智能机器人的现状及其发展趋势24611.docx

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1、智能机器人的现状及其发展趋势摘要：本文扼要地介绍了智能机器人技术的发展现状，以及世界各国智能机器人的发展水平，然后介绍了智能机器人的分类，从几个典型的方面介绍了智能机器人在各行各业的广泛应用，讨论了智能机器人的发展趋势以及对未来技术的展望，最后提出了自己的建议和设想，分析我国在智能机器人方面发展并提出期望。关键词：智智能机器器人；发展现现状；应用；趋势The sstattus andd trrendds oof iinteelleectuual robbotAbstrractt: Thiis ppapeer bbrieeflyy diiscuussees tthe devveloopmeent

2、, sttatuus oof iinteelleectuual robbot, deevellopmmentt off inntelllecctuaal rroboot iin mmanyy coounttriees. Andd thhen it preesennts thee cateegorriess off inntelllecctuaal rroboot, tallks aboout thee exxtennsivve aappllicaatioons in alll woorkss off liife froom sseveerall tyypiccal asppectts aand

3、 treendss off inntelllecctuaal rroboot. Aftter thaat, it putts fforwwardd prrosppectts ffor futturee teechnnoloogy, suuggeestiion andd a tenntattivee iddea of mysselff, aand anaalysses thee deevellopmmentt off inntelllecctuaal rroboot in Chiina. Fiinallly, itt raaisees eexpeectaatioons of inttelllec

4、ttuall roobott inn Chhinaa. Key wwordds: inttelllecttuall roobott; deevellopmmentt sttatuus; apppliccatiion; trrendd1 引言机器人是一一种可编程和多多功能的的，用来搬运材料、零零件、工工具的操操作机，或是为了执行不同同的任务务而具有有可改变变和可编程动作的专门门系统。智能机机器人则则是一个个在感知知- 思维维- 效应应方面全全面模拟拟人的机机器系统统，外形不不一定像像人。它它是人工工智能技技术的综合试验场场，可以全全面地考考察人工工智能各各个领域的的技术，研究它它们相互之之间的关

5、系。还可以在在有害环环境中代代替人从从事危险工作、上上天下海海、战场场作业等方面面大显身手。一一部智能能机器人人应该具备三方面面的能力力：感知知环境的能能力、执执行某种种任务而对环境施施加影响响的能力力和把感感知与行行动联系起起来的能力力。智能能机器人人与工业业机器人人的根本本区别在于于，智能机机器人具具有感知知功能与与识别、判判断及规划功能能1。随着智能机机器人的的应用领领域的扩扩大，人们期期望智能能机器人人在更多多领域为为人类服服务，代替人人类完成成更复杂杂的工作作。然而而,智能机机器人所所处的环环境往往往是未知知的、很很难预测测。智能能机器人人所要完完成的工工作任务务也越来来越复杂杂;对

6、智能能机器人人行为进进行人工工分析、设设计也变变得越来来越困难难。目前，国国内外对对智能机机器人的的研究不不断深入入。本文对智能能机器人人的现状状和发展展趋势进进行了综综述，分分析了国国内外的的智能机机器人的的发展，讨讨论了智智能机器器人在发发展中存存在的问问题，最最后提出出了对智智能机器器人发展展的一些些设想。2 国内外外在该领领域的发发展现状状综述2.1 智智能机器器人的发展现状状 智智能机器器人是第第三代机机器人2，这种机机器人带带有多种种传感器器,能够将将多种传传感器得得到的信信息进行行融合，能够有有效的适适应变化化的环境境，具有很很强的自自适应能能力、学学习能力力和自治治功能。 目目

7、前研制制中的智智能机器器人智能能水平并并不高，只只能说是是智能机机器人的的初级阶阶段。智智能机器器人研究究中当前前的核心心问题有有两方面面：一方方面是，提高智智能机器器人的自自主性，这这是就智智能机器器人与人人的关系系而言，即即希望智智能机器器人进一一步独立立于人，具具有更为为友善的的人机界界面。从从长远来来说，希希望操作作人员只只要给出出要完成成的任务务，而机机器能自自动形成成完成该该任务的的步骤，并并自动完完成它。另一方面是，提高智能机器人的适应性，提高智能机器人适应环境变化的能力，这是就智能机器人与环境的关系而言，希望加强它们之间的交互关系3。 智智能机器器人涉及及到许多多关键技技术，这

8、这些技术术关系到到智能机机器人的的智能性性的高低低。这些些关键技技术主要要有以下下几个方方面：多多传感信信息耦合合技术，多多传感器器信息融融合就是是指综合合来自多多个传感感器的感感知数据据,以产生生更可靠靠、更准准确或更更全面的的信息，经经过融合合的多传传感器系系统能够够更加完完善、精精确地反反映检测测对象的的特性,消除信信息的不不确定性性,提高信信息的可可靠性；导航和和定位技技术，在在自主移移动机器器人导航航中，无论是是局部实实时避障障还是全全局规划划，都需要要精确知知道机器器人或障障碍物的的当前状状态及位位置，以完成成导航、避避障及路路径规划划等任务务；路径径规划技技术，最最优路径径规划就

9、就是依据据某个或或某些优优化准则则，在机机器人工工作空间间中找到到一条从起起始状态态到目标标状态、可可以避开开障碍物物的最优优路径；机器人人视觉技技术，机机器人视视觉系统统的工作作包括图图像的获获取、图图像的处处理和分分析、输输出和显显示,核心任任务是特特征提取取、图像像分割和和图像辨辨识；智智能控制制技术，智智能控制制方法提提高了机机器人的的速度及及精度；人机接接口技术术，人机机接口技技术是研研究如何何使人方方便自然然地与计计算机交交流44。 在在各国的的智能机机器人发发展中，美美国的智智能机器器人技术术在国际际上一直直处于领领先地位位，其技技术全面面、先进进，适应应性也很很强，性性能可靠靠

10、、功能能全面、精精确度高高，其视视觉、触触觉等人人工智能能技术已已在航天天、汽车车工业中中广泛应应用。日日本由于于一系列列扶植政政策，各类机机器人包包括智能能机器人人的发展展迅速。欧洲各国在智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位5。中国起步较晚，而后进入了大力发展的时期，以期以机器人为媒介物推动整个制造业的改变，推动整个高技术产业的壮大6。2.2 智智能机器器人的广泛应应用 现现代智能能机器人人基本能能按人的的指令完完成各种种比较复复杂的工工作，如深海海探测、作作战、侦侦察、搜搜集情报报、抢险险、服务务等工作作，模拟完完成人类类不能或或不愿完完成的任任务，不不仅能自自主完成成工作

11、,而且能能与人共共同协作作完成任任务或在在人的指指导下完完成任务务，在不不同领域域有着广广泛的应应用77。 智智能机器器人按照照工作场场所的不不同，可可以分为为管道、水水下、空空中、地地面机器器人等。管道道机器人人可以用用来检测测管道使使用过程程中的破破裂、腐腐蚀和焊焊缝质量量情况，在恶劣劣环境下下承担管管道的清清扫、喷喷涂、焊焊接、内内部抛光光等维护护工作,对地下下管道进进行修复复；水下下机器人人可以用用于进行行海洋科科学研究究、海上上石油开开发、海海底矿藏藏勘探、海海底打捞捞救生等等；空中中机器人人可以用用于通信信、气象象、灾害害监测、农农业、地地质、交交通、广广播电视视等方面面；服务机器

12、器人半自自主或全全自主工工作、为为人类提提供服务务，其中中医用机机器人具具有良好好的应用用前景；仿人机机器人的的形状与与人类似似，具有移移动功能能、操作作功能、感感知功能能、记忆忆和自治治能力，能够实实现人机机交互；微型机机器人以以纳米技技术为基基础在生生物工程程、医学学工程、微微型机电电系统、光光学、超超精密加加工及测测量(如:扫描隧隧道显微微镜) 等方面面具有广广阔的应应用前景景8。在国防领域域中，军军用智能能机器人人得到前前所未有有的重视视和发展展，近年来来,美英等等国研制制出第二二代军用用智能机机器人，其特点点是采用用自主控控制方式式，能完成成侦察、作作战和后后勤支援援等任务务，在战场

13、场上具有有看、嗅嗅等能力力,能够自自动跟踪踪地形和和选择道道路，具有自自动搜索索、识别别和消灭灭敌方目目标的功功能。如如美国的的Navvplaab自主主导航车车,SSSV自主主地面战战车等。在未来的军事智能机器人中，还会有智能战斗机器人、智能侦察机器人、智能警戒机器人、智能工兵机器人、智能运输机器人等等，成为国防装备中新的亮点9。 在在服务工工作方面面，世界界各国尤尤其是西西方发达达国家都都在致力力于研究究开发和和广泛应应用服务务智能机机器人，以以清洁机机器人为为例，随随着科学学技术的的进步和和社会的的发展，人人们希望望更多地地从繁琐琐的日常常事务中中解脱出出来，这这就使得得清洁机机器人进进入

14、家庭庭成为可可能。日日本公司司研制的的地面清清扫机器器人，可可沿墙壁壁从任何何一个位位置自动动启动，利利用不断断旋转的的刷子将将废弃物物扫入自自带容器器中；车车站地面面擦洗机机器人工工作时一一面将清清洗液喷喷洒到地地面上，一一面用旋旋转刷不不停地擦擦洗地面面，并将将脏水吸吸入所带带的容器器中；工工厂的自自动清扫扫机器人人可用于于各种工工厂的清清扫工作作。美国国的一款款清洁机机器人“Rooombaa”具有高高度自主主能力，可可以游走走于房间间各家具具缝隙间间，灵巧巧地完成成清扫工工作。瑞瑞典的一一款机器器人“三叶虫虫”，表面面光滑，呈呈圆形，内内置搜索索雷达，可可以迅速速地探测测到并避避开桌腿腿

15、、玻璃璃器皿、宠宠物或任任何其它它障碍物物。一旦旦微处理理器识别别出这些些障碍物物，它可可重新选选择路线线，并对对整个房房间做出出重新判判断与计计算，以以保证房房间的各各个角落落都被清清扫110。 甚甚至在体体育比赛赛方面，也也得到了了很大的的发展，近近年来在在国际上上迅速开开展起来来足球机机器人与与机器人人足球高高技术对对抗活动动，国际上上已成立立相关的的联合会会FIRAA，许多地地区也成成立了地地区协会会，已达到到比较正正规的程程度且有有相当的的规模和和水平。机器人人足球赛赛目的是是将足球球(高尔夫夫球) 撞入对对方球门门取胜。球球场上空空(2mm ) 高悬挂挂的摄像像机将比比赛情况况传入

16、计计算机内内，由预装装的软件件作出恰恰当的决决策与对对策，通过无无线通讯讯方式将将指挥命命令传给给机器人人。机器人人协同作作战， 双方对对抗，形成一一场激烈烈的足球球比赛。在比赛过过程中, 机器器人可以以随时更更新它的的位置每每当它穿穿过地面面线截面面11，双方的的教练员员与系统统开发人人员不得得进行干干预。机器人人足球融融计算机机视觉、模模式识别别、决策策对策、无无线数字字通讯、自自动控制制与最优优控制、智智能体设设计与电电力传动动等技术术于一体体，是一个个典型的的智能机机器人系系统112。现代智能机机器人不不仅在上上述方面面有广泛泛应用，而而将渗透透到生活活的各个个方面，像像在煤炭工工业在

17、矿矿业方面面，考虑虑到社会会上对煤煤炭需求求量日益益增长的的趋势和和煤炭开开采的恶恶劣环境境，将智智能机器器人应用用于矿业业势在必必行。在在建筑方方面，有高层层建筑抹抹灰机器器人、预预制件安安装机器器人、室室内装修修机器人人、擦玻玻璃机器器人、地地面抛光光机器人人等。在在核工业业方面，主要研研究机构构灵巧、动动作准确确可靠、反反应快、重重量轻的的机器人人等等113。智能机机器人的的应用领领域的日日益扩大大，人们期期望智能能机器人人能在更更多的领领域为人人类服务务，代替人人类完成成更多更更复杂的的工作。 3 讨论与与展望3.1智能能机器人人的发展展趋势展展望 智智能机器器人具有有广阔的的发展前前

18、景，目目前机器器人的研研究正处处于第三三代智能能机器人人阶段，尽尽管国内内外对此此的研究究已经取取得了许许多成果果,但其智智能化水水平仍然然不尽人人意。未未来的智智能机器器人应当当在以下下几方面面着力发发展：面面向任务务，由于于目前人人工智能能还不能能提供实实现智能能机器的的完整理理论和方方法，已已有的人人工智能能技术大大多数要要依赖领领域知识识，因此此当我们们把机器器要完成成的任务务加以限限定，及及发展面面向任务务的特种种机器人人，那么么已有的的人工智智能技术术就能发发挥作用用，使开开发这种种类型的的智能机机器人成成为可能能；传感感技术和和集成技技术，在在现有传传感器的的基础上上发展更更好、

19、更更先进的的处理方方法和其其实现手手段，或或者寻找找新型传传感器，同同时提高高集成技技术，增增加信息息的融合合；机器器人网络络化，利利用通信信网络技技术将各各种机器器人连接接到计算算机网络络上,并通过过网络对对机器人人进行有有效的控控制；智智能控制制中的软软计算方方法，与与传统的的计算方方法相比比,以模糊糊逻辑、基基于概率率论的推推理、神神经网络络、遗传传算法和和混沌为为代表的的软计算算技术具具有更高高的鲁棒棒性、易易用性及及计算的的低耗费费性等优优点,应用到到机器人人技术中中，可以提提高其问问题求解解速度,较好地地处理多多变量、非非线性系系统的问问题；机器学学习，各各种机器器学习算算法的出出

20、现推动动了人工工智能的的发展,强化学学习、蚁蚁群算法法、免疫疫算法等等可以用用到机器器人系统统中，使其具具有类似似人的学学习能力力,以适应应日益复复杂的、不不确定和和非结构构化的环环境；智能人人机接口口，人机机交互的的需求越越来越向向简单化化、多样样化、智智能化、人人性化方方向发展展,因此需需要研究究并设计计各种智智能人机机接口如如多语种种语音、自自然语言言理解、图图像、手手写字识识别等,以更好好地适应应不同的的用户和和不同的的应用任任务，提高人人与机器器人交互互的和谐谐性; 多机机器人协协调作业业，组织织和控制制多个机机器人来来协作完完成单机机器人无无法完成成的复杂杂任务，在复杂杂未知环环境

21、下实实现实时时推理反反应以及及交互的的群体决决策和操操作114。3.2建议议及设想想 由由于现有有的智能能机器人人的智能能水平还还不够高高，因此此在今后后的发展展中，努努力提高高各发面面的技术术及其综综合应用用，大力力提高智智能机器器人的智智能程度度，提高高智能机机器人的的自主性性和适应应性，是是智能机机器人发发展的关关键。同同时，智智能机器器人涉及及多个学学科的协协同工作作，不仅仅包括技技术基础础，甚至至还包括括心理学学、伦理理学等社社会科学学，让智智能机器器人完成成有益于于人类的的工作，使使人类从从繁重、重重复、危危险的工工作中解解脱出来来，就像像科幻作作家阿西西莫夫的的“机器人人学三大大

22、法则”一样，让让智能机机器人真真正为人人类利益益服务，而而不能成成为反人人类的工工具。相相信在不不远的将将来，各各行各业业都会充充满形形形色色的的智能机机器人，科科幻小说说中的场场景将在在科学家家们的努努力下逐逐步成为为现实，很好地提高人类的生活品质和对未知事物的探索能力。 我我国的智智能机器器人发展展还落后后于世界界先进水水平，而而智能机机器人又又是高科科技的集集中体现现，具有有重要的的发展价价值，因因此我国国在智能能机器人人领域要要认清形形势、明明确发展展发现和和目标，采采取符合合我国国国情的可可行发展展对策，努努力缩小小与世界界领先水水平的差差距，早早日让智智能机器器人全面面为社会会的发

23、展展服务。相相信经过过政府的的重视和和投入，科科技工作作者的不不懈奋斗斗，我国国的智能能机器人人发展水水平能达达到新的的高度。参考文献 (RRefeerenncess)1. 董砚秋秋.智能能机器人人概述J.网络与与信息.20007.007.668-6692. 机器人人发展简简史JJ.世世界科学学.20007.03.103. 张钹.智能机机器人的的现状及及发展J.科科学导报报.19992.06.42-464. 孟庆春春，齐勇勇，张淑淑军，杜杜春侠，殷殷波，高高云.智智能机器器人及其其发展J.中国海海洋大学学学报.20004.009.8831-83885. 朱力.目前各各国机器器人发展展情况J.C

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25、hhtarruzzzamaan, M.; Khhiruul HHasaan, S.KK.; Shaafiee, AA.A. Deesiggn aand devveloopmeent of an inttellligeent auttonoomouus mmobiile robbot forr a socccerr gaame commpettitiionJ, Prooceeedinngs of thee 20009 Intternnatiionaal CConffereencee onn Meechaaniccal andd Ellecttronnicss Ennginneerringg, 220100, 1167-71 12. 高大志志张春春晖徐徐心和.机器人人足球智能能机器人人的新领领域JJ.机器人人.19998.07.3099-311513. 许世范范.智能能机器人人的发展展及其在在矿山的的应用J.煤矿自自动化.19993.001.228-33114. 张钹.智能机机器人的的现状及及发展J.科科学导报报.19992.06.42-4610