机器人发展趋势的未来展望

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：从机器人研究的发展过程来看，可分为人工智能机器人与自动装置机器人两种潮流。构成智能机器人的关键技术很多，在考虑智能机器人的智能水平时，将作业环境分为三类，依次为设定环境、已知环境和未知环境。从长远的观点来看，在未知环境中学习，是智能机器人的一个重要研究课题。这种以模型为基础的视觉和机器人学是今后智能机器人研究的一个重要内容。但目前对智能机器人还没有一个统一的定义。

从机器人研究的发展过程来看，可分为人工智能机器人与自动装置机器人两种潮流。前者着力于实现有知觉、有智能的机械；后者着力于实现目的，研究重点在于动作速度和精度，各种作业的自动化。智能机器人系统由指令解释、环境认识、作业计划设计、作业方法决定、作业程序生成与实施、知识库等环节及外部各种传感器和接口等组成。智能机器人的研究与现实世界的关系很大，也就是说，不仅与智能的信息处理有关，而且还与传感器收集现实世界的信息和据此机器人做出的动作有关。此时，信息的输入、处理、判断、规划必须互相协调，以使机器人选择合适的动作。

构成智能机器人的关键技术很多，在考虑智能机器人的智能水平时，将作业环境分为三类，依次为设定环境、已知环境和未知环境。此外，按机器人的学习能力也可分为三类，依次为无学习能力、内部限定的学习能力及自学能力，将这些类别分别组合，就可得出3×3矩阵状的智能机器人分类，目前研究得最多的是在已知环境中工作的机器人。从长远的观点来看，在未知环境中学习，是智能机器人的一个重要研究课题。

考虑到机器人是根据人的指令进行工作的，则不难理解以下三点对机器人的操作是至关重要的：

（1）正确地理解人的指令，并将其自身的情况传达给人，同时从人那儿获得新的知识、指令和教益（人-机关系）；

（2）了解外界条件，特别是工作对象的条件，识别外部世界；

（3）理解自身的内部条件（如机器人的臂角）、识别内部世界。上述第三项是相当容易的，因为它是伺服系统的基础，在各种自动机床或第一代机器人中已经实现。对于具有感觉的第二代机器人（自适应机器人），有待解决的主要技术问题是对外界环境的感觉，根据得到的外界信息适当改变其动作。对于像玻璃那样透明的物体以及像餐刀那样带有镜面反射的物体，均是人工视觉很难解决的问题。此外，对于基于模式的操纵来说，像纸、布一类薄而形状不定的物件也相当难以处理。总之，如何将几何模型所忽略的一些物理特征（如材质、色泽、反光性等）予以充分利用，是提高智能机器人认识周围环境水平的一个重要研究内容。

第三代机器人所涉及的主要技术是什么呢？第三代机器人也称智能机器人，从智能机器人所应具有的知识着眼，最主要的知识是构成其周围环境物体的各种几何模型，从几何模型的不同性质（如形状、惯性矩）分类，定出其阈值。搜索时逐次逼近，以求得最为接近的模型。这种以模型为基础的视觉和机器人学是今后智能机器人研究的一个重要内容。

但目前对智能机器人还没有一个统一的定义。也就是说。在软件方面，究竟什么是机器人的智能。它的智力范围应有多大，目前尚无定论；硬件方面，采用哪一类的传感器，采用何种结构形式或材料的手臂、手抓、躯干等的机器人才是智能机器人所应有的外表，至少在目前尚无人涉及。但是，将上述第二项功能扩大到三维自然环境，并建立第一项中提到的联络（通信）功能，将是第三代机器人研究的一个重要课题。第一、第二代机器人与人的联系基本上是单向的，第三代机器人与人的关系如同人类社会中的上、下级关系，机器人是下级，它听从上级的指令，当它不理解指令的意义时，就向上级询问，直至完全明白为止（问答系统）。当数台机器人联合操作时，每台机器人之间的分工合作以及彼此间的联系也是很重要的，由于机器人对自然环境知识贫乏，因此，最有效的方法是建立人-机系统，以完成不能由单独的人或单独的机器人所能胜任的工作。

机器人发展趋势的未来展望

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