智能機(jī)器人

智能機(jī)器人（intelligent robot）是指具有人類所特有的某種智能行為的機(jī)器。它是一類具有高度自主性的自動(dòng)化機(jī)器或設(shè)備，是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的高級(jí)形態(tài)。智能機(jī)器人技術(shù)涉及力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程諸多領(lǐng)域的邊緣學(xué)科。

智能機(jī)器人

從廣泛意義上理解所謂的智能機(jī)器人，它給人的最深刻的印象是一個(gè)獨(dú)特的進(jìn)行自我控制的“活物”。其實(shí)，這個(gè)自控“活物”的主要器官并沒(méi)有像真正的人那樣微妙而復(fù)雜。

智能機(jī)器人

智能機(jī)器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)。除具有感受器外，它還有效應(yīng)器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱自整步電動(dòng)機(jī)，它們使手、腳、長(zhǎng)鼻子、觸角等動(dòng)起來(lái)。由此也可知，智能機(jī)器人至少要具備三個(gè)要素：感覺(jué)要素，反應(yīng)要素和思考要素。

稱這種機(jī)器人為自控機(jī)器人，以便使它同前面談到的機(jī)器人區(qū)分開來(lái)。它是控制論產(chǎn)生的結(jié)果，控制論主張這樣的事實(shí)：生命和非生命有目的的行為在很多方面是一致的。正像一個(gè)智能機(jī)器人制造者所說(shuō)的，機(jī)器人是一種系統(tǒng)的功能描述，這種系統(tǒng)過(guò)去只能從生命細(xì)胞生長(zhǎng)的結(jié)果中得到，它們已經(jīng)成了我們自己能夠制造的東西了。

智能機(jī)器人能夠理解人類語(yǔ)言，用人類語(yǔ)言同操作者對(duì)話，在它自身的“意識(shí)”中單獨(dú)形成了一種使它得以“生存”的外界環(huán)境——實(shí)際情況的詳盡模式。它能分析出現(xiàn)的情況，能調(diào)整自己的動(dòng)作以達(dá)到操作者所提出的全部要求，能擬定所希望的動(dòng)作，并在信息不充分的情況下和環(huán)境迅速變化的條件下完成這些動(dòng)作。當(dāng)然，要它和我們?nèi)祟愃季S一模一樣，這是不可能辦到的。不過(guò)，仍然有人試圖建立計(jì)算機(jī)能夠理解的某種“微觀世界”。

在早期的科幻作品里，機(jī)器人是一種能聽命于人、能從事勞動(dòng)、形狀像人甚至表現(xiàn)出人的某些思維和行為的人造機(jī)器。人類對(duì)這種先進(jìn)生產(chǎn)工具的最初想象里，就要求它具有人類自身所特有的智能。

遙控操縱器和數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)為機(jī)器人的產(chǎn)生在技術(shù)上奠定了基礎(chǔ)。用于危險(xiǎn)或有害環(huán)境的遙控操縱器主要由兩臺(tái)利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連結(jié)的多關(guān)節(jié)機(jī)械手臂組成，人操作其中的主機(jī)械手，那么位于環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)的從機(jī)械手就能跟隨復(fù)現(xiàn)人手的動(dòng)作，代替人完成作業(yè)。數(shù)控機(jī)床根據(jù)預(yù)先儲(chǔ)存的工件切削模型以及刀具切削動(dòng)作序列等數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)床的伺服軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，若要改變控制只需改變儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。

1954年美國(guó)人George.C.Devol設(shè)計(jì)并制作了世界上第一臺(tái)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，發(fā)表了《適用于重復(fù)作業(yè)的通用性工業(yè)機(jī)器人》一文，并獲得了專利。這臺(tái)機(jī)器人把遙控操縱器的多自由度關(guān)節(jié)型連桿機(jī)構(gòu)與數(shù)控機(jī)床的伺服軸連結(jié)在一起，編程輸入預(yù)定的機(jī)械手動(dòng)作后，就可以離開人的輔助而獨(dú)立運(yùn)行。此外，操作人員還可以用手帶動(dòng)機(jī)械手依次通過(guò)作業(yè)任務(wù)的各個(gè)位置，進(jìn)行示教，同時(shí)將這些位置序列記錄在存儲(chǔ)器內(nèi)。在任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中，各個(gè)關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動(dòng)下重新遍歷出那些位置序列，從而完成作業(yè)。因此，這臺(tái)原型機(jī)器人的主要技術(shù)功能就是“可編程”以及“示教—再現(xiàn)”。

智能機(jī)器人

20世紀(jì)70年代，機(jī)器人產(chǎn)品正式問(wèn)世，機(jī)器人技術(shù)開始形成。美國(guó)Unimation公司和AMF公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人已用在汽車生產(chǎn)線，進(jìn)行傳送、上下料、焊接、噴漆等作業(yè)，表現(xiàn)出很好的靈活性和經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了機(jī)器人的商品化。同時(shí)，機(jī)器人研究也不斷地把機(jī)器人技術(shù)引向深入，如美國(guó)麻省理工學(xué)院研制的一種配有接觸傳感器的機(jī)器人裝置，機(jī)器人憑觸覺(jué)可以判斷操作對(duì)象的形狀，其人工智能實(shí)驗(yàn)室研究了如何實(shí)現(xiàn)具有人的手、眼、耳功能的機(jī)器人系統(tǒng)。美國(guó)斯坦福大學(xué)研制了帶有電視攝像機(jī)和接觸覺(jué)裝置的移動(dòng)小車，用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題的研究。上述這類研究工作逐漸形成了智能機(jī)器人的技術(shù)內(nèi)容。

70年代機(jī)器人產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，機(jī)器人學(xué)與技術(shù)發(fā)展為專門的學(xué)科。1970年第一次國(guó)際工業(yè)機(jī)器人會(huì)議在美國(guó)舉行。各種成功的實(shí)用范例推動(dòng)了機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。日本、德國(guó)、瑞典等國(guó)家的政府和產(chǎn)業(yè)界積極引進(jìn)機(jī)器人技術(shù)，建立生產(chǎn)體系，大力推廣應(yīng)用，對(duì)機(jī)器人的發(fā)展產(chǎn)生較大影響。大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展以及微型計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用更使得機(jī)器人的控制技術(shù)出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

20世紀(jì)末至今，隨著計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人智能化成為可能。早期的機(jī)器人智能行為只能實(shí)現(xiàn)積木的分類、堆放動(dòng)作等，一些有視覺(jué)和觸覺(jué)的機(jī)器人可用于鑄件、泵體的識(shí)別和檢查，集成電路的裝配和焊接。現(xiàn)在的機(jī)器人裝有各種各樣的內(nèi)外傳感器，對(duì)環(huán)境具有比較全面的感知能力，另外還有像筋肉一樣的效應(yīng)器，具有作用周圍環(huán)境的能力。有的智能機(jī)器人已經(jīng)能夠很好地理解人類的語(yǔ)言，并可進(jìn)行對(duì)話交流，而不僅僅是簡(jiǎn)單地模擬人或者動(dòng)物的動(dòng)作和行走，甚至可通過(guò)對(duì)環(huán)境的感知和識(shí)別，對(duì)情景的理解，進(jìn)而對(duì)任務(wù)重新規(guī)劃和實(shí)施。例如，美國(guó)波士頓Dynamics公司研制的“Bigdog”四足機(jī)器人，它能夠在冰面和險(xiǎn)要斜坡快速跑動(dòng)，并且在強(qiáng)大外力沖擊時(shí)也能很好地保持本體的平衡。智能機(jī)器人的智力反映在它對(duì)環(huán)境信息的感知和處理以及對(duì)情勢(shì)的判斷和決策能力，或者說(shuō)是一種對(duì)環(huán)境的、仿生的自適應(yīng)能力。一般認(rèn)為，按照機(jī)器人從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展程度，可以把機(jī)器人分為三代。

第一代機(jī)器人，即工業(yè)機(jī)器人，主要指能以“示教—再現(xiàn)”方式工作的機(jī)器人。其本體是一類似于人的上肢功能的機(jī)械手臂，末端是手爪等操作機(jī)構(gòu)。它通過(guò)操作人員“手把手”的示教，或者通過(guò)離線編程存儲(chǔ)的動(dòng)作順序信息完成作業(yè)。如果外界條件發(fā)生變化，或者機(jī)器人工作內(nèi)容需要改變，必須通過(guò)人對(duì)其程序做相應(yīng)改變，因此它不具備智能。

第二代機(jī)器人是指基于傳感器信息來(lái)工作的機(jī)器人。它依靠簡(jiǎn)單的感覺(jué)裝置獲取作業(yè)環(huán)境和對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，通過(guò)對(duì)這些信息進(jìn)行分析和處理，作出一定的判斷，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行反饋控制。這類機(jī)器人初步具有智能。

第三代機(jī)器人，即智能機(jī)器人，這是一類具有高度適應(yīng)性和自主能力的機(jī)器人。它本身能感知工作環(huán)境、操作對(duì)象及其狀態(tài)，能接受、理解給予的指令。并結(jié)合自身認(rèn)識(shí)外界的結(jié)果來(lái)獨(dú)立地決定工作規(guī)劃，利用操作機(jī)構(gòu)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)，還能適應(yīng)環(huán)境的變化，調(diào)整自身行為。

由上可見，智能機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人從無(wú)智能發(fā)展到有智能，從初級(jí)智能水平發(fā)展到高智能水平的產(chǎn)物。

區(qū)別于第一代和第二代機(jī)器人，智能機(jī)器人必須具備四種機(jī)能：行動(dòng)機(jī)能———施加于外部環(huán)境和對(duì)象的。相當(dāng)于人的手、足的動(dòng)作機(jī)能；感知機(jī)能———獲取外部環(huán)境和對(duì)象的狀態(tài)信息以便進(jìn)行自我行為監(jiān)視的機(jī)能；思維機(jī)能———求解問(wèn)題的認(rèn)知、推理、記憶、判斷、決策學(xué)習(xí)等機(jī)能；人機(jī)交互機(jī)能———理解指示命令、輸出內(nèi)部狀態(tài)、與人進(jìn)行信息交換的機(jī)能。簡(jiǎn)言之，智能機(jī)器人的“智能”特征就在于它具有與外部世界———環(huán)境、對(duì)象和人相協(xié)調(diào)的工作機(jī)能。

可分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人。

智能機(jī)器人

一般機(jī)器人是指不具有智能，只具有一般編程能力和操作功能的機(jī)器人。

在世界范圍內(nèi)還沒(méi)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(jué)要素，用來(lái)認(rèn)識(shí)周圍環(huán)境狀態(tài)；二是運(yùn)動(dòng)要素，對(duì)外界做出反應(yīng)性動(dòng)作；三是思考要素，根據(jù)感覺(jué)要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動(dòng)作。

感覺(jué)要素包括能感知視覺(jué)、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺(jué)、觸覺(jué)等的接觸型傳感器。這些要素實(shí)質(zhì)上就是相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機(jī)、圖像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導(dǎo)電橡膠、壓電元件、氣動(dòng)元件、行程開關(guān)等機(jī)電元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)運(yùn)動(dòng)要素來(lái)說(shuō)，智能機(jī)器人需要有一個(gè)無(wú)軌道型的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)諸如平地、臺(tái)階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環(huán)境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，這種控制不僅要包括有位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制、伸縮率控制等。

智能機(jī)器人的思考要素是三個(gè)要素中的關(guān)鍵，也是人們要賦予機(jī)器人必備的要素。思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動(dòng)。這些智力活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)信息處理過(guò)程，而計(jì)算機(jī)則是完成這個(gè)處理過(guò)程的主要手段。智能機(jī)器人根據(jù)其智能程度的不同，又可分為三種：

又稱外部受控機(jī)器人。機(jī)器人的本體上沒(méi)有智能單元只有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)機(jī)構(gòu)，它具有利用傳感信息（包括視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)、力覺(jué)和紅外、超聲及激光等）進(jìn)行傳感信息處理、實(shí)現(xiàn)控制與操作的能力。受控于外部計(jì)算機(jī)，在外部計(jì)算機(jī)上具有智能處理單元，處理由受控機(jī)器人采集的各種信息以及機(jī)器人本身的各種姿態(tài)和軌跡等信息，然后發(fā)出控制指令指揮機(jī)器人的動(dòng)作。機(jī)器人世界杯的小型組比賽使用的機(jī)器人就屬于這樣的類型。

機(jī)器人通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作員或程序員進(jìn)行人-機(jī)對(duì)話，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制與操作。雖然具有了部分處理和決策功能，能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)一些諸如軌跡規(guī)劃、簡(jiǎn)單的避障等功能，但是還要受到外部的控制。

在設(shè)計(jì)制作之后，機(jī)器人無(wú)需人的干預(yù)，能夠在各種環(huán)境下自動(dòng)完成各項(xiàng)擬人任務(wù)。自主型機(jī)器人的本體上具有感知、處理、決策、執(zhí)行等模塊，可以就像一個(gè)自主的人一樣獨(dú)立地活動(dòng)和處理問(wèn)題。機(jī)器人世界杯的中型組比賽中使用的機(jī)器人就屬于這一類型。全自主移動(dòng)機(jī)器人的最重要的特點(diǎn)在于它的自主性和適應(yīng)性，自主性是指它可以在一定的環(huán)境中，不依賴任何外部控制，完全自主地執(zhí)行一定的任務(wù)。適應(yīng)性是指它可以實(shí)時(shí)識(shí)別和測(cè)量周圍的物體，根據(jù)環(huán)境的變化，調(diào)節(jié)自身的參數(shù)，調(diào)整動(dòng)作策略以及處理緊急情況。交互性也是自主機(jī)器人的一個(gè)重要特點(diǎn)，機(jī)器人可以與人、與外部環(huán)境以及與其他機(jī)器人之間進(jìn)行信息的交流。由于全自主移動(dòng)機(jī)器人涉及諸如驅(qū)動(dòng)器控制、傳感器數(shù)據(jù)融合、圖像處理、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等許多方面的研究，所以能夠綜合反映一個(gè)國(guó)家在制造業(yè)和人工智能等方面的水平。因此，許多國(guó)家都非常重視全自主移動(dòng)機(jī)器人的研究。

智能機(jī)器人的研究從60年代初開始，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，基于感覺(jué)控制的智能機(jī)器人(又稱第二代機(jī)器人)已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用階段，基于知識(shí)控制的智能機(jī)器人(又稱自主機(jī)器人或下一代機(jī)器人)也取得較大進(jìn)展，已研制出多種樣機(jī)。

工業(yè)機(jī)器人

它只能死板地按照人給它規(guī)定的程序工作，不管外界條件有何變化，自己都不能對(duì)程序也就是對(duì)所做的工作作相應(yīng)的調(diào)整。如果要改變機(jī)器人所做的工作，必須由人對(duì)程序作相應(yīng)的改變，因此它是毫無(wú)智能的。

初級(jí)智能

它和工業(yè)機(jī)器人不一樣，具有象人那樣的感受，識(shí)別，推理和判斷能力。可以根據(jù)外界條件的變化，在一定范圍內(nèi)自行修改程序，也就是它能適應(yīng)外界條件變化對(duì)自己怎樣作相應(yīng)調(diào)整。不過(guò)，修改程序的原則由人預(yù)先給以規(guī)定。這種初級(jí)智能機(jī)器人已擁有一定的智能，雖然還沒(méi)有自動(dòng)規(guī)劃能力，但這種初級(jí)智能機(jī)器人也開始走向成熟，達(dá)到實(shí)用水平。

智能機(jī)器人

智能農(nóng)業(yè)

鯊魚型智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人采用空氣動(dòng)力學(xué)，根據(jù)氣動(dòng)布局特點(diǎn)形成了鯊魚型外觀結(jié)構(gòu)，采用工業(yè)級(jí)高分子材料制作的履帶式底盤，特殊的離去角角度設(shè)計(jì)，能保證機(jī)器人在各種復(fù)雜地形的果園中暢通無(wú)阻，并且保護(hù)農(nóng)田不受破壞；獨(dú)特的機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)合流線型結(jié)構(gòu)能最大化利用設(shè)備空間，最大承載量高達(dá)600公斤；雙發(fā)動(dòng)機(jī)的布局，保證了機(jī)器人良好的作業(yè)能力，采用電傳操縱技術(shù)結(jié)合自主研發(fā)的液壓系統(tǒng)使得機(jī)器人突破了續(xù)航時(shí)間短的問(wèn)題，擁有超長(zhǎng)續(xù)航能力；采用300M甚高頻無(wú)線遙控和5.8G圖像傳輸技術(shù)，可以實(shí)施檢測(cè)產(chǎn)品的運(yùn)行數(shù)據(jù)和圖像，且能在終端進(jìn)行路徑規(guī)劃，真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，并能快速實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展和產(chǎn)品革新；智能噴霧系統(tǒng)定向捕捉果樹的樹冠

家庭智能陪護(hù)

陪護(hù)機(jī)器人應(yīng)用于養(yǎng)老院或社區(qū)服務(wù)站環(huán)境，具有生理信號(hào)檢測(cè)、語(yǔ)音交互、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能聊天、自主避障漫游等功能。

機(jī)器人在養(yǎng)老院環(huán)境實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航避障功能，能夠通過(guò)語(yǔ)音和觸屏進(jìn)行交互。配合相關(guān)檢測(cè)設(shè)備，機(jī)器人具有血壓、心跳、血氧等生理信號(hào)檢測(cè)與監(jiān)控功能，可無(wú)線連接社區(qū)網(wǎng)絡(luò)并傳輸?shù)缴鐓^(qū)醫(yī)療中心，緊急情況下可及時(shí)報(bào)警或通知親人。機(jī)器人具有智能聊天功能，可以輔助老人心理康復(fù)。陪護(hù)機(jī)器人為人口老齡化帶來(lái)的重大社會(huì)問(wèn)題提供解決方案。

高級(jí)智能

高級(jí)智能機(jī)器人和初級(jí)智能機(jī)器人一樣，具有感覺(jué)，識(shí)別，推理和判斷能力，同樣可以根據(jù)外界條件的變化，在一定范圍內(nèi)自行修改程序。所不同的是，修改程序的原則不是由人規(guī)定的，而是機(jī)器人自己通過(guò)學(xué)習(xí)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲得修改程序的原則。所以它的智能高出初級(jí)智能機(jī)器人。這種機(jī)器人已擁有一定的自動(dòng)規(guī)劃能力，能夠自己安排自己的工作。這種機(jī)器人可以不要人的照料，完全獨(dú)立的工作，故稱為高級(jí)自律機(jī)器人。這種機(jī)器人也開始走向?qū)嵱谩?/p>

1、操作與移動(dòng)

隨用途而異的各種機(jī)械臂結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方式，包括具有冗余自由度的機(jī)械臂和主從機(jī)械臂；多指手及其他靈活的操作機(jī)構(gòu)；輪式、履帶式、單足跳躍或多足步行式、噴氣或氣墊式以及仿生式(如蠕動(dòng)、爬壁)等各種適合環(huán)境的移動(dòng)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方式。

2、傳感器及其信息處理

基于攝像機(jī)的視覺(jué)傳感器以及對(duì)二維、三維物體的信息處理；基于超聲紅外光、激光、雷達(dá)波、磁性裝置等各種非接觸傳感器及其定位、識(shí)別、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等信息的處理；各種接觸覺(jué)、壓覺(jué)、力覺(jué)、滑動(dòng)傳感器檢測(cè)信息的處理；以及綜合多種傳感器信息以便作出合適估計(jì)和決策的傳感器融合技術(shù)。

3、控制

對(duì)應(yīng)于各種運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃與生成以及基于運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)的控制方法；位置控制、力控制以及力與位置二者結(jié)合的柔順控制方法；遙控作業(yè)等非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的各種主從控制方法；多機(jī)器人的協(xié)同控制問(wèn)題；專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、生物進(jìn)化等新穎的智能控制方法；上述各種控制方法的仿真系統(tǒng)。

4、人機(jī)交互

用于離線示教和機(jī)器人自主行為的各種計(jì)算機(jī)控制與編程語(yǔ)言，包括動(dòng)作、對(duì)象和作業(yè)目標(biāo)水平級(jí)(任務(wù)級(jí))三類；語(yǔ)音識(shí)別與生成；聲、圖、文的多媒體處理技術(shù)；視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)的臨場(chǎng)感技術(shù)及其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

5、體系結(jié)構(gòu)

基于機(jī)器人整體工作原理，設(shè)計(jì)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成及其相應(yīng)的管理控制方式。例如，分層遞階式體系結(jié)構(gòu)———最上層組織級(jí)將給定的外部命令和任務(wù)分解為子任務(wù)或動(dòng)作組合，傳至下一層的協(xié)調(diào)級(jí)，產(chǎn)生一系列具體的動(dòng)作序列，直至最下層的執(zhí)行級(jí)從而形成行動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)指令，整個(gè)過(guò)程中各種傳感器信號(hào)逐級(jí)向上反饋，經(jīng)綜合處理后實(shí)現(xiàn)決策。又如，基于行為的包容結(jié)構(gòu)———若干基于傳感的可以自由組合的獨(dú)立單元直接建立從感知到控制動(dòng)作間的映射關(guān)系，系統(tǒng)的行為由單元行為的時(shí)間、空間序列組成，并由仲裁機(jī)構(gòu)監(jiān)控。

6、機(jī)器智能

涉及具體的技術(shù)和方法，主要包括問(wèn)題求解、自動(dòng)規(guī)劃生成、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)等，另外還涉及人類智能的機(jī)理實(shí)質(zhì)和人工智能的實(shí)現(xiàn)途徑這兩方面的基礎(chǔ)理論研究。

7、應(yīng)用研究

智能機(jī)器人的材料、能源等實(shí)用化研制問(wèn)題，各行各業(yè)對(duì)智能機(jī)器人的應(yīng)用需求分析和產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)系，智能機(jī)器人的使用所引起的人類社會(huì)心理和法律問(wèn)題等。

智能機(jī)器人與人工智能學(xué)科密切相關(guān)。它一方面是人工智能技術(shù)與方法的典型應(yīng)用對(duì)象，另一方面又是研究、開發(fā)人工智能技術(shù)與方法的試驗(yàn)床，其核心問(wèn)題是研究如何實(shí)現(xiàn)從感知到行動(dòng)之間的智能聯(lián)系。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展為智能機(jī)器人的工程實(shí)現(xiàn)提供了支持和推動(dòng)力，智能機(jī)器人也可以看成是安裝了各種擬人的、仿生的外部設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或裝置。智能機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人可同時(shí)并存，但智能機(jī)器人實(shí)際上研究的是各種形態(tài)的智能機(jī)器，具有更為深入的學(xué)術(shù)意義和更為廣泛的應(yīng)用前景。

目前，智能機(jī)器人的研究還處于初級(jí)階段，研究目標(biāo)一般圍繞感知、行動(dòng)、決策思維三個(gè)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)室原型有：自動(dòng)裝配機(jī)器人———具有對(duì)部件的三維視覺(jué)識(shí)別和定位，柔順控制多指手爪的抓取和精密裝配，自動(dòng)規(guī)劃裝配序列，避碰，多操作器協(xié)調(diào)等功能，移動(dòng)式機(jī)器人———具有室內(nèi)、外自主導(dǎo)航，路徑規(guī)劃，野外復(fù)雜環(huán)境下的移動(dòng)，避碰，基于感覺(jué)的取樣操作和檢測(cè)、排除故障等功能；水下機(jī)器人———具有深水潛游，有纜遙控，水下清理和維修等功能。

上述各種機(jī)器人實(shí)際上只是理想的智能機(jī)器人的一部分功能環(huán)節(jié)，其研究的局限性主要在于人工智能技術(shù)至今還不能提供實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能的有效原理和方法。智能機(jī)器人的完美實(shí)現(xiàn)需要提高機(jī)器的自主性，以進(jìn)一步獨(dú)立于人，建立更友善的人機(jī)界面；需要提高機(jī)器的適應(yīng)性，以更好地適應(yīng)環(huán)境變化，加強(qiáng)與環(huán)境的交互能力。

隨著社會(huì)發(fā)展的需要和機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,人們對(duì)智能機(jī)器人的要求也越來(lái)越高。智能機(jī)器人所處的環(huán)境往往是未知的、難以預(yù)測(cè)的 ,在研究這類機(jī)器人的過(guò)程中,主要涉及到以下關(guān)鍵技術(shù) :

多傳感器信息融合

多傳感器信息融合技術(shù)是近年來(lái)十分熱門的研究課題, 它與控制理論、信號(hào)處理、人工智能、概率和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合 , 為機(jī)器人在各種復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、不確定和未知的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)提供了 1 種技術(shù)解決途徑。機(jī)器人所用的傳感器有很多種 , 根據(jù)不同用途分為內(nèi)部測(cè)量傳感器和外部測(cè)量傳感器兩大類。內(nèi)部測(cè)量傳感器用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人組成部件的內(nèi)部狀態(tài) , 包括: 特定位置 、角度傳感器 ; 任意位置 、角度傳感器; 速度、角度傳感器 ; 加速度傳感器; 傾斜角傳感器; 方位角傳感器等 。外部傳感器包括: 視覺(jué)( 測(cè)量、認(rèn)識(shí)傳感器)、觸覺(jué)(接觸、壓覺(jué) 、滑動(dòng)覺(jué)傳感器)、力覺(jué)( 力、力矩傳感器)、接近覺(jué)( 接近覺(jué)、距離傳感器)以及角度傳感器( 傾斜、方向、姿式傳感器)。多傳感器信息融合就是指綜合來(lái)自多個(gè)傳感器的感知數(shù)據(jù), 以產(chǎn)生更可靠 、更準(zhǔn)確或更全面的信息。經(jīng)過(guò)融合的多傳感器系統(tǒng)能夠更加完善、精確地反映檢測(cè)對(duì)象的特性, 消除信息的不確定性 ,提高信息的可靠性。融合后的多傳感器信息具有以下特性 : 冗余性、互補(bǔ)性、實(shí)時(shí)性和低成本性。多傳感器信息融合方法主要有貝葉斯估計(jì)、Dempster-Shafer 理論、卡爾曼濾波 、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、小波變換等。

多傳感器信息融合技術(shù)是 1 個(gè)十分活躍的研究領(lǐng)域, 主要研究方向有 :

1多層次傳感器融合 由于單個(gè)傳感器具有不確定性、觀測(cè)失誤和不完整性的弱點(diǎn) , 因此單層數(shù)據(jù)融合限制了系統(tǒng)的能力和魯棒性。對(duì)于要求高魯棒性和靈活性的先進(jìn)系統(tǒng) , 可以采用多層次傳感器融合的方法。低層次融合方法可以融合多傳感器數(shù)據(jù); 中間層次融合方法可以融合數(shù)據(jù)和特征, 得到融合的特征或決策 ; 高層次融合方法可以融合特征和決策, 到最終的決策。

2 微傳感器和智能傳感器 傳感器的性能、價(jià)格和可靠性是衡量傳感器優(yōu)劣與否的重要標(biāo)志, 然而許多性能優(yōu)良的傳感器由于體積大而限制了應(yīng)用市場(chǎng)。微電子技術(shù)的迅速發(fā)展使小型和微型傳感器的制造成為可能。智能傳感器將主處理、硬件和軟件集成在一起 。如 Par Scientific 公司研制的 1000 系列數(shù)字式石英智能傳感器 ,日本日立研究所研制的可以識(shí)別 4種氣體的嗅覺(jué)傳感器, 美國(guó) Honeywell 研制的DSTJ23000 智能壓差壓力傳感器等 , 都具備了一定的智能。

3 自適應(yīng)多傳感器融合 在實(shí)際世界中, 很難得到環(huán)境的精確信息 , 也無(wú)法確保傳感器始終能夠正常工作。因此 ,對(duì)于各種不確定情況 , 魯棒融合算法十分必要。現(xiàn)已研究出一些自適應(yīng)多傳感器融合算法來(lái)處理由于傳感器的不完善帶來(lái)的不確定性。如 Hong通過(guò)革新技術(shù)提出 1 種擴(kuò)展的聯(lián)合方法, 能夠估計(jì)單個(gè)測(cè)量 序列濾波的 最優(yōu)卡爾 曼增益 。 Pacini 和Kosko 也研究出 1 種可以在輕微環(huán)境噪聲下應(yīng)用的自適應(yīng)目標(biāo)跟蹤模糊系統(tǒng), 它在處理過(guò)程中結(jié)合了卡爾曼濾波算法。

在機(jī)器人系統(tǒng)中 ,自主導(dǎo)航是一項(xiàng)核心技術(shù) , 是機(jī)器人研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。導(dǎo)航的基本任務(wù)有 3 點(diǎn): ( 1)基于環(huán)境理解的全局定位: 通過(guò)環(huán)境中景物的理解 ,識(shí)別人為路標(biāo)或具體的實(shí)物 ,以完成對(duì)機(jī)器人的定位 ,為路徑規(guī)劃提供素材;( 2)目標(biāo)識(shí)別和障礙物檢測(cè): 實(shí)時(shí)對(duì)障礙物或特定目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別 ,提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性; ( 3)安全保護(hù): 能對(duì)機(jī)器人工作環(huán)境中出現(xiàn)的障礙和移動(dòng)物體作出分析并避免對(duì)機(jī)器人造成的損傷。

機(jī)器人有多種導(dǎo)航方式 , 根據(jù)環(huán)境信息的完整程度、導(dǎo)航指示信號(hào)類型等因素的不同 ,可以分為基于地圖的導(dǎo)航、基于創(chuàng)建地圖的導(dǎo)航和無(wú)地圖的導(dǎo)航3類。根據(jù)導(dǎo)航采用的硬件的不同, 可將導(dǎo)航系統(tǒng)分為視覺(jué)導(dǎo)航和非視覺(jué)傳感器組合導(dǎo)航[ 8] 。視覺(jué)導(dǎo)航是利用攝像頭進(jìn)行環(huán)境探測(cè)和辨識(shí), 以獲取場(chǎng)景中絕大部分信息 。視覺(jué)導(dǎo)航信息處理的內(nèi)容主要包括 : 視覺(jué)信息的壓縮和濾波 、路面檢測(cè)和障礙物檢測(cè) 、環(huán)境特定標(biāo)志的識(shí)別、三維信息感知與處理。非視覺(jué)傳感器導(dǎo)航是指采用多種傳感器共同工作 , 如探針式、電容式、電感式 、力學(xué)傳感器、雷達(dá)傳感器、光電傳感器等,用來(lái)探測(cè)環(huán)境 , 對(duì)機(jī)器人的位置、姿態(tài) 、速度和系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控, 感知機(jī)器人所處工作環(huán)境的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息,使得機(jī)器人相應(yīng)的工作順序和操作內(nèi)容能自然地適應(yīng)工作環(huán)境的變化 ,有效地獲取內(nèi)外部信息。

在自主移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中 , 無(wú)論是局部實(shí)時(shí)避障還是全局規(guī)劃, 都需要精確知道機(jī)器人或障礙物的當(dāng)前狀態(tài)及位置, 以完成導(dǎo)航 、避障及路徑規(guī)劃等任務(wù),這就是機(jī)器人的定位問(wèn)題 。比較成熟的定位系統(tǒng)可分為被動(dòng)式傳感器系統(tǒng)和主動(dòng)式傳感器系統(tǒng)。被動(dòng)式傳感器系統(tǒng)通過(guò)碼盤、加速度傳感器、陀螺儀、多普勒速度傳感器等感知機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài), 經(jīng)過(guò)累積計(jì)算得到定位信息 。主動(dòng)式傳感器系統(tǒng)通過(guò)包括超聲傳感器、紅外傳感器、激光測(cè)距儀以及視頻攝像機(jī)等主動(dòng)式傳感器感知機(jī)器人外部環(huán)境或人為設(shè)置的路標(biāo) , 與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的模型進(jìn)行匹配, 從而得到當(dāng)前機(jī)器人與環(huán)境或路標(biāo)的相對(duì)位置 ,獲得定位信息。

路徑規(guī)劃技術(shù)是機(jī)器人研究領(lǐng)域的1 個(gè)重要分支 。最優(yōu)路徑規(guī)劃就是依據(jù)某個(gè)或某些優(yōu)化準(zhǔn)則( 如工作代價(jià)最小 、行走路線最短、行走時(shí)間最短等),在機(jī)器人工作空間中找到 1 條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)、可以避開障礙物的最優(yōu)路徑。

路徑規(guī)劃方法大致可以分為傳統(tǒng)方法和智能方法2 種 。傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方法主要有以下幾種 : 自由空間法、圖搜索法 、柵格解耦法 、人工勢(shì)場(chǎng)法。大部分機(jī)器人路徑規(guī)劃中的全局規(guī)劃都是基于上述幾種方法進(jìn)行的,但這些方法在路徑搜索效率及路徑優(yōu)化方面有待于進(jìn)一步改善 。人工勢(shì)場(chǎng)法是傳統(tǒng)算法中較成熟且高效的規(guī)劃方法 ,它通過(guò)環(huán)境勢(shì)場(chǎng)模型進(jìn)行路徑規(guī)劃 ,但是沒(méi)有考察路徑是否最優(yōu)。

智能路徑規(guī)劃方法是將遺傳算法 、模糊邏輯以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法應(yīng)用到路徑規(guī)劃中, 來(lái)提高機(jī)器人路徑規(guī)劃的避障精度 ,加快規(guī)劃速度, 滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。其中應(yīng)用較多的算法主要有模糊方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、Q 學(xué)習(xí)及混合算法等 ,這些方法在障礙物環(huán)境已知或未知情況下均已取得一定的研究成果。

視覺(jué)系統(tǒng)是自主機(jī)器人的重要組成部分,一般由攝像機(jī)、圖像采集卡和計(jì)算機(jī)組成。機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的工作包括圖像的獲取、圖像的處理和分析 、輸出和顯示, 核心任務(wù)是特征提取 、圖像分割和圖像辨識(shí) 。而如何精確高效的處理視覺(jué)信息是視覺(jué)系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題。視覺(jué)信息處理逐步細(xì)化, 包括視覺(jué)信息的壓縮和濾波、環(huán)境和障礙物檢測(cè) 、特定環(huán)境標(biāo)志的識(shí)別、三維信息感知與處理等。其中環(huán)境和障礙物檢測(cè)是視覺(jué)信息處理中最重要 、也是最困難的過(guò)程 。邊沿抽取是視覺(jué)信息處理中常用的 1 種方法。對(duì)于一般的圖像邊沿抽取 , 如采用局部數(shù)據(jù)的梯度法和二階微分法等 ,對(duì)于需要在運(yùn)動(dòng)中處理圖像的移動(dòng)機(jī)器人而言,難以滿足實(shí)時(shí)性的要求。為此人們提出 1種基于計(jì)算智能的圖像邊沿抽取方法, 如基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法 、利用模糊推理規(guī)則的方法, 特別是 Bezdek J .C 教授近期全面的論述了利用模糊邏輯推理進(jìn)行圖像邊沿抽取的意義。這種方法具體到視覺(jué)導(dǎo)航, 就是將機(jī)器人在室外運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的道路知識(shí), 如公路白線和道路邊沿信息等 , 集成到模糊規(guī)則庫(kù)中來(lái)提高道路識(shí)別效率和魯棒性 。還有人提出將遺傳算法與模糊邏輯相結(jié)合。

機(jī)器人視覺(jué)是其智能化最重要的標(biāo)志之一, 對(duì)機(jī)器人智能及控制都具有非常重要的意義。國(guó)內(nèi)外都在大力研究 ,并且已經(jīng)有一些系統(tǒng)投入使用。

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展, 對(duì)于無(wú)法精確解析建模的物理對(duì)象以及信息不足的病態(tài)過(guò)程,傳統(tǒng)控制理論暴露出缺點(diǎn) ,近年來(lái)許多學(xué)者提出了各種不同的機(jī)器人智能控制系統(tǒng)。機(jī)器人的智能控制方法有模糊控制 、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 、智能控制技術(shù)的融合( 模糊控制和變結(jié)構(gòu)控制的融合 ; 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和變結(jié)構(gòu)控制的融合; 模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的融合 ; 智能融合技術(shù)還包括基于遺傳算法的模糊控制方法) 等。

機(jī)器人智能控制在理論和應(yīng)用方面都有較大的進(jìn)展 。在模糊控制方面 ,J . J . Buckley 等人論證了模糊系統(tǒng)的逼近特性 , E. H . Mamdan 首次將模糊理論用于一臺(tái)實(shí)際機(jī)器人。模糊系統(tǒng)在機(jī)器人的建模、控制 、對(duì)柔性臂的控制、模糊補(bǔ)償控制以及移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。在機(jī)器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方面 ,CMCA ( Cere-bella Model Controller Articulation) 是應(yīng)用較早的一種控制方法 , 其最大特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng), 尤其適用于多自由度操作臂的控制。

智能控制方法提高了機(jī)器人的速度及精度 , 但是也有其自身的局限性, 例如機(jī)器人模糊控制中的規(guī)則庫(kù)如果很龐大, 推理過(guò)程的時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng); 如果規(guī)則庫(kù)很簡(jiǎn)單 ,控制的精確性又會(huì)受到限制 ; 無(wú)論是模糊控制還是變結(jié)構(gòu)控制 ,抖振現(xiàn)象都會(huì)存在 ,這將給控制帶來(lái)嚴(yán)重的影響 ; 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層數(shù)量和隱層內(nèi)神經(jīng)元數(shù)的合理確定仍是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制方面所遇到的問(wèn)題,另外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)易陷于局部極小值等問(wèn)題 ,都是智能控制設(shè)計(jì)中要解決的問(wèn)題 。

智能機(jī)器人的研究目標(biāo)并不是完全取代人 ,復(fù)雜的智能機(jī)器人系統(tǒng)僅僅依靠計(jì)算機(jī)來(lái)控制是有一定困難的, 即使可以做到 ,也由于缺乏對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力而并不實(shí)用 。智能機(jī)器人系統(tǒng)還不能完全排斥人的作用, 而是需要借助人機(jī)協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。因此, 設(shè)計(jì)良好的人機(jī)接口就成為智能機(jī)器人研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。

人機(jī)接口技術(shù)是研究如何使人方便自然地與計(jì)算機(jī)交流 。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo), 除了最基本的要求機(jī)器人控制器有 1 個(gè)友好的、靈活方便的人機(jī)界面之外, 還要求計(jì)算機(jī)能夠看懂文字、聽懂語(yǔ)言、說(shuō)話表達(dá), 甚至能夠進(jìn)行不同語(yǔ)言之間的翻譯, 而這些功能的實(shí)現(xiàn)又依賴于知識(shí)表示方法的研究 。因此, 研究人機(jī)接口技術(shù)既有巨大的應(yīng)用價(jià)值, 又有基礎(chǔ)理論意義。人機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)取得了顯著成果 ,文字識(shí)別 、語(yǔ)音合成與識(shí)別 、圖像識(shí)別與處理 、機(jī)器翻譯等技術(shù)已經(jīng)開始實(shí)用化。另外, 人機(jī)接口裝置和交互技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、遠(yuǎn)程操作技術(shù)、通訊技術(shù)等也是人機(jī)接口技術(shù)的重要組成部分, 其中遠(yuǎn)程操作技術(shù)是一個(gè)重要的研究方向。

盡管機(jī)器人人工智能取得了顯著的成績(jī)，控制論專家們認(rèn)為它可以具備的智能水平的極限并未達(dá)到。問(wèn)題不光在于計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度不夠和感覺(jué)傳感器種類少，而且在于其他方面，如缺乏編制機(jī)器人理智行為程序的設(shè)計(jì)思想。你想，甚至連人在解決最普通的問(wèn)題時(shí)的思維過(guò)程都沒(méi)有破譯，人類的智能會(huì)如何呢——這種認(rèn)識(shí)過(guò)程進(jìn)展十分緩慢，又怎能掌握規(guī)律讓計(jì)算機(jī)“思維”速度快點(diǎn)呢？因此，沒(méi)有認(rèn)識(shí)人類自己這個(gè)問(wèn)題成了機(jī)器人發(fā)展道路上的絆腳石。制造“生活”在具有不固定性環(huán)境中的智能機(jī)器人這一課題，近年來(lái)使人們對(duì)發(fā)生在生物系統(tǒng)、動(dòng)物和人類大腦中的認(rèn)識(shí)和自我認(rèn)識(shí)過(guò)程進(jìn)行了深刻研究。結(jié)果就出現(xiàn)了等級(jí)自適應(yīng)系統(tǒng)說(shuō)，這種學(xué)說(shuō)正在有效地發(fā)展著。作為組織智能機(jī)器人進(jìn)行符合目的的行為的理論基礎(chǔ)，我們的大腦是怎樣控制我們的身體呢？純粹從機(jī)械學(xué)觀點(diǎn)來(lái)粗略估算，我們的身體也具有兩百多個(gè)自由度。當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行寫字、走路、跑步、游泳、彈鋼琴這些復(fù)雜動(dòng)作的時(shí)候，大腦究竟是怎樣對(duì)每一塊肌肉發(fā)號(hào)施令的呢？大腦怎么能在最短的時(shí)間內(nèi)處理完這么多的信息呢？我們的大腦根本沒(méi)有參與這些活動(dòng)。大腦——我們的中心信息處理機(jī)“不屑于”去管這個(gè)。它根本不去監(jiān)督我們身體的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部位，動(dòng)作的詳細(xì)設(shè)計(jì)是在比大腦皮層低得多的水平上進(jìn)行的。這很像用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)一樣，只要指出“間隔為一的從1～20的一組數(shù)字”，機(jī)器人自己會(huì)將這組指令輸入詳細(xì)規(guī)定的操作系統(tǒng)。最明顯的就是，“一接觸到熱的物體就把手縮回來(lái)”這類最明顯的指令甚至在大腦還沒(méi)有意識(shí)到的時(shí)候就已經(jīng)發(fā)出了。

把一個(gè)大任務(wù)在幾個(gè)皮層之間進(jìn)行分配，這比控制器官給構(gòu)成系統(tǒng)的每個(gè)要素規(guī)定必要?jiǎng)幼鞯膰?yán)格集中的分配合算、經(jīng)濟(jì)、有效。在解決重大問(wèn)題的時(shí)候，這樣集中化的大腦就會(huì)顯得過(guò)于復(fù)雜，不僅腦顱，甚至連人的整個(gè)身體都容納不下。在完成這樣或那樣的一些復(fù)雜動(dòng)作時(shí)，我們通常將其分解成一系列的普遍的小動(dòng)作 （如起來(lái)、坐下、邁右腳、邁左腳）。教給小孩各種各樣的動(dòng)作可歸結(jié)為在小孩的“存儲(chǔ)器”中形成并鞏固相應(yīng)的小動(dòng)作。同樣的道理，知覺(jué)過(guò)程也是如此組織起來(lái)的。感性形象——這是聽覺(jué)、視覺(jué)或觸覺(jué)脈沖的固定序列或組合 （馬、人），或者是序列和組合二者兼而有之。學(xué)習(xí)能力是復(fù)雜生物系統(tǒng)中組織控制的另一個(gè)普遍原則，是對(duì)先前并不知道、在相當(dāng)廣泛范圍內(nèi)發(fā)生變化的生活環(huán)境的適應(yīng)能力。這種適應(yīng)能力不僅是整個(gè)機(jī)體所固有的，而且是機(jī)體的單個(gè)器官、甚至功能所固有的，這種能力在同一個(gè)問(wèn)題應(yīng)該解決多次的情況下是不可替代的。可見，適應(yīng)能力這種現(xiàn)象，在整個(gè)生物界的合乎目的的行為中起著極其重要的作用。

控制機(jī)器人的問(wèn)題在于模擬動(dòng)物運(yùn)動(dòng)和人的適應(yīng)能力。建立機(jī)器人控制的等級(jí)——首先是在機(jī)器人的各個(gè)等級(jí)水平上和子系統(tǒng)之間實(shí)行知覺(jué)功能、信息處理功能和控制功能的分配。第三代機(jī)器人具有大規(guī)模處理能力，在這種情況下信息的處理和控制的完全統(tǒng)一算法，實(shí)際上是低效的，甚至是不中用的。所以，等級(jí)自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)首先是為了提高機(jī)器人控制的質(zhì)量，也就是降低不定性水平，增加動(dòng)作的快速性。為了發(fā)揮各個(gè)等級(jí)和子系統(tǒng)的作用，必須使信息量大大減少。因此算法的各司其職使人們可以在不定性大大減少的情況下來(lái)完成任務(wù)。總之，智能的發(fā)達(dá)是第三代機(jī)器人的一個(gè)重要特征。人們根據(jù)機(jī)器人的智力水平?jīng)Q定其所屬的機(jī)器人代別。有的人甚至依此將機(jī)器人分為以下幾類：受控機(jī)器人——“零代”機(jī)器人，不具備任何智力性能，是由人來(lái)掌握操縱的機(jī)械手；可以訓(xùn)練的機(jī)器人——第一代機(jī)器人，擁有存儲(chǔ)器，由人操作，動(dòng)作的計(jì)劃和程序由人指定，它只是記住 （接受訓(xùn)練的能力）和再現(xiàn)出來(lái)；感覺(jué)機(jī)器人——機(jī)器人記住人安排的計(jì)劃后，再依據(jù)外界這樣或那樣的數(shù)據(jù) （反饋）算出動(dòng)作的具體程序；智能機(jī)器人——人指定目標(biāo)后，機(jī)器人獨(dú)自編制操作計(jì)劃，依據(jù)實(shí)際情況確定動(dòng)作程序，然后把動(dòng)作變?yōu)椴僮鳈C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。因此，它有廣泛的感覺(jué)系統(tǒng)、智能、模擬裝置（周圍情況及自身——機(jī)器人的意識(shí)和自我意識(shí)）

怎樣變聰明的

人工智能專家指出：計(jì)算機(jī)不僅應(yīng)該去做人類指定它做的事，還應(yīng)該獨(dú)自以最佳方式去解決許多事情。比如說(shuō)，核算電費(fèi)或從事銀行業(yè)務(wù)的普通計(jì)算機(jī)的全部程序就是準(zhǔn)確無(wú)誤地完成指令表，而某些科研中心的計(jì)算機(jī)卻會(huì)“思考”問(wèn)題。前者運(yùn)轉(zhuǎn)迅速，但絕無(wú)智能；后者儲(chǔ)存了比較復(fù)雜的程序，計(jì)算機(jī)里塞滿了信息，能模仿人類的許多能力 （在某些情況下甚至超過(guò)我們?nèi)说哪芰Γ?/p>

智能更強(qiáng)

科學(xué)家們認(rèn)為，智能機(jī)器人的研發(fā)方向是，給機(jī)器人裝上“大腦芯片”，從而使其智能性更強(qiáng)，在認(rèn)知學(xué) 習(xí)、自動(dòng)組織、對(duì)模糊信息的綜合處理等方面將會(huì)前進(jìn)一大步。

雖然有人表示擔(dān)憂：這種裝有“大腦芯片”的智能機(jī)器人將來(lái)是否會(huì)在智能上超越人類，甚至?xí)?duì)人類造成威脅？但不少科學(xué)家認(rèn)為，這類擔(dān)心是完全沒(méi)有必要的。就智能而言，機(jī)器人的智商相當(dāng)于4歲兒童的智商，而機(jī)器人的“常識(shí)”比起正常成年人就差得更遠(yuǎn)了。

工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部等三部委聯(lián)合印發(fā)了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，指出機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展要推進(jìn)重大標(biāo)志性產(chǎn)品率先突破。

在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，聚焦智能生產(chǎn)、智能物流，攻克工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)，提升可操作性和可維護(hù)性，重點(diǎn)發(fā)展弧焊機(jī)器人、真空（潔凈）機(jī)器人、全自主編程智能工業(yè)機(jī)器人、人機(jī)協(xié)作機(jī)器人、雙臂機(jī)器人、重載AGV等6種標(biāo)志性工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，引導(dǎo)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人向中高端發(fā)展。

在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，重點(diǎn)發(fā)展消防救援機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、智能型公共服務(wù)機(jī)器人、智能護(hù)理機(jī)器人等4種標(biāo)志性產(chǎn)品，推進(jìn)專業(yè)服務(wù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)系列化，個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)商品化。

國(guó)家對(duì)以上十大標(biāo)志性產(chǎn)品技術(shù)、規(guī)格和功能都制定了一定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。例如：智能型公共服務(wù)機(jī)器人。導(dǎo)航方式：激光SLAM，最大移動(dòng)速度0.6m/s，定位精度±100mm，定位航向角精度±5°，最大工作時(shí)間3h，手臂數(shù)量2，單臂自由度2-7，頭部自由度1-2，具備自主行走、人機(jī)交互、講解、導(dǎo)引等功能。

智能機(jī)器人作為一種包含相當(dāng)多學(xué)科知識(shí)的技術(shù)，幾乎是伴隨著人工智能所產(chǎn)生的。而智能機(jī)器人在當(dāng)今社會(huì)變得越來(lái)越重要，越來(lái)越多的領(lǐng)域和崗位都需要智能機(jī)器人參與、這使得智能機(jī)器人的研究也越來(lái)越頻繁。雖然我們?nèi)院茈y在生活中見到智能機(jī)器人的影子。但在不久的將來(lái)，隨著智能機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟。隨著眾多科研人員的不懈努力，智能機(jī)器人必將走進(jìn)千家萬(wàn)戶。更好的服務(wù)人們的生活，讓人們的生活更加舒適和健康。