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智能机器人的发展与组成研究分析

摘要:随着科学技术的发展,以智能机器人为代表的人工智能应用已经成为下一轮技术变革的核心,智能机器人的发展水平直接体现了国家高技术领域的综合实力。如今,智能机器人运用了大量传感器,计算机技术,使之具备了比人类更敏锐的感知力和更高效,更精准的执行力,因而其在工业,农业以及服务业等领域都有十分广泛的应用。
智能机器人的发展与组成研究分析

本文首先介绍智能机器人出现至今的发展状况;其次说明了智能机器人的组成情况,包括机械部分,感受部分,控制部分;概述智能机器人在工业,农业以及服务业方面的具体应用。

1.引言

近年来,深度学习等人工智能技术取得持续突破,以智能机器人为代表的一系列人工智能应用开始逐步渗透到人们生活的方方面面。智能机器人是一个在感知、思维、效应方面模拟人的机器系统。智能机器人具备各种各样的内部信息传感器和外部信息传感器,如光敏传感器,声敏传感器等。除具有感受器外,智能机器人还具备效应器,也就是具体执行指令的机构,作用于周围环境。在这些基础上,智能机器人也已经具备了初步思考的能力,通过计算机的处理,有自己的判断和选择。由此可知,智能机器人至少要具备三个要素:感觉要素,反应要素和思考要素。

2.智能机器人的发展情况

2.1机器人早期的发展状况

智能机器人在诞生之初其实并不算是“智能”,及时代机器人为可编程示教,再现型机器人,也就是说它们可以根据事先设定好的程序进行重复操作。在工业刚刚起步的年代,大规模的工业生产如果没有机器人的协助,将会耗费大量的物力财力。但在及时代机器人出现后,这一状况得到了明显的改善,生产效率大大提高,也推动了技术革命。然而,当时的机器人尚不“智能”,只能按照程序执行命令,对于问世不久的机器人,发展空间还有很大。

2.2机器人现代的发展现状

如今,第二代以及第三代机器人均已问世,其相较于及时代机器人,具有自己独特的感知能力和自适应能力,也具备根据不同的作业内容进行自我调整的能力。但即便如此,第二代机器人的这些能力仍然是其创造者赋予的,因此还不具备自主学习的能力,在认清其局限性后,人们创造了第三代,也就是智能机器人。智能机器人在第二代的基础上,增加了自我学习,自我适应等功能,真正的将机器人智能化。

2.3机器人未来的发展趋势

在电子信息技术迅速发展的今天,智能机器人已经成为当前的一个研究热点。第三代机器人刚刚问世,发展潜力巨大,与及时、二代机器人相比,第三代的智能化主要体现在其控制部分。在感受部分,智能机器人运用了大量类似于传感器之类的装置,也就拥有了远超一二代的感知能力,对于环境细微的改变也能做出相应的反应。其控制部分就是真正体现第三代机器人智能化的地方,一二代机器人主要都是依靠人为设定相关程序来实现对机器人的控制,而第三代智能机器人终于实现了一定程度的自我控制。从感受部分接收的信息,再到计算机加以分析处理,都是自动化,智能化的体现。在未来,智能机器人还会继续发展,不仅可以在日常生活中帮到我们,在经济发展乃至社会进步中都会扮演更为重要的角色。

3.智能机器人的组成

3.1机械部分

机械部分就相当于机器人的骨骼,支撑着机器人执行各种指令。机械部分是智能机器人行动的基础,就算一个机器人再怎么智能,没有强大的机械臂支撑,也无法发挥全部作用。机器人的臂部(如有)一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的自由度数[1]。机械手或机械臂是以关节连在一起的许多机械连杆的集合体,形成开环的运动学链系,包括齿轮、联轴器等。一般可以分为两类:一类是可以产生转动的“转动关节”,一类是产生线性或平移运动的“线性关节”。

3.2感受部分

传感器是智能机器人感受部分的核心装置,它们将智能机器人通过视觉,听觉等捕获到的信息转换成电信号,再输送到智能机器人的大脑,也就是控制部分加以处理,最终输出到机械部分完成一系列动作。传感器作为传递信息的关键就显得尤为重要。现在运用的主要传感器有温敏传感器,光敏传感器,压敏传感器等。在这些传感器的帮助下,智能机器人有了自己灵敏的感觉,从而可以再完成要求更为的任务。

3.3控制部分

由于现代机器人尚不能实现信息的有效传递,所以还是需要人机交互来对信息进行传递。对于不同的智能机器人有两种不同的控制系统,分别是集中式控制和分散式控制。用一台计算机对机器人的全部动作进行控制称为集中式控制;用多台计算机对机器人的动作进行分级控制称为分散式控制,如主从结构的控制系统。计算机相当于智能机器人的大脑,是智能机器人最为重要的部分,他不仅具备了处理特定数据的能力,同时也具有处理知识的能力,这也是他与及时二代机器人最为不同的地方。所以,除了人机交互,智能机器人也有自己的思考能力。在面对一些简单的问题时,不需要特定的指示命令,智能机器人自己也能借助正确的判断来处理。当然,智能机器人通过计算机的分析和储存,也能够从历次任务中学习掌握新知,但这一点对现在来说还很难实现。

4.智能机器人的应用

4.1智能机器人在工业领域的应用

智能机器人因其执行任务的度高,效率高,在工业领域应用尤为广泛。在汽车生产行业中,装配零部件等任务都需要智能机器人的协助,由于智能机器人的中央处理器对于数据的高效处理,它们可以在短时间内完成大量机械的装配工作;传感器等感受部分对于环境的敏锐感知,也使得智能机器人有了根据不同环境完善任务内容的能力。这些都是人力无法比拟的。在芯片制造方面,智能机器人的优势更为明显,芯片制造需要极高的性,人类无法完成这类高精度的工作。而对于智能机器人来说,完成这类工作可能只需要一个指令。此外,生产车间的温度等环境因素也会影响完成后芯片的质量,智能机器人不仅可以快速汇报环境的变化,也能通过信息处理对作业内容进行调整,保障成品的质量。

4.2智能机器人在农业领域的应用

在农业方面,智能机器人主要运用于智能灌溉和智能除灾。智能灌溉是指智能机器人通过感知部分对当日的温度,湿度等环境指数测定后,再由中央处理器进行加工处理,决定当日的灌溉量,进行执行。这样既保障了农作物的发育成熟,也节约了用水量。智能除灾主要是指通过类似于无人机的智能机器人,对受灾区域进行勘查,通过处理器分析后,确定具体的受灾情况,并做出反应。

4.3智能机器人在服务领域的应用

智能机器人在服务业的应用也相当广泛。现在,在银行中,自助服务机器人已经十分常见,它们可以根据客户的不同需求给予不同的帮助。根据客户输入的指令,智能机器人会根据自己积累的或者学习到的知识进行耐心的解答,既不会引发错误,也节省了人力。智能家居也是智能机器人的应用之一,扫地机器人,虽然没有做到智能化,但是在日常起居中也扮演着重要的角色,还有类似于智能家电等,已经开始逐步渗透到人们的生活中,既方便了人们生活,也节约了时间。

5.结语

目前,第三次科技革命已经接近尾声,第四次也即将开始,智能机器人等人工智能应用即将迎来它们的时代。如今,越来越多的国家意识到了智能机器人的重要性,先后都开始了相应的研究,对此,我们也不能落后。未来智能机器人也不会只是技术的代表,机器人还将朝着语言交流化、动作协调化、外形美观化的方向发展,越来越趋近于。我们应当权衡智能机器人的利弊,将其运用在引导人类进化,社会发展的方面。

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