机器人的研究现状及发展前景

机器人的热点方向和发展人工智能是二十一世纪里具有前沿性和可实行性的一项顶尖科学技术，而机器人更是人工智能方向中一个具有极大发展潜力和发展市场，并对人类生活会产生巨大改变的分支。机器人的英文是Robert，Robert来源于捷克作家KarelCapek所写的一个剧本：罗萨姆的万能机器人。英文的robert来源于捷克文Robota(意为“劳役，苦工”）和波兰文Robotonik（意为“工人”）。国际标准化组织将机器人定义为一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种多功能机械手具有几个轴，可以借助可编程序操作来对各种材料、零件进行处理，以执行各种任务。根据国际标准化定义我们可以按以下特征来描述机器人：（1）机器人具有类似于人的上肢的一定机构，能够执行一定功能。（2）机器人具有一定的智力和识别功能。（3）机器人是一种人造的工具或电子装置。根据数据报告，全球机器人的行业现状仍延续了其的增长态势，报道中指出的三个预计展现了机器人市场的良好势头。预计2017年全球工业机器人销售量25万台。预计到2017年全球工业机器人市场容量达到2700亿。预计到2017年全球服务机器人市场容量达到500亿。这些大数据展现了机器人领域的良好活力，更从侧面看出了机器人研究的可行性及对社会的贡献性。下面介绍几种具有巨大发展前景和研究热点的机器人医用机器人的作用当然是十分巨大的，经过数十年的努力，医疗机器人已经在脑神经外科、心脏修复手术、胆囊摘除手术、人工关节置换、整形外科、泌尿科手术等方面得到了广泛的应用。在提高手术效果和手术精度的同时，也不断开创新的手术。并向其他领域开展。一、可帮助排出异物的小型折叠机器人由麻省理工学院、谢菲尔德大学、东京工业大学的研究者们在国际机器人与自动化会议上公布了一个可从吞服的胶囊中展开的机器人，在外部磁场的作用下进行转型或沿胃壁蠕动，并挪走被误食的纽扣电池或者进行伤口修补。这是MIT电气工程与计算机工程学院荣誉教授DanielaRus教授课题组研究可折叠机器人的最新进展。像这种进入人体身体进行医疗操作的机器人应该具有体积小，操作性好，且无需线缆连接。因为有线缆连接的机器人难以植入体内，而且难于控制。这个折叠机器人是通过副肢利用摩擦力与物体表面粘附在一起，接着这个机器人通过改变重量分配来实现表面展开，继而实现自由的滑动。这款机器人还有着之前的折叠机器人同样的结构，三明治结构：通过两层结构材料夹裹着一层遇热收缩的材料。当中间层进入体内遇热收缩时，机器人将发生变形，其形貌将有外层材料上的裂缝图案控制。其次在结构上，由于它的潜在功能，它又有它的独到结构，研究员们将这个可折叠的机器人做到了足够小，刚度足够高，刚度高的原因是因为研究人员们采用了生物相容材料。还有为了弥补生物材料易变性的特点，他们又将外层材料的裂缝数量减少，这一设计的优点在于当机器人收缩时，沿着某些特定轴向的刚度有所提高。在考虑到人体胃部充满了液体的情况下机器人不可能全程依靠蠕动行进，研究人员采用了扁平式的设计，积极的引用并运用了仿鱼鳍的特征。结果是机器人在体内有20%是以推动水流的方式前进，80%是以蠕动的方式前进。在最终的设计中，机器人选择了矩形的形状，同时机器人能沿着垂直长轴线的方向收缩，同时机器人表面还有用来提供附着力的经挤压而形成的尖角。这个机器人用有效简洁的方式解决了一个医疗上的需求，展现了医疗机器人的高效性。大大提高了医疗上的诊疗范围。这些医疗机器人对于人类社会的生活有了极大的帮助，相信在以后的研究中会有更多种类、更多功能、更方便、更实惠的医疗机器人进入市场，进入大众的生活，为人类服务，帮助人类解决一些疑难杂症。让大众早日摆脱疾病的折磨。二、太空机器人太空探测将是我们这个世纪仍需不断努力去做的事情，因为人类是一种具有危机意识的生物，我们需要去寻找下一个地球，我们人类更是一个充满野心的生物，我们需要去开拓更广阔的疆域。但是在太空那种失重，真空，充满着人类不能适应的因素的环境里面，仅仅靠我们人类自身去探索在目前阶段显得太杯水车薪。所以我们需要一种代替我们去完成探索的装置，机器人便成了我们的不二选择。在美国国家航空航天局的火星探测计划火星漫游探测者中，将两辆火星探测车勇气号和机遇号送往火星。这两辆机器人就像两位资深的地质学家一样，在火星上勘探地质，存取分析样品，发回地形地貌图，将他们收集到的数据全部返回至他们的家园地球。当然我们能够让机器人在像火星这样的恶劣环境里进行工作，还保持绝对的智能性，这就归功于这俩辆机器人的设计工程师们。首先探测车能够通过太阳能发电板利用在火星上所获取的阳光进行自动充电并且还储存到电池中去。这点充分保证了机器人的工作续航。在探测车的桅杆上设计师探测车可以将火星的地形地貌已全彩立体的形势记录下来。探测车上还安装了独立的热辐射光谱仪，这个光谱仪是通过探测车上的桅杆作为潜望镜来收集热学数据。考虑到无线电波在火星与地球之间传输的时间过长不方便研究人员进行遥控操作，所已火星探测车是自动驾驶的，通过一定的程序设计，使其具有智能化，同时在探测车的前部、后部、桅杆上安置了三对黑白摄像机，以便探测车能看清周围环境以便导航避开障碍物。探测车一共六个轮子并且在每个轮子上都配置了发动机来驱动机器人的行驶。对于探测车的地质勘探功能上，设计师们相对性的给探测车配置了对应的装置。我们需要分析火星上地质的成分，首先必须先取样，那么我们就必须先在地质地貌上先进行钻孔，所以我们在探测车的小机械臂上配置了一台钻孔机，它的正式名称叫岩石打磨工具(RTA)。在机械臂上我们同样安装了一个显微照相机，我们利用它可以仔细的观察岩石的细微结构。为了弄清楚岩石中铁矿石的成分，我们给探测车的机械臂还配置了一台质谱仪。另外，我们可以通过岩石放射的阿尔法粒子和X射线来确定岩石的成分，所以机械臂上还装有阿尔法粒子和X射线分光计。为了我得到含铁的沙粒，我们还在探测车上的三个不同部位装有磁铁，这样我们就能依靠磁铁将含铁沙粒吸附至磁铁上，这样科学家就能利用相机和分光计对他们进行观察和分析。当然为了将这一切的数据传输回到地球让科学家进行分析，在探测车上我们安装了三架无线电天线。上面介绍完探测车的功能性之后，我们来分析一下火星探测车的内部。首先，在火星上会出现极端温度的情况，到晚上零下100度的温度里，如果对探测车不做一些措施，那么探测车是会完全不能使用并且被破坏的。所以，其实探测车的车身本身就是一个恒温箱，它的名字叫电子恒温箱，是一个完全封闭的箱体。在这个电子恒温箱里面包含了探测车的计算机中枢、无线电及其放大装置、锂电池、控制各种分光计等仪器的电子设备。恒温箱通过三个机制合作协同来保持箱内的恒温，分别是：计算机可以打开多个功率为1W的小型电阻加热器来提升温度；通过豌豆大小的八个放射球中的钚原子的衰变能量来产生热量。为了保证小球不发生核泄漏，小球用碳纤维盒子装着，并且用防辐射合金包裹着。这样的情况下，就算运载火箭被炸毁，或者飞船重新返回了大气层，这都是非常安全不会发生泄漏的。这些探测车在火星上做了许许多多的工作，为科学家们提供了许多宝贵的研究资料，为人类探索宇宙提供了宝贵的经验。在现在，太空探索成为世界强国纷纷发展的领域，中国也不例外，登月成功的嫦娥三号，也是我国在太空探索的慢慢长路中的一个小脚印，太空机器人对于人类具有深刻而悠远的意义，也许目前我们的步子迈得很小，但是在以后我们一定会在太空领域利用机器人取得巨大的突破。三、仿生机器人仿生机器人或许是机器人领域里面一个不可避免的话题，因为它涉及到了关于人类的伦理问题，引起了广泛的争论。但是我们也应该用科学客观的角度去剖析它存在的合理性和不合理性。世界上的第一个仿生人Rex，他就如同人类一般会走，会说话，有一颗跳动的心脏，但是他不是人类。他的四肢是机器四肢，具有人工器官，汞合金血液泵循环装置，仿生大脑，人工耳蜗，人工视网膜。工程师为他所配置的这一切使他具有了一定的类似于人类的功能，但是由于人体器官的复杂，技术上的困难，依旧不能让仿生机器人变得完全类人。不过就仅仅这样就已经对社会造成了巨大的影响。人们开始担心假如哪天这种类人机器人被科学家们打造的拥有了自己独立的思维，那么等到那天之后，在身体较人类更出色的机器人种群中会不会出现想把人类全部消灭的想法，当然现阶段是肯定不可能发生的。但是这确实是机器人研究中一个不可控的因素。还有在这些仿生机器人的类别里，还有各种各样的仿生机器手，仿生机器器官，人们对这些的看法同样存在这巨大的争议。一部分人认为这些仿生的机器移植到了人类身上的时，对人类不仅没有伤害，而且对人的身体性能有较大的提高，在他们眼里这不过是人类依靠自己的能力制造出来使得自己变得更加强大的工具而已。而另外一部分人持有着完全相反的态度，因为在他们的观念里，人的身体是经过无数年的进化，大自然的选择才变化成现在这个形态的，这具身体不仅仅是你自己的躯壳，这更是一种象征，象征着你是这颗蓝色星球的主人。倘若我们肆意的使用仿生机器，我们的身体被肆意改造，我们失去了原本的样子，那样再也不再是与生俱来的身体，少了那份大自然的选择，或许从另外一种意义上，那样的我们已经变得不再是真正意义上的人类了，而只是一群有着各种人造的，机械的身体与器官的机器人。两种说法都坚持他们自己的观点，但是希望机器人的发展会走向更为合理的方向，或许那个时候两方就已经不再有这些争吵了。当然，仿生机器人还是有他客观的优点的，不论什么机器人，由于他的自动性和抗外界因素性，他们总能帮助人类完成许多人类难以完成甚至不能完成的任务。美国海军最新研发出来的一种水下机器人，他有一个帅气的名字叫幽灵游泳者，也有很多人叫他鲨鱼机器人，因为他的形状就是按照鲨鱼的形状所设计的。这款仿生机器人的主要作用是情报侦查，检测任务，还有检测船体安全。还有日本研发的一款仿蛇机器人，他拥有着蛇的形状，利用他的身形，他可以用于搜救营救任务，水下勘测任务，还有各种用于地震，火灾等各种天灾人祸中的仿生机器人，这些情况下都有他们的独特优势，可以取代人类去做一些危险的任务而又完成的效率高。在今天仿生机器人的研究还在继续，不断的发表出研究的新成果，类人机器人也在加速研究，只是希望这些机器人最后的意义不是引起纷争，而是让人类的生活能够继续向前前进。或许所有的机器人的目的都是在于此的把。机器人的发展还在如火如荼的开展着，全世界的科学家们都在尽心的投入到这个领域的研究。我们也已经从几十年前只会重复劳动的低级机器人发展到了如今拥有高级智能的智能机器人。而更进一步的研究更是把目标放在了具有像人类一般的复杂意识形态的意识机器人。想让机器人能够自己独立思考解决问题，能够成为人类真正的助手，也许那样的机器人才是未来的发展。就语言功能来说，具有独立意识形态的意识型机器人的语言交流功能将会越来越完美。在人类的设计下，他们能轻松的完成各国语言的学习，同时知晓每句对话的含义。就动作功能而言，他们的动作将告别过去僵硬缓慢的代名词，取而代之的将是利用类人类关节和仿真肌肉所构成的机器人，这样的话，他们能够更好的跟上人类的节奏，对人类起到更大的作用。还有机器人的发展方向放在了知识共享，相互学习上面。机器人可以从其他机器人身上获取新的信息，学会新的技能，研究人员为机器人提供一些简单高效的方法，通过互联网作为媒介来整合自己的知识。还有最近的一项趋势应该就是无人驾驶的发展，同样作为人工智能属于机器人的一类中，目前世界各国各大公司也在进行对无人驾驶的研究开发，并且已经有了很多成品展出测试，这也是一项改变历史的开发项目，人类社会或许会因此改变从文明开始的人驾驶交通工具的历史，实现驾驶自动化。机器人的发展依旧蓬勃，越来越多的方向在被研究人员所研究开发。越来越多能够改变人们生活的机器人开始出现，开始为人类社会服务。这些都是好的信号，代表着人类的科技在不断的发展壮大，并且用人类创造出的科技来更好的服务人类。但是，在不断发展的浪潮里，还是存在着对于机器人发展的隐隐担忧，担忧机器人发展的过于智能化也许会给人类带来一场浩劫，担忧人类会羡慕机器人的身体，而造成大量人类改造自身的混乱情况