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浅谈智能机器人及其发展趋势展望

施广旭
  
电子企业
2023年21期
嘉兴市日新自动化科技有限公司 浙江嘉兴 314000

摘要:随着科学技术不断发展,工业化水平不断提升,智能机器人逐步发展到各个行业,智能机器人指通过将“大脑芯片”装到相关设备上,拥有芯片的智能机器人则可以进行自动调节和控制,按照原有的程序接受人类指令,代替人类执行某种行为,在国家科技创新的发展过程中,智能机器人作为其重要指标,受到社会各个领域的关注,未来智能机器人可以对大量信息进行处理,并执行具有一定难度的任务。建造更加智能化的新型制造体系,不仅能够创造更多经济利益,还可以有效改善民生,提升人们的生活质量。因此,本文分析了智能机器人的产生及概述,总结了智能机器人的发展趋势,在我国的智能机器人发展方面提出期望。

关键词:智能机器人;发展现状;应用趋势

机器人作为一种可编程和多功能的操作机,能够用来搬运材料、零件等,其具有可改变性和可编程性,具有能够执行不同任务的专门系统,机器人配备有能够做到感知思维和效率方面的机器系统,是人工智能技术的综合试验场,可以对其各个领域的技术进行综合考虑并研究其内部关系,同时也可以将智能机器人应用到危险场景及战场作业等方面,智能机器人通过对于环境的感知进行任务的执行,将二者联系起来为接受人类控制。智能机器人与工业机器人存在本质区别,智能机器人本身具有着感知和识别、判断、规划等功能,当前机器人的应用领域不断扩大,人们更加重视对智能机器人的研发工作,从而为人类更好服务。然而智能机器人所处的环境变化莫测,其所要完成的任务也多种多样,智能机器人发展存在更大困难,国内外也不断深入智能机器人的研究,本文对智能机器人机器发展趋势进行重点分析。

一、智能机器人的产生

现阶段,我国劳动力成本不断上涨,逐渐丧失人口红利,企业生产不断加强智能化和精细化建设,通过引进先进技术,将机器人应用到生产线工作,代替人类在恶劣环境下完成危险工作,在国防、未知领域为人们提供安全,需要加强自身改造,在现有基础上,增加机器人产业投资,在2014年,以美国为首的资主义国家就加快生产力发展,并利用自身生产力提升工业机器销售额,加快工业机器人发展,在欧洲地区也进行了Sparc计划,在此方面增大投资力度,研发更加优质的工业机器人,智能机器人在各个领域都有所应用,如工业、医学、建筑学方面,因此需要对其关键部分和核心技术进行充分研究,突破技术难关,完成机器人网络化,促进机器人的更好交互,提升人与机器人之间的信息沟通,加强协调性和个性化发展。

智能机器人制造与多项关键技术相关,这些技术与智能机器人的智能性密切相关,其中这些技术主要包含多传感信息耦合技术,通过将来自多个传感器的数据进行融合,产生更加全面可靠的数据,利用融合的多感器系统对检测对象的特性进行更加完善和精确的反应,提升信息的准确性和可靠性,导航和定位技术会植入在移动机器人中,使其能够在人类的规划下进行实时避障以及全局规划,保证机器人和障碍物之间的状态及位置,从而完成导航、路径规划等工作路径规划技术,通过按照规划出的准则,做好最优路径规划,在机器人的活动空间中找到较为准确和可靠的起始路径,机器人视觉技术是通过对图像进行获取后处理和分析,将图像信息进行读取和显示,有效提取图像信息和特征,智能控制技术能够有效对应机器人的速度和精度,人机接口技术研究的是使人与机器人能够方便和自然的交流,有效促进整个制造业的发展。

二、智能机器人概述

智能机器人是指具备人工智能及机器学习能力的机器人,能够模拟人类的行为及思维方式,并根据环境不断学习和适应,完成特定的任务。智能机器人的功能多种多样,可以应用于各个领域,从家庭服务到工业自动化均应用到智能机器人。美国Baxter智能协作机器人是一款具有人性化设计的机器人,能够与人类进行安全协作。Baxter能够识别并操作各种工具,并且能够通过学习不断改进自己的技能。法国教育机器人Nao是一款面向教育领域的机器人,可以与学生进行互动并且提供教育服务。Nao可以用于教学、学习、娱乐等方面,帮助学生提高学习效率和兴趣。360儿童机器人是一款专为儿童设计的智能机器人,能够陪伴儿童成长。儿童机器人可以进行语音交互、教育引导、娱乐游戏等,有助于儿童的智力发展和情感陪伴。微创腹腔外科手术机器人是一种医疗领域的智能机器人,能够进行微创手术。腹腔外科手术机器人可以提高手术的精度和安全性,减少创伤和恢复时间。美国战术微型机器人是一种用于军事领域的智能机器人,可以进行搜索侦察、炸药拆解、危险区域搜救等任务。战术微型机器人可以减少士兵的危险,提高战场的效率和安全性。谷歌Waymo是一款自动驾驶汽车的智能机器人,能够在道路上自主行驶。Waymo结合了传感器、机器学习和人工智能技术,可以识别道路标志、行驶线路、避免碰撞等,具备高度的智能和安全性。百度无人车是中国百度公司研发的自动驾驶汽车,具备类似于谷歌Waymo的功能。百度无人车在中国的道路环境中进行了多次测试,并计划在未来商业化应用。AGV是一种自动导航搬运车辆,通常用于工业物流和仓储领域。AGV可以根据预设的路径和任务进行搬运工作,提高物流效率和减少人力成本。仓储机器人是一种智能机器人,用于仓库管理和货物分拣。仓储机器人可以根据库存信息和订单要求,自动进行货物的检索、搬运和分拣,提高仓储效率和减少人力成本。智能机器人的功能千姿百态,涵盖了家庭服务、教育、医疗、军事、交通等多个领域。随着科技的不断进步,智能机器人的应用前景将会越来越广阔,为人类生活和工作带来更多的便利和效益。

三、智能机器人的广泛应用

随着科技的不断发展,智能机器人已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。智能机器人具有可编程、自主感知和适应环境的能力,现代智能机器人不仅能够自主完成任务,还能够在人的指导下与人协作完成某项工作,有着较为广泛的应用,智能机器人按照其工作场所的差异主要由管道水下空中陆地机器人等,可以在各个领域得到广泛应用。管道机器人可以在石油、天然气和水力等管道中执行监测、检修和维护等任务,避免了人类进入高温、高压和不安全环境的风险。这些机器人能够通过传感器感知管道内部的状况,并进行相应的操作,提高了工作效率和安全性。水下机器人主要应用于海洋探测、资源勘探和海底修复等领域。这些机器人可以进行海底地形测绘、水质监测、海洋生物研究和海底设施维护等任务。水下机器人的应用不仅提高了勘探和开发的效率,还减少了人员的受伤风险。空间机器人主要应用于航天领域。这些机器人可以执行太空站构建、维护和修复、卫星放置和回收等任务。由于太空环境的特殊性和危险性,人类很难在这种环境下工作,因此空间机器人的应用使得航天工作能够更加高效和安全地进行。地面机器人主要应用于工业生产、物流仓储、环保清洁等领域。这些机器人可以执行装配、搬运、货物分拣和环境清洁等任务。地面机器人的应用可以提高生产效率,减少人力成本,并且可以在危险环境或清洁环境中代替人类工作。服务机器人主要应用于医疗、教育、酒店和餐饮等领域。这些机器人可以提供患者护理、老年人照料、教育辅助、客服和餐饮服务等。服务机器人的应用可以减轻人类的劳动负担,提高服务质量,并且可以在人力短缺或特殊情况下替代人类。仿人机器人可以模拟人类的外貌、行为和语言,并具备与人类交互的能力。这些机器人主要应用于娱乐、教育、陪护和研发等领域。仿人机器人的应用可以提供人性化的服务和娱乐,帮助人们更好地与机器人互动。微型机器人主要应用于微创手术、环境监测和微机电系统等领域。这些机器人体积小、灵活性强,可以在狭小空间中进行精确操作和数据收集。微型机器人的应用可以减少手术创伤、提高环境监测精度,并且可以在无法触及的区域进行探测和操作。

四、智能机器人发展趋势

(一)智能机器人的相关技术

智能机器人是一种具有自主学习和决策能力的智能设备,能够模拟人类的思维和行为,并能在特定环境中完成各种任务,为了实现这样的功能,智能机器人需要包含多个关键技术,如执行机构、驱动装置、传感装置、智能系统和智能人机接口系统。首先是执行机构,执行机构是智能机器人的身体部分,负责实现机器人的各种动作。常见的执行机构包括电机、液压系统和气动系统。这些机构能够通过机械结构实现机器人的运动,如行走、抓取、举起等。执行机构的设计和制造需要考虑到力量、速度、精度、可靠性等要求。其次是驱动装置,驱动装置负责为执行机构提供能量和动力。常见的驱动装置包括电池、发电机、压缩空气等。这些装置能够将能量转化为机械运动所需的动力,从而驱动执行机构完成各种任务。接下来是传感装置,传感装置是智能机器人获取环境信息和感知自身状态的重要组成部分。常见的传感装置包括摄像头、激光雷达、力传感器、温度传感器等。这些装置能够实时感知周围环境的信息,并将其转化为数字信号,供智能系统进行处理和分析。智能系统是智能机器人的核心部分,它包括感知、决策和控制三个主要模块。感知模块负责从传感装置中获取环境信息,并将其转化为可处理的数据。决策模块负责根据当前的环境信息和预设的目标,制定合适的行动方案。控制模块负责将决策模块的指令转化为相应的控制信号,驱动执行机构完成动作。最后是智能人机接口系统,智能人机接口系统是智能机器人与人类进行交互的界面。常见的智能人机接口系统包括语音识别、手势识别、虚拟现实等技术。这些技术能够将人类的指令转化为机器人能够理解和执行的指令,实现与机器人的自然交流和互动。

(二)智能机器人技术发展现状

当前历史飞速发展,需要对当前实际进行充分调查,加大自主制造能力,突破新型关键技术推进技术发展的多元化,利用多传感信息耦合技术发展多视角思维,提升信息的精确性和可靠性,更加完善多传感器系统,在自主移动机器人导航中,要保证其具有较高的精确性,在遇到障碍时可以及时避免,同时也需要具有一定的原则性,对相关信息进行合理分析,提升机器人速度和精度,提升其交互性,促进机器人能够自然的进行沟通与互动,智能机器人可以通过传感器获取外部环境的信息,通过对这些信息进行处理来识别和理解环境。例如,视觉传感器可以用于识别物体的形状和颜色,声音传感器可以用于听到和识别声音,以及触觉传感器可以用于感知物体的触摸和力的反馈,智能机器人可以进行推理和决策。它可以通过对收集到的各种信息进行分析,从而判断出当前的环境状态和需求,然后根据这些判断来做出相应的决策。此外,智能机器人还可以通过学习和记忆来改进自己的认知能力,以提高工作效率和准确性。智能机器人可以通过机器学习算法从大量的数据中学习规律和模式,以提高自己的行为能力。它可以通过模式识别来预测未来的趋势和需求,并相应地调整自己的行为。此外,机器人还可以通过与人类用户的互动来学习和改变自己的行为,以更好地满足用户的需求,智能机器人可以根据自身的感知、认知和学习结果来执行不同的任务。它可以根据环境的变化来调整自己的行为,以适应不同的工作场景和需求。

(三)技术的发展趋势

当前科学技术不断发展,机器人科学技术水平不断提高,全面实现服务机器人商业化,机器人操作系统作为一套较为开放的代码集,在社会各个方面都有着较高价值,不少有名大学已经有效应用到机器人操作系统,将ROS应用于计算机系统时,可以获取到独特的数据,利用微软机器人视窗系统为智能机器人的自动价值提供了有力支持,为其改造创新提供较强空间,云端利用网络有效协同控制机器人,以网络算法为基础操控机器人解决实际问题。智能机器人可以与其他机器人或人类进行协作,以实现更复杂的任务。智能机器人技术已经取得了显著的进展,但仍然存在一些挑战和问题需要解决。例如,智能机器人在感知、认知和学习方面仍然存在一定的限制,需要进一步提高算法和硬件的性能;智能机器人在与人类的互动和协作方面还有待改进,需要更好地理解和适应人类的需求。随着科技的不断发展,相信智能机器人技术将会越来越成熟,为人类带来更多便利和发展机会。

总结

随着社会不断进步,国内外智能机器人迅猛发展,我国机器人制造也加强创新突破传统的发展模式不断改造和升级智能机器人,将其应用于各个领域,明确其发展目标并认清形势,最大限度利用好智能机器人,使其为社会的更好发展服务,加快完成智能机器人制造的突破和转型,科学技术的不断进步和创新,使得智能机器人能够更加精确、灵活地完成各种任务,智能机器人的应用领域还将继续扩展,为人类的生产和生活带来了便利和效益,为人类发展创造更多可能性。

参考文献

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[2]杨一鸣,李策,丁北辰.浅谈智能机器人分级发展思路[J].机器人产业, 2022(001).

[3]陈玥琳.浅析智能机器人的自动化控制可靠性探究[J].中国设备工程, 2022(005).

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