機器人發展史——展望未來科技

“人工智能”,已經不是遙遠的詞語,隨著“世界機器人大會”的成功召開(8月23--8月27 北京),機器人的概念更加的深入在人心和生活中。

今天 小魚就帶著自己的一點點見解和大家暢聊下----智能機器人的一些歷史。

“機器人”(Robota)這個詞語的正式出現,時間週期並不是很長1920年首次出現在科幻和文學作品中,一名捷克作家發表了一部名為《羅薩姆的萬能機器人》的劇本,劇中敘述了一個叫羅薩姆的公司把機器人作為人類生產的工業品推向市場,讓它充當勞動力代替人類勞動的故事。這樣的正式出場,倒是驚呆了小魚!

為此,小魚專門的翻找了一些文檔,想獲得更多的早期對於“機器人”的描訴,功夫也不付有心人。完整的說的話,在我國,早在三千多年前就已經有了這樣的概念,只是,差一個正式的詞語出現而已 !

春秋時代(公元前770~前467)後期,被稱為木匠祖師爺的魯班,利用竹子和木料製造出一個木鳥,它能在空中飛行,“三日不下”,這件事在古書《墨經》中有所記載,這可稱得上世界第一個空中機器人。

三國時期的蜀漢(公元221~263),丞相諸葛亮既是一位軍事家,又是一位發明家。他成功地創造出“木牛流馬”,可以運送軍用物資,可成為最早的陸地軍用機器人。

在國外,也有一些國家較早進行機器人的研製。公元前3世紀,古希臘發明家戴達羅斯用青銅為克里特島國王邁諾斯塑造了一個守衛寶島的青銅衛士塔羅斯。

直到四十多年前,“機器人”才作為專業術語加以引用。

機器人發展史——展望未來科技

robot

科技的發展帶動著機器人技術的發展,可以說機器人的發展史也是世界科技發展

史的體現。科學的前沿技術在機器人中都有應用。

機器人發展到目前為止共分為三個階段。第一階段的機器人只有, 以固定程序工作, 不具有外界信息的反饋能力;

第二階段的機器人具有對外界信息的反饋能力, 有了感覺, 如力覺、觸覺、視覺等;

第三階段, 即所謂智能機器人階段,這一階段的機器人已經具有了自主性,有自行學習、推理、決策、規劃等能力。

第一代是可編程機器人(如下圖),這類機器人一般可以根據操作員所編的程序,完成一些簡單的重複性操作。這一帶機器人從20世紀60年代後半期開始投入使用,目前他在工業界得到了廣泛應用。

機器人發展史——展望未來科技

第一代機器人

第二代是感知機器人(如下圖),即自適應機器人,它是在第一代機器人的基礎上發展起來的,具有不同程度的感知。這類機器人在工業界已有應用。

機器人發展史——展望未來科技

第二代機器人

第三代機器人帶有多種傳感器,能夠將多種傳感器得到的信息進行融合,能夠有效的適應變化的環境,具有很強的自適應能力、學習能力和自治功能。

機器人發展史——展望未來科技

第三代機器人

宏觀瞭解

主要組成部分:

1.生命系統(平衡、步行、發聲、身體擺動、感覺、表情、調節運動等);

2.造型解質(關節能自由運動的金屬覆蓋體,一種盔甲);

3.人造肌肉(在上述盔甲上有肌肉、靜脈、性別特徵等人身體的基本形態);

4.人造皮膚(含有膚色、機理、輪廓、頭髮、視覺、牙齒、手爪等)。

機器人定義:

“機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特徵的柔性機器”。從這一定義出發,森政弘又提出了用自動性、智能性、個體性、半機械半人性、作業性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動性等10個特性來表示機器人的形象;另一個是加藤一郎提出的具有如下3個條件的機器稱為機器人:

1.具有腦、手、腳等三要素的個體;

2.具有非接觸傳感器(用眼、耳接受遠方信息)和接觸傳感器;

3.具有平衡覺和固有覺的傳感器。該定義強調了機器人應當仿人的含義,即它靠手進行作業,靠腳實現移動,由腦來完成統一指揮的作用。非接觸傳感器和接觸傳感器相當於人的五官,使機器人能夠識別外界環境,而平衡覺和固有覺則是機器人感知本身狀態所不可缺少的傳感器。這裡描述的不是工業機器人而是自主機器人。

機器人的定義是多種多樣的,其原因是它具有一定的模糊性。動物一般具有上述這些要素,所以在把機器人理解為仿人機器的同時,也可以廣義地把機器人理解為仿動物的機器。

我國機器人起步較晚,目前研製中的智能機器人智能水平並不高,只能說是智能機器人的初級階段。智能機器人研究中當前的核心問題有兩方面:一方面是,提高智能機器人的自主性,這是就智能機器人與人的關係而言,即希望智能機器人進一步獨立於人,具有更為友善的人機界面。從長遠來說,希望操作人員只要給出要完成的任務,而機器能自動形成完成該任務的步驟,並自動完成它。另一方面是,提高智能機器人的適應性,提高智能機器人適應環境變化的能力,這是就智能機器人與環境的關係而言,希望加強它們之間的交互關係。

在各國的智能機器人發展中,美國的智能機器人技術在國際上一直處於領先地位,其技術全面、先進,適應性也很強,性能可靠、功能全面、精確度高,其視覺、觸覺等人工智能技術已在航天、汽車工業中廣泛應用。日本由於一系列扶植政策,各類機器人包括智能機器人的發展迅速。歐洲各國在智能機器人的研究和應用方面在世界上處於公認的領先地位。

中國從21世紀開始進入了大力發展的時期,以期以機器人為媒介物推動整個製造業的改變,推動整個高技術產業的壯大。

智能機器人具有廣闊的發展前景,目前機器人的研究正處於第三代智能機器人階段,儘管國內外對此的研究已經取得了許多成果,但其智能化水平仍然不盡人意。未來的智能機器人應當在以下幾方面著力發展:面向任務,由於目前人工智能還不能提供實現智能機器的完整理論和方法,已有的人工智能技術大多數要依賴領域知識,因此當我們把機器要完成的任務加以限定,及發展面向任務的特種機器人,那麼已有的人工智能技術就能發揮作用,使開發這種類型的智能機器人成為可能;傳感技術和集成技術,在現有傳感器的基礎上發展更好、更先進的處理方法和其實現手段,或者尋找新型傳感器,同時提高集成技術,增加信息的融合;機器人網絡化,利用通信網絡技術將各種機器人連接到計算機網絡上,並通過網絡對機器人進行有效的控制;智能控制中的軟計算方法,與傳統的計算方法相比,以模糊邏輯、基於概率論的推理、神經網絡、遺傳算法和混沌為代表的軟計算技術具有更高的魯棒性、易用性及計算的低耗費性等優點,應用到機器人技術中,可以提高其問題求解速度,較好地處理多變量、非線性系統的問題;機器學習,各種機器學習算法的出現推動了人工智能的發展,強化學習、蟻群算法、免疫算法等可以用到機器人系統中,使其具有類似人的學習能力,以適應日益複雜的、不確定和非結構化的環境;智能人機接口,人機交互的需求越來越向簡單化、多樣化、智能化、人性化方向發展,因此需要研究並設計各種智能人機接口如多語種語音、自然語言理解、圖像、手寫字識別等,以更好地適應不同的用戶和不同的應用任務,提高人與機器人交互的和諧性;多機器人協調作業,組織和控制多個機器人來協作完成單機器人無法完成的複雜任務,在複雜未知環境下實現實時推理反應以及交互的群體決策和操作。

機器人發展史——展望未來科技

智能機器

成長的道路離不開經歷

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