智能機器人引領高新技術發(fā)展

　　【導讀：加大對智能機器人科學的基礎研究，加強對機器人核心技術的攻關，培育機器人產業(yè)市場，不僅能夠帶動智能機器人技術本身的發(fā)展，同時也必將引領其他相關高新技術的發(fā)展和壯大?！?/p>本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/111720.htm

　　在人類歷史上，當某種技術被全力推進時，往往會催生一大批相關的高新技術。

　　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是不可能誕生的。正因如此，從上世紀60年代后期開始發(fā)展的智能機器人技術，也正在對許多高新技術產業(yè)和科學研究起著重要的引領作用。

　　機器人技術的發(fā)展與基本元素

　　早期機器人主要表現為簡單的操作手，其任務是抓取部件，進行位置變換或工位轉移，并完成一些單一的加工處理任務。隨著操作手在工業(yè)生產過程中數量逐漸增多、任務日益多樣，操作手之間開始交互和聯結，形成上下游鏈條關系，并最終實現了工業(yè)生產中機器人和機器人構成的流水線。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，并能提高產品的質量及穩(wěn)定性。

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

　　在復雜工況下完成任務的需求對機器人技術的發(fā)展起到了革命性的推動作用，使機器人技術從執(zhí)行單一任務的研究，發(fā)展為結合傳感器、控制器、執(zhí)行器的集成技術。這一階段，機器人可以完成人不能完成的任務，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科的突飛猛進，為機器人的高度智能化奠定了基礎。機器人不再是冷冰冰的生產工具，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，由此產生了巨大的服務機器人產業(yè)。比如，在家庭醫(yī)療監(jiān)護方面，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進行智能判斷或提交醫(yī)護人員，及時報警、提早診斷，達到“治未病”的效果。同時，醫(yī)療機器人還可幫助醫(yī)生實現復雜的手術，減小創(chuàng)口、擴展視野、提高靈敏度和可控性。再如，在家庭服務方面，機器人可像一個管家一樣對家居生活進行全方面的照顧，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、任務多種多樣，但從機器人科學技術的本質上來說，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，就像人的五官負責采集工作環(huán)境的數據一樣。感知技術主要是傳感器技術和通信技術，前者負責將實際世界的物理特性轉換為機器人可理解的數字量，而后者則負責將數字量快速、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，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。決策技術主要是人工智能技術及智能控制技術，它要求機器人能夠實時地、閉環(huán)地處理各類工況，而不僅僅是完全按照預定程序進行開環(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，就像人的運動系統(tǒng)在大腦的命令下產生實際動作一樣。實現動作功能的主要技術為執(zhí)行機構技術，包括手臂、手爪、移動平臺、驅動器，同時也涵蓋了執(zhí)行機構的控制器，如電機控制器、壓力控制器等等。

　　智能機器人技術的特征

　　機器人科學與技術有著顯著的特征。

　　首先，機器人技術是智能技術。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。智能性表現為對工作環(huán)境的自動識別與判斷，其工作指令根據反饋信息自動生產，而不是基于開環(huán)設計。智能性也是機器人技術的難點，盡管目前人工智能技術已經獲得了較大的突破，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。

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

　　第三，機器人技術要求實時性。不管是早期的工業(yè)機器人，還是現在的空間機器人、服務機器人，都要求對現實情況作出快速的反應。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知的突發(fā)情況作出實時的響應，這就要求機器人也必須有此能力才能保證工作任務的完成。

　　第四，機器人技術是交互技術。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，就必須實現與人和社會的交流。例如語音識別技術和語音合成技術，就是幫助機器人“聽”懂人類的語言，并將自己的回應轉化為語音“說”給人類聽。人機交互技術的本質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，機器人技術是平臺技術，能帶來極大的平臺效應。機器人技術是仿人技術，人能做什么，機器人就能做什么。因此，機器人技術實際上是一個技術平臺，搭配什么樣的任務，就能變成特定的機器人。例如，將機器人配置為駕駛員，則可實現無人駕駛車，將機器人設計為飛行員，即為無人機。