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人工智慧–機器人

人工智慧之機器人Robot

人們一提到人工智慧,腦海中首先想到的就是機器人。在大多科幻作品裡,充斥著各種類型的機器人,有正義的,也有邪惡的,有跟人類和平相處的,也有來砸場子的,甚至有想毀滅人類或地球的。。。另外,人類使出全身解數仍不敵AlphaGo,這些給人們帶來了思考警醒

那麼什麼是機器人呢?

機器人(Robot是自動執行工作的機器裝置。是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它既可以接受人類指揮,又可以運行預先編排的程序,也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作,例如生產業、建築業,服務業或是危險的工作。但事實上,自機器人誕生起,人們就不斷嘗試說明到底什麼是機器人,隨著科技的發展,機器人所涵蓋的內容越來越豐富定義也不斷充實和創新

聯合國標準化組織給出了機器人(Robot的定義:「一種可編程和多功能的操作機;或是為了執行不同的任務而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統。」

Robot,原為robo,意為奴隸,即人類的僕人。機器人(Robot能為人類帶來許多方便之處!

機器人(Robot)是一個複雜系統,高級整合控制論、機械電子、計算機、人工智慧、材料和仿生學的產物。在工業、農業、醫學、教育、建築業、服務業甚至軍事等領域中均有重要用途。機器人技術作為20世紀人類最偉大的發明之一,自問世以來,經歷四十多年的發展已取得長足的進步。

機器人(Robot)系統組成包括執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和複雜機械等部分。

1)執行機構,即機器人本體,其臂部一般採用空間開鏈連桿機構,其中的運動副(轉動副或移動副)常稱為關節,關節個數通常即為機器人的自由度數。根據關節配置型式和運動坐標形式的不同,機器人執行機構可分為直角坐標式、圓柱坐標式、極坐標式和關節坐標式等類型。

2)驅動裝置,是驅使執行機構運動的機構,按照控制系統發出的指令信號,藉助於動力元件使機器人進行動作。它輸入的是電信號,輸出的是線、角位移量。機器人使用的驅動裝置主要是電力驅動裝置,如步進電機、伺服電機等,也有液壓、氣動等驅動裝置。

3)檢測裝置,是實時檢測機器人的運動及工作情況,做出反饋、比較和調整,以保證機器人動作符合預定要求。檢測裝置感測器有2類:一類是內部信息感測器,用於檢測機器人各部分的內部狀況;另一類是外部信息感測器,用於獲取機器人外界環境信息,使其動作適應外界情況而變化,達到更高層次的自動化,並朝著人工智慧方向發展,比如增加視覺、聲覺、觸覺等,將大大提高機器人的工作精度和效率

4)控制系統,根據控制系統要求的不同,分為集中式控制和分級式控制。根據作業任務要求的不同,又可分為點位控制、連續軌跡控制和力(力矩)控制。

一般機器人的系統構成

機器人發展與新型技術產業關係密切,大數據、雲計算、物聯網、人工智慧等新技術正在深刻地影響著機器人技術的變革。

機器人大致分為以下幾類:

工業機器人:集機械、電子、控制、計算機、感測器、人工智慧等多學科先進技術於一體的現代製造業重要的自動化裝備。自從1962年美國研製出世界上第一台工業機器人以來,機器人技術及其產品發展很快,已成為柔性製造系統(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機集成製造系統(CIMS)的自動化工具。人工智慧將引領人類第四次工業革命。

服務機器人:能夠感知環境、自然交互、自主學習、人機協作等,服務機器人的應用範圍很廣,又分為:智能家庭服務機器人、智能公共服務機器人等,實現家庭協助、陪伴,醫療康復、助老助殘、消防救災、維護保養、修理清洗、運輸、救援、保安、監護等功能。

軍用機器人:戰爭中場面十分殘酷,伴隨著人工智慧的興起,為了減少傷亡機器人扮演了相當重要的角色。戰爭機器人可以有效排查出有害危險品和爆炸物,可以代替人類執行很多危險任務。

教育機器人:應用情境涉及人群和場域兩方面,人群涵蓋嬰幼兒、幼兒園和中小學、大學、在職人員和老人等群體,場域包括個人、家庭、教室、實驗室、培訓機構、工作場所和公共場所等。教育的需求。教育事業對教育機器人的需求將形成一個巨大的市場,未來3年全球教育機器人的市場規模將達111億美元。

農業機器人:一是行走系列農業機器人,其導航系統能知道機器人進行路徑規劃和避障、探測定位和控制系統穩定性;二是機械手系列機器人,由於生長環境不同,形狀也不同,不僅要考慮作業對象的基本特性和力學特性,甚至連化學特性、生理特性也該考慮。改變了傳統的農業勞動方式,有效促進農業生產過程的自動化、智能化和精準化發展。將會極大提高勞動生產率,能夠合理的利用勞動力資源。

水下機器人:一種工作於水下的極限作業機器人。水下環境惡劣危險,人的潛水深度有限,所以水下機器人已成為開發海洋的重要工具。可以用於安全搜救、管道檢查、船體檢修、航道排障、港口作業、鑽井水下檢修、水下娛樂和海洋考察等應用領域。

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其中,工業機器人連續五年成為全球第一大應用市場,服務機器人需求潛力巨大,特種機器人應用場景顯著擴展,核心零部件國產化進程不斷加快,創新型企業大量湧現,部分技術已可形成規模化產品,並在某些領域具有明顯優勢。2017年,工業機器人是機器人市場主要產品,所佔整體比重高達67.2%,市場規模為42.2億美元。此外,得益於互聯網巨頭對機器人在服務場景應用的投入,服務機器人所佔比重也超過20%,市場規模達到13.2億美元。

這裡要澄清的是機器人和人工智慧是兩個不同的領域,兩者的維恩圖將如下所示:

構成機器人的三個重要因素

1)機器人通過感測器和執行器與物理世界進行交互。

2)機器人是可編程的。

3)機器人通常是自主或半自主的。

人工智慧機器人是機器人與人工智慧之間的橋樑,是由AI人工智慧程序控制的機器人。AI人工智慧演算法通常需要允許機器人執行更複雜的任務。人工智慧的一個重要研究方向就是仿生學,通過技術模仿動物和人的感官、大腦的結構與機能。機器人中運用了人工智慧,是為了讓機器人更加複雜、不可預測,更接近人類表現。

類人機器人-索菲亞:

索菲亞(Sophia)是歷史上首個獲得公民身份的一台機器人。索菲亞看起來就像人類女性,擁有橡膠皮膚,能夠使用很多自然的面部表情。索菲亞「大腦」中的計算機演算法能夠識別面部,並與人進行眼神接觸。可以做出微笑等表情。

此外,與人類極為相似的類人機器人索菲亞還能理解語言和記住與人類的互動,包括面部。隨著時間推移,它會變得越來越聰明。索菲亞自曝願望,稱想去上學,創作藝術、經商、擁有自己的房子和成立家庭等。這樣一個時代即將到來:人工智慧將進化到一個臨界點,人類與機器人將無法分辨,類人機器人將行走在我們之間,它們將幫助我們,與我們共同創造快樂,教授我們知識,幫助我們帶走垃圾等,類人機器人將成為人類真正的朋友。

研發機器人需要遵守三大發法則:機器人不能傷害人類或坐視不理;除非違反第一法則,機器人必須服從人類命令;機器人必須在不違反前兩條的法則下保護自己。

結語

近年來市場對機器人的需求持續攀升,各國政府、相關研究機構和企業,都非常重視機器人技術的發展,投入了大量的資源,人工智慧機器人技術的發展呈現良好態勢。

人工智慧是機器人最高形式,人工智慧的引入,可以讓機器人真的像人一樣工作,成為人們工作、生活和特殊用途的助手,需要解決機器人在複雜環境中的運動能力,以及提升感知和決策能力,具有相當大的挑戰。激發著全球眾多優秀的機器人研發團隊不斷創新,開拓進取。在未來,機器人必將成為人們必不可少的工具造福於人類。但是,也存在著某些擔憂:我們是在創造更好的工具,還是更大的隱患?我們是改變世界,還是毀滅自己?

切記切記:研發機器人需要遵守三大發法則。


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