2024年人工智能在機器人領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

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1、2024年人工智能在機器人領(lǐng)域的研究與應(yīng)用 1 探討背景 人工智能的探討領(lǐng)域分支較多，從探討角度來分有三大分支：學(xué)問工程、模式識別與機器人學(xué)。當(dāng)今社會，很多以機器人為題材的電影受到人們的寵愛，如《異形》，《終結(jié)者》，《銀翼殺手》等。這些電影也表現(xiàn)出人們對機器人領(lǐng)域的重視?！皺C器人”一詞起源于捷克語，意為強迫勞動力或奴隸。這個詞是由劇作家 Karel Capek 引入的，他虛構(gòu)創(chuàng)作的機器人很像Frankenstein 博士的怪物-化學(xué)和生物學(xué)方法而不是機械方法創(chuàng)建的生物。但現(xiàn)在流行文化中的機械機器人和這些虛構(gòu)的生物創(chuàng)作物沒多大區(qū)分?；旧希粋€機器人包括：機械設(shè)備，如可以與四周環(huán)

2、境進行交互的車輪平臺、手臂或其它構(gòu)造；設(shè)備上或四周的傳感器，可以感知四周環(huán)境并向設(shè)備供應(yīng)有用的反饋；依據(jù)設(shè)備當(dāng)前的狀況處理傳感輸入，并根據(jù)狀況指示系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)動作的系統(tǒng)。在制造業(yè)領(lǐng)域，機器人的開發(fā)集中在執(zhí)行制造過程的工程機器人手臂上。在航天工業(yè)中，機器人技術(shù)集中在高度專業(yè)的一種行星閑逛者上。不同于一臺高度自動化的制造業(yè)設(shè)備，行星閑逛者在月亮黑暗的那一面工作－沒有無線電通訊，可能遇到意外的狀況。至少，一個行星閑逛者必需具備某種傳感輸入源、某種說明該輸入的方法和修改它的行動以響應(yīng)變更著的世界的方法。此外，對感知和適應(yīng)一個部分未知的環(huán)境的需求須要智能（換句話說就是人工智能）。從軍事科技和空間探究到健

3、康產(chǎn)業(yè)和商業(yè)，運用機器人的優(yōu)勢已經(jīng)被相識到了這種程度 － 它們正在成為我們集體閱歷和日常生活的一部分。它們能把我們從危急和枯燥中解脫出來。智能機器人本身能夠相識工作環(huán)境、工作對象及其狀態(tài)，依據(jù)人賜予的指令和自身的學(xué)問，獨立確定工作方式，由操作機構(gòu)和移動機構(gòu)實現(xiàn)任務(wù)，并能適 應(yīng)工作環(huán)境的改變。智能機器人只要告知它做什么，而不用告知怎么做。它共有四種基本功能，分別是：(1)運動功能，類似于人的手、臂和腿的基本功能，對外界環(huán)境施加作用。(2)感知功能，獲得外界信息的功能。(3)思維功能，求解問題的相識、推斷、推理的功能。 (4)人機通信功能，理解指示，輸出內(nèi)部狀態(tài)，與人進行信息溝通的功能。智能機器人

4、是以一種“認知——適應(yīng)”方式進行操作的。聞名的機器人和人工智能專家布拉迪(Brady)曾總結(jié)了機器人學(xué)當(dāng)前面臨的30個難題，包括傳感器、視覺、機動性、設(shè)計、限制、典型操作、推理和系統(tǒng)等幾個方面，指出了機器人學(xué)當(dāng) 前急需解決的難題。只有在這些方面有所突破，機器人應(yīng)用和機器人學(xué)才能更適應(yīng)社會的要求，成為開發(fā)人類智力的幫手。今日，在仿真人各種外在功能的各個方面，機器人的設(shè)計都有很大的進展。現(xiàn)在有一些科學(xué)家在探討如何從生物工程的角度去研制高逼真度的仿真機器人。目前的機器人離人們心目中的能夠做各種家務(wù)活，任勞任怨，并會揣摩主子心思的所謂“機器仆人”的目標(biāo)還相去甚遠。因為機器人所表現(xiàn)的智能行為都是由人預(yù)先

5、編好的程序確定的，機器人只會做人要他做的事。人的創(chuàng)建性、意念、聯(lián)想、見機行事乃至當(dāng)機立斷等都難以在機器人身上體現(xiàn)出來。要想使機器人融入人類的生活，看來還是比較遙遠的事情。 2 相關(guān)理論探討現(xiàn)狀 2.1 理論1機器學(xué)習(xí) 2.1.1 描述 機器學(xué)習(xí)在人工智能的探討中具有非常重要的地位。一個不具有學(xué)習(xí)實力的智能系統(tǒng)難以稱得上是一個真正的智能系統(tǒng)，但是以往的智能系統(tǒng)都普遍缺少學(xué)習(xí)的實力。例如，它們遇到錯誤時不能自我校正；不會通過閱歷改善自身的性能；不會自動獲得和發(fā)覺所須要的學(xué)問。它們的推理僅限于演繹而缺少歸納，因此至多只能夠證明已存在事實、定理，而不能發(fā)覺新的定理、定律和規(guī)則等。隨著人工智能的

6、深化發(fā)展，這些局限性表現(xiàn)得愈加突出。正是在這種情形下，機器學(xué)習(xí)漸漸成為人工智能探討的核心之一。它的應(yīng)用已遍及人工智能的各個分支，如專家系統(tǒng)、自動推理、自然語言理解、模式識別、計算機視覺、智能機器人等領(lǐng)域。其中尤其典型的是專家系統(tǒng)中的學(xué)問獲得瓶頸問題，人們始終在努力試圖采納機器學(xué)習(xí)的方法加以克服。 目前，已有很多不同的機器學(xué)習(xí)方法?？蓪⑦@些學(xué)習(xí)方法中體現(xiàn)的基本學(xué)習(xí)策略總結(jié)為機械式學(xué)習(xí)、指導(dǎo)式學(xué)習(xí)、類比學(xué)習(xí)、歸納學(xué)習(xí)、說明學(xué)習(xí)五種。 2.2理論2 模式識別 2.2.1 描述 在模式識別方面，主要探討方向有:①數(shù)據(jù)挖掘；②醫(yī)學(xué)圖像聚類分析；③視頻圖像的目標(biāo)檢測與跟蹤；④視頻事務(wù)語義分析；⑤人臉

7、識別；⑥小波理論在圖像信號處理中的應(yīng)用。 　　目前，在國家自然科學(xué)基金及多個省部級基金項目的支持下，深化探討這些智能技術(shù)和模式識別技術(shù)，并將其應(yīng)用到智能交通系統(tǒng)、基于內(nèi)容的視頻/圖像檢索系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實環(huán)境等問題中。特殊是，近年來與鎮(zhèn)江江濱醫(yī)院合作采集了近兩年來的CT圖像和MIR圖像，并根據(jù)人體部位分類構(gòu)建了由頭部、四肢等九部分組成的圖像總數(shù)達20余萬幅規(guī)模的分布式醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫?；谠摂?shù)據(jù)庫，開展了基于內(nèi)容檢索技術(shù)、基于醫(yī)學(xué)圖像感愛好區(qū)域特征提取以及數(shù)據(jù)壓縮等方面的探討，并開發(fā)了一個基于內(nèi)容的腹部醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。同時，研制開發(fā)了疲憊駕駛檢測軟件系統(tǒng)、電子病歷書寫器與嵌入式電子病歷

8、系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可獲得實際應(yīng)用，有望產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益和社會效益。 2.3理論3 語音識別 2.3.1 描述 提起語音識別，最簡單想到的例子可能是不會講笑話的Siri，而像Siri這類語音助手是科技巨頭們竟相爭奪的領(lǐng)域，Google有Assistant，亞馬遜有Alexa，微軟有Cortana，F(xiàn)acebook有Jarvis，它們當(dāng)中已經(jīng)與應(yīng)用場深度結(jié)合的當(dāng)屬亞馬遜配備智能助理Alexa的Echo音響。除了智能家居領(lǐng)域外，將來語音技術(shù)在許多應(yīng)用場景都有很好的機會。在智能車載場景中，用語音代替手勢來限制汽車中的功能（比如限制 GPS 導(dǎo)航、信息收發(fā)、電話接打、社交網(wǎng)絡(luò)更新等），將可避開司機過

9、度分散留意力，保證行車平安；教化領(lǐng)域，語音識別協(xié)助英語教學(xué)和中英文同聲翻譯，你只需對著手機說出想要翻譯的句子，即可得到中英文雙重語音播讀結(jié)果和可視的文本結(jié)果。 2.4理論4 人臉識別 2.4.1 描述 在人工智能中，人臉識別是其中發(fā)展較為成熟的應(yīng)用領(lǐng)域。同時，人臉識別是符合國家政策趨勢、惠及民生的領(lǐng)域，國家863安排、國家科技支撐安排、自然科學(xué)基金都會拔出了?？钯Y助人臉識別的相關(guān)探討。在國家政策的支持和完善下，人臉識別技術(shù)將會被推向更廣袤的日常領(lǐng)域。 如今，“刷臉”已經(jīng)成了人們生活中的日常事務(wù)，從移動支付、解鎖手機到學(xué)校、公司、小區(qū)門禁等，都運用到了人臉識別技術(shù)。人臉識別技術(shù)產(chǎn)品已廣泛

10、應(yīng)用于金融、司法、軍隊、公安、邊檢、政府、航天、電力、工廠、教化、醫(yī)療及眾多企事業(yè)單位等領(lǐng)域。 人臉識別在手機端行業(yè)中，掀起了人臉識別解鎖技術(shù)熱潮，各大手機廠商也蜂擁擠入，其中最有影響力的便是iPhone X的Face ID。面對日益激烈的行業(yè)競爭，如何在強敵林立之下找到自身的立足之地，創(chuàng)新、突破技術(shù)顯得尤為重要，在這一點上，曠視科技Face++憑借其核心的人臉識別技術(shù)，成為行業(yè)中的“佼佼者”。 2.5理論5 機器視覺技術(shù) 2.5.1 描述 我們所說的機器視覺技術(shù)，就是用機器代替人眼來做測量和推斷，其最大的特點是速度快、信息量大、功能多。機器視覺作為全球智能的“慧眼”,很大程度上影響著

11、人工智能的進步，無人駕駛、無人機、智能機器人等近期熱點中的熱點也以機器視覺的發(fā)展為前提。作為人功能智能發(fā)展前提的機器視覺技術(shù)，其主要有五大典型應(yīng)用： (1)圖像識別應(yīng)用：圖像識別，是利用機器視覺對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標(biāo)和對象。圖像識別在機器視覺工業(yè)領(lǐng)域中最典型的應(yīng)用就是二維碼的識別。將大量的數(shù)據(jù)信息存儲在二維碼中，通過條碼對產(chǎn)品進行跟蹤管理，通過機器視覺系統(tǒng)，可以便利的對各種材質(zhì)表面的條碼進行識別讀取，大大提高了現(xiàn)代化生產(chǎn)的效率。 (2)圖像檢測應(yīng)用：檢測是機器視覺工業(yè)領(lǐng)域最主要的應(yīng)用之一。幾乎全部產(chǎn)品都須要檢測，而人工檢測存在著較多的弊端，因此，具有諸多優(yōu)點的

12、機器視覺在圖像檢測的應(yīng)用方面也特別的廣泛，例如：2000年10月新發(fā)行的第五套人民幣中，壹圓硬幣的側(cè)邊增加了防偽功能，鑒于生產(chǎn)過程的嚴格限制要求，在造幣的最終一道工序上安裝了視覺檢測系統(tǒng)。 (3)視覺定位應(yīng)用：視覺定位要求機器視覺系統(tǒng)能夠快速精確的找到被測零件并確認其位置。在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，設(shè)備須要依據(jù)機器視覺取得的芯片位置信息調(diào)整拾取頭，精確拾取芯片并進行綁定，這就是視覺定位在機器視覺工業(yè)領(lǐng)域最基本的應(yīng)用。 (4)物體測量應(yīng)用：機器視覺工業(yè)應(yīng)用最大的特點就是其非接觸測量技術(shù)，同樣具有高精度和高速度的性能，但非接觸無磨損，消退了接觸測量可能造成的二次損傷隱患。常見的測量應(yīng)用包括齒輪、接插件

13、、汽車零部件、IC元件管腳、麻花鉆、羅定螺紋檢測等。 (5)物體分揀應(yīng)用：事實上，物體分揀應(yīng)用是建立在識別、檢測之后一個環(huán)節(jié)，通過機器視覺系統(tǒng)將圖像進行處理，實現(xiàn)分揀。在機器視覺工業(yè)應(yīng)用中常用于食品分揀、零件表面瑕疵自動分揀、棉花纖維分揀等。 表2-1機器視覺技術(shù) 圖像識別應(yīng)用 圖像檢測應(yīng)用 視覺定位應(yīng)用 物體測量應(yīng)用 物體分揀應(yīng)用 3探討發(fā)展及應(yīng)用 1 工業(yè)機器人 所謂工業(yè)機器人就是面對工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。如：機械手。能仿照人體某些器官的功能（主要是動作功能）、有獨立的限制系統(tǒng)、可以變更工作程序和編程的多用途自動操作裝置。工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人

14、做某些單調(diào)，頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，或是危急、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡潔裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。 2“先行者”類人型機器人 經(jīng)過十年攻關(guān)，國防科技高校研制勝利我國第一臺仿人型機器人——“先行者”，實現(xiàn)了機器人技術(shù)的重大突破?！跋刃姓摺庇腥艘粯拥纳碥|、頭顱、眼睛、雙臂和雙足，有肯定的語言功能，可以動態(tài)步行。 人類與動物相比，除了擁有理性的思維實力、精確的語言表達實力外，擁有一雙靈活的手也是人類的傲慢。正因如此，讓機器人也擁有一雙靈活的手成了很多科研人員的目標(biāo)。 在張啟先院士的

15、主持下，北京航空航天高校機器人探討所于80年頭末起先靈活手的探討與開發(fā)，最初探討出來的BH－1型靈活手功能相對簡潔，但填補了當(dāng)時國內(nèi)空白。在隨后的幾年中又不斷改進，現(xiàn)在的靈活手已能靈活地抓持和操作不同材質(zhì)、不同形態(tài)的物體。它配在機器人手臂上充當(dāng)靈活末端執(zhí)行器可擴大機器人的作業(yè)范圍，完成困難的裝配、搬運等操作。比如它可以用來抓取雞蛋，既不會使雞蛋掉下，也不會捏碎雞蛋。靈活手在航空航天、醫(yī)療護理等方面有應(yīng)用前景。 3 探究機器人 機器人對于探究的應(yīng)用，即在惡劣或不適于人類工作的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)。主要有2種探究機器人：自主機器人和遙控機器人。自主機器始終是人類的探討難題，許多專家都在盡最大可能的使

16、機器人自主化。最為出名的是水下機器人和空間機器人。隨著海洋事業(yè)的發(fā)展，水下機器人可以代替人類在深海中進行探究，發(fā)覺了好多不為人知的深海生物。空間機器人主要任務(wù)分為兩大方面：1.在月球、火星及其他星球等非人居住條件完成勘探；2.在宇宙代替宇航員做衛(wèi)星的服務(wù)（主要是捕獲、修理和補給能量），空間站上的服務(wù)及空間環(huán)境的應(yīng)用試驗。 4總結(jié) 機器人技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)創(chuàng)建了許多種具有基本的物理和導(dǎo)航功能的機器人。同時，社會發(fā)展的趨勢也起先成為將機器人結(jié)合到從消遣到衛(wèi)生保健的日常生活中。而且，機器人可以將許多人從危急的狀況中解脫出來，本質(zhì)上就是讓機器人作為人類的替代品來運用。AI機器人技術(shù)探討人員所探討的許多應(yīng)

17、用程序已經(jīng)起先實現(xiàn)這種可能了。另外，機器人還可以用于更一般的工作，如看門工作。然而機器人最初是開發(fā)用于骯臟、枯燥和危急的應(yīng)用程序，現(xiàn)在它們已經(jīng)被看作是人類的助手了。不管是什么應(yīng)用程序，隨著將來科技發(fā)展到一個新的境界，機器人將會須要更多而不是更少的才智，從而會對我們的社會形成巨大的影響。 參考文獻 [1] 孔松濤.人工智能的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 河南科技,2023(10):20-21. [2]陳建平，任斌，張會章.人工智能在智能機器人領(lǐng)域中的探討與應(yīng)用[J].《東莞理工學(xué)院學(xué)報》，2023,15(3):33-37 [3]常周林，袁婷.人工智能在智能機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].《科技創(chuàng)新導(dǎo)

18、報》， 2023,13(23):10-10 [4]王秀俊，葛運建，肖波，余永.人工智能在機器人力限制系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].中國智能機器人學(xué)術(shù)研討會 ,2023，32(S1):76-78 [6]Crunk,J,North,M.M.Decision Support System and AI Technologies in Aid of Information Based Marketing. International Management Review . 2023 [7]Stuart Russell,Peter Norvig.Artificial Intelligence: A Modern Approach.1995 [8]Danova Tony.Cross-Screen Marketing Is The New Standard In Digital Advertising. . [9]Schalkoff,Robert J.Artificial Intelligence: An Engineering Approach. McGraw Hill s Washington Report on Medicine Health.1990.