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國外智能機(jī)器人發(fā)展趨勢（國外智能機(jī)器人發(fā)展趨勢如何調(diào)研）

發(fā)布時間：2023-06-13 21:09:11 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 97

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本文目錄:

人工智能方面的機(jī)器人發(fā)展情況
智能機(jī)器人是怎么發(fā)展的？
智能機(jī)器人的現(xiàn)狀
人工智能機(jī)器人未來發(fā)展趨勢

國外智能機(jī)器人發(fā)展趨勢（國外智能機(jī)器人發(fā)展趨勢如何調(diào)研）

人工智能方面的機(jī)器人發(fā)展情況

機(jī)器人發(fā)展簡史
作者：未知文章來源：《環(huán)球科學(xué)》雜志
個人機(jī)器人——PR(Personal Robot)現(xiàn)在是一個夢想。機(jī)器人研究涉及的學(xué)科涵蓋機(jī)械、電子、傳感器、驅(qū)動與控制等多個領(lǐng)域，過去，對機(jī)器人行業(yè)有過重大貢獻(xiàn)的人數(shù)不勝數(shù)。不過，從簡單的時間線已經(jīng)能夠看出，從第一代工業(yè)機(jī)器人、第二代帶有“感覺”的機(jī)器人到第三代智能機(jī)器人，機(jī)器人的體積越來越小，與PC結(jié)合得越來越緊密。說不定，PR就快成為現(xiàn)實(shí)了。
以下為1920年至今機(jī)器人發(fā)展簡史：
1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》中，根據(jù)Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個詞。
1939年美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會說77個字，甚至可以抽煙，不過離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。
1942年美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。
1948年諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機(jī)器中的通信和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺機(jī)能的共同規(guī)律，率先提出以計算機(jī)為核心的自動化工廠。
1954年美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機(jī)器人，并注冊了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。
1956年在達(dá)特茅斯會議上，馬文·明斯基提出了他對智能機(jī)器的看法：智能機(jī)器“能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型，如果遇到問題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個定義影響到以后30年智能機(jī)器人的研究方向。
1959年德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。
1962年美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬能搬運(yùn)),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國，掀起了全世界對機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。
1962年-1963年傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們試著在機(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器，包括1961年恩斯特采用的觸覺傳感器，托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器，而麥卡錫1963年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng)，并在1965年，幫助MIT推出了世界上第一個帶有視覺傳感器，能識別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。
1965年約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人。Beast已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀(jì)60年代中期開始，美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。
1968年美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過控制它的計算機(jī)有一個房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺智能機(jī)器人，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。
1969年日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長期致力于研究仿人機(jī)器人，被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂機(jī)器人的技術(shù)見長，后來更進(jìn)一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。
1973年世界上第一次機(jī)器人和小型計算機(jī)攜手合作，就誕生了美國Cincinnati Milacron公司的機(jī)器人T3。
1978年美國Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。
1984年英格伯格再推機(jī)器人Helpmate，這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預(yù)言：“我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全”。
1998年丹麥樂高公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對簡單又能任意拼裝，使機(jī)器人開始走入個人世界。
1999年日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶(AIBO)，當(dāng)即銷售一空，從此娛樂機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。
2002年丹麥iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba，它能避開障礙，自動設(shè)計行進(jìn)路線，還能在電量不足時，自動駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。
2006年 6月，微軟公司推出Microsoft Robotics Studio，機(jī)器人模塊化、平臺統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯，比爾·蓋茨預(yù)言，家用機(jī)器人很快將席卷全球。

智能機(jī)器人是怎么發(fā)展的？

專家系統(tǒng)和智能機(jī)器人是人工智能發(fā)展最快的兩個分支，前者是模擬人的思維活動，后者則要代替人的肢體行為。智能機(jī)器人是機(jī)器人發(fā)展的高級階段。第一代是工業(yè)機(jī)器人，在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)，由于其靈活性（可編程）、通用性，在許多工業(yè)領(lǐng)域（首先是汽車工業(yè)）得到廣泛應(yīng)用。第二代是具有感知能力的機(jī)器人，從20世紀(jì)80年代中期起，以裝配機(jī)器人為先導(dǎo)，應(yīng)用于電子、電氣、精密機(jī)械制造等產(chǎn)業(yè)。第三代是具有智能的機(jī)器人。一個智能機(jī)器人應(yīng)具備三個方面的能力：感知環(huán)境的能力，執(zhí)行某種任務(wù)而對環(huán)境施加影響的能力，把感知與行動聯(lián)系起來的思考能力。

當(dāng)前國外的智能機(jī)器人已轉(zhuǎn)為面向中小企業(yè)甚至個人，美日等國已研制出用于工業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等領(lǐng)域的小型微型機(jī)器人。如日本三菱電機(jī)公司的垂直多關(guān)節(jié)型微型機(jī)器人，有五個自由度，用PC機(jī)編程，操作簡單，價格低廉，適合于裝配和移載作業(yè)。美國的食品行業(yè)正在普及服務(wù)機(jī)器人，它可在餐館內(nèi)環(huán)形軌道上行走，顧客在座位上按動開關(guān)，機(jī)器人聽召即來，為顧客送上快餐或飲料，服務(wù)時間僅需15～30秒。日本已有家庭清掃與警衛(wèi)機(jī)器人、醫(yī)院護(hù)理機(jī)器人、娛樂機(jī)器人。

智能機(jī)器人的現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與普及，智能機(jī)器人技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其能夠部分代替人工工作，已經(jīng)成為未來各個領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)，目前我國智能機(jī)器人技術(shù)還相對落后。本文主要從國內(nèi)外機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀入手研究，經(jīng)過對相關(guān)的資料分析，提出未來智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢，并以我國農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)為例，分析智能機(jī)器人對我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，對于我國農(nóng)業(yè)水平的提高具有深遠(yuǎn)意義。
1 國內(nèi)外智能機(jī)器人研究現(xiàn)狀
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越希望自己能從日常瑣碎事務(wù)中解脫出來，利用空余時間能做更多、更重要的事情，因此機(jī)器人技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)聯(lián)合國的美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人的定義可知，機(jī)器人是一種由編程操作執(zhí)行某項專門任務(wù)、綜合了機(jī)械、電子、遙控器、人工智能、仿生學(xué)等多種科學(xué)的復(fù)雜智能機(jī)械。機(jī)器人是當(dāng)代研究熱點(diǎn)話題之一，其可以做人類做不到的高危險性的工作，甚至是在外太空或者深海領(lǐng)域的探究過程中都可以使用機(jī)器人，甚至可以說在人類難以生存的環(huán)境中，機(jī)器人可以在某種程度上替代人類。
1.1 國外智能機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀
國外的機(jī)器人是最早起步的，發(fā)展較成熟，其中以日本、美國、英國為首的國家，其根據(jù)自身生產(chǎn)力的需求，研發(fā)了各種各樣的機(jī)器人，并且機(jī)器人的銷量成比例逐漸增加，在2014年，全球工業(yè)機(jī)器人的銷售額增長了11.5%（如圖1所示）。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，為全球經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的變化，機(jī)器人的應(yīng)用將影響到人類社會生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的每個領(lǐng)域。二戰(zhàn)后，美國機(jī)器人技術(shù)得到大力發(fā)展，制造業(yè)技術(shù)提升、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，而機(jī)器人是功不可沒的；在歐洲，歐盟啟動了“SPARC”研發(fā)計劃，該計劃投入了28億歐元，創(chuàng)造24萬個就業(yè)崗位，在世界范圍內(nèi)的各個領(lǐng)域、各個行業(yè)都有機(jī)器人的身影，因此產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響；日本正將機(jī)器人作為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工具，其可以促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)有著更大范圍的提升；韓國也在大力發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，并將生產(chǎn)的機(jī)器人銷往海外市場，促進(jìn)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的壯大。
1.2 國內(nèi)智能機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀
在中國，機(jī)器人技術(shù)起步較晚，但是發(fā)展迅速，在20世紀(jì)70年代，以工業(yè)機(jī)器人的研究與制造工作逐漸有了起色，其發(fā)展階段可以分為3個部分：
第一個階段是從20世紀(jì)80年代末開始起步，具有產(chǎn)權(quán)的切割、焊接、噴漆、運(yùn)輸、包裝等產(chǎn)品相繼出現(xiàn)，可以說在這一階段中，中國機(jī)器人向?qū)嵺`邁出了第一步，并且在此階段中，我國政府不斷出臺機(jī)器人發(fā)展規(guī)劃的相關(guān)政策。
第二個階段是從2010年后，中國機(jī)器人裝機(jī)容量逐步上升，開始面向機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。全球機(jī)器人幾大巨頭分別是瑞典ABB、德國庫卡、日本發(fā)那科、日本安川等，這些知名機(jī)器人制造商看好中國市場的發(fā)展前景，紛紛在中國市場中設(shè)立分支機(jī)構(gòu)，從機(jī)器人的生產(chǎn)、銷售、制造等領(lǐng)域開始全面鋪設(shè)。而國內(nèi)的機(jī)器人品牌起步較晚，以沈陽新松、廣州數(shù)控等公司為首，通過并購、引進(jìn)技術(shù)等方式開始涉足這些行業(yè)。
第三個階段是2013年4月21日，我國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會創(chuàng)建的中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟將國內(nèi)機(jī)器人科技和產(chǎn)業(yè)單位進(jìn)行資源整合，構(gòu)成實(shí)現(xiàn)健康有序發(fā)展的服務(wù)平臺。
通過3個階段的發(fā)展，可以看出我國機(jī)器人行業(yè)發(fā)展勢頭良好，但是與發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)器人在發(fā)展速度、核心技術(shù)、市場份額等方面還相對較弱，究其原因，中國在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上還沒有形成研制、生產(chǎn)、制造、銷售、服務(wù)等有序的產(chǎn)業(yè)鏈。
2 智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢分析
（1）關(guān)鍵部件和核心技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)有機(jī)器人傳感器的各項性能有了較大的改觀，采用集成技術(shù)后可以增加信息的融合量，需要專業(yè)人員專門研究關(guān)鍵部件，從細(xì)節(jié)解決問題，在一些核心技術(shù)上促進(jìn)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，并深入研究與歸納仿真功能、方向感知、心情管理、生物神經(jīng)系統(tǒng)理論與方法。
（2）機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化。機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化是未來機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對目標(biāo)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，并通過網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)行有效控制，并實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)作，促進(jìn)更快、更好地完成任務(wù)。另一方面，很多作業(yè)項目難以靠一個機(jī)器人的能力完成，特別是在一些相對較為復(fù)雜的環(huán)境條件下，實(shí)現(xiàn)對計算機(jī)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制，也是未來機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的主要方向。
（3）更好的交互方式。目前市場中的機(jī)器人還沒有能力去實(shí)現(xiàn)相關(guān)理論與方法，依舊需要依賴于相關(guān)的知識，因此需要把機(jī)器需要完成的任務(wù)加載進(jìn)去。人類與機(jī)器人的交互需要更加簡單化、多樣化、人性化、智能化，因此需要研究設(shè)計自然語言、文字語言、圖像語言、手寫字識別等，采用更加人性化的方式與用戶交互交流，保證人與機(jī)器之間信息交流的協(xié)調(diào)性。
3 智能機(jī)器人的具體應(yīng)用
很多國家在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)使用機(jī)器人較多，并且發(fā)展到一定程度，日本、美國等國家在農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用了智能機(jī)器人。在農(nóng)業(yè)采摘過程中，這些采摘機(jī)器人（圖2）依托機(jī)械手臂、三維視覺傳感器、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓力傳感器等部件進(jìn)行采摘，使采摘番茄的成功率超過75%左右，采摘蘑菇的成功率為81%。這些采摘機(jī)器人在采摘過程中可以避開障礙物采摘得當(dāng)，并對多余部分進(jìn)行剪修。另外，一些國家的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用了嫁接機(jī)器人，其可在嫁接的3個重要環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)全自動模式，并且能讓成功率高達(dá)97%，節(jié)省了巨大的人力、物力成本。除此之外，耕耘機(jī)器人、農(nóng)藥機(jī)器人、除草機(jī)器人等多種機(jī)器人類型也應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中。

國外智能機(jī)器人發(fā)展趨勢（國外智能機(jī)器人發(fā)展趨勢如何調(diào)研）