智能機器人引領高新技術發(fā)展

　　智能機器人對高新技術產業(yè)的引領作用

　　機器人技術整合各領域的研究成果，有機集成各領域的技術優(yōu)勢，并且應用范圍廣泛，因此，對現(xiàn)代化的新技術產業(yè)有著極其重要的引領作用。

　　第一，對制造裝備業(yè)的引領作用。在制造、裝配、加工等行業(yè)中，機器人引領著更新?lián)Q代和產業(yè)轉型。目前，我國工業(yè)競爭力主要來自于廉價的勞動力資源，形成了眾多粗放型、勞動密集型產業(yè)。然而，此發(fā)展模式的弊端日益凸顯。一方面，隨著國民收入的增長，我國的勞動力成本逐年增加，相對于越南、馬來西亞、泰國等東南亞國家而言，已無優(yōu)勢。另一方面，此模式導致我國長期處于產業(yè)價值鏈末端，以加工業(yè)為主體，附加價值小，抗風險能力差。因此，產業(yè)轉型與升級、變“中國制造”為“中國創(chuàng)造”迫在眉睫。機器人技術在工業(yè)生產中具體表現(xiàn)為工業(yè)生產流水線和各類智能設備與裝置，將提高制造裝備的智能化水平，大大提升生產效率、產品質量、作業(yè)安全性，并增加產品的種類。只有擁有高精度、高可靠性的工業(yè)機器人才能保證制造產業(yè)的高附加值、高創(chuàng)新性和高技術瓶頸，才能提升我國制造業(yè)的水平。同時，高質量的服務機器人需要高質量的機械元器件，包括微型電機、傳感器等。機器人的高速發(fā)展將要求這些機械零部件具有更優(yōu)的性能。

　　第二，對家用電子行業(yè)的引領作用。在電子行業(yè)，機器人引領著電子產品的性能和需求。服務機器人最終將成為一種家用電子產品，正如洗衣機、冰箱一樣。同時，與傳統(tǒng)家電相比，服務機器人是種類繁多的電子產品，不僅有老人或小孩專用的，也有工人專用的，不僅有家庭專用的，也有社區(qū)專用的。一個機器人是由眾多電子元件搭建而成，用戶對機器人的高要求，實際上就轉化為對電子元件的高要求;機器人市場的擴大，實質上也必將帶動電子元件市場的擴大。同時，機器人的智能技術與電子產品相結合，將形成一大批具有智慧的電子產品，極大提升電子產品的性能，增加電子產品的種類。

　　第三，對醫(yī)療診斷業(yè)的引領作用。在醫(yī)療器械產業(yè)中，機器人引領著家庭監(jiān)護的普及和醫(yī)療水平、生活水平的提高。其第一表現(xiàn)就是健康水平的提高，人們對健康的重視，必將帶來家庭監(jiān)護的廣闊市場。機器人技術集成了生理參數(shù)采集，生理指標判斷，遠程醫(yī)療等各種功能，將成為未來家庭生活的必備產品。同時，將機器人運用于手術過程，可輔助醫(yī)生提高動作的穩(wěn)定性、精確度、靈活性。例如達芬奇手術機器人，可將醫(yī)生在病人體外的動作精確傳遞到機械臂，轉化為手術器械在病人體內的動作，從而完成以前很難完成的外科手術。盡管其價格高達數(shù)千萬人民幣，但目前銷量已上千臺，由此可見，醫(yī)療機器人的市場前景十分廣闊。因此，機器人技術對醫(yī)療診斷業(yè)的引領作用表現(xiàn)在醫(yī)療儀器的家用化、便攜化、小型化和智能化，另一方面也表現(xiàn)在提高醫(yī)療診斷水平上。

　　第四，對儀器儀表業(yè)的引領作用。在儀器儀表行業(yè)中，機器人引領著傳感器的研發(fā)和革命，為了達到甚至超越人類五官的靈敏度和分辨率，機器人所使用的傳感器必須具有高質量和多樣性。目前，味覺和嗅覺傳感器的研發(fā)最為滯后，此根本原因就在于過去對此類傳感器的需求不夠，因此研發(fā)投入就少。機器人技術的發(fā)展，將會對此帶來直接需求。比如，目前已有的炒菜機器人僅能按照預定的程序實現(xiàn)烹飪，如果能夠加入味覺和嗅覺傳感器，則將會引起一場飲食革命——機器人可根據(jù)人的口味設定，自行地增加或減少各種作料，最終調節(jié)到最佳口味。

　　第五，對航空航天的引領作用。在航空航天產業(yè)中，機器人引領著長距離的空間探索以及航天器的低成本和自維護。機器人已成為空間探索不可缺少的工具，特別是在耗時長、路程遠的深度空間探索中，如月球、火星探索，機器人已基本取代了人的作用。同時，在近地軌道空間中，用空間機器人對衛(wèi)星進行維護，或是直接將機器人技術運用到下一代衛(wèi)星設計中形成智能衛(wèi)星，已成為提高衛(wèi)星壽命、降低使用成本和自我防衛(wèi)能力的必經之路。智能機器人在航天方面的引領作用不僅體現(xiàn)在對航天器的維護保養(yǎng)、提高性能上，而且開辟了新一代航天器的發(fā)展途徑。

　　智能機器人對相關學科的引領作用

　　對產業(yè)的引領作用，僅體現(xiàn)了機器人在實際應用上的效果。但作為一種集成技術，任何一個機器人技術的突破都必須建立在單項技術的革命上。因此，大力發(fā)展智能機器人技術，必將帶動相關學科的發(fā)展，對學科的基礎研究同樣起著重要的引領作用。

　　第一，圖像的理解。視覺是人類獲取信息最重要的來源。人看到一幅圖像，馬上能夠理解圖像的內容和含義。然而，機器視覺并非易事。現(xiàn)有的機器人主要還是以壓力傳感器、位置傳感器等工業(yè)傳感器為主，盡管機器人開始有搭載攝像頭的趨勢，但對視覺的理解仍然較低，往往需要有明顯的特征點作為輔助，同時抗干擾能力弱，對光照條件，部分遮擋等常見問題不能找到可靠的方法。機器人技術對圖像理解的要求是迫切的，也是急需的，它是保證機器人能夠工作于人類生活環(huán)境的重要條件。因此，對智能機器人的研究勢必提高人類對圖像的深入理解。人類對圖像的理解十分基本也非常重要，目前已經對許多領域(如醫(yī)學、氣象、航天等)產生了巨大的影響。

　　第二，人與機器的交互。機器人作為一種可以被稱之為“人”的機器，必須具備和人交互的能力。人和人之間的交流，主要以語言為主，這就涉及到語音識別、語音合成、自然語言理解等眾多領域的研究。同時，機器人可配搭超過人類感知能力以外的傳感器，可使得人機交互水平甚至高于人和人之間的交互水平。最典型的例子就是腦機接口，通過采集人的腦電波信號，利用信號處理、特征提取、模式分類等技術，即可將其意圖進行識別，并直接被機器人所理解。

　　第三，智能的描述。究竟什么是智能，智能在人腦中的儲存方式和表達方式是什么，如何描述智能等一些問題既是哲學問題、生理學問題、認知學問題，同時也是機器人學問題。人工智能的發(fā)展，已經對智能作出了初步的描述，如符號主義、聯(lián)結主義、行為主義等。但這些研究以及基于這些研究的具體實現(xiàn)，目前都不能完美地表達智能存在的方式。智能提取是指如何去學習和獲得人類已有的智慧，并通過具體的描述方式，讓機器人得以掌握，并根據(jù)新的數(shù)據(jù)自發(fā)地推理、派生和演化出新的知識。對于智能提取的研究，已經誕生了神經網絡、統(tǒng)計學習、專家系統(tǒng)、模糊推理等多種智能提取和運算方法。為了讓機器人更加聰明，具有堪比人類甚至超越人類的智慧，必須加深智能本質的研究。

　　第四，規(guī)劃與控制。機器人要獨立自主地完成工作，就必須對自身的行為進行規(guī)劃和控制。規(guī)劃涉及到動作規(guī)劃、任務分配、工作調度、工程優(yōu)化等，而控制涉及到姿態(tài)控制、運動控制、能量控制等。目前，規(guī)劃和控制理論主要應用于工業(yè)、航天、軍事等領域，具有環(huán)境定義明確、工作任務結構化等特點。如何保證機器人能順利地工作于人類日常生活環(huán)境，研究非結構化工作場景的智能規(guī)劃控制方法極為重要，在理論、算法研究、實際應用等多層面都極可能產生全新的成果。