综述智能机器人的应用背景与技术原理

综述智能机器人的应用背景与技术原理

徐立娜

(天津中屹铭科技有限公司天津300000)

摘要：目前，我国的综合国力在不断的加强，社会在不断的进步，机器人技术是近年来备受关注的一门新兴学科，随着计算机技术、网络技术的成熟，机器人技术也得以快速发展。近年来各种各样的智能机器人也相继兴起，并对我们的生活产生了很大影响。文章主要介绍了智能机器人的发展过程及背景、在工业、商业、军事、医疗方面的应用，以及对智能机器人的技术原理进行了简单的分析，最后对文章内容进行总结，并提出对智能机器人发展趋势的设想以及分析智能机器人对传统行业的影响。

关键词：智能机器人；人机交互;信息融合；机器视觉

引言

现如今智能机器人已经从科幻电影中的形象发展成为走进千家万户的产品，而AlphaGo大战人类顶级围棋手则标志着人类的智慧正在被机器超越。其中，人工智能技术，被认为是这类机器的核心。人们将人工智能大致划分成两个类别：弱人工智能与强人工智能。弱人工智能是指不具有推理分析能力，只能使其看起来像是智能的，而实际却只能通过一系列创造者设定好的程序运行，现在主流的科研集中在弱人工智能上，并已经取得了可观的成果；强人工智能与前者相反，人们一般认为这种机器是具有推理和解决问题的能力的，是有知觉、自我意识的，历史上曾有过不少科学家尝试开发出真正的强人工智能，但他们最后都没有得到实质性的突破，所以这样的机器现在还只停留在理想阶段。在弱人工智能技术不断发展的基础上，智能机器人的技术也在不断的进步、更新。智能机器人，即运用人工智能技术，表现出部分“人”的特征的机器，现代智能机器人主要通过感知、交互、运动三大能力来完成所希望达到的功能。可以说，智能机器人的智能化程度取决于人工智能的发展进程，而人工智能各主要研究领域的一个典型应用场景就是智能机器人。

1人工智能研究的内容

1）问题求解人工智能技术中的问题求解指的是计算机根据人的要求寻求答案以及解答方式的过程，随着人工智能的发展，在问题求解的程序中已经取得了很大的进展，比如博弈程序。其中AlphaGo的学习模式中，包括离线学习和在线对弈。其中离线学习又可以分为三个阶段，分别为通过大量的棋谱训练网络，包括策略、下一步棋的落子概率，以及走棋的策略等；第二个阶段为网络参数的修改策略，提升网络的策略性；第三个阶段为自我对弈，主要用于对对弈输赢概率的判断。在该程序内共有3000多万盘棋局。在线对弈是利用蒙特卡洛搜索树的模式，在其中进行深度神经网络嵌入，进而有效的减少了搜索空间，提升搜索效率。2）专家模式人工智能技术的专家系统中拥有大量的经验和专业知识，通过在人工智能技术中的应用，可以使人工智能计算机达到某个领域专家的水平，进而实现对该领域知识的判断和推理，从而解决一些复杂的问题。专家系统具有三个特点，分别为灵活性、启发性以及透明性。同时专家系统中的原则也具有多样化的特点，包括基于规则、基于模型等。专家系统主要由数据库、解释器、推理机以及接口等部分组成[3]。其中数据库中需要大量的信息和数据才能够建立起来，通过在数据库中搜索相关的信息实现任务。而推理机指的是根据相关的知识进行推理，并获取相应的结论。接口是系统与用户连接的通道。3）模式识别人工智能的研究中，模式识别是其中一种重要的研究内容，主要是利用计算机技术对研究的模式进行识别，通过这种方式使计算机的程序可以模拟人的思维对外界进行感知，创建智能识别系统。通过计算机系统对人类识别和感知能力的模拟，利用数据分析和处理的方式，识别外界的环境特征。模式识别主要是通过声音、文字和图像等数据的识别，实现对外界的感知，同时通过感知传感器对这些数据进行采集、处理，并对环境进行模拟和分类。

2智能机器人的应用

2.1智能机器人在工业方面的应用

随着智能工业化趋势的不断发展以及环境等多方面的要求，绿色、智能化机器人越来越受到一些行业的重视和推广，智能化机器人不仅能够代替人工，提高效率，而且能极大的改善工作环境。以铸造行业为例，为了符合绿色环保的理念，智能机器人的应用迫在眉睫，尤其是铸造后处理车间，工作环境恶劣，通过智能化机器人的应用越来越受行业的重视，随着视觉及力传感技术的应用，极大的推进了智能化机器人的应用，真正的实现了绿色铸造。极大的推进我国制造业的自动化、智能化及绿色化。

2.1智能机器人在商业方面的应用

智能机器人在商业方面的应用最为普遍的就是扫地机器人，扫地机器人运用了信息融合技术和机器视觉技术，能够自动在房间内完成地板清理工作，从而完成地面清理。其通过自身雷达对房间布局进行测绘，并自动规划最佳清扫路线，在电量不足的情况下也能够自动回到充电处进行充电。快递分拣也是智能机器人比较典型的应用领域，最近一些快递公司的全自动快递分拣机器人引起广泛关注。快递分拣机器人主要对长不超60cm，宽不超50cm，重量在5kg以下的小件包裹进行分拣。分拣员只需要将货物放置在分拣机器人上，剩下的由分拣机器人处理。分拣机器人能够自动对货物进行扫码、称重，并能根据货物的投送地点自动规划最佳的投送路径。

2.2计算机视觉在智能机器人上的应用

对于智能机器人来说，视觉一直是一中十分重要的对外界进行感知的途径，因此，计算机视觉被广泛的应用在生产、生活中，来帮助机器人对目标的位置，形态进行分析。在生产中，搬运机器人需要搬运各种不同大小、规格、质量的工件，来减少工人的劳动强度，在搬运过程中，机器人需要对工件的位置进行分析，并依据位置数据对机器人操作进行调整，来提高机器人工作的准确性、稳定性。在家庭生活中，计算机视觉技术主要被应用在精确的抓取物品以及对人体姿态的识别与分析上。在抓取物品时，机器人需要对物品进行准确的定位，并运用计算机视觉技术协助机械设备进行调整，在人体姿态识别分析上，人们通常采用关节点的分离与识别来构建用户的人体骨架模型，从而识别用户的姿态动作。

2.3信息融合技术

信息融合就是指利用计算机技术对按时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加以自动分析、综合处理，以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程。综合处理各种各样的信息是智能机器人的价值之一，当智能机器人收集到如气压、温度、湿度等多种信息后，需要解决信息冗余的问题，就必须进行信息融合。在军事领域上，飞机的飞行受风速、风向、海拔等因素的影响，我们需要综合考虑这一系列信息从而做出决策，这时就会使用到信息融合技术。如上文说到的天鹰无人机对自身任务设备、目标位置、飞行高度及速度等信息的综合处理，就是将这一系列参数进行信息融合，自动生成最佳航线便是对信息融合后的决策。

结语

按现在的趋势来看，智能机器人将会向更智能化的方向发展：能处理更多信息、能完成更复杂的指令、有着更人性化的人机界面、操作更为简单等。智能机器人从诞生至今，与我们日常生活的关系变得越来越密切，从工业到商业，从商业到军事，再到医疗等领域，无一不存在智能机器人的身影，随着智能机器人的功能日益丰富，越来越多的岗位被智能机器人占据，部分岗位甚至不再需要人类，这时很多人开始担心自己的就业问题。智能机器人的发展对传统行业造成了不小的冲击，却也催生出了类似于“机器人助手”新的职业，就像是在工业革命中诞生的传统机械替代了手工，却也带来了新的职业一样。人类的工作将会由简单重复的工作过渡到更有创造性的工作上，智能机器人的普及是无法避免的，我们只能不断提高自己的综合素质来避免自己被替代。

参考文献:

[1]孟庆春，齐勇，张淑军，等.智能机器人及其发展[J].中国海洋大学学报（自然科学版），2004（5）：831-838.

[2]曾筱晓.21世纪战场的“钢铁战士”——智能军用机器人[J].现代军事，2000（4）：46-48.

[3]恬豆.“实习医生”沃森[N].文汇报，2013-05-05（006）.[4]芮嘉骏.基于稀疏表示的图像融合算法研究[D].成都：电子科技大学，2016.

[4]章旭霞.工业机器人在铸造行业的应用[J].金属加工(热加工),2014(15)