智能機(jī)器人引領(lǐng)高新技術(shù)發(fā)展

　　智能機(jī)器人對(duì)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)作用

　　機(jī)器人技術(shù)整合各領(lǐng)域的研究成果，有機(jī)集成各領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且應(yīng)用范圍廣泛，因此，對(duì)現(xiàn)代化的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有著極其重要的引領(lǐng)作用。

　　第一，對(duì)制造裝備業(yè)的引領(lǐng)作用。在制造、裝配、加工等行業(yè)中，機(jī)器人引領(lǐng)著更新?lián)Q代和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。目前，我國(guó)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力主要來(lái)自于廉價(jià)的勞動(dòng)力資源，形成了眾多粗放型、勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。然而，此發(fā)展模式的弊端日益凸顯。一方面，隨著國(guó)民收入的增長(zhǎng)，我國(guó)的勞動(dòng)力成本逐年增加，相對(duì)于越南、馬來(lái)西亞、泰國(guó)等東南亞國(guó)家而言，已無(wú)優(yōu)勢(shì)。另一方面，此模式導(dǎo)致我國(guó)長(zhǎng)期處于產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈末端，以加工業(yè)為主體，附加價(jià)值小，抗風(fēng)險(xiǎn)能力差。因此，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與升級(jí)、變“中國(guó)制造”為“中國(guó)創(chuàng)造”迫在眉睫。機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中具體表現(xiàn)為工業(yè)生產(chǎn)流水線和各類(lèi)智能設(shè)備與裝置，將提高制造裝備的智能化水平，大大提升生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、作業(yè)安全性，并增加產(chǎn)品的種類(lèi)。只有擁有高精度、高可靠性的工業(yè)機(jī)器人才能保證制造產(chǎn)業(yè)的高附加值、高創(chuàng)新性和高技術(shù)瓶頸，才能提升我國(guó)制造業(yè)的水平。同時(shí)，高質(zhì)量的服務(wù)機(jī)器人需要高質(zhì)量的機(jī)械元器件，包括微型電機(jī)、傳感器等。機(jī)器人的高速發(fā)展將要求這些機(jī)械零部件具有更優(yōu)的性能。

　　第二，對(duì)家用電子行業(yè)的引領(lǐng)作用。在電子行業(yè)，機(jī)器人引領(lǐng)著電子產(chǎn)品的性能和需求。服務(wù)機(jī)器人最終將成為一種家用電子產(chǎn)品，正如洗衣機(jī)、冰箱一樣。同時(shí)，與傳統(tǒng)家電相比，服務(wù)機(jī)器人是種類(lèi)繁多的電子產(chǎn)品，不僅有老人或小孩專(zhuān)用的，也有工人專(zhuān)用的，不僅有家庭專(zhuān)用的，也有社區(qū)專(zhuān)用的。一個(gè)機(jī)器人是由眾多電子元件搭建而成，用戶對(duì)機(jī)器人的高要求，實(shí)際上就轉(zhuǎn)化為對(duì)電子元件的高要求;機(jī)器人市場(chǎng)的擴(kuò)大，實(shí)質(zhì)上也必將帶動(dòng)電子元件市場(chǎng)的擴(kuò)大。同時(shí)，機(jī)器人的智能技術(shù)與電子產(chǎn)品相結(jié)合，將形成一大批具有智慧的電子產(chǎn)品，極大提升電子產(chǎn)品的性能，增加電子產(chǎn)品的種類(lèi)。

　　第三，對(duì)醫(yī)療診斷業(yè)的引領(lǐng)作用。在醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)中，機(jī)器人引領(lǐng)著家庭監(jiān)護(hù)的普及和醫(yī)療水平、生活水平的提高。其第一表現(xiàn)就是健康水平的提高，人們對(duì)健康的重視，必將帶來(lái)家庭監(jiān)護(hù)的廣闊市場(chǎng)。機(jī)器人技術(shù)集成了生理參數(shù)采集，生理指標(biāo)判斷，遠(yuǎn)程醫(yī)療等各種功能，將成為未來(lái)家庭生活的必備產(chǎn)品。同時(shí)，將機(jī)器人運(yùn)用于手術(shù)過(guò)程，可輔助醫(yī)生提高動(dòng)作的穩(wěn)定性、精確度、靈活性。例如達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人，可將醫(yī)生在病人體外的動(dòng)作精確傳遞到機(jī)械臂，轉(zhuǎn)化為手術(shù)器械在病人體內(nèi)的動(dòng)作，從而完成以前很難完成的外科手術(shù)。盡管其價(jià)格高達(dá)數(shù)千萬(wàn)人民幣，但目前銷(xiāo)量已上千臺(tái)，由此可見(jiàn)，醫(yī)療機(jī)器人的市場(chǎng)前景十分廣闊。因此，機(jī)器人技術(shù)對(duì)醫(yī)療診斷業(yè)的引領(lǐng)作用表現(xiàn)在醫(yī)療儀器的家用化、便攜化、小型化和智能化，另一方面也表現(xiàn)在提高醫(yī)療診斷水平上。

　　第四，對(duì)儀器儀表業(yè)的引領(lǐng)作用。在儀器儀表行業(yè)中，機(jī)器人引領(lǐng)著傳感器的研發(fā)和革命，為了達(dá)到甚至超越人類(lèi)五官的靈敏度和分辨率，機(jī)器人所使用的傳感器必須具有高質(zhì)量和多樣性。目前，味覺(jué)和嗅覺(jué)傳感器的研發(fā)最為滯后，此根本原因就在于過(guò)去對(duì)此類(lèi)傳感器的需求不夠，因此研發(fā)投入就少。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)對(duì)此帶來(lái)直接需求。比如，目前已有的炒菜機(jī)器人僅能按照預(yù)定的程序?qū)崿F(xiàn)烹飪，如果能夠加入味覺(jué)和嗅覺(jué)傳感器，則將會(huì)引起一場(chǎng)飲食革命——機(jī)器人可根據(jù)人的口味設(shè)定，自行地增加或減少各種作料，最終調(diào)節(jié)到最佳口味。

　　第五，對(duì)航空航天的引領(lǐng)作用。在航空航天產(chǎn)業(yè)中，機(jī)器人引領(lǐng)著長(zhǎng)距離的空間探索以及航天器的低成本和自維護(hù)。機(jī)器人已成為空間探索不可缺少的工具，特別是在耗時(shí)長(zhǎng)、路程遠(yuǎn)的深度空間探索中，如月球、火星探索，機(jī)器人已基本取代了人的作用。同時(shí)，在近地軌道空間中，用空間機(jī)器人對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行維護(hù)，或是直接將機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用到下一代衛(wèi)星設(shè)計(jì)中形成智能衛(wèi)星，已成為提高衛(wèi)星壽命、降低使用成本和自我防衛(wèi)能力的必經(jīng)之路。智能機(jī)器人在航天方面的引領(lǐng)作用不僅體現(xiàn)在對(duì)航天器的維護(hù)保養(yǎng)、提高性能上，而且開(kāi)辟了新一代航天器的發(fā)展途徑。

　　智能機(jī)器人對(duì)相關(guān)學(xué)科的引領(lǐng)作用

　　對(duì)產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)作用，僅體現(xiàn)了機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用上的效果。但作為一種集成技術(shù)，任何一個(gè)機(jī)器人技術(shù)的突破都必須建立在單項(xiàng)技術(shù)的革命上。因此，大力發(fā)展智能機(jī)器人技術(shù)，必將帶動(dòng)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，對(duì)學(xué)科的基礎(chǔ)研究同樣起著重要的引領(lǐng)作用。

　　第一，圖像的理解。視覺(jué)是人類(lèi)獲取信息最重要的來(lái)源。人看到一幅圖像，馬上能夠理解圖像的內(nèi)容和含義。然而，機(jī)器視覺(jué)并非易事?，F(xiàn)有的機(jī)器人主要還是以壓力傳感器、位置傳感器等工業(yè)傳感器為主，盡管機(jī)器人開(kāi)始有搭載攝像頭的趨勢(shì)，但對(duì)視覺(jué)的理解仍然較低，往往需要有明顯的特征點(diǎn)作為輔助，同時(shí)抗干擾能力弱，對(duì)光照條件，部分遮擋等常見(jiàn)問(wèn)題不能找到可靠的方法。機(jī)器人技術(shù)對(duì)圖像理解的要求是迫切的，也是急需的，它是保證機(jī)器人能夠工作于人類(lèi)生活環(huán)境的重要條件。因此，對(duì)智能機(jī)器人的研究勢(shì)必提高人類(lèi)對(duì)圖像的深入理解。人類(lèi)對(duì)圖像的理解十分基本也非常重要，目前已經(jīng)對(duì)許多領(lǐng)域(如醫(yī)學(xué)、氣象、航天等)產(chǎn)生了巨大的影響。

　　第二，人與機(jī)器的交互。機(jī)器人作為一種可以被稱之為“人”的機(jī)器，必須具備和人交互的能力。人和人之間的交流，主要以語(yǔ)言為主，這就涉及到語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成、自然語(yǔ)言理解等眾多領(lǐng)域的研究。同時(shí)，機(jī)器人可配搭超過(guò)人類(lèi)感知能力以外的傳感器，可使得人機(jī)交互水平甚至高于人和人之間的交互水平。最典型的例子就是腦機(jī)接口，通過(guò)采集人的腦電波信號(hào)，利用信號(hào)處理、特征提取、模式分類(lèi)等技術(shù)，即可將其意圖進(jìn)行識(shí)別，并直接被機(jī)器人所理解。

　　第三，智能的描述。究竟什么是智能，智能在人腦中的儲(chǔ)存方式和表達(dá)方式是什么，如何描述智能等一些問(wèn)題既是哲學(xué)問(wèn)題、生理學(xué)問(wèn)題、認(rèn)知學(xué)問(wèn)題，同時(shí)也是機(jī)器人學(xué)問(wèn)題。人工智能的發(fā)展，已經(jīng)對(duì)智能作出了初步的描述，如符號(hào)主義、聯(lián)結(jié)主義、行為主義等。但這些研究以及基于這些研究的具體實(shí)現(xiàn)，目前都不能完美地表達(dá)智能存在的方式。智能提取是指如何去學(xué)習(xí)和獲得人類(lèi)已有的智慧，并通過(guò)具體的描述方式，讓機(jī)器人得以掌握，并根據(jù)新的數(shù)據(jù)自發(fā)地推理、派生和演化出新的知識(shí)。對(duì)于智能提取的研究，已經(jīng)誕生了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊推理等多種智能提取和運(yùn)算方法。為了讓機(jī)器人更加聰明，具有堪比人類(lèi)甚至超越人類(lèi)的智慧，必須加深智能本質(zhì)的研究。

　　第四，規(guī)劃與控制。機(jī)器人要獨(dú)立自主地完成工作，就必須對(duì)自身的行為進(jìn)行規(guī)劃和控制。規(guī)劃涉及到動(dòng)作規(guī)劃、任務(wù)分配、工作調(diào)度、工程優(yōu)化等，而控制涉及到姿態(tài)控制、運(yùn)動(dòng)控制、能量控制等。目前，規(guī)劃和控制理論主要應(yīng)用于工業(yè)、航天、軍事等領(lǐng)域，具有環(huán)境定義明確、工作任務(wù)結(jié)構(gòu)化等特點(diǎn)。如何保證機(jī)器人能順利地工作于人類(lèi)日常生活環(huán)境，研究非結(jié)構(gòu)化工作場(chǎng)景的智能規(guī)劃控制方法極為重要，在理論、算法研究、實(shí)際應(yīng)用等多層面都極可能產(chǎn)生全新的成果。