機器人技術及其前景

趙瑞朝

摘要：機器人是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。目前在工業、醫學、農業、建筑業甚至軍事等領域中均有重要用途。機器人的出現并高速發展是社會和經濟發展的必然，是為了提高社會的生產水平和人類的生活質量。現在，國際上對機器人的概念已經逐漸趨近一致。

關鍵詞：機器人;人工智能技術;發展

0 引言

所謂機器人，通常被稱為自動控制機器人，自動控制機器包括所有模擬人類行為或思想與模擬其它物種的機械。對機器人狹義的定義和分類有很多爭議，甚至一些計算機程序，也被稱為機器人。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建筑業，或是危險的工作。它可以說是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產物。聯合國標準化組織采納了美國機器人協會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機;或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統。”

1 機器人分類

機器人按其智能程度可分為一般機器人和智能機器人。一般機器人是指不具有智能，只具有一般編程能力和操作功能的機器人。大多數專家認為智能機器人至少要具備以下三個要素：一是感覺要素，用來認識周圍環境狀態;二是運動要素，對外界做出反應性動作;三是思考要素，根據感覺要素所得到的信息，思考采用什么樣的動作。

感覺要素包括能感知視覺、接近、距離的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺的接觸型傳感器。這些要素實質上就相當于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機、圖像傳感器、超聲波傳感器、激光器、 導電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關等機電元器件來實現。對運動要素來說，智能機器人需要有一個無軌道型移動機構，以適應諸如平地、臺階、墻壁、樓 梯、坡道等不同的地理環境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機構來完成。在運動過程中要對移動機構進行實時控制，這種控制不僅要包括位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制及伸縮率控制等。智能機器人的思考要素是三個要素中的關鍵，也是應賦予機器人的必備要素。思考要素包括判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實質上是一個信息處理過程，而計算機則是完成這個處理過程的主要手段。

智能機器人根據智能程度的不同又可分為三種：（1） 傳感型機器人——具有利用傳感信息進行傳感信息處理及實現控制與操作的能力。（2） 交互型機器人——機器人通過計算機系統與操作員或程序員進行人-機對話，實現對機器人的控制與操作。（3） 自主型機器人——在設計制作之后，機器人無需人的干預，能夠在各種環境下自動完成各項擬人任務。

2 智能機器人技術的形成

智能機器人是人工智能的綜合成果，它是在擴大計算機的功能和研究人工智能的實驗床的基礎上形成和發展起來的。人工智能研究者通過智能機器人實驗床把人工智能活現出來，第一次證實了智能機器人可以根據環境和任務目標制定行動規劃和進行操作，尤其是它能使用簡單的工具 去完成某種任務，這項發現具有非常重要的科學價值。由于智能機器人本身難度較大，耗資多，與實際應用較遠，長期以來只有技術驅動，沒有形成產品，發展比較緩慢。而幾乎與其同期形成和發展的第一代工業機器人卻進展較快。智能機器人的主要研制目的是為了解決工業裝配、原子能利用、宇宙和海洋開發等領域的需要。由于研究目的明確，針對性強，實際需要迫切，研制和使用部門結合，資金、人力集中使用，因此研制出了面向自動化應用的各種機器人。如美國麻省理工學院的電動機機器人裝配系統以及西屋電 氣公司可實現柔性自動裝配的電動機機器人裝配系統，二者均可進行8種小型電動機的裝配;日本研制的各種智能機器人可用于電動機組裝、集成電路壓焊和印刷電路檢查等。另外，特殊條件下工作的特種機器人也已取得實驗成果。

3 機器人發展的前景與展望

由于人類的需求，隨著科技的發展，依靠信息的交流，現代科技界對機器人發展提出了展望，主要沿著三個方向發展：一是讓機器人具有更強的智能和功能;二是讓機器人更具人形，也就是更像人;三是微型化，讓機器人可以做更多細致的工作。這些都可以讓機器人更有能力并更好的為人類服務。

機器人可以為人類提供更多的勞動力，人們可以讓機器人做那些人們做不了、不愿做或做不好的事，例如，人們可以讓機器人做火山探險、空間探索等人類難以完成的工作，也可以讓機器人做噴漆、重物搬運等對人體有害的工作，也可以讓機器人那些單調枯燥的重復性勞作等。機器人發展到現在，已經出現或者人們想象的機器人越來越多，例如，護士機器人、腦外科機器人、消防機器人、導游機器人、水下探索機器人、農林業機器人、軍用機器人、娛樂機器人等，可以說隨著機器人的不斷發展，機器人將會逐漸向人類社會走近并將影響著人類社會的各行各業的發展乃至影響到人類生活的方方面面。

4 總結

機器人技術是跨領域和現代科學技術的綜合體現，機器人的發展代表著國家的綜合實力和水平，現在很多工業先進的國家已將機器人技術列入本國高技術的發展計劃，其發展呈現出兩個顯著特征：一個是在橫向上，機器人的應用越來越多，正在從傳統的制造業到人類生活和工作的各個領域，它的種類逐步增加;另一方面，在縱向上，隨著不但擴大的需求范圍，機器人結構的發展與變化，高端系統顯示顯著的仿生和智能化的特點，功能不斷擴大，性能逐步改進和完善，各類機器人正逐步向更高智能化方向發展，與人類社會更加緊密地融合在一起。

參考文獻

[1] 陳懇.面器人技術與應用[M].清華大學出版社，2006（9）.

[2] 譚民，王碩.機器人技術研究進展[J].自動化學報，2013（7）.

[3] 劉永安，余天榮.工業機器人的應用研究[J].機電工程技術，2014（2）