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機器人技術智能化的發展情況

近年來，隨著自動化生產需求的持續釋放，機器人產業迎來了迅猛發展，各種機器人技術都在商業化應用中找到了合適的落地，推動著各行各業的快速轉型升級。反過來，由于行業應用的深化和下沉，也呼喚著機器人技術的高要求發展與進一步升級，人們對機器人技術智能化本質的加深，增強了大家對技術未來發展情況的殷切期待。 2018年，機器人產業的火熱發展，已經向我們展現了機器人語音技術、自主移動技術、定位導航技術、感知識別技術等多項先進技術，以這些技術打造的機器人，在領域應用中展現出了巨大的價值與成果。進入2019年，一部《大黃蜂》又再度引發了人們對機器人變形技術的關注，樂森機器人攜多款“變形金剛”產品亮相CES展會，展示出了國內機器人變形技術的最高水平。 2019年被不少人認為是機器人發展的關鍵一年，那么，以機器人變形技術為開端，新的一年里你期待哪些新技術？機器人柔性化技術柔性機器人目前分為工業和生物兩大類，主要是為了應對制造業和醫療行業的需求，有意思的是柔性機器人在不同的領域定義也不完全相同。從制造業的角度來講，柔性機器人是指運用機器視覺的六軸以上的工業機器人。從生物學角度來講，柔性機器人是指模擬生物的柔性與靈活性創造的仿生機器人。柔性機器人的工作是由機器感知，機器行動和人機交互三大部分相互作用而完成的，具備高靈活性，可變形性，能量吸收特性等特點。制造業方面機器視覺助工業機器人彎道超車。相對于功能比較單一的傳統工業機器人來講，柔性機器人借助于相機，光源，圖像采集卡，視覺軟件等機器感知部件，通過圖像采集，圖像處理，運動控制來完成一系列復雜的動作。正是由于近幾年視覺機器的快速發展，才讓柔性機器人在制造業領域大限神威目前已經形成FMS系統。生物學方面主要是應用于醫學，目前比較先進成熟的柔性機器人是美國的達芬奇手術機器人。它由醫生控制系統，三維成像視頻影像平臺，機械臂攝影臂和手術器械組成移動平臺三部分組成。實施手術時醫生不需要與病人接觸，通過三維視覺系統和動作定標系統操作控制，由機械臂以及手術器械模擬完成醫生的技術動作和手術操作。正是由于近些年來機器視覺系統的快速發展，讓柔性機器人彎道超車，相對于傳統的工業機器人更有發展前景。液態金屬控制技術研究人員的方法是使用鎵銦硒合金來進行研究，該物質在室溫環境下也是液態的，其熔點在50華氏度，大約在10攝氏度左右，合金形態處于液體環境中，并施加電壓來改變其形狀。即便不能研制出類似科幻電影《終結者》系列中的液態金屬機器人，也可以在醫療領域有可用之處。研究人員對液態金屬的控制方法進行了測試：現有的機器人有著各種各樣的形狀大小，但是它們都有一個共同點，那就是都是固體，而科幻電影《終結者》系列中展示了液態金屬機器人的技術，如T-1000全液態金屬機器人，可以操縱液態金屬來改變外表形狀，使機器人呈現各種造型，這使我們對機器人的概念有了重大改變，那么液態金屬機器人是否可行呢？來自中國清華大學、北京大學的研究人員近日發表消息稱找到了一種可以控制液態金屬的方法。鎵銦硒合金的熔點只有10攝氏度左右，為我們呈現了制造液態金屬機器人的技術雛形：當我們想到液態金屬時，可以馬上聯想到汞，當然汞是有毒的，如果一種超級液態技術機器人是由汞制造的，那么將會導致一個可怕的后果，可能會毀滅所有的人類。研究人員的方法是使用鎵銦硒合金來進行研究，該物質在室溫環境下也是液態的，其熔點在50華氏度，大約在10攝氏度左右，合金形態處于液體環境中，并施加電壓來改變其形狀。汞在常溫下呈液態，而鎵銦硒合金也是液態，可用于制造液態金屬機器人：鎵銦硒合金液態金屬顆粒移動主要通過改變電流來實現，由于該合金在常溫下可呈液態，因此被科學家選為實驗的材料，另一種常溫下為液態的金屬為汞，但汞是有毒的，鎵銦硒合金不像汞那樣有毒性。《終結者》系列中的液態金屬機器人距離我們仍非常遙遠：研究人員認為通過加上不同的兩端電壓可將金屬液滴移動到不同的位置上，因此下一步的實驗也將證實在不同電壓等條件下是否可將液態金屬顆粒呈現出不同的形狀和分布，這項研究有助于建造簡單的機器。即便不能研制出類似科幻電影《終結者》系列中的液態金屬機器人，也可以在醫療領域有可用之處。生肌電控制技術生肌電本身是醫學范疇的事情，主要包含心電（ECG）、腦電（EEG）、和肌電（EMG）。心電是什么無需贅述，而腦電近些年也很火爆，但是觀測腦電通常只能監測是否活躍，所以國外腦電產品常被用于瑜伽中的冥想訓練。相比腦電，肌肉電信號的可讀性則更強。人體和電腦其實很相似，人腦就和CPU一樣起到控制作用，里面跑著無數的進程，肌肉可以理解成為帶網線的馬達，配合骨骼起到執行作用。當你拿著一個探測器去測CPU，你只能知道因為它現在很燙，所以推測它在運行一些比較大的任務，但很難知道到底是什么進程這消耗CPU，就像你只能通過腦電波了解大腦是否處于活躍狀態。肌肉主要分為肌纖維和肌腱，肌纖維在中間，兩頭的肌腱附著在骨骼上；當大腦發出控制信號，經過神經網絡的奇妙的傳輸，最終以電流的形式到達肌纖維，肌纖維受到電流刺激后收縮，通過肌腱帶動骨骼完成動作。肌肉作為執行單元，內部所監測到的肌電信號和肌肉的狀態有直接聯系，不同的動作所對應的肌電信號是差異化的，所以通過監聽肌電信號即可反推出你的操作。這個過程包含了兩個方面，信號捕捉和模式判斷。在AR的工業領域應用中，加入肌電臂環具有極強的實用價值。工廠環境復雜，可能噪音、光線不穩定，因此語音和機器視覺手勢識別都面臨著非常實際的問題，再加上工人通常都是佩戴手套或者手持物品，很難進行遙控器按鍵操作，而他們的臂環則能不受干擾并實現常用操作。另外，功耗問題是一直困擾著可穿戴產品的千古難題，機器視覺需要的功耗通常在數瓦，而肌電方案可以做到十分之一瓦，優勢非常明顯。在工業場合，單純的肌電控制也許不能解決所有的問題，但通過融合其他的交互方式，則能應變多樣化的工作環境。而對于VR主題樂園，肌電的交互方案能夠準確判斷角度，而光學方案則能搞定位移等，兩者相結合能夠達成更好的效果，“至少玩游戲的時候，你的槍不會丟失了”。因為肌電直接與個人動作匹配，而同一個體相同手勢間的差異，個體和個體間的動作差異，使得用通用模板來實現大部分人的手勢識別有很大挑戰。宏觀上，通過大量的訓練樣本可以提高模式識別的準確性。目前Neo的產品還處于待發布的階段，只收集了少量參與者數據，準確度達到85%左右，他認為這是遠遠不夠的，他們也在通過地推等方式獲取更多數據，但是系統對第一批數據純度要求比較高，因此痛苦的數據收集過程是不可避免的。對個體而言，他們正在開發一個針對個人用戶的訓練和校準界面，就像我們最初使用觸屏手機需要校準一樣，用戶根據提示把幾個手勢反復做幾遍，讓系統適應之后即可準確操控。識別的最大難度不在于理解已定義的動作，而是如何排除那些無意識或無關的動作。情感識別技術情感識別技術的實現，能夠讓機器人對人類情感和心理活動進行有效識別，從而獲得與人類似的觀察、理解、反應能力，輔助醫療康復、刑偵鑒別等活動開展。具體來說，該技術是機器人發展到高級別階段后才擁有的技術，機器人擁有情感識別技術也就意味著更加的擬人化，可能會對人造成更多的威脅。不過，現階段所追求的情感識別，還只是對人類的表情做出識別和理解，是人臉識別的一種衍生技術，較為初級。這種技術的實現對機器人的精神世界提升可能不大，但卻能讓機器人更好的融入人們的生產和生活，因此前景可期。虛擬現實技術機器人虛擬現實技術是實現操作者對機器人進行虛擬遙控的技術，該技術在維修檢測、娛樂休閑、現場救援、軍事偵查等領域具有良好應用價值。當前的虛擬VR技術給人們打開了奇妙世界的大門，在影視、娛樂、教育等領域具有神奇功效，如果將虛擬技術運用到機器人的控制方面，讓人能夠通過虛擬現實對機器人進行遠程操作，就像阿凡達一樣，這也將帶來一種革命性的有趣改變。總的來說，當前我們現有的機器人技術還比較初級，所能應用和實現的功能少之又少，但人們對于機器人的想象和憧憬卻是無限的，只有想不到沒有辦不到，隨著人們對機器人理解的不斷加深，未來機器人所能實現的技術和功能也將無限疊加下去，2019年就是一個好的開始！

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