吳峻州

摘要：工業(yè)機(jī)器人是一種面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)械裝置。它可以自動(dòng)執(zhí)行工作。它是一種依靠自身的動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的機(jī)器。工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和高需求的重要組成部分。隨著工業(yè)生產(chǎn)向自動(dòng)化、集成化、柔性化方向發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已成為高端制造裝備的重要組成部分，其智能化水平也與人工智能結(jié)合在一起不斷提高。它可以由人類指揮，也可以按照預(yù)先編程的程序運(yùn)行。現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人也可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原理來工作。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;人工智能;發(fā)展前沿

引言

工業(yè)機(jī)器人起源于美國(guó)能源實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的操作機(jī)械手。之后，第一代教學(xué)與再現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人、第二代具有基本感知功能的工業(yè)機(jī)器人、第三代智能機(jī)器人相繼問世。隨著工業(yè)生產(chǎn)向自動(dòng)化、集成化、柔性化方向發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已成為高端制造裝備的重要組成部分，其智能水平也在不斷提高。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)品的創(chuàng)新推動(dòng)了智能制造技術(shù)的進(jìn)步，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家機(jī)器人技術(shù)的實(shí)力和在自動(dòng)化與智能技術(shù)水平上的競(jìng)爭(zhēng)力。在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和人口老齡化的雙重壓力下，我國(guó)積極發(fā)展工業(yè)機(jī)器人，已進(jìn)入工業(yè)化初期階段。隨著科學(xué)理論和工程技術(shù)的發(fā)展、操作性能的不斷提高、推動(dòng)應(yīng)用于新領(lǐng)域的需要，這些引領(lǐng)了新時(shí)代機(jī)器人發(fā)展的新方向和新趨勢(shì)。人工智能的定義可以分為兩部分：“人工”和“智能”?！叭嗽斓摹焙苋菀桌斫?，也很有爭(zhēng)議。有時(shí)我們不得不考慮人類能做什么和制造什么，或者人類的智能水平是否高到足以創(chuàng)造人工智能，等等。但一般來說，“人工系統(tǒng)”是指一般意義上的人工系統(tǒng)。隨著人工智能融入工業(yè)機(jī)器人，人們的生活和生產(chǎn)操作發(fā)生了巨大的變化。

一、 目前存在的問題和解決方案

工業(yè)機(jī)器人和人工智能的技術(shù)和產(chǎn)品在世界各地發(fā)展迅速，大大滿足了工業(yè)的生產(chǎn)與需要、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及人民的日常生活，在社會(huì)各個(gè)行業(yè)體現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人在機(jī)器人行業(yè)的重要地位。然而，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展還存在一些有待解決的問題。

1. 目前存在的問題

工業(yè)機(jī)器人綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、結(jié)構(gòu)技術(shù)等技術(shù)內(nèi)容。它們?nèi)娑斆鳌ＴS多企業(yè)根據(jù)自身特點(diǎn)將其應(yīng)用于自動(dòng)化行業(yè)，并取得了顯著的效果。但經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，仍有許多不足之處。

（1）在傳統(tǒng)應(yīng)用中，工業(yè)機(jī)器人多采用離線編程或教學(xué)方式，要求機(jī)器人嚴(yán)格按照規(guī)定工作，功能單一，不能滿足柔性制造的要求。

（2）國(guó)內(nèi)外研究多集中于單個(gè)機(jī)器人，其技術(shù)相對(duì)成熟，效率、性能和可靠性都有了顯著提高，但仍不能滿足先進(jìn)制造和智能制造的要求，許多復(fù)雜的任務(wù)無法由單個(gè)機(jī)器人獨(dú)立完成。

（3）缺乏人才，由于從事工業(yè)機(jī)器人制造和技術(shù)的廠商在自主研發(fā)能力方面較差，提供的工作崗位較少，使大學(xué)生缺乏對(duì)這個(gè)行業(yè)的熱情，導(dǎo)致缺乏專業(yè)人才。

（4）工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)不能自適應(yīng)地感知周圍環(huán)境信息，從而對(duì)周圍環(huán)境的變化不能做出合理的決策。

（5）人工智能的問題在于物理現(xiàn)實(shí)中的一些規(guī)則是不可改變的，即物理定律。我們用語言來描述它們，用它們來預(yù)測(cè)和建立文明。但是為了在這個(gè)物理環(huán)境中運(yùn)作，地球上的每一個(gè)生物都掌握了這些法則，不需要語言。

（6）視覺統(tǒng)計(jì)模型是非常不完善的，因?yàn)樗鼈冎灰蕾囉谝欢〞r(shí)間內(nèi)的事物和人類指定的抽象標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別。例如，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以看到數(shù)百萬蘋果掛在樹上的圖像，但它永遠(yuǎn)找不到萬有引力定律。

2.擬解決方案

具有人工智能的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)可以有效提高生產(chǎn)精度，解放勞動(dòng)力。針對(duì)以上問題，提出改進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的解決方案如下：

（1）隨著基于視覺的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，不同應(yīng)用環(huán)境中的不同任務(wù)對(duì)機(jī)器人視覺系統(tǒng)提出了越來越高的要求。開發(fā)適合不同應(yīng)用領(lǐng)域的視覺系統(tǒng)，將大大提高工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)環(huán)境中的競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）開發(fā)多機(jī)器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)。多機(jī)器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)具有時(shí)間并行、空間分布、靈活性好、容錯(cuò)能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

（3）工業(yè)機(jī)器人的視覺系統(tǒng)可以與語音智能識(shí)別相結(jié)合。將短時(shí)語音識(shí)別轉(zhuǎn)化為目標(biāo)參數(shù)信號(hào)的設(shè)置，可以降低使用成本，達(dá)到最佳的參數(shù)設(shè)置值，促進(jìn)機(jī)器視覺系統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用。

（4）從投資機(jī)會(huì)上看，我國(guó)人工智能的基層缺乏重要的原創(chuàng)性科研成果和有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)與人才;技術(shù)層面即將進(jìn)入產(chǎn)業(yè)整合階段，其核心是提升團(tuán)隊(duì)的技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力;應(yīng)用層是由于中國(guó)巨大的人口和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，我們更應(yīng)該把握住這個(gè)市場(chǎng)。

二、未來的發(fā)展方向

自21世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，光學(xué)機(jī)電一體化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制理論和人工智能，以及全自動(dòng)化的無人生產(chǎn)也逐漸迅猛發(fā)展，機(jī)器人的智能和協(xié)調(diào)操作的復(fù)雜已成為一個(gè)關(guān)鍵問題。

此外，由于工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)非線性多變量控制對(duì)象，需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和力控制進(jìn)行深入研究，以適應(yīng)高速、高精度、高負(fù)荷的運(yùn)行。在醫(yī)療、救災(zāi)、深海探測(cè)等領(lǐng)域，機(jī)器人需要在動(dòng)態(tài)、未知、非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜環(huán)境中完成不同類型的任務(wù)，這對(duì)機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性、環(huán)境感知、自主控制和人機(jī)交互提出了更高的要求。

與機(jī)器人本體技術(shù)相比，中國(guó)在人工智能領(lǐng)域相對(duì)領(lǐng)先，具體體現(xiàn)在人工智能領(lǐng)域發(fā)表的論文數(shù)量和質(zhì)量均居世界前兩名;它對(duì)深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)設(shè)施作出了重要貢獻(xiàn);知名科研機(jī)構(gòu)和高校處于世界一流水平;它在各種人工智能競(jìng)賽中都名列前茅。

在實(shí)踐中，隨著家用機(jī)器人成本性能的提高，機(jī)器人企業(yè)創(chuàng)造性地應(yīng)用人工智能技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)，根據(jù)特定的行業(yè)或應(yīng)用場(chǎng)景，提出解決方案，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品，這也是創(chuàng)業(yè)和創(chuàng)新的重要方向。

結(jié)語：

總的來說，雖然中國(guó)是世界上最大的機(jī)器人市場(chǎng)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的理論研究和工程應(yīng)用水平還有相當(dāng)大的差距。由于其新興的產(chǎn)業(yè)，人工智能還需要很好的被人控制，所以國(guó)產(chǎn)機(jī)器人和人工智能的發(fā)展前景還很長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡自興.機(jī)器人學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[2].不確定性人工智能.《軟件學(xué)報(bào)》.被中信所《中國(guó)科技期刊引證報(bào)告》收錄ISTIC.被EI收錄EI.被北京大學(xué)《中文核心期刊要目總覽》收錄PKU.2004年11期.李德毅.劉常昱.杜鹢.韓旭.

[3] 郭洪紅.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.