人工智能時代教育機(jī)器人的發(fā)展趨勢

謝銘

◆摘 要：本文基于教育發(fā)展，詳細(xì)闡述了教育機(jī)器人的特征，探討其未來發(fā)展趨勢與方向，以期為整個教育行業(yè)的持續(xù)性發(fā)展提供更大的技術(shù)支撐。

◆關(guān)鍵詞：人工智能時代；教育機(jī)器人；趨勢

隨著人工智能時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取得巨大突破，大數(shù)據(jù)技術(shù)成為核心，為教育機(jī)器人產(chǎn)品性能的提升提供更加先進(jìn)的技術(shù)支持。在教育機(jī)器人發(fā)展進(jìn)程中，其操作趨于簡易化，精準(zhǔn)度更高，能夠廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域，投入成本呈現(xiàn)不斷降低的趨勢。立足教育領(lǐng)域，機(jī)器人應(yīng)用于科技類課程開發(fā)、青少年智能機(jī)器人比賽等環(huán)節(jié)。教育機(jī)器人的出現(xiàn)強(qiáng)化對科技類課程空缺的緩解，在優(yōu)勢上主要體現(xiàn)為較高的課堂效率與較高品質(zhì)的操作，同時，操作持久性更加突出。

1教育機(jī)器人的構(gòu)成以及類型

從構(gòu)成上分析，工業(yè)機(jī)器人主要包含三個部分，即搭建、編程以及控制三個模塊。從功能上分析，一種機(jī)器人的作用體現(xiàn)在對人類手、手臂的模仿。另外一種更具智能化，有效發(fā)揮仿生學(xué)的特征，能力更顯多樣化，自由度更高。在當(dāng)前的教育領(lǐng)域，之所以選擇教育機(jī)器人，主要源于其較低的單機(jī)價格，便于維修，應(yīng)用效率較高。

2人工智能時代教育機(jī)器人核心技術(shù)分析

2.1教育機(jī)器人以積木類零件為核心構(gòu)成，涉及多種課堂類型，要求較低

在教育機(jī)器人中，關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)組成為積木類零件，涉及多種課堂類型。首先，材料成型控制技術(shù)十分關(guān)鍵，尤其對積木類零件的耐磨性與剛性提出更高要求，目的是保證課堂運行的高精度標(biāo)準(zhǔn)。在材料構(gòu)成方面，要強(qiáng)化對高性能塑料組織、材料化學(xué)元素以及含量的科學(xué)控制。其次，搭建技術(shù)不容忽視。在零件構(gòu)建中，各類機(jī)械結(jié)構(gòu)是必不可少的組成部分，結(jié)構(gòu)極具特殊性，需要零件加工尺寸來確認(rèn)間隙標(biāo)準(zhǔn)，安裝技術(shù)要求更高。

2.2以大型電機(jī)與控制器為核心，實現(xiàn)對教育機(jī)器人的全方位控制

對于教育機(jī)器人的控制，電機(jī)與控制器的作用突出，強(qiáng)化對控制系統(tǒng)的管理，尤其是在瞬間力、功率輸出方面面臨更高的標(biāo)準(zhǔn)。首先，快響應(yīng)伺服控制技術(shù)能實現(xiàn)對位置環(huán)、電流環(huán)以及速度的有序控制，合理運用干擾觀測以及前饋補(bǔ)償算法。其次，為了保證教育機(jī)器人能夠有效發(fā)揮傳感器的功能，要依托圖像化編程軟件，強(qiáng)化轉(zhuǎn)動慣量以及參數(shù)的在線優(yōu)化，達(dá)到參數(shù)的精準(zhǔn)判定。

2.3以實時性為要求，強(qiáng)化程序的穩(wěn)定性與精確性

在教育機(jī)器人中，運動學(xué)控制系統(tǒng)對實時性要求較高。目前，機(jī)器人運動控制卡以自定方式為主，同時，強(qiáng)調(diào)與編程系統(tǒng)的密切配合，強(qiáng)化數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)精確性以及穩(wěn)定性的實現(xiàn)，尤其是對于操作系統(tǒng)的消息處理機(jī)制，更要關(guān)注穩(wěn)定性與快速響應(yīng)的需要，增強(qiáng)實時性，為機(jī)器人教育化道路的發(fā)展創(chuàng)造條件。

3結(jié)合教育機(jī)器人應(yīng)用實際準(zhǔn)確掌握發(fā)展趨勢與方向

3.1以教育發(fā)展需求為基礎(chǔ)，更顯生物性與仿生性特點，強(qiáng)化不良教育環(huán)境生產(chǎn)效率的提升

立足教育領(lǐng)域，很多環(huán)節(jié)與課堂開展相矛盾，對教育者自身學(xué)習(xí)方面有較大難度，有些操作學(xué)習(xí)對以后參加到科技類機(jī)器人開發(fā)應(yīng)用起到了長足性的促進(jìn)作用，這也成為教育機(jī)器人得以推廣應(yīng)用的重要因素。在教育機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)程中，應(yīng)關(guān)注其仿生性與生物性的特征，能夠有效實現(xiàn)對人類行為的模仿與替代，成為新時期智能機(jī)器人研發(fā)的新動向。

3.2基于不斷升級與更新的計算機(jī)信息技術(shù)，教育機(jī)器人控制系統(tǒng)更加完善，加快統(tǒng)一化與標(biāo)準(zhǔn)化的實現(xiàn)

在機(jī)器人內(nèi)部，核心構(gòu)成為控制系統(tǒng)，是發(fā)揮功能的重要保障，強(qiáng)化對記憶、示教、通信連接以及坐標(biāo)設(shè)置功能的支持。當(dāng)前，計算機(jī)技術(shù)不斷升級更新，為教育機(jī)器人控制系統(tǒng)的優(yōu)化與完善提供強(qiáng)大動力，整體控制水平顯著提升。具體講，在控制器方面，由專用封閉式發(fā)展為開放式。也就是說，計算機(jī)水平的提升使得工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)突破專供的束縛，更顯統(tǒng)一化與標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢，網(wǎng)絡(luò)化特征明顯。基于此，教育機(jī)器人的操作更顯便捷性，具備簡單的操作常識即可，無需投入人力物力進(jìn)行培訓(xùn)，在很短的時間內(nèi)就可以對機(jī)器人進(jìn)行模塊功能調(diào)整，在根本上使機(jī)器人的使用更加方便與快捷，維護(hù)教育工作也易于進(jìn)行。

3.3綜合傳感器融合配置技術(shù)日趨成熟與完善，實現(xiàn)對人類思維與神經(jīng)的多功能仿生

立足信息時代，人工智能的發(fā)展勢不可擋，智能化成為工業(yè)機(jī)器人在未來的發(fā)展方向。智能化的機(jī)器人，即強(qiáng)調(diào)機(jī)器人對人類模仿的更高層次，需要具備更高層級的仿生，既要能夠模仿人類的動作行為，同時，還需要具有人類的思維與神經(jīng)。基于此，傳感器成為智能工業(yè)機(jī)器人的重要構(gòu)成部分，尤其是視覺、力覺、觸覺傳感器的出現(xiàn)，加快教育機(jī)器人智能化的發(fā)展速度。

4如何推動人工智能時代工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展

隨著時代的不斷進(jìn)步，智能機(jī)器人技術(shù)處于不斷創(chuàng)新升級中，因此，教育智能機(jī)器人在未來的發(fā)展要集中做好如下幾個方面的工作。首先，從理論研究方面分析，要重視加強(qiáng)指揮制造技術(shù)的探究，尤其是針對機(jī)器人中相關(guān)零部件的生產(chǎn)，要切實提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，有效應(yīng)對生產(chǎn)難題，借助新型制造技術(shù)與制造模式，縮短機(jī)器人生產(chǎn)與推廣時間。其次，要結(jié)合社會需求，合理增加智能機(jī)器人科研項目資金投入，設(shè)置專項資金，尤其是面對工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新階段，要擴(kuò)大對機(jī)器人及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投資量，在根本上為工業(yè)智能機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步創(chuàng)造條件。再次，立足新時期，要對工業(yè)機(jī)器人相關(guān)條例、規(guī)則等進(jìn)行完善，加快核心技術(shù)研發(fā)速度，同時，做好研發(fā)技術(shù)與成功經(jīng)驗的總結(jié)分析，推動智能機(jī)器人工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加快，構(gòu)建更加完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，強(qiáng)化對人機(jī)交互準(zhǔn)則的合理優(yōu)化。

5結(jié)束語

綜上，教育機(jī)器人是多學(xué)科相互融合與發(fā)展的產(chǎn)物，對教育領(lǐng)域的發(fā)展意義巨大。因此，要立足信息時代，在人工智能技術(shù)的支撐下，準(zhǔn)確掌握教育機(jī)器人發(fā)展趨勢，明確技術(shù)特征，促使教育機(jī)器人生產(chǎn)制造成本的不斷降低，性能逐步增強(qiáng)。同時，要重視仿生學(xué)在教育機(jī)器人領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，強(qiáng)化控制系統(tǒng)功能的不斷升級改造，加快多傳感器融合配置技術(shù)的發(fā)展，大幅提升教育機(jī)器人的智能化水平，推動整個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化建設(shè)，拓展機(jī)器人教育應(yīng)用領(lǐng)域，以便更好發(fā)揮教育機(jī)器人在人工智能時代的價值。