淺析機器人的研究現狀與發展前景

劉磊

摘 要：該篇文章首先介紹了機器人一詞的由來以及對何為機器人做了一個簡單介紹，指出機器人所具有的一些特點，其次詳細展開對國內外機器人的研究現狀的一些介紹，主要介紹了工業機器人、仿人機器人、特種機器人、納米機器人等幾種當前應用廣泛和未來發展前景廣闊的機器人。通過對比國內外機器人的研究現狀指出一些機器人領域現在所存在的一些不足之處，從而展開對機器人的未來發展前景的概括。

關鍵詞：機器人 研究現狀 不足之處 發展前景

中圖分類號：G433 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（c）-0057-02

機器人的英文名詞是Robot，Robot來源于捷克作家卡雷爾卡佩克（Karel Capek）所寫的一個劇本：羅薩姆的萬能機器人[1]。根據Robota（捷克文，原意為“勞役、苦工”）和Robotnik（波蘭文，原意為“工人”）創造出“機器人”這個詞。英文中的Robot一詞由此而來，自此以后世界各國以Robot一詞作為機器人的代名詞。

國際標準化組織（ISO）將機器人定義成是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助可編程序操作來處理各種材料、零件、工具，以執行種種任務。根據國際標準化組織的定義我們可以按以下特征來描述機器人：（1）機器人具有類似于人的上肢的動作機構，能夠執行一定的功能。（2）機器人具有一定程度的智力與識別能力。（3）機器人是一種人造的機器或者機械電子裝置。

1 國內外機器人的研究現狀

1.1 國外機器人的研究現狀

國外機器人的研究起步早，可追溯至20世紀中期。因此國外機器人技術發展較為成熟，其中以美國、日本、德國等發達國家為代表，機器人發展至今已經有了許多分支，但現階段主要還是以工業機器人的研究為主。

（1）工業機器人。工業機器人利用機械手、刀具或其他裝配的加工工具來實現物料的加工搬運等作業。依據使用用途的不同，可分為焊接機器人、搬運機器人、噴涂機器人等。1960年美國“聯合控制公司”研制出世界上第一臺真正意義上的工業機器人——Unimate工業機器人。兩年后，美國AMF公司生產出另一種可編程序的工業機器人Versatran。

（2）仿人機器人。仿人機器人[2]主要是模仿人的形態和行為，在形態上和人類差不多。在仿人機器人方面走在前端的當屬日本，日本在仿人機器人技術上發展較為成熟。1969年日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發出第一臺以雙腳走路的機器人。加藤一郎因長期致力于研究仿人機器人，被譽為“仿人機器人之父”。

（3）納米機器人。“納米機器人”的研制屬于分子仿生學的范疇，它的設計理念來自于分子水平的生物學原理，從分子或原子水平上實現對目標的作業。諾貝爾獎得主理論物理學家理查德-費曼率先提出納米技術設想。根據這一設想，2010年5月，美國哥倫比亞大學的科學家成功研制出一種納米蜘蛛機器人，它是由脫氧核糖核酸分子構成的。這種納米機器人只有4納米長，比人類頭發絲直徑的十萬分之一還小。自20世紀60年代納米技術設想的提出，納米機器人得到了迅速發展并不斷豐富中。納米機器人未來的一個發展方向是醫用納米機器人，將醫用納米機器人用于醫療方面將會帶來一場醫學革命，將會為解決疑難雜癥做出突出貢獻。

1.2 國內機器人的研究現狀

我國機器人行業起步晚，開始于20世紀70年代，發展至今，已有30多年的歷史。我國機器人行業雖然起步較歐美日等發達國家晚，但是我國在機器人這一行業發展迅速，特別是步入21世紀以來，我國在工業機器人、特種機器人等方面取得了突破的進展。經過幾十年的不懈努力，目前我國已基本形成涵蓋整個機器人產業鏈的技術研究與產品開發能力，已成為全球最大的機器人市場。

（1）工業機器人。在工業機器人方面，目前我國已經成為全球最大的應用市場。但當前我國工業機器人行業覆蓋面低，僅限于一些較為高端的行業中。但由于面臨傳統制造業轉型升級對工業機器人需求增長，我國工業機器人市場潛力巨大。據中國機器人行業統計報告顯示，我國焊接機器人和噴涂機器人都占了不小的比重，而焊接機器人更是占了將近1/3。因此，可以看出中國焊接機器人在工業機器人中所占的比重，所以從某種意思上來說，焊接機器人更是中國工業機器人發展現狀的一個縮影。

（2）特種機器人。特種機器人需執行特殊任務，其研發緊密結合國家發展戰略、國防、公共安全等方面的需求，比如航天、深海、極地探測等。近幾年來，我國特種機器人在航天、深海等極限作業狀況下取得了令人顯著的成就。在“嫦娥工程”無人月球探測階段，我國玉月面巡視探測器玉兔號月球車是我國在空間作業領域所研制的一項重要成果。我國不僅在航空探索方面取得了巨大的成就，更在深海探索領域取得了同樣的榮譽。我國水下機器人近幾年來發展迅速，以“探索者號”[3]為代表，“探索者號”是我國自行研制的第一臺無纜水下機器人，“探索者號”并在國內外首創了水下平臺對接回收技術。

2 機器人發展不足之處

機器人行業作為新生代領域，近10年來發展迅速，為人類社會的發展做出了突出的貢獻，但畢竟發展時間相對較短，難免有一些不足之處。

（1）靈敏度不高，智能控制系統差?，F代機器人的研究開發雖說已走上智能水平，但其智力水平有限，機器人的智能控制是通過傳感器感知周圍環境，來做出相應的動作。因此智能控制水平的高低直接決定著機器人做出動作響應的快慢程度。

（2）抗電磁干擾能力差。機器人由于其自身材料和結構的因素，其抗電磁干擾的能力相對較差。這會導致機器人在電磁干擾較大的環境下無法完成作業。

（3）對環境的適應性較差。這種機器人更多的指的是野外作業的機器人。野外作業時環境變幻莫測，地形崎嶇不平更是對機器人的作業產生極大的干擾。

（4）運營成本高，普及性差。機器人的研發過程涉獵面廣，技術水平高，投入的成本也會因此居高不下，導致運營成本偏高，普及性差，難以深入行業的各個領域。

3 機器人的未來發展前景

通過研究國內外機器人的發展現狀我們了解了機器人的能力和魅力，總結當前機器人發展中所存在的不足之處，我們知道機器人未來發展前景十分廣闊。因此未來機器人的主要發展趨勢集中在以下幾個方面。

（1）機器人的人性化。事物的發展要講究以人為本，機器人也不外乎于此，機器人的研制是為人類服務，解放人的體力勞動，基于此方面，機器人就必須做到人性化的要求，以滿足人的需求。

（2）機器人的智能化。機器人的智能化是機器人研究領域的一大攻堅問題，機器人的智能化更是大勢所趨。機器人的智能化能夠高效率地完成作業，達到效率的最大化。

（3）機器人的普及化。如何讓機器人走進萬千普通老百姓的家庭中，是機器人研制者需要攻克的一大艱巨任務。只有讓機器人走進人類的生活中，在生活中的方方面面為人類服務，才能實現機器人的普及化。

（4）機器人的微型技術。這是機器人研究的一個新的領域和發展方向，過去的研究在這個領域幾乎是空白的，因此該領域研究進展的突破將是一個全新的技術革命。

（5）機器人語言交流功能的完美。智能機器人，既然已經被賦予“人”的特殊含義，那當然需要有比較完美的語言功能，這樣就能與人類進行一定的，甚至完美的語言交流，所以機器人語言功能的完善是一個非常重要的環節。

4 結語

機器人研究領域的幾十年發展，使機器人得到了迅速的發展，并且分化出許多分支。機器人的發展大大促進了人類社會的發展與進步，為人類的文明做出了重大的貢獻。隨著科學技術的不斷發展，機器人研制也將會不斷地做出突破，機器人的智能化也將不斷提升，從而實現機器人真正意義上的高智能。

參考文獻

[1]芮延年.機器人技術及其發展[M].化學工業出版社，2008.

[2]郭巧.現代機器人學：仿生系統的運動感知與控制[M].北京：北京理工大學出版社，1999.