智能机器人的现状及发展

曲全鹏 河南工程学院工程训练中心

近年来智能机器人发展迅速，国内外都越来越重视机器人技术的发展，欧美一些发达国家通过金融危机认识到了实体经济的重要性，特别是制造业的发展，所以他们力图抢占高端制造业市场，并不断扩大竞争优势。而机器人技术是现在的新兴技术，是公认对未来有重要影响的高新技术，欧盟在第七框架计划中规划了“认知系统与机器人技术”研究、美国启动了“美国国家机器人计划”、日本和韩国在服务型机器人方面也制定了相应计划，我国在国家863 计划、国家自然科学基金、国家科技重大项目等规划中对机器人研究给予极大的重视。

机器人技术是集机械工程技术、电子技术、计算机技术、传感器技术、自动控制技术、仿生学、人工智能等多学科的复杂机械，机器人的智能技术代表了机电一体化技术的发展水平，机器人技术是当代科学研究和运用最活跃的领域之一。智能机器人的发展程度侧方面反映了国家的科技水平。

1 智能机器人的国内外发展现状

1.1 智能机器人的现状

智能机器人研究的主要内容分为两个方面，一方面是怎样才能使智能机器人有主动的自主性，怎样让机器人能独立于人，人们可以通过简单的人机交流，智能机器人能根据人的需要自动生成完成任务的程序，自主分析环境因素，按一定的步骤完成任务。另一方面是，提高智能机器人的各种环境适应性，能在不同的环境条件下完成任务，随着社会科学的发展，智能机器人在不同的领域都会发挥作用，怎样提高智能机器人适应能力，是未来机器人适应环境的基本要求。

目前，在制造业机器人代替人的工作已经是主要发展趋势，智能机器人还被广泛应用于教育、金融、医疗、交通、安防、电力等诸多领域，市场应用潜力非常大。因此，世界各国都在不断推进人工智能关键技术的研发、突破以及转化应用，促进智能机器人产业走向发展壮大。

智能机器人涉及到许多关键技术，主要有以下几个方面：多传感信息融合技术、导航和定位技术、路径规划技术、机器人视觉技术、智能控制技术和人机接口技术等。

1.2 我国智能机器人发展面临的问题

最近几年，我国的智能机器人发展迅速，由于我国对智能机器人的需求量迅速增大，国内开始有很多的企业重视研发智能机器人，智能机器人的研发取得了不小的进步，在机器人的视觉、声音仿真等方面都赶上了世界先进水平。但在机器人产业化的发展方面存在很多的问题。（1）机器人科学研究与国外发达国家相比起步较晚，核心零部件的制造技术含量低，我国机器人对国外机器人核心零件依赖性较强，特别是芯片的制作，由于国内没有掌握核心技术，创新能力缺乏，致使机器人生产的技术含量难以得到质的提升，我国的很多机器人还停留在仿制的阶段。（2）我国的高端机器人市场基本被国外品牌垄断，由于国内的关键部件都是进口，国内高性能的高性能伺服电机、控制器、轴承、高精密减速器等都不能突破质量关，造成国内企业对国有机器人不信任，严重影响了国内机器人的发展。（3）我国人工智能在大规模图像识别、机器翻译、语音识别等方面取得了突破性进展，走在了世界先进行列，现在我国在实验环境中测试的人工智能基本达到了我们的要求，但是在实际应用中还存在环境干扰的因素，人工智能还达不到应用的条件。（4）滥用人工智能可能会给人类带来道德和伦理上的风险，人工智能发展到今天已经从简单的执行人的指令，发展到可以自己收集数据吸取历史经验，根据以往的处理结果能自动的生成判断，这就会造成输出的结果可能符合某种逻辑但不符合人类的价值观。（5）人工智能的发展是基于芯片、操作系统等信息产业为基础,依靠底层算法的通用框架。这样就很容易被发达国家垄断，能够控制这些技术的输出权和定价权，这样就会给发展中国家带来使用被监控的风险，影响全人类共享人工智能的技术福利。

2 智能机器人的发展趋势

机器人按发展的程度可以分为四个阶段：第一阶段是只能完成简单的动作用于代替人类完成简单重复工作的工业机器人；第二阶段是带有一些感知环境的传感装置，能通过传感器反馈功能控制机器人适应环境变化的能力；第三阶段是高智能阶段，带有多种感知传感器，具有多种感知功能和高度的适应能力，能根据具体的情况进行复杂的逻辑推理，自主判断及决策，在不同的工作环境中都能发现问题、解决问题，具有独立行走和自制能力；第四阶段是具有与人类相似的情感，能自主的与人类交流，会帮助人类完成各种工作，是机器人发展的理想阶段。

机器人的应用，现在已经不是做简单的重复动作，机器人的智能化和群体协作解决问题的能力成为现在工业机器人的发展关键。机器人在工业是如何提高速度、精度、承载能力等方面都有很大的提升空间；在工业应用上很多机器人和人是在重叠的空间协同工作的，这就要求机器人有一定的感知、智能控制达到人机融合，人机融合的程度需要研发人员的继续努力；机器人的应用越来越广泛，不仅在工业领域，机器人在医疗、勘探、服务、教育和交通等领域都有广泛的应用。这就要求机器人的适应环境能力、自主控制功能、人机融合程度等都提出了更高的要求。

第一，适应环境能力。根据对机器人的不同需求，它的工作环境是不确定的，可以在室内、室外、空中、海里等，其温度、气压、地形等都有复杂的变化，这就要针对不同的工作环境设计不同机构和控制方法的机器人，科学家根据仿生学原理，设计出各种功能的机器人，比如具有飞行、游动、爬行或跳跃等不同运动能力的适应环境条件的机器人。在面对动态变化、复杂和未知的外部环境中，机器人如何能准确感知是机器人进行程序决策和控制的基础。怎样把感知信息融合在一起，使机器人有环境理解和建模的能力，学会自主判断是机器人适应环境研究的重要内容。

第二，自主控制。自主控制机器人结合了环境感知、动态规划和运动控制等功能，在无人干预的情况下，能自主控制自己的动作，确保机器人规避危险保护自己、保证能完成预定的任务。

第三，人机融合。人机融合不是简单的机器人与人工操作的融合，而是机器人与人的融合。通过仿生学、神经学、脑科学及互联网技术等的结合，使人与机器有机的结合在一起，人机融合是机器人发展的理想阶段，随着科学技术的不断进步，相信不久的将来一定能实现。

3 结论

目前智能机器人的智能水平还不够高，机器人的核心元件还有待研究，努力解决智能机器人的适应环境能力，提高各方面的质量技术及其综合应用，大力提高智能机器人的智能程度，提高智能机器人的自主控制、适应环境能力和人机融合是智能机器人发展的关键。智能机器人今后的发展一定要融合感知如视觉、力觉、嗅觉等具有独立的自我分析和解决问题的能力，人与机器人达到人机融合。