智能機器人在職業教育中的發展與應用探討

李飛鵬

四川信息職業技術學院 四川 廣元 628017

引言

在當代社會國民經濟快速發展的環境中，制造行業已經進入了全系你的發展階段。我國制造行業正在與國際接軌，積極參與全球經濟競爭。這一背景下，工業機器人在制造行業中的應用全面提供工業機器人的市場需求，使得工業機器人的研發與制造工藝日益成熟。相信在未來的發展中智能機器人必然會再進一步，在制造行業中實現產業化應用，推動我國經濟進入新的階段。

從1973年中國開始研發工業機器人開始，中國機器人的研究與探索已經經歷了四十多年的發展歷史，雖然取得了一定的成績，但是從整體宏觀環境來看，中國機器人研發上仍然存在著基礎薄弱，技術落后等狀況。新技術革命背景下急需發展智能機器人，助力智能制造水平提升，實行產業的轉型升級[1]。中國智能機器人市場機遇與挑戰同時存在，在2015年，國務院公布了《中國制造2025》，其中對中國制造強國的發展路線進行了明確的規定，強調要重點推動機器人制造，研發適應應用需求的機器人，實現機器人的標準化發展，突破機器人發展的各項技術瓶頸。智能機器人的研發正是被國家作為發展戰略所提出。與此同時，國外一些國家也公布了智能機器人的發展規范，如美國的《機器人路線圖》、日本的《機器人新戰略》、歐洲機器人研發“SPARC”計劃等。另一方面，根據麥肯錫咨詢統計數據表明，到2025年，機器人所帶來的經濟影響將高達1.1～3.3萬億美元。也就是說，無論是從機器人發展趨勢上看，還是從機器人的發展戰略競爭上看，智能機器人都受到了廣泛的重視，并將會在未來成為引領時代發展的重要技術內容。加強對這一對象的研究可以更好地為實踐提供指導，提升技術水平以及經濟競爭實力[2]。

1 智能機器人國內外研究現狀

從當前智能機器人發展的情況來看，智能機器人并不是具有較高的智能水平，從國內外發展情況看，國外智能機器人研發技術較高，尤其是美國，所研發的機器人技術較為先進，人工智能機器人技術已經廣泛地應用于航天工程以及汽車產業領域中[3]。日本智能機器人的研發與發展得益于日本的政策，優惠性支持政策推動了智能機器人的發展，而歐洲其智能機器人的研發也在世界上處于領先優勢[4]。

從智能機器人的應用方面來看，智能機器人應用領域較為復雜，根據工作場所的差別，智能機器人應用包括水下、空中以及地面智能機器人等類型。而在國防領域中智能機器人也可以輔助或獨立完成偵察、作戰以及后勤等任務。這里以美國的Navplab自主導航車為主要代表。在服務工作領域中，智能機器人更是被廣泛性運用，如日本所研發的地面清潔機器人，美國的“Roomba”機器人，瑞典的“三葉蟲”機器人等等。智能機器人的應用方面多樣，可以應用的范圍還比較廣泛，隨著其應用范圍的拓寬，智能機器人能夠在更多方面輔助人類的生產生活[5]。

國內對智能機器人的研究也從理論與實踐兩個方面同時展開，在實踐上由各個市場主體參與，根據市場需求來調整機器人的生產與技術研發。而在理論方面，研究主要集中在兩個方面，其一關于對智能機器人的現狀分析與發展解讀。如任福繼，孫曉（2015）在研究中就強調了智能機器人將會是國家科技以及制造業水平高低的可衡量標準，其未來也是國際社會普遍關注與參與競爭的領域。喬紅等人（2015）則對機器人與神經科學交叉研究作為解決當前機器人發展瓶頸的關鍵對策，重視兩者之間的融合，由此推動智能機器人的研發[6]。左世全（2017）從人工智能技術在各個行業中的滲透這一現象出發，強調智能機器人也應該遵循這一新的趨勢，與發達國家共同圍繞智能機器人研發進行戰略部署，由此來縮小與發達國家之間的差距，進一步地明確智能機器人的發展方向，建立其相應的標準體系。相比于上述從宏觀上對智能機器人發展的方向倡導與政策呼吁，張乃風等人（2012）則立足于智能機器人發展的實際情況，著重從技術上來實現對智能機器人的發展，如所提到的柔性加工系統、計算機繼承制造系統等等。與這些研究有截然不同，另一種主題的研究側重從智能機器人的具體應用出發來分析，如趙欣（2010）研究農業自動化領域中智能機器人的應用，郭靜波等人（2015）側重研究油氣管道中智能機器人的技術應用與分析等等[7]。總的來看，這些研究主題較為全面，但是研究的成果體系都不是很健全，也沒有對相關的研究提供配套性的政策建議，在對核心關鍵技術的分析上也不夠系統。這些都需要進一步結合智能機器人發展的趨勢進行深入分析。

2 智能機器人應用價值

研究智能機器人的技術研發以及發展方向總結，有助于系統性梳理相關理論成果，總結理論內容，形成理論體系，有助于健全理論，填補理論空白，有效地促進理論的發展與完善。另一方面，智能機器人的技術研發更能夠為實踐設計提供指導，能夠推動智能機器人具體設計的落實，研發新的技術，并將其落實到相關的生產領域中有效地促進智能機器人的普及與應用，提高生產效率與生產效益[8]。

在前人研究的基礎上系統性梳理智能機器人理論研究成果，總結國內外當前對智能機器人的技術研發、理論認知以及理論體系的構建情況，將這一新事物的理論研究成果體系化，完善理論研究的內容。強化對智能機器人的技術探索，圍繞智能機器人的前沿核心技術以及發展趨勢，特別是當前處于競爭的領域進行探究，解決智能機器人研發的瓶頸，有效提高智能機器人技術[9]。

3 智能機器人關鍵難點和解決問題的對策

重點在于對技術瓶頸的梳理與技術瓶頸解決方案的開發設計。智能機器人在開發中將會面臨仿腦技術、自主心智發育技術、大數據技術、深度學習技術等關鍵核心技術，要實現智能機器人的發展就需要利用這些技術并有所突破。研究的難點就在于對這些技術瓶頸的突破，一旦這些技術瓶頸有所突破，機器人智能化提升，其傳感技術與集成技術應用更廣泛、更便利，智能機器人開發水平也會逐步得到提升。

①理論成果的研究。系統梳理智能機器人歷程變化，了解智能機器人變遷歷史，梳理其發展脈絡，同時對國內外研究的現狀進行總結，了解其基本的理論研究成果。②政策梳理與對比，對國內智能機器人政策支持情況進行分析，對國外政策予以總結，對比不同國家政策體系。③智能機器人發展現狀與技術瓶頸。總結智能機器人市場情況，揭示智能機器人在市場中的變化情況，同時對當前智能機器人的技術瓶頸進行總結。④智能機器人技術瓶頸的解決方案。針對技術瓶頸，并綜合理論與實踐的研究提出解決技術瓶頸的相應對策與方案。

在研究中采用層次分析圖譜對智能機器人研究與開發進行分析，把握其內涵這一核心層的主要意義，同時對其外延進行分析，把握各個層面的內容，重點透視學科概念，完整地理解智能機器人的內涵。同時研究綜合CNKI數據庫中相關學者的觀點以及智能機器人研究的特點，按照提取詞匯、詞頻分析以及概念圖譜等區分了國內外研究的標準包括學術隊伍、科研成果、學生質量、學術聲譽、社會貢獻等幾個標準，為智能機器人研究與開發提供了有效的保證[10]。

基于智能機器人的發展戰略，提出了發展智能機器人的指導方針，包括以信息化帶動工業化以高新技術改變傳統產業，具有戰略性、前沿性、前瞻性高技術制高點，縮小與國外之間的差距，以創新為基礎實現突破與跨越式發展，建立創新體系，有利于持續性發展。

4 智能機器人在職業教育中的應用

智能機器人正在不同程度的、越來越多地走進校園，融入職業教育當中去，在智能服務、智慧校園、科技課堂等方面發揮重要的作用。智能服務方面，智能客服機器人（虛擬機器人）通過24小時在線問答，可以為訪客提供多方面的信息服務。迎賓接待機器人（實體機器人）可以在學校的大禮堂、圖書館、校史館等場所提供生動有趣的接待服務。智慧校園方面，實體機器人可以成為學校生活、校園風景的一部分。比如可以在展覽室提供智能科技體驗，在實驗室可以作為科技興趣小組的研究對象，在圖書館可以提供圖書的導覽以及圖書查詢，在大禮堂可以登臺演出、唱歌跳舞、與主持人一起智能互動，成為智慧校園的重要組成部分。科技課堂方面，智能機器人作為人工智能技術的集大成者，可以成為人工智能科技課堂的教具和內容。比如通過智能客服機器人可以學習語義處理、語音識別、智能搜索、知識圖譜、深度神經網絡等方面的技術；通過實體機器人可以學習語義處理、語音識別、視覺識別、機械系統、控制系統、驅動系統等各方面的技術。

4.1 智能服務

機器人技術不僅廣泛應用于工農業生產的科學探索，而且逐漸滲透到人們的日常生活中，服務機器人是這類機器人的總稱，盡管服務機器人起步較晚，但其應用在目前主要用于代人清潔護理、護衛救援、娛樂和維護保養。提供人類生命康復服務的機器人或維護持設備運行的一類機器人。在學校可用于迎賓、會議簽到、人臉識別等。

4.2 智慧校園

校園安防中心設備檢測校園中設備的實時狀態，教室、實驗室實時監控錄像，高低溫測試機狀態、微信移動應用平臺，在教師端可以查看學生健康管理、學生疫情防控學生行為管理、安全報警，校園安防管理、環境監測，學生考勤管理、班級通知管理。微信平臺—家長端，實時查看孩子健康狀態，孩子行為軌跡查看，接受學校、班級通知，安全平臺：定位中心在手機上就能知道孩子的具體定位，GPS+基站+Wi-Fi定位/藍牙網關定位，電子地圖具體顯示孩子位置，時間-行為軌跡跟蹤記錄；報警中心：報警中心，超溫報警：監測孩子溫度，超溫自動報警、電子圍欄報警：監測孩子的活動范圍是否安全；SOS報警：一旦遇到危險，孩子通過手表/手環自主呼救，教師/家長可在手機端收到報警信息等。

5 結束語

研究智能機器人研究與開發技術在職業教育中的應用問題，這對于新時期職業教育的轉型發展具有重要意義。一方面，人工智能技術必然會對未來人才應用格局以及社會發展形成影響，尤其是職業教育培養的人才，在人工智能技術的引用與嵌入下，職業教育可以實現突破式發展，而研究從理論上梳理應用的具體方面以及相關策略建議。這一研究將豐富相關的理論內容，對于理論的更新以及職業教育研究發展都有積極意義。另一方面，理論研究反饋實踐展開，通過智能機器人的應用研究可以更好地發揮兩者的作用，指導職業教育的展開，能夠整體性帶動職業教育未來發展效應提升，也有助于人工智能技術的廣泛性普及與應用。