快速地對各種不可預(yù)知的突發(fā)情況作出實時的響應(yīng)，這就要求機器人也必須有此能力才能保證工作任務(wù)的完成。

　　第四，機器人技術(shù)是交互技術(shù)。機器人是人類的朋友和伙伴，就必須能夠理解人的意圖和思想，就必須實現(xiàn)與人和社會的交流。例如語音識別技術(shù)和語音合成技術(shù)，就是幫助機器人“聽”懂人類的語言，并將自己的回應(yīng)轉(zhuǎn)化為語音“說”給人類聽。人機交互技術(shù)的本質(zhì)就是讓機器人具有與人交流的能力，并且這一交流過程越自然越好。

　　第五，機器人技術(shù)是平臺技術(shù)，能帶來極大的平臺效應(yīng)。機器人技術(shù)是仿人技術(shù)，人能做什么，機器人就能做什么。因此，機器人技術(shù)實際上是一個技術(shù)平臺，搭配什么樣的任務(wù)，就能變成特定的機器人。例如，將機器人配置為駕駛員，則可實現(xiàn)無人駕駛車，將機器人設(shè)計為飛行員，即為無人機。