解密推动机器人发展八项技术
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无人工厂的关键技术解析无人工厂,顾名思义,即没有人员参与生产过程的工厂。
它通过各种自动化技术和智能化设备来完成生产任务,实现生产效率的最大化和人工成本的降低。
其中,关键的技术成果和应用对于无人工厂的实现至关重要。
本文将分析无人工厂的关键技术,并对其进行解析。
一、物联网技术物联网技术是无人工厂实现自动化的基础。
通过物联网技术,设备和工具可以实现相互连接和信息交流,实现对整个生产过程的实时监控和管理。
物联网技术可以将各个环节的数据收集和处理连接在一起,使得无人工厂能够高效运作,提升生产效率。
二、机器人技术机器人技术是无人工厂中最重要的技术之一。
通过机器人的应用,可以实现对生产线上各个环节的自动控制和操作。
机器人无需休息,可以持续工作,不仅提高了效率,还减少了生产过程中的错误和事故风险。
通过机器人技术,无人工厂能够实现高度灵活的生产,适应市场需求的变化。
三、人工智能技术人工智能技术是无人工厂实现智能化生产的关键。
通过人工智能技术,设备可以具备自主学习和判断的能力,能够根据不同情境做出相应的决策。
这些智能设备可以分析和利用大数据,优化生产过程中的各个环节,并根据实际情况做出预测和调整。
人工智能技术的应用使得无人工厂能够更加智能化和自动化地运作。
四、大数据分析技术无人工厂中产生大量的数据,而大数据分析技术可以帮助企业利用这些数据,提取有价值的信息和知识。
通过对生产过程中的数据进行分析,企业可以更好地了解生产状况,发现问题和优化方案。
大数据分析技术可以提供决策支持,协助企业做出更准确的判断和决策,提高无人工厂的生产效率。
五、自动化控制技术自动化控制技术是无人工厂中的基础技术之一。
通过自动化控制技术,企业可以实现对生产过程中的各个环节进行自动化控制,例如自动化物料搬运、自动化检测和自动化装配等。
自动化控制技术可以提高生产效率和生产质量,并降低生产成本和人工干预。
六、虚拟仿真技术虚拟仿真技术可以帮助企业在创建无人工厂之前进行模拟和测试。
机器人的主要技术参数一、引言机器人是一种具有自主行动能力的智能装置,广泛应用于工业生产、家庭服务、医疗卫生、农业等各个领域。
机器人的主要技术参数是衡量其性能和能力的关键指标,包括智能感知、运动控制、人机交互等方面。
本文将深入探讨机器人的主要技术参数并分析其应用场景和发展趋势。
二、智能感知技术参数智能感知是指机器人通过传感器获取周围环境信息并进行解析处理的能力。
智能感知技术参数主要包括以下几个方面:1. 传感器类型•视觉传感器:包括摄像头、深度相机等,用于获取图像信息。
•触觉传感器:包括力传感器、力触须等,用于感知物体的力学性质。
•声音传感器:用于获取声音信息。
•化学传感器:包括气体传感器、温度传感器等,用于检测周围环境的化学特性。
2. 传感器分辨率传感器分辨率是指传感器对环境信息获取的精度和准确度。
越高的分辨率意味着机器人能够更准确地感知和理解环境信息。
3. 传感器响应速度传感器响应速度是指传感器对环境信息变化的反应速度。
较高的响应速度能够提高机器人的实时感知和决策能力。
三、运动控制技术参数运动控制是指机器人通过执行器控制身体的运动和姿态的能力。
运动控制技术参数主要包括以下几个方面:1. 关节自由度关节自由度是指机器人身体各个关节能够运动的自由度数量。
较多的自由度能够使机器人拥有更灵活多样的运动能力。
2. 运动速度运动速度是指机器人在执行任务时的速度。
较高的运动速度能够提高机器人的工作效率。
3. 精度精度是指机器人在执行任务时的定位准确度。
较高的精度能够保证机器人在执行精细操作或高精度测量时的准确性。
4. 碰撞检测和避障能力碰撞检测和避障能力是指机器人在运动过程中能够检测到障碍物并避免碰撞的能力。
这对于机器人在复杂环境中安全运行至关重要。
四、人机交互技术参数人机交互是指机器人与人类用户之间的互动和沟通方式。
人机交互技术参数主要包括以下几个方面:1. 语音识别准确度语音识别准确度是指机器人能够准确识别人类语音指令的能力。
机器人技术的发展历程1. 机器人的定义和起源机器人是指能够自主执行任务的智能装置。
它们可以通过感知环境、处理信息和执行动作来完成各种任务。
机器人技术的发展可以追溯到古代,但现代机器人技术的起源可以追溯到20世纪。
2. 第一阶段:早期机械机器人20世纪初,第一批早期机械机器人开始出现。
这些机器人大多数是基于简单的机械结构,如齿轮系统和杠杆系统。
早期的机械机器人被用于执行简单重复的任务,如生产线上的装配工作。
3. 第二阶段:电子计算机控制在20世纪50年代,随着电子计算机技术的发展,第二阶段的机器人技术得以实现。
这些新一代的机器人可以通过电子计算机来控制其运动和行为。
电子计算机使得对复杂运动和决策过程进行编程变得可能。
4. 第三阶段:传感器和感知能力增强到了20世纪70年代,随着传感器技术的进步,机器人开始具备更强大的感知能力。
传感器可以帮助机器人感知环境中的物体和障碍物,并根据这些信息做出相应的反应。
这使得机器人可以在不同的环境中自主导航和执行任务。
5. 第四阶段:人工智能和自主决策20世纪80年代以后,随着人工智能技术的发展,机器人开始具备更高级的认知能力和自主决策能力。
它们可以通过学习算法和模式识别来理解和适应复杂环境。
这使得机器人可以处理更加复杂和多样化的任务。
6. 当前发展趋势目前,机器人技术正处于快速发展阶段。
以下是当前机器人技术的几个重要趋势:a. 仿生机器人仿生机器人是受到生物学原理启发设计的机器人。
它们模拟了生物体结构、运动和行为,具有更高度逼真性和灵活性。
b. 协作机器人协作机器人是指与人类共同工作并互相协调完成任务的机器人。
它们可以通过传感器和视觉系统来感知人类的动作和意图,并做出相应的反应。
c. 服务机器人服务机器人是指用于提供各种服务的机器人,如家庭助理、医疗护理和客户服务等。
这些机器人可以帮助人们完成日常任务,提高生活便利性。
d. 自主无人机自主无人机是一种能够自主飞行和执行任务的无人机。
机器人研发中的关键技术与难点机器人是当今科技领域的一大热点,每天都有新的机器人产品问世。
与此同时,机器人的研发也是科技公司和高校重点关注的领域之一。
机器人的研发中,关键技术和难点是必须要克服的问题。
本文将介绍机器人研发中的关键技术和难点。
一、机器人定位和导航机器人的定位和导航是机器人研发中的一个重要的技术和难点。
准确地定位和导航是机器人执行任务的前提条件。
要实现机器人的精准定位和导航,必须采用多种技术手段,如计算机视觉、激光雷达、GPS等。
同时,还需要开发具有高稳定性和精度的传感器和定位系统,使机器人能够在复杂和不确定的环境下进行定位和导航。
二、机器人的机械结构设计机器人的机械结构设计是机器人研发中的一个关键技术。
机器人的机械结构设计直接决定机器人的稳定性、精度和可靠性,同时也关系到机器人的可维护性和可操作性。
因此,机器人的机械结构设计需要考虑到多个方面问题,包括机器人的载荷能力、运动控制性能、环境适应能力等。
三、机器人的控制系统设计机器人的控制系统设计是机器人研发中的另一个重要技术和难点。
机器人的控制系统设计主要包括硬件控制系统和软件控制系统两个方面。
硬件控制系统包括机器人电子元器件、传感器、数据采集卡等。
软件控制系统包括机器人控制算法、运动控制程序、人机交互界面等。
机器人的整个控制系统需要具有高稳定性、高可靠性和高性能。
四、机器人的人工智能技术机器人的人工智能技术是机器人研发中的另一重点。
人工智能技术包括机器学习、自然语言处理、图像识别等多个方面。
机器人需要具备智能化的能力,才能更好地与人类进行交互和协作,才能更好地适应各种环境和任务。
因此,机器人的人工智能技术是机器人研发中的关键技术之一。
五、机器人的动力系统设计机器人的动力系统设计也是机器人研发中的一个重要技术。
机器人的动力系统包括电机、传动系统、能源系统等。
机器人需要有高效的动力系统才能满足各种任务的需求。
同时,机器人的动力系统也需要具有高能量效率、高稳定性、低噪音等特点。
机器人的材料与制造技术机器人的出现和广泛应用是现代科技发展的重要成果之一。
随着科技的不断进步,机器人的功能和性能也在逐渐提高,其中材料选择和制造技术的发展是关键因素之一。
本文将介绍机器人的材料种类和制造技术的进展。
一、机器人材料的种类1. 金属材料金属材料是机器人中常用的材料之一。
具有高强度、刚性和导电性的特点,适合用于机器人的结构框架、齿轮、联轴器等部件的制造。
常用的金属材料包括钢、铝合金、镁合金等。
这些材料的优点是耐用、稳定,适合承受机器人工作中的压力和负荷。
2. 高分子材料高分子材料在机器人制造中起到了重要的作用。
它们具有轻质、柔韧和隔热等特点,适合用于机器人的外壳、传动带、密封圈等部件的制造。
常见的高分子材料包括塑料、橡胶等。
这些材料的优点是重量轻、便于成型,能够提高机器人的机动性和灵活性。
3. 复合材料复合材料是机器人材料中的新兴材料之一。
它由两种或两种以上材料组合而成,常见的有纤维增强复合材料和金属基复合材料。
这些材料结合了金属的强度和纤维材料的轻质特性,适用于制造机器人的结构件、连接件和传感器等部件。
复合材料的优点是轻质、高强度、抗腐蚀等。
二、机器人制造技术的进展1. 3D打印技术3D打印技术是一种快速制造技术,它采用逐层堆叠的方式制造物体,可以实现复杂结构的制造。
在机器人制造领域,3D打印技术可以用于生产机器人的外壳、齿轮等部件,实现个性化和定制化的生产。
这种技术可以提高制造效率,降低成本,同时还可以减少材料的浪费。
2. 激光切割技术激光切割技术利用激光束对材料进行切割,可以实现精确的切割和加工。
在机器人制造中,激光切割技术可以用于制造机器人的金属结构件和零部件。
通过激光切割,可以实现复杂形状的切割,提高零部件的精度和质量。
3. 自动化装配技术自动化装配技术是机器人制造中的重要环节之一。
通过智能化和自动化的装配机器人,可以实现机器人的快速组装和调试。
自动化装配技术可以提高生产效率,减少人力成本,并且可以确保装配质量的一致性和稳定性。
最新Robotics机器人技术在当今科技飞速发展的时代,机器人技术无疑是最引人瞩目的领域之一。
从工业生产到医疗保健,从家庭服务到太空探索,机器人正在逐渐改变我们的生活和工作方式。
机器人技术的发展历程可以追溯到上世纪中叶。
早期的机器人主要用于工业生产线上的重复性工作,如焊接、装配和搬运等。
这些机器人通常是固定在特定位置,按照预设的程序进行操作,灵活性和智能程度相对较低。
然而,随着计算机技术、传感器技术和人工智能技术的不断进步,现代机器人已经变得越来越智能、灵活和多样化。
如今,最新的机器人技术在多个方面取得了显著的突破。
在感知能力方面,先进的传感器使得机器人能够更加准确地感知周围环境。
例如,激光雷达、摄像头和超声波传感器等设备的应用,让机器人可以实时获取周围物体的位置、形状和运动状态等信息。
通过对这些信息的处理和分析,机器人能够做出更加精准的决策和动作,避免碰撞和危险。
在运动控制方面,机器人的动作变得更加流畅和自然。
通过采用先进的控制算法和驱动系统,机器人能够实现复杂的运动轨迹,如行走、攀爬和抓取等。
同时,一些机器人还具备了自适应能力,能够根据环境的变化调整自身的运动方式,以更好地完成任务。
智能算法的发展也为机器人技术带来了巨大的变革。
机器学习和深度学习等技术的应用,使得机器人能够从大量的数据中学习和积累经验,不断提升自己的性能和能力。
例如,通过对大量图像数据的学习,机器人可以识别不同的物体和场景;通过对人类行为数据的学习,机器人可以模仿人类的动作和行为,更好地与人类进行交互。
在应用领域,机器人技术的发展也带来了许多新的可能性。
在工业领域,协作机器人的出现改变了传统的生产模式。
协作机器人可以与人类工人一起工作,共同完成生产任务,提高生产效率和质量。
在医疗领域,手术机器人已经成为一种重要的工具。
它们可以通过微小的切口进入人体,进行精准的手术操作,减少手术创伤和恢复时间。
在家庭服务领域,智能机器人可以帮助人们完成家务、照顾老人和儿童等工作,为人们的生活带来便利。
机器人的发展建议近年来,随着科技的迅猛发展,机器人应用领域不断拓展,正逐渐融入到人们的生活和工作中。
在机器人发展的浪潮中,我们需提出以下几点建议,以促进机器人技术的持续创新与发展。
一、加强机器人人机交互技术研究和应用机器人人机交互技术是提升机器人与人类沟通、协作能力的关键。
为了更好地满足人们的需求,我们应该加强对人机交互技术的研究和应用。
一方面,可以引入自然语言处理技术,使机器人能够准确理解和回应人类的语言指令;另一方面,可以利用人脸识别、姿势识别等技术,使机器人能够准确感知人类的行为和情感,并做出相应的反应。
通过不断改进人机交互技术,可以实现更加智能、友好和便捷的机器人体验。
二、开展机器人在医疗领域的应用研究机器人在医疗领域的应用潜力巨大。
我们应该积极鼓励和支持医疗机构和科研机构开展机器人在医疗领域的应用研究。
例如,可以研发机器人手术系统,提高手术的精确度和安全性;可以研发机器人护理系统,辅助照顾老人和患者;还可以研发机器人康复系统,帮助恢复训练和康复治疗。
通过机器人在医疗领域的应用,可以提升医疗服务水平,改善医疗资源分配不均衡的问题。
三、加强机器人在教育领域的推广和应用机器人在教育领域的应用已经取得了许多成功案例。
我们应该加强机器人在教育领域的推广和应用。
一方面,可以开设机器人编程课程,培养学生的编程能力和创新思维;另一方面,可以引入机器人导师,辅助学生学习和解决问题。
通过机器人在教育领域的应用,可以激发学生的学习兴趣,提高学习效果,培养具备创新能力和合作精神的人才。
四、推动机器人产业标准化和规范化机器人产业的快速发展离不开标准化和规范化的支持。
我们应该积极推动机器人产业的标准化和规范化工作。
一方面,可以制定机器人硬件和软件的技术标准,促进不同机器人产品之间的互操作性;另一方面,可以制定机器人应用领域的规范,提高机器人在各个领域的安全性和可靠性。
通过标准化和规范化的推动,可以促进机器人产业的健康发展,推动机器人技术的更广泛应用。
智能机器⼈三⼤关键技术详解!5⽉18⽇,美的集团正式对外宣布已向德国⼯业机器⼈制造商库卡公司发出⼀项收购要约。
以每股115欧元收购德国⼯业机器⼈库卡。
那么,美的想要吞下的机器⼈巨头库卡是⼀家怎样的企业呢?如果你是007系列电影的死忠粉,那你⼀定记得在《新铁⾦刚之不⽇杀机》⾥,⼥主哈莉·贝瑞在冰岛的⼀个冰宫受到激光焊接机器⼈威胁的场景。
⽽这台焊接机器⼈的⽣产商就是德国库卡(KUKA)机器⼈公司。
《新铁⾦刚之不⽇杀机》剧照作为全球⼯业机器⼈四⼤家族之⼀,库卡来⾃传统⼯业制造强国德国,拥有百年历史。
此前库卡机器⼈公司由各个家族控制,但近来,中国⼈来了。
这家百年德国企业迎来了中国的⼀位股东。
业内⼈⼠认为,美的此举有望促进⼯业机器⼈国产化。
⽽市场研究机构IHS的统计显⽰,2015年中国⼯业机器⼈市场价值达13亿美元,并将保持20%的年复合成长(CAGR),到2020年达到33亿美元。
2015年,中国的⼯业机器⼈销售收⼊占全球13%,到2020年将达到25%。
美的花重⾦收购库克,⼤概也是看中⼯业机器⼈良好的发展势头。
⼯业机器⼈属于智能机器⼈的⼀种,智能机器⼈发展迅速,下⾯跟随⼩编⼀起,了解⼀下智能机器⼈中⽤到的三⼤关键技术吧。
⼀、多传感器信息融合多传感器信息融合技术是近年来⼗分热门的研究课题,它与控制理论、信号处理、⼈⼯智能、概率和统计相结合,为机器⼈在各种复杂、动态、不确定和未知的环境中执⾏任务提供了⼀种技术解决途径。
数据融合的关键问题是模型设计和融合算法,数据融合模型主要包括功能模型、结构模型和数学模型。
功能模型从融合过程出发,描述数据融合包括哪些主要功能和数据库,以及进⾏数据融合时系统各组成部分之间的相互作⽤过程;结构模型从数据融合的组成出发,说明数据融合系统的软、硬件组成,相关数据流、系统与外部环境的⼈机界⾯;数学模型是数据融合的算法和综合逻辑,算法主要包括分布检测、空间融合、属性融合、态势评估和威胁估计算法等,下⾯从3个⽅⾯分别进⾏介绍。
人工智能机器人科普知识点人工智能机器人科普知识点:随着科技的不断发展,人工智能机器人成为了一个备受关注的领域。
人工智能机器人是一种能模仿和执行人类任务的机器人,它具备学习、推理、感知和决策等人工智能技术。
下面是一些关于人工智能机器人的科普知识点:1. 人工智能机器人的定义:人工智能机器人是使用人工智能技术和机器人技术来实现人类智能的一种机器人。
2. 人工智能机器人的应用领域:人工智能机器人广泛应用于工业、医疗、农业、教育、服务业等领域。
例如,工业机器人可以帮助企业自动化生产流程,医疗机器人可以协助医生进行手术操作,农业机器人可以自动完成农作物的种植和采摘。
3. 人工智能机器人的主要技术:人工智能机器人包括感知、决策和执行三个主要技术模块。
感知技术使机器人能够感知和理解周围环境,决策技术使机器人能够根据感知信息做出合理的决策,执行技术使机器人能够执行决策并完成任务。
4. 人工智能机器人的学习能力:人工智能机器人具备学习能力,可以通过对大量的数据进行学习和训练来提升自己的智能水平。
例如,深度学习算法可以让机器人通过神经网络自主学习和理解信息。
5. 人工智能机器人的伦理和法律问题:随着人工智能机器人的发展,涉及到伦理和法律问题的讨论也日益重要。
例如,机器人的自主决策能力可能引发道德和责任上的问题,人工智能机器人的隐私和安全保护也亟待解决。
总的来说,人工智能机器人是一种集合了人工智能技术和机器人技术的智能机器人,可以模仿和执行人类任务。
它的应用领域广泛,涵盖了多个行业。
然而,人工智能机器人的发展也面临着伦理、法律等问题,需要我们在推广应用的同时积极应对和解决。
智能机器人技术研究内容智能机器人技术是从人工智能领域派生出来的一项重要研究内容,它涉及到机器人的感知、认知、决策和行动能力。
智能机器人技术的发展旨在使机器人能够模仿人类的智能行为,具备自主学习和适应环境的能力,从而能够更好地与人类进行交互和合作。
一、感知技术感知是智能机器人的基础,它包括对外部环境的感知和对自身状态的感知。
对外部环境的感知主要通过传感器实现,例如摄像头、声音传感器、触摸传感器等。
这些传感器可以将外界的信息转化为机器人能够理解和处理的数字信号,从而使机器人能够获取周围环境的信息。
对自身状态的感知则主要通过内部传感器实现,例如位置传感器、力传感器、陀螺仪等。
这些传感器可以感知机器人的姿态、力量和速度等信息,帮助机器人判断自己的状态和位置,从而更好地进行决策和行动。
二、认知技术认知是指机器人对感知到的信息进行理解和处理的能力。
智能机器人通过学习和推理,可以从感知到的信息中提取有用的特征,并将其与已有的知识进行比对和匹配,从而理解和识别周围环境中的物体和事件。
在认知过程中,智能机器人还需要具备推理和决策的能力。
通过分析和推理,机器人可以从已有的知识中得出新的结论和判断,从而更好地适应复杂多变的环境。
决策则是指机器人根据已有的知识和推理结果,选择合适的行动方案。
三、行动技术行动是智能机器人的最终目标,它是机器人根据感知和认知的结果,采取相应的行动来实现特定任务的能力。
智能机器人的行动技术主要包括运动控制、操作控制和交互控制等。
运动控制是指机器人对自身的运动进行控制和调节的能力。
智能机器人可以通过操控机械臂、轮式底盘等执行器,实现精确的运动和定位。
操作控制是指机器人对外界物体进行操作和控制的能力。
智能机器人可以通过机械臂、夹爪等执行器,实现对物体的抓取、放置、装配等操作。
交互控制是指机器人与人类进行交互和合作的能力。
智能机器人可以通过语音识别、自然语言处理等技术,与人类进行对话和指令交互,从而更好地理解人类的需求并进行相应的行动。
为机器人提供动力的各类先进能源技术为机器人提供动力的各类先进能源技术机器人在现代社会发挥着越来越重要的作用,其动力来源是决定其性能和效率的重要因素之一。
近年来,随着科技的不断进步和能源技术的创新,各类先进能源技术逐渐成为机器人动力的重要选择。
本文将介绍几种为机器人提供动力的先进能源技术。
1. 太阳能技术随着人们对可再生能源的需求日益增长,太阳能技术已成为为机器人提供动力的热门选择之一。
太阳能电池板可以将太阳光转化为电能,为机器人提供驱动力。
不仅如此,太阳能技术还可用于为机器人充电,延长其工作时间,提高其续航能力。
例如,在户外勘测和农业领域,太阳能驱动的机器人已经得到了广泛应用。
2. 燃料电池技术燃料电池技术作为一种高效、清洁的能源技术,也逐渐应用于机器人的动力系统中。
燃料电池可以通过将氢气与氧气反应来产生电能,从而为机器人提供动力。
与传统的电池相比,燃料电池的能量密度更高,续航能力更强。
同时,燃料电池技术还具有零排放和环保的特点,有助于减少机器人工作对环境的影响。
3. 蓄电池技术蓄电池技术一直是机器人动力系统中的核心技术之一。
随着锂电池技术的不断发展和进步,机器人的续航能力得到了极大提升。
锂电池具有高能量密度、轻便和循环寿命长等优点,适用于各种类型的机器人,包括家庭机器人、工业机器人和医疗机器人等。
通过不断改进电池技术,可以提高机器人的工作效率并延长其使用寿命。
4. 氢能源技术氢能源技术被认为是未来能源的重要方向,也逐渐应用于机器人动力系统中。
氢燃料电池不仅可以为机器人提供稳定的动力,还可以实现快速充电和延长续航时间的功能。
与传统能源相比,氢燃料电池技术的能量密度更高,且使用过程中不会产生污染物,具有更好的环保性能。
随着氢能源技术的不断发展,相信在未来,氢能源将成为机器人动力的重要选择之一。
5. 动力传输技术除了直接使用各类先进能源技术为机器人提供动力外,动力传输技术也是一种有效的选择。
通过无线充电和感应充电技术,可以实现对机器人的远程充电和供能。
解密推动机器人发展八项技术 5亿年前,地球迎来了物种的大爆发,即“寒武纪生命大爆炸”。在相关的研究中,有一派的观点非常激进,他们提出:视觉的进化增强了物种捕猎及交配的能力,是造成寒武纪生命大爆炸的主因。当今世界,各种科技的发展导致多元性和适用性机器人的类“寒武纪爆发式”增长,许多关于机器人所依赖的计算、数据存储和交流的基础硬件技术正在成指数发展。
“云机器人”和“深度学习”这两项新兴的技术就可以影响技术在一个良好循环中的爆发性增长。“云机器人”这一概念由James Kuffner提出,是指可以通过网络互相学习的机器人;特别是在机器人的数量增长时,机器人的能力更是可以得到快速提高。“深度学习”算法是指特定程序通过对特定行为的模式进行提取并将之应用到更多的领域中。有研究人员指出这两项技术将成为机器人技术爆发式发展的主要原因,就像寒武纪时出现的视觉。
而机器人爆发可能将会持续多久呢?不知道。有人说我们应该研究电脑象棋游戏的历史,因为电脑可以凭借强大的运算及搜素和启发式算法战胜当下最好的棋手,然而死板的象棋系统在面对另一种类型的问题就完全束手无策了。这样看来,专业化的机器人在完成指定任务方面还有提升空间,而在现实生活中,仍待解决的问题还要更多。
不过不像已经编程象棋规则的电脑游戏,现在的深度学习算法则是使用在特定领域通用的学习方程,而这一算法已经应用在大量感知问题上,比如语音识别或现在流行的虹膜识别。美好的蓝图似乎已经展现:通过深度学习算法,机器人将能解决任何联想记忆问题。此外,和象棋程序不同,进步非常快的深度学习算法正在以期望中的速度渐进发展,甚至在专业领域不断带来惊喜。而近来云网络中越来越多的数据和计算资源让深度学习的进一步发展成为了可能。
深度学习的所谓“神经网络”实际上与已知大脑结构存在几个方面的不同,虽然其分布式的“连接”方式比之前的人工智能技术(比如电脑象棋程序)更近似于神经系统,不过类真正大脑的几个特点仍未完成,比如情节记忆和“无监督学习”。但看起来神经网络不久就能像人脑一样感知世界了,但神经网络能否像实现人脑一样的认知呢?经解剖学研究得出,大脑知觉版块和认知版块存在相似点。因此,有理由相信,带有记忆和无监督学习的机器识别将会在未来实现。 爆发的时间点实在难以预测。现在自动化和机器人(特别是无人驾驶技术)上的商业投资已有明显的加速,亚马逊、谷歌、苹果和Uber等备受瞩目的公司以及一些重量级的汽车厂商都在向无人驾驶领域进军。接下来,我会讲述一些现在机器人领域有突破贡献的重要科技,而社会伦理对机器人和人工智能的担心也在上升。
推动机器人科学的八项技术 一系列与机器人相关的科技技术正在指数爆炸式地发展,在这里只列举了其中最重要的八项。前三个科技发展技术和个体机器人有关,接下去两个和互动有关,最后三个则是关于基于网络的未来云机器人。
1、晶体管性能 机器人是由传感器、执行器和计算机共同构成的,而计算机处理能力在不断上升。最初由英特尔创始人摩尔·戈登提出的摩尔定律指出集成电路上可容纳的晶体管数目每18至24个月就会增加一倍,性能也将增加一倍。尽管具体的更迭周期有所调整,但这一趋势已经持续了数十年,当然现在似乎开始出现一些瓶颈了。现在,半导体公司可以将晶体管制程压缩至14纳米,而一纳米可是难以想象的十亿之一米!这种量级已经接近物理极限,几乎就要进入单个原子的尺度了。当然现在出现了一些新技术还能保证单位体积计算性能的继续上涨,其中包括三维多芯片系统和量子计算等等。
2、机械设计和数控加工工具的进步 现代计算机辅助设计工具极大提升了机械设计师的工作效率、设计质量和复杂程度。数控加工工具近来也获得了许多突破——比如3D打印技术仅需极小的代价即可打印出高精度的3D模型,省去了耗资巨大的开模步骤。而嵌入式处理器所能实现的功能也越来越复杂,性能与可靠性亦有了巨大改进,所有的这些都增强了机器人的性能和可靠性。
3、电池容量 如果机器人是可移动的,他们需要找到能够储存或产生足够的电量的方式来维持运行。过去几十年里,电池和燃料电池都不能很好地达到期望值。锂电池比碳氢燃料的能量密度少了一个数量级,但差距正在逐渐缩小。在高需求且竞争激烈的便携式电子设备市场,电池技术方面的技术进步一直在持续;更不要说混合动力和电动车领域了。而超级电容作为一项全新的技术,比标准电池充放电速度更快,而且能够反复充电上千次,但电池容量方面还需要更大的进步。
4、对电池的高效利用 机器人依靠电池释放电能带动电机运转;电机越多,机器人对电能的消耗就越敏感。功率半导体充分利用了集成电路行业的技术进步,让便携式设备的价格也不再昂贵,而所有的电池都对电能效率十分敏感。LED是另一个快速发展的新兴市场,发光二级管可以以更少的电能实现更高的亮度和更广的照射范围,新型复合半导体(氮化硅和碳化硅)也将迎来以更低的价格实现更高的性能的时代。现在,云机器人的发展则开始依赖于图形处理器来实现大规模的数据处理。在未来,以大脑为灵感的神经硬件所消耗的能量将会更少。
5、无线技术 最开始机器人都是单独的个体,它们的记忆和解决问题的能力被自身携带的程序所限制,对它们进行更新和重新编程是一件耗时耗力的事情。而联网机器人为编程、解决问题、学习和更新提供更多可能性。得益于各种基础设施的完善,高性能无线数字通信现在随处可见,可联网的设备种类也大大增加。比如由Nest生产的智能温控器,可以使用配对的手机进行控制,并且它还能够记忆和学习并对未来环境做出调整。谷歌的Chromecast服务可以将你在电脑或手机上任意选择的内容通过无线连接展示在电视屏幕上。你知道吗,2014年全球的平均WiFi速度已经达到十兆每秒,到2018年还会翻倍。2014年,在全球范围内分布大约有4800万个公共WiFi热点;而到2018年,这一数字会再增加7倍。目前最新的WiFi标准(802.11ac)的速度为每秒千兆,和标准的蜂窝数据(5G)一致。可以预见,未来机器人通过无线技术进行交流将成为常态。
6、互联网的规模和性能成指数爆炸形式发展 无线通信设施的发展和互联网的应用将不仅仅限制在智能设备尚。现在全球互联网的每月流量已经超过88 EB(1 EB=1024 PB=1024*1024 TB),保守估计三年内还会翻番。而现在大概有130亿台设备连接到互联网上,相当于地球人的两倍;而到2019年,这个倍数将会达到3倍。
7、全球数据储存成指数形式发展 纵观全球,由于社交网络的流行,大量的图片和视频在网上流传,“比特洪流”带来了可怕又可观的流量。通过比较,人的大脑一共有10^14个突触,假设我们把每一个字节的存储量作为一个突触,那么现在全球信息就相当于1000万个大脑的储存量。
8、全球计算机能力成指数形式发展 全球计算机的运算速度已达到每秒10^21个指令。更重要的是,已经生产的数十亿个处理器(或许其中只有10亿个正在运行)可以和几个大型互联网运行数百万台带有高性能多核处理器的服务器并行计算。而任何运算都可以分成几个小部分,分开解决问题并不需要进行信息交流,问题就能够迅速被分解并解决。许多关于机器人自动化的问题都可以通过这种方式解决。
云机器人 这些技术的发展表明,机器人的数据处理不仅可以依赖本地处理器,云计算也不失为一个可行的方案。云机器人的研发已经蓄势待发,准备利用各种技术来完成机器人能力的革命。云机器人可以概括为四个理念。
1、基于记忆的自动化 计算机的运算和储存性能是满足研究人员探索机器人凭借记忆解决触发动作的基础,规划和控制是机器人自动化的关键。这并不是将指令分解为一系列为特殊情况定制的编码,而应当是在储存容量中搜寻大量先前的记忆,找出可以匹配的记忆并作出反应的方法。当没有先前的记忆可以匹配时,此前触发动作的类似记忆也可以被插入,另外也可以寻求人类的帮助,记录下人工提供的答案以供使用。此外需要一提的是信息检索技术的发展也加速了记忆技术的进步。
虽然可以依靠记忆为基础做出反应,但解决问题的记忆又从哪里来呢? 2、经验值共享 一个简单的机器人如果只凭借记忆方法学习,那会需要很长的时间;就像一个新生婴儿可能需要花数十年的时间去学习有用的事情。但是,机器人学习的时间也许会更长,因为即使是本能也可能会丢失。
尽管人脑的带宽比机器人高出一个量级,但人类与外界的交流速度比较缓慢,大约每秒只能传递10比特的信息。机器人和计算机则可以达到每秒1000兆比特,是人脑的1亿倍。基于这种外部通信速度可以利用网络通信在所有机器人之间共享所学的知识。人类花了数十年的时间学得的知识机器人眨眼可得。然而,机器人不仅可以站在任何人的肩膀上学习;在他们学得经验以后,亦可迅速分享,让其它机器人受益。
3、从想象中学习 人类常常凭借想象力对未来未知的状况进行演习和准备。同样的,一个机器人或一个“云机器人”的大脑可以利用模拟方法来探索机器人将会遇到的未来状况以及可能的解决方案,并记住那些可以解决的方案。这样的模拟不需要实践,而每个机器人的梦想都能提高所有机器人的性能;甚至我们可以制造一些专门用来做梦的机器人和智能程序。
4、学习人类 感知仍然是机器人技术中最具挑战性的难题之一。最近的一些研究让触发感知获得大量数据变得更加具有可行性,而大量的数据在计划和控制方面显得尤为重要。
可记录的视觉对象和人类活动是一个巨大的资源库,机器人很快可能利用资源库来提高它们的理解和连接世界的能力,其中包括与人类的互动。在2014年和2015年,社交媒体上一共上传了1万亿张照片,而这个数字在2015年估计还要增加数倍。现在,每分钟就有300小时的影片被上传到YouTube上。而当传感器得到大量应用之后,信息的储存量甚至还会进一步增加。
网络上最直观的信息是没有标签的,但聚焦技术可以在图像和视频中识别相似元素。打个比方,算法可以给相似的脸进行分组,然后这些分组的信息可以增强机器对其它图像和视频的理解。
什么阻碍了机器人?