浅析机器人的研究现状与发展前景

刘磊

摘 要：该篇文章首先介绍了机器人一词的由来以及对何为机器人做了一个简单介绍，指出机器人所具有的一些特点，其次详细展开对国内外机器人的研究现状的一些介绍，主要介绍了工业机器人、仿人机器人、特种机器人、纳米机器人等几种当前应用广泛和未来发展前景广阔的机器人。通过对比国内外机器人的研究现状指出一些机器人领域现在所存在的一些不足之处，从而展开对机器人的未来发展前景的概括。

关键词：机器人 研究现状 不足之处 发展前景

中图分类号：G433 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（c）-0057-02

机器人的英文名词是Robot，Robot来源于捷克作家卡雷尔卡佩克（Karel Capek）所写的一个剧本：罗萨姆的万能机器人[1]。根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”）创造出“机器人”这个词。英文中的Robot一词由此而来，自此以后世界各国以Robot一词作为机器人的代名词。

国际标准化组织（ISO）将机器人定义成是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助可编程序操作来处理各种材料、零件、工具，以执行种种任务。根据国际标准化组织的定义我们可以按以下特征来描述机器人：（1）机器人具有类似于人的上肢的动作机构，能够执行一定的功能。（2）机器人具有一定程度的智力与识别能力。（3）机器人是一种人造的机器或者机械电子装置。

1 国内外机器人的研究现状

1.1 国外机器人的研究现状

国外机器人的研究起步早，可追溯至20世纪中期。因此国外机器人技术发展较为成熟，其中以美国、日本、德国等发达国家为代表，机器人发展至今已经有了许多分支，但现阶段主要还是以工业机器人的研究为主。

（1）工业机器人。工业机器人利用机械手、刀具或其他装配的加工工具来实现物料的加工搬运等作业。依据使用用途的不同，可分为焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人等。1960年美国“联合控制公司”研制出世界上第一台真正意义上的工业机器人——Unimate工业机器人。两年后，美国AMF公司生产出另一种可编程序的工业机器人Versatran。

（2）仿人机器人。仿人机器人[2]主要是模仿人的形态和行为，在形态上和人类差不多。在仿人机器人方面走在前端的当属日本，日本在仿人机器人技术上发展较为成熟。1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎因长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。

（3）纳米机器人。“纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴，它的设计理念来自于分子水平的生物学原理，从分子或原子水平上实现对目标的作业。诺贝尔奖得主理论物理学家理查德-费曼率先提出纳米技术设想。根据这一设想，2010年5月，美国哥伦比亚大学的科学家成功研制出一种纳米蜘蛛机器人，它是由脱氧核糖核酸分子构成的。这种纳米机器人只有4纳米长，比人类头发丝直径的十万分之一还小。自20世纪60年代纳米技术设想的提出，纳米机器人得到了迅速发展并不断丰富中。纳米机器人未来的一个发展方向是医用纳米机器人，将医用纳米机器人用于医疗方面将会带来一场医学革命，将会为解决疑难杂症做出突出贡献。

1.2 国内机器人的研究现状

我国机器人行业起步晚，开始于20世纪70年代，发展至今，已有30多年的历史。我国机器人行业虽然起步较欧美日等发达国家晚，但是我国在机器人这一行业发展迅速，特别是步入21世纪以来，我国在工业机器人、特种机器人等方面取得了突破的进展。经过几十年的不懈努力，目前我国已基本形成涵盖整个机器人产业链的技术研究与产品开发能力，已成为全球最大的机器人市场。

（1）工业机器人。在工业机器人方面，目前我国已经成为全球最大的应用市场。但当前我国工业机器人行业覆盖面低，仅限于一些较为高端的行业中。但由于面临传统制造业转型升级对工业机器人需求增长，我国工业机器人市场潜力巨大。据中国机器人行业统计报告显示，我国焊接机器人和喷涂机器人都占了不小的比重，而焊接机器人更是占了将近1/3。因此，可以看出中国焊接机器人在工业机器人中所占的比重，所以从某种意思上来说，焊接机器人更是中国工业机器人发展现状的一个缩影。

（2）特种机器人。特种机器人需执行特殊任务，其研发紧密结合国家发展战略、国防、公共安全等方面的需求，比如航天、深海、极地探测等。近几年来，我国特种机器人在航天、深海等极限作业状况下取得了令人显著的成就。在“嫦娥工程”无人月球探测阶段，我国玉月面巡视探测器玉兔号月球车是我国在空间作业领域所研制的一项重要成果。我国不仅在航空探索方面取得了巨大的成就，更在深海探索领域取得了同样的荣誉。我国水下机器人近几年来发展迅速，以“探索者号”[3]为代表，“探索者号”是我国自行研制的第一台无缆水下机器人，“探索者号”并在国内外首创了水下平台对接回收技术。

2 机器人发展不足之处

机器人行业作为新生代领域，近10年来发展迅速，为人类社会的发展做出了突出的贡献，但毕竟发展时间相对较短，难免有一些不足之处。

（1）灵敏度不高，智能控制系统差。现代机器人的研究开发虽说已走上智能水平，但其智力水平有限，机器人的智能控制是通过传感器感知周围环境，来做出相应的动作。因此智能控制水平的高低直接决定着机器人做出动作响应的快慢程度。

（2）抗电磁干扰能力差。机器人由于其自身材料和结构的因素，其抗电磁干扰的能力相对较差。这会导致机器人在电磁干扰较大的环境下无法完成作业。

（3）对环境的适应性较差。这种机器人更多的指的是野外作业的机器人。野外作业时环境变幻莫测，地形崎岖不平更是对机器人的作业产生极大的干扰。

（4）运营成本高，普及性差。机器人的研发过程涉猎面广，技术水平高，投入的成本也会因此居高不下，导致运营成本偏高，普及性差，难以深入行业的各个领域。

3 机器人的未来发展前景

通过研究国内外机器人的发展现状我们了解了机器人的能力和魅力，总结当前机器人发展中所存在的不足之处，我们知道机器人未来发展前景十分广阔。因此未来机器人的主要发展趋势集中在以下几个方面。

（1）机器人的人性化。事物的发展要讲究以人为本，机器人也不外乎于此，机器人的研制是为人类服务，解放人的体力劳动，基于此方面，机器人就必须做到人性化的要求，以满足人的需求。

（2）机器人的智能化。机器人的智能化是机器人研究领域的一大攻坚问题，机器人的智能化更是大势所趋。机器人的智能化能够高效率地完成作业，达到效率的最大化。

（3）机器人的普及化。如何让机器人走进万千普通老百姓的家庭中，是机器人研制者需要攻克的一大艰巨任务。只有让机器人走进人类的生活中，在生活中的方方面面为人类服务，才能实现机器人的普及化。

（4）机器人的微型技术。这是机器人研究的一个新的领域和发展方向，过去的研究在这个领域几乎是空白的，因此该领域研究进展的突破将是一个全新的技术革命。

（5）机器人语言交流功能的完美。智能机器人，既然已经被赋予“人”的特殊含义，那当然需要有比较完美的语言功能，这样就能与人类进行一定的，甚至完美的语言交流，所以机器人语言功能的完善是一个非常重要的环节。

4 结语

机器人研究领域的几十年发展，使机器人得到了迅速的发展，并且分化出许多分支。机器人的发展大大促进了人类社会的发展与进步，为人类的文明做出了重大的贡献。随着科学技术的不断发展，机器人研制也将会不断地做出突破，机器人的智能化也将不断提升，从而实现机器人真正意义上的高智能。

参考文献

[1]芮延年.机器人技术及其发展[M].化学工业出版社，2008.

[2]郭巧.现代机器人学：仿生系统的运动感知与控制[M].北京：北京理工大学出版社，1999.