物聯(lián)網(wǎng)背景下智能機(jī)器人行業(yè)發(fā)展前景展望

物聯(lián)網(wǎng)背景下智能機(jī)器人行業(yè)發(fā)展前景展望

摘要：工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn),機(jī)器人逐漸成為遍布各行各業(yè)的前沿產(chǎn)品?，F(xiàn)階段的智能機(jī)器人只是依據(jù)先驗(yàn)知識(shí)和采集數(shù)據(jù),按照預(yù)定規(guī)則設(shè)計(jì)的仿生機(jī)器人,其生物特點(diǎn)不明顯且欠缺溝通互動(dòng)能力,與真正的人工智能相差仍較遠(yuǎn)。具有獨(dú)立邏輯思維、流暢化肢體動(dòng)作、完全自主學(xué)習(xí)能力的模擬生物型機(jī)器人的實(shí)現(xiàn),目前仍是一項(xiàng)難以攻克的世界性難題。雖然技術(shù)難度較大,但對(duì)于機(jī)器人的熱情和技術(shù)研發(fā)從未停止或者減少,反而隨著電子信息行業(yè)的更新?lián)Q代,關(guān)于機(jī)器人的研究和生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大。從機(jī)器人在未來(lái)的重要性和市場(chǎng)占有量方面考慮,提倡我國(guó)應(yīng)將對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為一項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略對(duì)待,事關(guān)國(guó)計(jì)民生。本文首先介紹機(jī)器人發(fā)展的幾個(gè)主要事件和時(shí)間節(jié)點(diǎn),體現(xiàn)了機(jī)器人行業(yè)的前沿性和發(fā)展的跳躍性,從行業(yè)背景和遍布領(lǐng)域出發(fā),總結(jié)智能機(jī)器人的主要功能和研究現(xiàn)狀,并對(duì)其將來(lái)可能涉及的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)想,根據(jù)應(yīng)用對(duì)象分析機(jī)器人制作的若干項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。文章最后對(duì)未來(lái)的人工智能機(jī)器人可能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)做出大膽的展望,從人機(jī)交互、動(dòng)作語(yǔ)言溝通、模擬真實(shí)生物體、自主排除故障和修復(fù)再生、功能種類多樣化等方面詳細(xì)展開,探索其未來(lái)的實(shí)現(xiàn)方式,并對(duì)其進(jìn)行可行性分析。在不久的將來(lái),機(jī)器人的仿生技術(shù)和人工智能化水平一定能夠完美詮釋仿人機(jī)器人的概念,體現(xiàn)人類智慧的偉大和奇妙。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人;人工智能;仿生;物聯(lián)網(wǎng);

1機(jī)器人行業(yè)背景及發(fā)展歷程

電子信息行業(yè)不斷發(fā)展,眾多智能化產(chǎn)品層出不窮,機(jī)器人是其中最為典型的智能產(chǎn)品之一。在國(guó)家大力倡導(dǎo)和科技迅猛發(fā)展的雙重要求下,工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程正在不斷深入,機(jī)器人逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活的關(guān)注熱點(diǎn),對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展,智能機(jī)器人的應(yīng)用正逐漸從最初的工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展到如今遍布國(guó)防事業(yè)、教育行業(yè)、大眾娛樂(lè)、民生醫(yī)療、救助救災(zāi)等各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)器人的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)正逐步凸顯,在人工無(wú)法完成高危環(huán)境工作或者繁重工作時(shí),機(jī)器人可以替代人工作業(yè),節(jié)省勞動(dòng)力且安全可靠。因此對(duì)智能機(jī)器人的先進(jìn)技術(shù)和創(chuàng)新能力的研究,各界機(jī)器人研發(fā)企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)極為激烈。此外在教育行業(yè),各大高校爭(zhēng)相開設(shè)與機(jī)器人密切相關(guān)的專業(yè),以達(dá)到教育與市場(chǎng)接軌,由此迸發(fā)出各種關(guān)于機(jī)器人的研究課題,在畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目申報(bào)、學(xué)科競(jìng)賽等方面屢見不鮮。

機(jī)器人行業(yè)是一門較新的行業(yè),發(fā)展迅猛。1954年出現(xiàn)了第一臺(tái)可編程機(jī)器人,1964年第一個(gè)人工智能研究所成立,1968年第一臺(tái)智能機(jī)器人誕生,1995年出現(xiàn)外科手術(shù)機(jī)器人,1997年探險(xiǎn)者機(jī)器人登陸火星并拍攝照片發(fā)回地球,同年人形機(jī)器人P3問(wèn)世,2008年第一個(gè)有生物腦的機(jī)器人"米特-戈登";被研制生產(chǎn),2014年研發(fā)的仿人形機(jī)器人"阿西莫";能跑能走、上下階梯、熟練地踢足球和開瓶倒茶倒水,2016年3月,"李世石-谷歌AlphaGo人機(jī)大戰(zhàn)";最終以機(jī)器戰(zhàn)勝人類的結(jié)果告終,同年4月,中科大體驗(yàn)交互機(jī)器人"佳佳";與人類對(duì)話。短短幾十年的時(shí)間,機(jī)器人行業(yè)從無(wú)到有,發(fā)展成為現(xiàn)今各行各業(yè)不可或缺的組成部分,形式更加多樣化并且技術(shù)日趨成熟。

2機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)器人作為一種自動(dòng)化機(jī)器,具有自動(dòng)控制的程序和一定的結(jié)構(gòu)形態(tài),能夠完成一定的動(dòng)作,具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力【2】。目前市面上的機(jī)器人種類繁多,按照功能進(jìn)行分類,有節(jié)省勞動(dòng)力的搬運(yùn)機(jī)器人和清掃機(jī)器人,進(jìn)行極限作業(yè)的噴漆機(jī)器人、空間機(jī)器人、海底機(jī)器人、救援機(jī)器人,用于醫(yī)療、福利的外科手術(shù)機(jī)器人和智能輪椅,陪伴型的機(jī)器寵物如日本的機(jī)器狗、機(jī)器貓等等。遍布各行各業(yè)的機(jī)器人所具有的功能也五花八門,涉及的關(guān)鍵技術(shù)也復(fù)雜多樣,以基于物聯(lián)網(wǎng)的智能機(jī)器人為例,研發(fā)技術(shù)涉及仿生學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)等方面,功能全面且實(shí)現(xiàn)方式多樣化,具有智能搜索、環(huán)境監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集處理、遠(yuǎn)程控制、路線循跡等功能,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),利用電腦上位機(jī)或手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制用電設(shè)備等,也可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的智能自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)循跡、自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)避障,例如導(dǎo)盲機(jī)器人和智能拐杖等,讓人們的生活變的更加方便快捷。

當(dāng)前很多國(guó)家都在大力發(fā)展機(jī)器人教育和機(jī)器人產(chǎn)業(yè),關(guān)于機(jī)器人的大型賽事也較多,由此可見,未來(lái)的機(jī)器人將使信息革命的成果發(fā)光發(fā)熱,機(jī)器人市場(chǎng)還將超越信息產(chǎn)業(yè),成為今后世界工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。目前,智能機(jī)器人的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)新特點(diǎn),技術(shù)進(jìn)步呈現(xiàn)新趨勢(shì),產(chǎn)品研發(fā)呈現(xiàn)新熱潮。發(fā)達(dá)國(guó)家正以此為契機(jī),紛紛對(duì)智能機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行戰(zhàn)略部署和行業(yè)壟斷,在軍用領(lǐng)域和國(guó)防領(lǐng)域限制他國(guó)先進(jìn)產(chǎn)品,以搶占產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。反觀我國(guó),傳統(tǒng)機(jī)器人及關(guān)鍵部件的核心技術(shù)總體薄弱,產(chǎn)業(yè)面臨空心化風(fēng)險(xiǎn);對(duì)智能機(jī)器人部署不足,與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距很可能被進(jìn)一步拉大。為此,我國(guó)應(yīng)該加緊部署智能機(jī)器人戰(zhàn)略,建立技術(shù)創(chuàng)新載體,加大技術(shù)研發(fā)力度,明確產(chǎn)品發(fā)展方向,完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),搶占機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個(gè)制高點(diǎn)。

3機(jī)器人行業(yè)發(fā)展前景展望

現(xiàn)階段的機(jī)器人發(fā)展有以下幾方面的變化,在功能上由主要用于制造生產(chǎn)線逐步趨向于工程、社會(huì)服務(wù)、人類生活等各個(gè)領(lǐng)域,工作環(huán)境由結(jié)構(gòu)化環(huán)境下規(guī)則工作轉(zhuǎn)向適應(yīng)非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的各種靈活需求,其智能程度也正由具有簡(jiǎn)單智能的工業(yè)機(jī)器人逐漸發(fā)展成為具有綜合和集成能力的智能機(jī)器人。機(jī)器人的人工智能性主要體現(xiàn)在規(guī)劃和配置、機(jī)器感知、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)、分布式人工智能等方面,涉及的技術(shù)主要包括步態(tài)研究和路徑規(guī)劃、機(jī)器視覺、語(yǔ)義識(shí)別和信息融合、分布式問(wèn)題求解和多智能體行為協(xié)調(diào)等方面。智能性則要求機(jī)器人具有一定的類人化思維,而現(xiàn)階段的意識(shí)化機(jī)器人最多只具有簡(jiǎn)單的意識(shí),隨著機(jī)器人智能化需求的提高,未來(lái)智能機(jī)器人的發(fā)展將更加注重意識(shí)形態(tài)的復(fù)雜化?？赡艿膸状蟀l(fā)展趨勢(shì)概括性如下:

①語(yǔ)言和動(dòng)作形態(tài)的溝通無(wú)障礙:部分機(jī)器人的使用是面向一些特殊人群或者特定顧客群體,所以人機(jī)交互環(huán)節(jié)要盡可能要求無(wú)障礙,對(duì)其語(yǔ)言功能的完善極為重要。機(jī)器人具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力,能輕松地掌握多種語(yǔ)言,學(xué)習(xí)能力遠(yuǎn)高于人類。另外,在機(jī)器人與人類對(duì)話時(shí)會(huì)遇到?jīng)]有預(yù)先存儲(chǔ)的詞語(yǔ)或句子,此時(shí)需要機(jī)器人根據(jù)不同的語(yǔ)言環(huán)境進(jìn)行語(yǔ)言詞匯的重組,以利于人性化溝通。而對(duì)于無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行語(yǔ)言表達(dá)的人群,肢體語(yǔ)言的讀取就較為重要,這對(duì)機(jī)器人的學(xué)習(xí)能力和邏輯能力是很大的挑戰(zhàn)。

②肢體外貌更加趨向人類:為了減少機(jī)器人與人類的差異性,使得機(jī)器人的使用更加人性化,未來(lái)對(duì)機(jī)器人的體貌特性的設(shè)計(jì)會(huì)更加接近于人類,包括毛發(fā)、皮膚、肌肉、表情等方面。同時(shí)機(jī)器人的動(dòng)作也會(huì)更加多樣化,在行走、跑步、跳躍、舞蹈等方面動(dòng)作更加流線化,不至于看起來(lái)緩慢僵硬甚至重心不穩(wěn),未來(lái)機(jī)器人在人群中甚至可能達(dá)到以假亂真的程度。

③再生恢復(fù)能力更強(qiáng)大:部分機(jī)器人的制作是為了完成體力勞動(dòng),減少生產(chǎn)力的投入,而本身制作成本昂貴,因此對(duì)機(jī)器人的使用壽命要求越高越好。但是在使用過(guò)程中不可避免的會(huì)遇到一些故障,如元器件使用壽命限制、線路老化、機(jī)械故障等,這些故障都會(huì)影響機(jī)器人的工作質(zhì)量甚至使用壽命。為了節(jié)約成本投入,未來(lái)的智能機(jī)器人必須考慮如何修復(fù)的問(wèn)題,強(qiáng)大的自行復(fù)原功能將是一個(gè)值得攻克的技術(shù)難點(diǎn),要求機(jī)器人能夠隨時(shí)檢索自身運(yùn)行狀況,及時(shí)排除和修復(fù)故障。

④功能種類更加多樣化:未來(lái)機(jī)器人技術(shù)會(huì)滲透到各行各業(yè),因此對(duì)功能的要求會(huì)越來(lái)越多,如護(hù)士助手幫忙做手術(shù)、田園機(jī)器人幫忙采摘農(nóng)作物、園丁機(jī)器人、水下機(jī)器人完成水底勘測(cè)、軍用機(jī)器人進(jìn)行軍事偵查等功能。在服務(wù)方面還可以設(shè)計(jì)一些服務(wù)型機(jī)器人,就像影視人物"大白";一樣,兼具陪伴、服務(wù)、看護(hù)、保鏢等功能。隨著科技的進(jìn)步,未來(lái)機(jī)器人的功能將有可能實(shí)現(xiàn)"只有我們想不到,沒有我們做不到";的理想狀態(tài)。

4結(jié)語(yǔ)

如今各行各業(yè)對(duì)智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用還在不斷擴(kuò)展,有些單一重復(fù)性的人力勞動(dòng)已經(jīng)被機(jī)器人取代,如快遞分揀、食品包裝、集裝箱碼頭集疏運(yùn)等工作已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人工化操作,未來(lái)將有更多精細(xì)復(fù)雜的工作由機(jī)器人獨(dú)立承擔(dān),因此對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)的研究和突破工作仍需繼續(xù)深化,且任重道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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