人工智能在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展

近幾年來，隨著不少國(guó)家將人工智能提升到戰(zhàn)略高度，人工智能取得了飛速的發(fā)展。人工智能關(guān)鍵技術(shù)在基礎(chǔ)理論研究方面不斷深入，某些領(lǐng)域有了突破性的進(jìn)展，在轉(zhuǎn)化應(yīng)用方面，更是遍地開花，碩果累累。

新一代人工智能的8項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù)具有極其廣泛的應(yīng)用，概括起來應(yīng)用可以分為兩種情況:

（1）每種技術(shù)都可以應(yīng)用到許多領(lǐng)域。

（2）許多高技術(shù)的產(chǎn)品或先進(jìn)制造技術(shù)系統(tǒng)中，都轉(zhuǎn)化應(yīng)用了人工智能的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

在人工智能關(guān)鍵技術(shù)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用中，最典型的，非智能機(jī)器人莫屬。

人工智能技術(shù)涉及的多個(gè)方面都與智能機(jī)器人有關(guān)，許多人工智能需要解決的問題正是智能機(jī)器人技術(shù)需要解決的問題，人工智能的很多成果也在智能機(jī)器人上得以體現(xiàn)。

人工智能在機(jī)器人領(lǐng)域的六大應(yīng)用

01

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在機(jī)器人定位與導(dǎo)航中的應(yīng)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有融合多元信息資源的功能，在智能機(jī)器人定位和導(dǎo)向環(huán)節(jié)具有較高的應(yīng)用頻率。

02

專家系統(tǒng)在機(jī)器人控制中的應(yīng)用。采用專家系統(tǒng)，并不需要建立、求解精確的數(shù)學(xué)模型，它是建立在人類大量的成功實(shí)踐基礎(chǔ)上并把經(jīng)驗(yàn)以程序的方式傳遞給機(jī)器人，使其具有較高的解決問題的能力。

03

進(jìn)化算法在機(jī)器人路徑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。路徑規(guī)劃一直是智能機(jī)器人研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)，隨著人工智能進(jìn)化算法研究的逐步發(fā)展，遺傳算法、蟻群算法等的提出，機(jī)器人路徑規(guī)劃問題也得到相應(yīng)發(fā)展。尤其是通過遺傳算法在路徑規(guī)劃中的應(yīng)用，使得機(jī)器人更加智能化。

04

模式識(shí)別在智能機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。目前在人工智能模式識(shí)別領(lǐng)域，圖像識(shí)別是發(fā)展最快且應(yīng)用最廣的領(lǐng)域，語音識(shí)別是人工智能技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并且已經(jīng)取得相當(dāng)?shù)某煽?jī)，語音識(shí)別正確率不斷提升，且對(duì)不同語音特點(diǎn)的適應(yīng)性也是越來越高。機(jī)器視覺已經(jīng)從模式識(shí)別的一個(gè)研究領(lǐng)域發(fā)展為一門獨(dú)立的學(xué)科，其當(dāng)前比較具體的目標(biāo)主要是通過模擬人的視覺，開發(fā)出從圖像輸入到自然景物分析的圖像理解系統(tǒng)。

05

機(jī)器學(xué)習(xí)在智能機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。機(jī)器人如果要完成復(fù)雜的任務(wù)，其學(xué)習(xí)能力就顯得極為重要。學(xué)習(xí)能力是機(jī)器人系統(tǒng)中個(gè)體機(jī)器人必須具備的重要能力之一，它為復(fù)雜多變環(huán)境下機(jī)器人的環(huán)境理解規(guī)劃與決策等行為提供了有效保障，從而改善整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

06

分布式人工智能在智能機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。分布式人工智能，把一個(gè)具體的求解問題劃分為多個(gè)相互合作和知識(shí)共享的模塊。多智能體系統(tǒng)則研究各智能體之間智能行為的協(xié)調(diào)，包括規(guī)則、知識(shí)、技術(shù)和動(dòng)作的協(xié)調(diào)。多機(jī)器人系統(tǒng)則是多智能體系統(tǒng)的一個(gè)特例。吸取多智能體系統(tǒng)研究的成果（理論及方法），依據(jù)其特性來組織和控制多個(gè)機(jī)器人，使之通過協(xié)作完成單個(gè)機(jī)器人無法完成的復(fù)雜任務(wù)，是多機(jī)器人系統(tǒng)理論發(fā)展的一條捷徑。

智能機(jī)器人將著力八個(gè)方面發(fā)展

人工智能關(guān)鍵技術(shù)的每一次突破，都將促進(jìn)智能機(jī)器人的性能上一臺(tái)階，同理，智能機(jī)器人性能的每一次提高，也將推動(dòng)人工智能關(guān)鍵技術(shù)的一大進(jìn)步。概括來說，智能機(jī)器人在今后的發(fā)展中，提高其智能化水平、環(huán)境自適應(yīng)性與決策自主性仍是研究的關(guān)鍵。

智能機(jī)器人將著力在以下幾個(gè)方面發(fā)展:（1）研發(fā)面向任務(wù)的高級(jí)智能機(jī)器人；（2）發(fā)展更先進(jìn)的多傳感技術(shù)，提高集成技術(shù)，增加信息的融合；（3）機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化，利用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各種機(jī)器人連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，并通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行有效的控制；（4）提高智能機(jī)器人的機(jī)器學(xué)習(xí)能力，使其具有類似人的學(xué)習(xí)能力，以適應(yīng)日益復(fù)雜的、不確定和非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境；（5）智能人機(jī)接口，提高人與機(jī)器人交互的和諧性；（6）多機(jī)器人協(xié)調(diào)作業(yè)，組織和控制多個(gè)機(jī)器人來協(xié)作完成單機(jī)器人無法完成的復(fù)雜任務(wù)；（7）研發(fā)主要用于醫(yī)療、休閑和娛樂場(chǎng)合的軟機(jī)器人技術(shù)；（8）仿人和仿生技術(shù)，這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界。

到目前為止，在世界范圍內(nèi)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的智能機(jī)器人定義。大多數(shù)專家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下三個(gè)要素:一是感覺要素，感知、識(shí)別周圍環(huán)境和自身狀態(tài)；二是思考要素，根據(jù)感覺要素所得到的信息或自身的需要，思考確定采用什么樣的動(dòng)作；三是運(yùn)動(dòng)要素，做出反應(yīng)性或自主性的動(dòng)作。我國(guó)科研人員對(duì)第三代機(jī)器人的定義是:智能機(jī)器人是一種具備一些與人類有著相似的感知能力、動(dòng)作能力、協(xié)同能力和規(guī)劃能力的高度靈活的自動(dòng)化機(jī)器系統(tǒng)。

智能機(jī)器人主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、傳感裝置、控制系統(tǒng)、智能系統(tǒng)及人機(jī)接口等幾部分組成。智能機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)主要包括:多傳感信息藕合技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、定位和導(dǎo)航技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、智能控制技術(shù)及人機(jī)接口技術(shù)等。目前智能機(jī)器人研究水平還處于非常低下的階段，對(duì)于特定的環(huán)境或者各種變量已經(jīng)確定的不特定環(huán)境可以發(fā)揮相當(dāng)?shù)淖饔?，并在一定程度上代替人類的直接參與。但對(duì)于各種不可預(yù)測(cè)的變化，目前還無法做出相應(yīng)的感知并采取準(zhǔn)確的行動(dòng)。