服务机器人的发展对未来人类生活的影响.pdf

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1、服务机器人的发展对未来人类生活的影响服务机器人的发展对未来人类生活的影响摘要：机器人技术经过半个世纪的发展，已成为现今社会中不可替代的组成部分。传统工业机器人成为了提高生产效率、降低人力成本的智能化工具，而随着全球人口老龄化加重、劳动力成本飙升等社会问题，服务机器人已越来越受到国内外学术、产业界的高度重视。关键字：服务机器人 发展 未来当今社会，机器人的发展与应用已经成为了时代发展的潮流，各种各样的机器人如雨后春笋般进入人们都生活，其中与普通人联系最为紧密的无疑是服务机器人。（一）服务机器人的定义进入20 世纪90 年代以来，由于许多高级生产和特种应用需要各种具有智能化的机器人参与，加之互联网

2、的飞速发展促生了许多新型现代服务行业，这就把机器人产业的下一轮大发展很显然地导向了智能化、服务化的发展道路中来。那么，在众多机器人之中，服务机器人是如何界定的呢？国际机器人联合会（IFR）给了服务机器人一个初步的定义:服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类的服务工作。其实从上世纪80 年代开始，服务机器人的身影已出入医院、军队、科研院所等机构，只是普通公众未必注意而已。近年来，各类服务机器人已频频亮相，人们已对其不再陌生，如各类博物馆中的导览服务机器人，银行大厅里的迎宾取号机器人，餐厅里的点餐机器人等。有些服务机器人我们肯定见过，只是未意识到它是个机器人，最典型的例子就

3、是使用广泛的扫地机器人、保姆看护机器人等，它们的作用有目共睹。（二）服务机器人的分类一.护士助手机器人护士助手机器人是自主式机器人，它不需要有线制导，也不需要事先作计划，一旦编好程序，它随时可以完成以下各项任务：运送医疗器材和设备，为病人送饭，送病历、报表及信件，运送药品，运送试验样品及试验结果，在医院内部送邮件及包裹。该机器人由行走部分、行驶控制器及大量的传感器组成。机器人可以在医院中自由行动，其速度为 0.7 米/秒左右。机器人中装有医院的建筑物地图，在确定目的地后机器人利用航线推算法自主地沿走廊导航，由结构光视觉传感器及全方位超声波传感器可以探测静止或运动物体，并对航线进行修正。它的全方

4、位触觉传感器保证机器人不会与人和物相碰。车轮上的编码器测量它行驶过的距离。在走廊中，机器人利用墙角确定自己的位置，而在病房等较大的空间时，它可利用天花板上的反射带，通过向上观察的传感器帮助定位。需要时它还可以开门。在多层建筑物中，它可以给载人电梯打电话，并进入电梯到所要到的楼层。紧急情况下，例如某一外科医生及其病人使用电梯时，机器人可以停下来，让开路，1/6服务机器人的发展对未来人类生活的影响2 分钟后它重新启动继续前进。通过“护士助手”上的菜单可以选择多个目的地，机器人有较大的荧光屏及用户友好的音响装置，用户使用起来迅捷方便。外科手术机器人第一代手术机器人已经用于世界各地的许多手术室中。这些

5、机器人不是真正的自动化机器人，它们不能自已进行手术，但是它们向手术提供了有用的机械化帮助。这些机器仍然需要外科医生来操作它们并对其输入指令。这些手术机器人的控制方法是远程控制和语音启动。口腔修复机器人二.口腔修复机器人这是一个由计算机和机器人辅助设计、制作全口义齿人工牙列的应用试验系统。该系统利用图像、图形技术来获取生成无牙颌患者的口腔软硬组织计算机模型，利用自行研制的非接触式三维激光扫描测量系统来获取患者无牙颌骨形态的几何参数，采用专家系统软件完成全口义齿人工牙列的计算机辅助统计。另外，发明和制作了单颗塑料人工牙与最终要完成的人工牙列之间的过渡转换装置可调节排牙器。基于机器人可以实现排牙的任

6、意位置和姿态控制。利用口腔修复机器人相当于快速培养和造就了一批高级口腔修复医疗专家和技术员。利用机器人来代替手工排牙，不但比口腔医疗专家更精确地以数字的方式操作，同时还能避免专家因疲劳、情绪、疏忽等原因造成的失误。这将使全口义齿的设计与制作进入到既能满足无牙颌患者个体生理功能及美观需求，又能达到规范化、标准化、自动化、工业化的水平，从而大大提高其制作效率和质量。三.进入血管机器人美国斯坦福大学的现代超微物理学专家本杰明金博士作了这样的描述：“未来人们将研制出高度智能化的人造跳蚤、蜘蛛等动物。它们集超微型电脑、驱动器、传动装置、传感器、电源等于一体，成为人类十分独特、而且非常得力的助手。它们将广

7、泛应用于医疗、农业、工业、航天、军事等各个领域。除了人们津津乐道的注入血管清除毒物的功能外，在外科手术上还可用微马达来缝合神经、微血管、眼球等；还可用它来深入人体内脏，如肾、心脏等作检查。将成千上万个“跳蚤”机器人搬入农田，消灭害虫，使农业丰收，又防止了因使用农药造成的环境污染。”四.智能轮椅随着社会的发展和人类文明程度的提高，人们特别是残疾人愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量和生活自由度。因为各种交通事故、天灾人祸和种种疾病，每年均有成千上万的人丧失一种或多种能力（如行走、动手能力等）。因此，对用于帮助残障人行走的机器人轮椅的研究已逐渐成为热点，如西班牙、意大利等国，中国科学院自

8、动化研究所也成功研制了一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的机器人轮椅。机器人轮椅主要有口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能。2/6服务机器人的发展对未来人类生活的影响五.爬缆索机器人机器人可沿任意倾斜度的缆索爬升，可爬升的缆索标高为 160 米，缆索倾斜度 090(，可适应的缆索直径为 90200 毫米，机器人爬升速度为 8 米/秒。缆索检测功能：机器人上装有钢丝绳检测系统，可沿缆索检测钢丝是否有断丝，以便及时更换缆索。缆索清洗功能：在机器人本体上配备有各种形状的清洗刷和特定的水基清洗液，可完成缆索去尘、脱脂和去聚乙烯表面静电等

9、工作。具有一定智能：机器人具有良好的人机交互功能，在高空可以判断是否到顶、风力大小等一些环境情况，并实施相应的动作。六.户外清洗机器人该机器人由机器人本体和地面支援机器人小车两大部分组成。机器人本体是沿着玻璃壁面爬行并完成擦洗动作的主体，重 25 公斤，它可以根据实际环境情况灵活自如地行走和擦洗，而且具有很高的可靠性。地面支援小车属于配套设备，在机器人工作时，负责为机器人供电、供气、供水及回收污水，它与机器人之间通过管路连接。目前我国从事大楼清洗机器人研究的还有哈尔滨工业大学和上海大学等，他们也都有了自己的产品。大楼清洗机器人是以爬壁机器人为基础开发出来的，它只是爬壁机器人的用途之一。爬壁机器

10、人有负压吸附和磁吸附两种吸附方式，大楼擦窗机器人采用的是负压吸附方式。磁吸附爬壁机器人也已在我国问世，并已在大庆油田得到了应用。消防机器人七.遥控消防机器人1986 年第一次使用了这种机器人。当消防人员难于接近火灾现场灭火时，或有爆炸危险时，便可使用这种机器人。这种机器人装有履带，最大行驶速度可达 10 公里/小时，每分钟能喷出 5 吨水或 3 吨泡沫。1.喷射灭火机器人这种机器人于 1989 年研制成功，属于遥控消防机器人的一种，用于在狭窄的通道和地下区域进行灭火。机器人高45 厘米，宽74 厘米，长120 厘米。它由喷气式发动机或普通发动机驱动行驶。当机器人到达火灾现场时，为了扑灭火焰，喷

11、嘴将水流转变成高压水雾喷向火焰。2.消防侦察机器人消防侦察机器人诞生于 1991 年，用于收集火灾现场周围的各种信息，并在有浓烟或有毒气体的情况下，支援消防人员。机器人有 4 条履带，一只操作臂和9 种采集数据用的采集装置，包括摄像机、热分布指示器和气体浓度测量仪。3.攀登营救机器人攀登营救机器人于 1993 年第一次使用。当高层建筑物的上层突然发生火灾时，机器人能够攀登建筑物的外墙壁去调查火情，并进行营救和灭火工作。该机器人能沿着从建筑物顶部放下来的钢丝绳自己用绞车向上提升，然后它可以利用负压吸盘在建筑物上自由移动。这种机器人可以爬 70 米高的建筑物。3/6服务机器人的发展对未来人类生活的

12、影响4.救护机器人救护机器人于 1994 年第一次投入使用。这种机器人能够将受伤人员转移到安全地带。机器人长4 米，宽1.74 米,高 1.89 米，重3860 公斤。它装有橡胶履带，最高速度为 4 公里/小时。它不仅有信息收集装置，如电视摄像机、易燃气体检测仪、超声波探测器等；还有 2 只机械手，最大抓力为 90 公斤。机械手可将受伤人员举起送到救护平台上，在那里可以为他们提供新鲜空气。（三）服务机器人发展现状服务机器人将何去何从？这关系到一系列人口、劳动成本等社会问题。截至2014 年底，我国60 岁以上的老龄人口已达2.12 亿劳动力人口所占比重正在逐年下滑，人口红利正快速消失，严重威胁

13、我国经济的可持续发展，而服务机器人将成为解决这些问题的途径之一。人们期待着未来能生产出稳定性高、实用性强、价格低廉的服务机器人走进千家万户，服务于公众。根据国际机器人联盟的数据，2014 年全球专业领域服务机器人销量达22163 台，与2010 年相比翻了一番。（四）未来服务机器人发展趋势及关键技术可以预见，未来10 年内，服务机器人将在医疗、教育、娱乐等领域率先开拓扎根，其发展会逐渐呈现智能化、标准化、体系化、普及化、社会化、时代化、多元化等特点。我国要在未来服务机器人市场占领至高点，除了自身发展环境之外，还需在与服务机器人相关的关键技术领域先拔头筹，引导发展趋势，才能最终占得先机。1.智能

14、认知与感知技术目前人工智能领域里的主要突破点是智能认知与感知，它是是机器人与人、机器人与环境进行交互的基础。国外一些研究机构将机器视觉、超声、激光雷达等多4/6服务机器人的发展对未来人类生活的影响传感器进行了信息融合，以期得到机器人在未知复杂环境下的姿态信息。未来智能认知与感知主要针对大量数据有效分类、归纳，提取可靠有效信息，并结合人工智能的发展及高效能计算能力的实现，为服务机器人的智能化发展提供基础保障。2.新材料应用材料学的不断发展，使得一些性能超群的用材不断涌现，它们具有比传统材料更为优异的性能。如一种新型的形状记忆合金SMA，其电阻会随着温度的变化而改变，导致合金变形，可用来执行驱动动

15、作，完成传感和驱动功能。这将会使得现有的传感和驱动模式发生巨大变化，将来会出现一些类似生物肌肉的驱动方式，使得服务机器人的活动更具灵活性。3.复杂动力控制技术随着人类探索空间的扩大及对任务需求的提高，未来服务机器人的工作环境将是复杂多变的，高动态性、高适应性、高负载能力是服务机器人发展的方向之一。然而由于高负载势必会造成机械内部摩擦等非线性因素的放大，传统动力学将再不适合这种控制方式。因此，研究复杂动力控制技术将成为决定未来服务机器人动态性能的关键因素。随着机器人关键技术的不断更新，服务机器人正处于蓬勃的发展状态，相关新产品层出不穷。有机构预测未来服务机器人将像家用电器一样普及，它将大量进入人

16、们的生活，走进千家万户。当然，除了国家政策导向、技术研发，未来服务机器人的成功还将取决于社会对它的承认。服务机器人作为一个具有巨社会关注度、特色鲜明的高新技术，解决社会劳动问题是其主要实际功能，它是现代制造业与服务业的不可分割的重要组成部分。研究发展服务机器人不仅是未来社会发展的重大机遇，也对提升国家核心竞争力具有重要意义。（五）未来服务机器人对生活的影响毫无疑问，未来我们的生活必定离不开服务机器人，服务机器人也必定会涉及到我们生活的方方面面。在我们的家里，会有为我们打理一切家务事的管家机器人，端茶送水，打扫卫生，所有的家务都不再需要我们动手，甚至连做饭都不再需要我们自己去做。家里还会有保姆机

17、器人，负责照顾孩子的生活起居和学习，甚至连哆啦A梦都不再只是动漫里的人物。当我们出行时，会有智能的汽车，完全不需要我们来操控，只需要我们说出目的地，车子便会自动选择最近的且交通状况最好的线路过去，我们只需坐在车中，完全不用考虑违反交通规则和交通事故。当我们去医院的时候，所有的一切都由机器人来完成，甚至连简单的治疗都不需要医生的参与，而餐馆和酒店就更方便了，一切的一切都由机器人来服务所有的一切都会有机器人的参与。服务机器人的大量应用必然会完全的改变人类现有的生活状态，让人们的生活产生革命性的改变。服务机器人的开发与应用还需要我们不断的努力，贡献出我们的智慧与力量。动力与机械学院 2015 级 机械一班李雪龙 25/6服务机器人的发展对未来人类生活的影响参考文献1 王俊卿.服务机器人竞争格局及未来发展趋势.R 上海科技馆.2服务机器人.百度百科.3服务机器人分类机器人.百度百科.2 沈应龙.国际服务机器人产业的趋势与未来.上海市科学研究所.6/6