4. 新型机器人开发有突破
显远或遥现(telepresence或telexistance),被称为临场感。这种技术能够测量和估计人对预测目标的拟人运动和生物学状态,显示现场信息,用于设计和控制拟人机构的运动。
虚拟现实(virtual reality,VR)技术是新近研究的智能技术,它是一种对事件的现实性从时间和空间上进行分解后重新组合的技术。这一技术包括三维计算机图形学技术、多传感器的交互接口技术以及高清晰度的显示技术。虚拟现实技术可应用于遥控机器人和临场感通信等领域。例如,可从地球上对火星探测机器人进行遥控操作,以采集火星表面上的土壤。
形状记忆合金(SMA)被誉称为智能材料。SMA 的电阻随温度的变化而改变,导致合金变形,可用来执行驱动动作,完成传感和驱动功能。可逆形状记忆合金(RSMA)也在微型机器人上得到了应用。
多自主机器人系统(MARS)是近年来开始探索的又一项智能技术,它是在单体智能 机器发展到需要协调作业的条件下产生的。多个机器人具有共同的目标,完成相互关联的动作或作业。MARS 的作业目标一致,信息资源共享,各个局部(分散)动作的主体在全局环境下感知、行动、受控和协调,是群控机器人系统的发展。在诸多新型智能技术中, 基于人工神经网络的识别、检测、控制和规划方法的开发和应用占有重要的地位。基于专家系统的机器人规划获得新的发展,除了用于任务规划、装配规划、搬运规划和路径规划外,还用于自动抓取方面。
5. 移动机器人自主性逐步提高
近年来,对移动机器人的研究受到重视,自主式移动机器人是研究最多的一种。自主机器人能够按照预先给出的任务指令,根据已知的地图信息做出全局路径规划,并在行进过程中,不断感知周围局部环境信息,自主地做出决策,引导自身绕开障碍物,安全行驶到达指定目标,并执行要求的动作与操作。移动机器人在工业和国防上具有广泛的应用前景,如清洗机器人、服务机器人、巡逻机器人、防化侦察机器人、水下自主作业机器人、飞行机器人等。
三、需求与展望
(一)智能机器人发展的重点方向
首先,针对工业机器人系统,重点发展面向装备制造业的 6 类机器人系统,包括新一代与人合作型机器人系统、自动导引机器人系统、焊接机器人系统、激光加工机器人系统、真空机器人系统、洁净机器人系统等的研发。
其次,在特种机器人类别中,优先发展旋翼飞行机器人、水下机器人、空间机器人等几种具有先发优势的特种机器人。
再次,在服务机器人类别中,优先发展面向医疗的脊柱微创手术机器人系统、面向康复的手部康复及行为辅助机器人系统、面向助残的智能假肢机器人系统以及面向老年维护的家政服务机器人系统等 4 种机器人。
最后,面向工业 4.0 新型制造体系的需求,研发智能化设备与装置、全覆盖管控一体化网络、新型数据采集与监控系统、分布式智能控制系统、智能决策与管理系统、支撑制造产品全生命周期管理的信息服务平台,研发面向航空、军工、汽车、自动化仪表、高端电子等典型行业的基于机器人的智能化柔性装配和制造生产系统。
具体的机器人系统与相关应用行业及技术的关系如图 1 所示。
(二)智能机器人产业发展的关键核心技术
与各类机器人系统相对应,我国发展智能机器人产业的关键核心技术包括: