与人共融—机器人技术发展的新趋势
机器人技术发展趋势及未来应用展望

机器人技术发展趋势及未来应用展望随着科技的飞速发展,机器人技术正成为当今社会的热门话题。
机器人的发展迅猛,应用领域也越来越广泛。
本文将探讨机器人技术的发展趋势,并展望其未来的应用前景。
一、机器人技术的发展趋势1. 人工智能与机器学习的融合机器人技术领域最重要的发展趋势之一是将人工智能与机器学习相结合。
通过机器学习算法的应用,机器人可以自动学习和适应环境,提高自身的智能程度。
这将使机器人能够更好地理解和响应人类指令,实现更自主和智能的操作。
2. 感知能力的增强目前,机器人的感知能力仍然局限于有限的范围,例如通过传感器感知周围环境。
然而,未来机器人的发展将集中在增强感知能力上,例如更敏锐的视觉感知、听觉感知和触觉感知。
这将使机器人能够更好地感知和理解环境,从而更好地与人进行交互。
3. 云计算的应用随着云计算技术的成熟和普及,机器人将能够利用云计算资源进行更复杂和高性能的计算。
通过与云服务器的连接,机器人能够获取大量的数据和计算能力,从而提高自身的处理速度和决策能力。
这将为机器人的功能和服务提供更大的潜力。
4. 机器人的机械结构优化机器人技术的发展趋势之一是通过改进机械结构来提高机器人的运动灵活性和精准度。
例如,采用先进的材料和设计技术,可以使机器人的关节运动更自然、更流畅。
此外,机器人的机械结构也将更加轻便和紧凑,从而实现更高的效率和可靠性。
二、机器人技术的未来应用展望1. 工业制造业机器人在工业制造业中的应用将愈发广泛。
自动化的工厂不仅能提高生产效率,还能降低人力成本和资源浪费。
未来,智能工厂将采用更多的自主决策机器人,他们能根据实际需求自主安排工作流程,实现高效率的生产。
2. 医疗保健机器人技术在医疗保健领域的应用前景巨大。
例如,机器人外科手术助手已经开始在医院中使用,帮助医生进行精确和微创的手术操作。
此外,机器人也可以用于护理老年人和患病者,提供日常生活的支持和照顾。
3. 交通运输未来机器人在交通运输领域的应用将极具潜力。
机器人技术的发展趋势与应用前景分析

机器人技术的发展趋势与应用前景分析一、机器人技术的发展趋势目前,机器人技术的发展已经进入到了一个全新的时代,不断涌现出更加高效、智能、自主的机器人产品。
这些新型机器人的智能性、感知性、动作精准性以及情感表达能力都有了较大的提升。
首先,机器人技术的智能性得到了很大的提升。
现在的机器人已经具备了某种程度上的人工智能,可以根据人的语音、图像、触摸等多种交互方式来学习和反应。
通过人工智能技术,机器人越来越擅长理解人的需要,以及在实际操作中发现并改进自己的不足。
其次,机器人的感知性得到了精细的加强。
无论从激光雷达、摄像头、声音传感器、压力传感器等多个角度来看,机器人的感知能力都远远超过了以往。
机器人可以通过各种传感器来感知和检测周围环境的变化,以及快速响应,使得在各种环境中的操作效果更加准确和精准。
最后,机器人的运动精准度也得到了很大的提升。
随着运动控制和位置传感技术的不断提高,机器人的动作越来越匀速和可控。
这使得机器人在完成不同的任务时也更加可靠和高效。
二、机器人技术的应用前景机器人技术的应用范围越来越广泛,从工业领域到医疗、教育、娱乐等各个领域都有着广泛的应用。
下面将从这四个领域分别来探讨机器人技术的应用前景。
1. 工业领域在工业领域,机器人的应用已经非常广泛。
其中,机器人可以替代人类完成重复、危险或繁琐的工作,比如汽车生产线的喷漆、焊接、拼装等。
另外,应用机器人技术可以有效提高生产效率、降低生产成本,这也是许多企业热衷于使用机器人的原因。
未来,机器人技术的进一步发展将进一步增强其在工业领域的应用。
2. 医疗领域机器人在医疗领域的应用越来越普及。
机器人可以辅助医生进行手术操作,比如手术机器人、内窥镜机器人等。
机器人可以通过精确的运动轨迹执行手术操作,大大减少了手术期间可能出现的问题,使手术效果更加安全和准确。
3. 教育领域机器人已经成为了教育领域的热门话题。
机器人可以用来教授编程技能、激发儿童的学习兴趣和观察力等。
机器人技术的进展与应用前景

机器人技术的进展与应用前景随着机器人技术的不断进步,其所涉及的应用领域也在不断拓展。
从工业制造到医疗卫生、教育、娱乐等领域,机器人正逐渐成为新时代的重要助手。
本文将讨论机器人技术的进展与应用前景。
一、机器人技术的发展现状机器人技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:1、智能化 - 机器人理应具备自主思考和决策的能力。
随着深度学习、计算机视觉、自然语言处理技术的不断进步,机器人已经可以根据环境变化进行自主导航、任务执行、图像识别等操作。
2、协作式 - 人类和机器人之间的紧密协作将成为未来的主流。
例如,在制造业领域,工人和机器人将能够共同完成生产线上的任务,实现智能化、柔性化生产。
3、插入式 - 机器人已经不仅能够单独执行一项任务,同时还能插入到现有的生产线或工作流程中,以满足不同需求。
这种灵活性和多功能性将使机器人成为一个强大的竞争工具。
二、机器人应用领域1、制造业 - 机器人在制造业领域的应用已经相当广泛,特别是在汽车制造、电子和电气制造业中,机器人的应用体现出显著的经济效益。
例如,在车身焊接、零件装配和质量控制等环节中,机器人的应用已经可以完全替代人工。
2、医疗卫生 - 机器人将成为未来医疗卫生的重要工具。
例如,手术机器人已经可以对复杂和精细的手术进行精准操作,减少了人为操作的风险和误差。
3、家庭服务 - 未来机器人将成为日常生活中不可缺少的服务。
例如,智能家居的机器人可以为老人提供照顾服务、在家中完成清洁和组织工作,为工作繁忙的人们提供更加便捷的生活服务。
4、教育 - 机器人可以成为教育中的重要助手。
例如,机器人助教能够为学生提供个性化教育和拓展性学习,为教师减轻教学负担,提高教学质量、效果和效率。
三、机器人技术未来的前景机器人技术的未来前景非常广泛。
它可以完全改变工业制造和服务业的运作模式,极大地提高工作效率和准确性,减少了劳动力,也有望成为未来的创新和发展驱动力。
随着智能机器人技术的发展和普及,它不仅可以自动控制和预测工作环境中的变化,还可以具备人类无法想象的能力和潜力。
机器人技术的应用场景和发展趋势

机器人技术的应用场景和发展趋势机器人技术在当前的社会中已经发挥出非常重要的作用,除了工业领域,机器人还在医疗、教育、服务、家庭等方面开展了广泛的应用。
未来,随着科技的不断创新,机器人的应用场景和发展趋势也会不断地扩大和深化,本文将就这个话题进行探讨。
一、机器人技术的应用场景1. 工业领域对于工业生产来说,机器人已经成为了一个非常重要的装备和工具。
它们可以准确地执行生产线上的工作,不仅可以提高生产效率,还能够在生产过程中减少人员的工作密度和危险因素。
尤其是在电子、汽车、机床、食品等领域,机器人更是被广泛运用。
2. 医疗领域在医疗领域,机器人的应用同样正在逐渐增加。
机器人可以协助医生完成手术、诊断、治疗等工作,通过机器人的高精度和敏锐度,可以有效提高医疗的质量和效率。
比如,DaVinci机器人就可以在手术中取代医生的工作,大大降低了手术风险,提高了手术的精细度和准确度。
3. 教育领域机器人在教育领域同样有着广泛的应用前景。
在学校里,机器人可以被用作教育工具,帮助老师和学生更好地理解和学习知识。
同时,在机器人方面的课程中,学生们也可以通过实践和探索掌握相关的技术和知识。
4. 服务领域机器人在服务领域的应用主要体现在餐厅、酒店、商场、银行等公共场合。
例如,无人餐厅、无人商店、智能客服等,运用机器人技术可以提高服务效率,节约人力成本,同时还能确保服务的质量和标准化。
5. 家庭领域在家庭领域,机器人技术的应用同样潜力巨大。
除了智能家居、智能电器等,机器人在家庭生活中的助理功能也非常值得期待。
例如可以帮助家庭成员打扫卫生、做饭、打扫垃圾、遛狗等,可以为人们提供更加便利、快捷、舒适的居家生活。
二、机器人技术的发展趋势1. 机器人与人类的协同合作未来机器人的发展趋势的一个重要方向便是与人类协同合作,成为人类的伙伴和帮手。
在这种情况下,机器人需要能够在人类领域中更好地适应,不仅要具备高精度的执行能力,还应该有更为人性化的设计和交互方式。
机器人技术的发展趋势及其应用前景分析

机器人技术的发展趋势及其应用前景分析随着科技的不断进步,机器人技术发展日新月异,迅速地走到了现代生活的前列。
机器人技术应用于各个领域,不仅提高了工作效率,而且也为人们带来了更多的福利和价值。
本文将从机器人技术的发展趋势、机器人在商业应用、医疗、工业等领域的应用前景展开分析。
一、机器人技术的发展趋势机器人技术的应用领域在不断地扩大,不断地取得进步。
在机器人技术的发展过程中,主要有以下几个方面的发展趋势:1. 智能化趋势随着人工智能的研究和发展,智能化将持续成为机器人技术的发展趋势。
越来越多的机器人拥有了自主思考、分析和决策的能力,极大地增强了机器人的应用范围和效率。
2. 多功能性趋势在现代化的生产及社会生活中,需要不同种类、不同功能的机器人协同工作。
在这一背景下,多功能化也成为机器人技术的重要发展趋势,大幅度提高了机器人的应用效果。
3. 低成本趋势低成本的机器人将成为未来发展的重点,这不仅有助于机器人技术的普及,而且也能够扩大机器人应用的市场规模,从而提高机器人在社会生产和生活中的作用。
二、机器人在商业应用领域中的应用前景随着全球经济的发展,各种商品竞争愈发激烈,利润空间也愈发小。
为了提高商品质量和生产效率,许多企业已经开始意识到机器人在商业应用领域中的优势,逐步采用机器人代替传统的生产模式。
1. 零售业中的应用视频监控、机器人导购、自动收银、无人售货等机器人的应用正在零售业中逐步发展起来,极大地提高了客流量和订单额,增强了店面的人气和竞争力,这显示出了机器人在零售业中的重要应用前景。
2. 物流业中的应用机器人的应用也逐渐应用于物流业。
在未来,机器人将能够自动化地完成很多物流业务,比如在物流及仓储中,通过使用机器人、智能电子标签等技术,使得物流与仓储系统变得更加高效化。
三、机器人在医疗领域中的应用前景1. 机器人治疗机器人治疗已经成为医疗领域中罕见的技术,可以在较小的手术切口下完成较复杂的手术,麻醉时间、术中出血量都得到控制。
工业机器人技术发展趋势

工业机器人技术发展趋势工业机器人是现代工业中不可或缺的组成部分,它可以在生产线上执行多种不同的任务,能够更高效地完成工业生产中的各种操作,极大地提高了生产效率和产品质量。
近年来,随着科技的发展和应用领域的不断扩大,工业机器人技术也在不断更新和完善,为工业生产提供了更多的选择和广阔的发展空间。
本文将阐述工业机器人技术发展的趋势,分析其未来发展方向,以期为相关从业人员提供一些参考和借鉴。
一、改善人机交互能力当前,工业机器人的智能化水平已经非常高,但是在与人类的交互过程中还存在一些问题。
由于很多工业机器人目前仍然存在单一任务执行的问题,很难适应生产线上的灵活生产,因此未来的工业机器人需要具备更出色的人机交互能力,以更快速地适应生产线上的变化和需求。
随着机器人感应和人工智能技术的不断进步,未来机器人将更加智能化,能够更好地理解人类指令,更好地适应多变的生产工作环境。
二、实现智能化和工业化结合为了适应工业领域的高强度和多样化需求,未来的工业机器人需要更加智能化和工业化的结合,这就要求机器人具备智能化控制系统,能够进行更加高效的计算,同时具备足够的稳定性和可靠性。
在未来,机器人需要具备自主感知和决策的能力,能够自主判断和选择适当的工作模式,以更好地实现自动化生产,实现大规模生产和细分化生产之间的平衡。
三、提高机器人运动速度和精度工业机器人的速度和精度对于生产线上的高效自动化生产至关重要,因此使用最先进的技术和工业机器人的运动控制系统是关键。
未来,机器人运动控制系统将更加强大,更具可定制性,在精度、稳定性和实用性方面将有更高的要求。
同时,未来机器人将更向自动化和无人化方向转变,可以在更广泛的工作环境下工作,以实现更加高效和灵活的自动化生产。
四、提高机器人智能性和柔性受限于当前工业生产的需求和特点,很多工业机器人仍然是基于预设的程序巫蛊,难以适应变动和不同的工作需求。
因此,未来的工业机器人需要拥有更高的智能性和柔性,能够实时感知和判断工作环境,能够基于所见的情况进行认知和抉择。
浅谈人工智能与机器人的发展趋势

浅谈人工智能与机器人的发展趋势在当今科技飞速发展的时代,人工智能与机器人已经成为了备受瞩目的领域。
它们的出现和不断进步正在深刻地改变着我们的生活和社会的运作方式。
人工智能,简单来说,就是让机器能够像人类一样思考和学习。
它基于大量的数据和复杂的算法,能够对各种信息进行分析和处理,并做出相应的决策。
而机器人则是人工智能的一种具体应用形式,是能够执行各种任务的机械装置。
回顾过去,人工智能与机器人的发展经历了漫长的历程。
从最初简单的工业机器人,只能完成重复、单一的动作,到如今能够与人类进行复杂交互、具备自主学习能力的智能机器人,这一领域取得了巨大的突破。
早期的机器人主要应用于制造业,用于提高生产效率和产品质量。
而随着技术的不断进步,机器人的应用范围逐渐扩大,涵盖了医疗、服务、农业、物流等众多领域。
在医疗领域,机器人已经能够协助医生进行手术。
它们可以凭借高精度的操作和稳定的性能,完成一些精细且复杂的手术步骤,提高手术的成功率和安全性。
在服务行业,机器人可以作为客服为用户提供咨询和帮助,也可以在酒店、餐厅等场所提供服务,减轻人工劳动强度。
在农业方面,机器人能够进行播种、施肥、采摘等工作,提高农业生产的效率和质量。
在物流领域,机器人可以实现货物的分拣、搬运和配送,大大提高物流的运作效率。
那么,未来人工智能与机器人的发展趋势又将如何呢?首先,它们的性能和功能将会不断提升。
随着硬件技术的发展,如芯片制造工艺的不断进步,机器人的计算能力将大幅增强,从而能够处理更复杂的任务和更多的数据。
同时,传感器技术的发展也将使机器人能够更加准确地感知周围环境,做出更加智能的决策。
其次,人工智能与机器人的融合将更加紧密。
未来的机器人将不仅仅是机械的执行者,更是具备高度智能的个体。
它们能够通过不断学习和优化自身的算法,更好地适应各种复杂的环境和任务。
再者,人机协作将成为主流。
机器人不会完全取代人类,而是与人类共同工作,发挥各自的优势。
未来机器人的趋势与发展

未来机器人的趋势与发展随着科技的飞速发展和人工智能的逐渐崛起,机器人正逐渐成为我们日常生活中的一部分。
从工业生产到家庭服务,机器人的应用范围越来越广泛。
未来,机器人的趋势和发展有着重要的意义。
本文将探讨未来机器人的趋势以及其在不同领域的发展。
一、机器人技术的进步随着科技的不断进步,机器人技术也在不断革新。
以往的机器人只能完成简单的操作,但现在的机器人已经具备了更为复杂的功能,能够进行自主学习和决策。
未来,机器人的技术将进一步提升,更加接近人类智能水平。
1. 人工智能的融入:未来的机器人将会更加智能化。
利用深度学习和机器学习等人工智能技术,机器人能够通过自主学习和适应环境,不断提升自身的能力。
例如,一些智能助手机器人已经能够通过语音识别和自然语言处理与人进行交流,提供个性化的服务。
2. 感知技术的提升:随着机器视觉和传感器技术的不断进步,机器人能够更好地感知和理解周围环境。
未来的机器人将能够通过视觉传感器感知物体的形状和位置,通过声音和触觉传感器感知声音和触摸。
这使得机器人能够更好地适应环境,完成更加复杂的任务。
3. 机器人与云计算的结合:未来机器人的计算能力将会得到大幅提升。
通过将机器人与云计算结合,机器人可以获得更大的计算资源和存储空间,从而更好地完成各种任务。
另外,云计算还可以提供大数据分析和人工智能算法的支持,使机器人能够更加智能化。
二、机器人在不同领域的应用未来,机器人将在各个领域发挥重要作用,并给人类带来巨大的改变。
1. 工业生产:机器人在工业生产中已经发挥着重要作用,未来这一趋势将会进一步加强。
机器人可以代替人类完成重复、危险或繁琐的工作,提高生产效率和质量。
例如,机器人可以在汽车制造过程中完成焊接、喷涂等工作,提高生产效率。
2. 医疗领域:机器人将在医疗领域发挥越来越重要的作用。
机器人可以帮助医生进行手术操作,提高手术精度和安全性。
此外,机器人还可以用于康复训练,帮助患者进行运动康复。
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与人共融—机器人技术发展的新趋势-机械制造论文与人共融—机器人技术发展的新趋势经过半个多世纪的发展,机器人技术已经对人类的生产和生活方式产生了深远影响,并成为衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。
当前,国际机器人技术新的发展趋势是什么?与人共融机器人的基本概念及内涵是什么?我国机器人技术发展又面临哪些机遇与挑战?这些问题亟待我们思考和解决。
文/何玉庆、赵忆文、韩建达、于海斌、王越超、王天然自上世纪中叶起,机器人技术经历了半个多世纪的发展,已经深入到人类生产、生活的各个方面,给人类社会发展带来重大变革。
进入二十一世纪后,在科技水平的快速发展以及人们日益增长的需求的共同作用下,机器人技术得到了空前的关注,被认为是新技术革命的核心。
“制造出像人一样的机器”几千年前就已经是人类的伟大愿望,但目前,人和机器人仍然是一种使用和被使用,替代和被替代的关系,机器人更多的作为一种功能替代工具出现。
新的社会发展趋势表明:未来新一代机器人系统将从更多的方面模仿人,尤其是,机器人与人之间应更多地表现出一种和谐共存、优势互补的合作伙伴关系,即:与人共融是新一代机器人系统的最本质特征。
2013年,麦肯锡全球研究所发布的《引领全球经济变革的颠覆性技术》报告将先进机器人列入12项技术之中,并预计2025年潜在年度市场影响力约1.7万亿美元~4.5万亿美元。
正是看到了机器人对经济、社会发展的重大推动作用,近年来,机器人技术的发展得到了全世界的空前关注,世界发达国家纷纷将机器人作为国家计划进行了细致的梳理和规划。
2013年出版的美国机器人发展路线图,将机器人列为继互联网之后可能对人类社会产生深远影响的技术。
而欧盟早在2006年就成立专门机构,对欧洲机器人技术的发展进行了长期、细致的研究,并于2014年1月颁布了机器人发展路线图,用以指导欧洲各国机器人技术与产业的发展。
机器人技术发展的国际新趋势美国于2011年启动了先进制造伙伴计划(the Advanced Manufacturing Partnership,AMP)。
其中明确指出:“下一代机器人将与人类操作者紧密合作,为产业工人、健康服务者、士兵、手术医生以及宇航员等完成复杂任务提供新的能力”,这是迄今为止国家级计划中,对下一代机器人功能内涵的最清晰描述。
欧盟于2006-2008年制定的CARE计划(Coordination Action for Robotics in Europe)结合6个方面应用,对机器人技术的发展给出了较清晰的路线图。
以此为基础,欧盟第七框架计划(2007-2013)归纳出下一代机器人的核心特征:安全、自主的“人—机器人—物理世界”的交互,并给出了其所包含的7方面共性关键技术:柔顺机电系统设计、实时认知、交互式控制、人类行为的学习与理解、反应式行为产生、适应人的任务规划、安全技术。
在2013年4月德国推出的工业4.0计划中指出:智能工厂、智能生产是第四次工业革命的主题(图1),而这种“智能”的物理实体就是机器人,通过智能机器人、机器设备以及人之间的相互合作,提高生产过程的智能性。
日本机械学会将机器人作为其十个重点发展方向之一。
把机器人的智能划分为五个等级。
级别1为非自主运动;级别2为弱自主运动;级别3为部分自主运动;级别4为半自主运动;级别5为完全自主运动。
1990年以前的机器人处于级别1,只是简单的“示教再现”,几乎没有智能;1990-2000年,机器人的进步主要体现在开始使用视觉传感器以及离线示教技术,其智能水平处于级别2~3;2000-2010年,随着视觉技术的进一步发展以及部分环境认知技术的采用,机器人智能开始突破第3级;2010-2020年,机器人将有望完全突破并进入第4级范畴,即:认知能力与灵活的物体操作、与人的合作交互以及弱化机器人的定位需求,并减少示教时间;在2020-2030年,要重点突破无示教作业、完全环境认知,推进机器人突破级别4。
除了上述国家级的规划,作为传统工业机器人的使用大户、也是使用期最长的用户,美国通用汽车公司(GM)给出了下一代机器人的发展期望(图2)。
机器人的前50年(上世纪五十年代中期到2008年)只是个开端,后续的发展包括:灵活的感知(二岁儿童的目标认知能力)、人与机器人之间的主动交互(四岁儿童的语言理解能力)、通过触觉和力觉反馈实现灵巧/细致的操作(六岁儿童的灵巧操作能力)、与人的安全交互以及理解知识(八岁儿童的社会理解能力)、人-机器人和谐工作。
GM明确指出,下一代制造业的使能技术是具有人的能力的机器人。
“替代某些人类功能”还远远不够从上一节关于机器人的国际发展趋势的分析不难看出,各国纷纷将机器人的发展趋势与人与机器人之间的关系建立了紧密联系。
为此,我们有必要重新梳理一下,在机器人发展的历史中,人与机器人之间的关系如何?机器人诞生于上世纪中期,经历了半个多世纪的发展,截至目前,大部分机器人系统遵循一个基本的设计宗旨:在人类不可达、以及不适合于人类生产生活的环境中,代替人高效率、高精度、高可靠地完成使命。
传统的工业机器人,以及以空间、深海探测为代表的专业服务机器人,很好地贯彻了上述宗旨。
工业机器人在汽车生产线上的大规模应用,极大地提升了生产效率,降低了成本,为缔造以汽车为代表的当代物质文明作出了重大贡献;机器人代替人登上了火星、月球,深入万米的海底,为人类探索不可到达的未知世界,发挥了不可替代的作用。
到目前为止,机器人的设计更多地是代替人完成某种类人的功能。
然而,进入二十一世纪,环境、资源、老龄化等关乎人类可持续发展的重大问题,正在迫使人们重新思考机器人在人类生产、生活中的地位。
过去的五十年中,大规模消耗资源、粗放式的生产、消费模式,给人类社会的发展带来了巨大动力,但随之而来的资源匮乏、环境污染等问题,对整个世界的发展也带来了极大挑战。
在此背景下,绿色制造、再制造、柔性制造、个性化制造等新的制造模式正在成为制造业的发展方向。
在刚性生产线上高速、高精度地完成重复性使命的传统工业机器人难以满足这些新制造模式对自动化、智能化装备的需求,研制新一代工业机器人理所当然就成为传统制造业强国要保持其地位的迫切需求。
同时,除制造业以外,各发达经济体、以及像中国这样依赖相对廉价劳动力快速发展的新兴经济体,其人口老龄化引发的社会服务及民生问题迫在眉睫。
截至2013年,我国有逾8000万的残障人士和超过2亿的老龄人口,如何提升残障人士的生活质量、解决未来劳动力短缺和老人护理等问题,已经成为我国经济持续发展所面临的巨大挑战。
研制新一代家庭服务机器人,被认为是解决此类问题的一个主要手段之一。
为此,人类需要一种智能化的装备,不仅能够更大程度、更广泛地代替人类从事生产劳作,而且能够直接服务老年人、辅助残疾人。
然而,尽管机器人技术已有近60年的发展,但其一直未能脱离自动化机器的范畴;人和机器人仍然被定义为使用和被使用,替代和被替代的关系;机器人在设计过程中很少考虑与人在同一空间的紧密协调合作,使得如本质安全、人机协同认知和行为互助等基本问题,没有得到很好地解决。
综上分析,现有机器人技术与新需求之间的差距如下表1所述。
从上表可看出:目前被广泛使用的机器人,是一种与人隔离的、几乎不具备人的智能能力的自动化机器;而下一代机器人将是可以融入人的正常生产生活环境、可以与人合作交互、具备人的灵巧作业以及智能决策能力的智能化机器。
要想满足社会发展的新需求,未来新一代机器人,必须从根本上反思现有的设计理念;机器人与人之间的关系应该摆脱使用与被使用、替代与被替代的禁锢;应从机器人融入人的生产、生活环境,与人优势互补、合作互助的角度,重新审视其核心技术的发展理念,研究、发展新的机器人理论与技术,即:与人共融机器人。
与人共融机器人的四大挑战传统机器人的能力特征,可以归纳为:人机物理空间隔离、机器人与人非接触、预编程自主能力、示教盒/遥控器交互。
与之相比较,“与人共融”机器人的核心特征是:人机同一自然空间、机器人与人自然交互、配合人的需求、学习人的技能、与人协调互补、确保人机物安全。
在人与机器人的关系上,人的优势是智能,包括思维与逻辑推理、学习与技能增长、经验与快速决策等;而机器人的优势是作业能力,包括速度、精度、负重、重复一致性、耐疲劳、连续作业等。
要使二者协调形成优势互补,亟需机器人在能力上突破四个方面的挑战。
其一是环境挑战。
传统机器人只能在人工布局及可控的、预先已知的环境中工作,具有静态、结构化、已知、确定性等特点。
而新领域要求机器人在自然(非人工)、不可预知动态、复杂的环境中完成使命,对机器人的感知、认知、决策能力提出了更高要求。
其二是任务挑战。
传统机器人只能完成固定时序、重复性工作,以高速、高精度为主要指标,自主性,适应性,学习性差。
新一代机器人任务目标及指标更加多样、操作灵活性要求更高、任务变化更频繁、人机合作程度加深、任务过程更复杂多变。
机器人在控制、认知、自主学习等方面,面临挑战。
其三是行为及安全挑战。
传统机器人在物理空间上基本与人隔离,但随着机器人进入人类社会,与人之间的物理界限逐步消失,安全成为必须考虑的问题。
人和机器人将频繁接触,机器人在行为过程中要求确保人-机-物的安全,而机器人故障、人类误操作、其它设备故障不可避免,如何保障这种行为的安全性,对机器人机构、控制、感知等技术提出挑战。
其四是交互挑战。
目前,机器人作为专用的生产设备,由培训良好的技术人员操作,其人机友好性低、鲁棒性差、智能程度低、真实感弱。
一旦机器人成为非(机器人)专业人员的助手、甚至进入普通人的生活,对人机交互即提出更高要求,包括:以人为中心,提高宜人化水平;提供语音、手势、表情等多交互手段;具有人类意图理解的能力;通过虚拟现实等手段增强操控过程的临场感;以网络为媒介实现更广泛的信息交互等。
与人共融机器人的三个内涵上述四方面挑战,是机器人与人融合中亟待突破的瓶颈问题,也是目前国际机器人学领域研究的重点。
“与人共融”是新一代机器人最本质的能力特征,是解决工业、民生、特种服务等领域对机器人技术新需求的核心。
所谓与人共融机器人,是人与机器人关系的一种抽象凝练,它包括以下三方面内涵。
其一为智能融合。
通过人与机器人在感知、认知、决策等不同层面上的互补,提升人机共融系统的智能水平;其二为行为协调。
在紧密接触的情况下,人与机器人在行为上一致、协调、互助;其三为任务合作。
在人机共享动态环境下,人与机器人相互配合共同完成一个指定的任务。
例如,在工业领域,新型的“与人共融”工业机器人,应该能够融入“有人的生产线”,配合产业工人共同完成动态生产任务,即任务合作;在民生服务领域,新型的“与人共融”服务机器人,应该能够融入普通人(老人、残疾人、家庭主妇等)的工作和生活,为其提供必要的行为辅助,即行为协调;对于特殊服役环境下的作业,新型的“与人共融”特种机器人,应该能够融合人的智能,降低对人在回路遥操作的依赖,提升完成使命的效率,即智能融合。