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技术资讯

人工智能要害技术决定机械人工业的前途

 

目前的机械人已经能够胜任精确、重复性的事情  ,但许多时候  ,它还不可够灵活地为新任务进行自我调解  ,也不可应付一个不熟悉的或不确定的情景。不过  ,这些情况都在爆发改变  ,机械人正在变得越发智能。我们不禁要问  ,让机械人实现智能的要害技术究竟是什么?这些技术在Z近十年会生长到什么水平?整个工业的应用前景将会如何?
随着家用机械人的应用需求不绝增加  ,人工智能相关技术不绝进步  ,硬件性能的增长  ,效劳机械人近年来开始从实验室走向家庭  ,并从扫地机械人等简单功效向多功效的个人机械人生长。
感知、认知和行为控制
机械人的技术凭据通常的理解分为三个部分  ,感知、认知和行为控制。感知主要是基于视觉  ,听觉及种种传感器的信息处理;认知部分则卖力更高层的语义处理  ,如推理  ,计划  ,影象  ,学习等;行为控制部分专门对机械人的行为进行控制。
提到机械人  ,一个Z近经常提及的词是人工智能。人工智能是用盘算机来实现类似于人的智能行为的一门学科;等俗约杭词侨斯ぶ悄艿囊桓鲋占τ媚勘曛。所以谈到机械人  ,人们很容易联想到人工智能。人工智能简直关于机械人很是重要  ,上面提到的三个部分的技术都与人工智能相关。
从应用角度看  ,机械人由于有 的自主性  ,能与人和情况交互  ,与之前的盘算设备(包括电脑  ,手机等)相比  ,对智能的要求较高  ,这也是人工智能逐渐受到关注的一个原因。
古板的人工智能做为一门学科  ,起源于20世纪50年代的达特茅斯集会  ,厥后经过频频大起大落  ,在基础理论和要领上积累了富厚的结果。从早期的符号盘算系统  ,到专家系统  ,再到90年代生长起来的机械学习  ,大数据剖析  ,都可以算是人工智能的领域。在图像、语音、搜索、数据挖掘、社会盘算等领域  ,又派生出了一些相关的应用研究。其中与机械人联系较为紧密的包括盘算机视觉  ,语音和自然语言处理  ,另有智能体(Agent)等。
从技术上看  ,人工智能要抵达人类级别的智能  ,要走的路还很是远  ,因为目前对人的智能机理尚未研究清楚。但从实用角度看  ,凭据目前技术的进展  ,如果能够部分模拟人的智能行为(好比认出主人并进行相应的交互)并抵达较好的用户体验  ,将会在短期内取得突破性进展。虽然这在技术研发上还需进一步解决技术的实用性、鲁棒性问题。究竟以往的不少机械人都还在实验室或者受限的情况中(好比养老院)进行研发和测试  ,而新兴的家庭效劳机械人  ,将在家庭情况中独立或者半独立地(通过与人的协作)完成某些效劳  ,这对技术的鲁棒性提出了更高要求。其中的一些  ,如盘算机视觉、语音识别等焦点技术还在不绝地革新中  ,还没有生长到 成熟。全这些  ,都决定了需相当深入的研发事情  ,才华实现真正的实用化、智能化的家庭效劳机械人系统。

 

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机械人不是一堆机械和芯片

在以往对效劳机械人的研究中  ,一个典范的目标应用是机械人可以做家务劳动  ,这就要求机械人可以用手臂去操作物体(抓放)。在这些方面的研究虽然较多  ,但从目前的技术进展看  ,在几年内实现机械人做家务劳动  ,仍有诸多的挑战。
1、目前的机械人  ,尤其是人形机械人的本钱过高。举例说  ,一条机械人的手臂可能需几万美元  ,而机械人的手部就需要1万多美元  ,整个机械人的造价  ,更是普通家庭无法蒙受的。
2、机械手的灵巧水平  ,仍然无法和人手相媲美。
3、在性方面也保存需要解决的问题。有着钢铁之躯的机械人一旦进入家庭  ,由于程序过失  ,不小心挥挥手、伸伸胳膊  ,都可能对血肉之躯的人造成巨大伤害。
机械人如果暂时不可做家务劳动那又有何用  ,这是不少人体贴的一个问题。如果不可应用  ,机械人不过是一堆机械和芯片罢了。目前除了类似扫地机械人这样能够实现比较简单功效的机械人外  ,另有不少机械人的用途正在生长之中。
机械人作为一个新型智能设备  ,普通用户Z体贴的是机械人可以为他们做些什么?如前文所述  ,机械人目前还无法实现类似做家务这样的应用。而要抵达人的智力水平  ,也还需要较长的生长时间。所以在应用方面也需要针对人工智能技术  , 是感知认知技术的现状进行设计  ,要充分利用Z新技术  ,实现在已往看来不可能实现的功效。预计未来十年  ,市场上泛起的效劳机械人将具有以下特点。
1、机械人将实现低本钱。在前文中提到  ,如果让效劳机械人进入专业或家庭效劳领域  ,本钱需足够低。专业效劳机械人的本钱可以相对高些  ,而家庭服机械人则需严格控制本钱。
2、机械人将拥有多功效特点。目前在家庭中使用的效劳机械人主要是扫地机械人这样能够实现简单功效的机械人。未来多功效的机械人将有较大的生长  ,出于本钱考虑  ,机械人中的某些处理器将可以用于多种应用。同时随着技术的生长  ,机械人的应用将越来越多  ,机械人将可以像人一样完成差别的任务。

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3、具有奇特的应用。这是用户购置使用效劳机械人的主要动机  ,这些应用不是简单移植已有的电脑或手机的应用  ,而是具有奇特的机械人应用的特点  ,如自主性  ,操控类似于人并能够与人进行互动等。
4、可与人协作完成任务。因为机械人是为人效劳的  ,所以需要与人进行多方面的互动  ,以了解主人对效劳的需求。另一方面是受制于机械人的智能和人相比照旧有很大差别  ,所以有些任务还不可独立完成  ,需借助于人的资助才华完成。
5、机械人将有高性特点。这包括信息和物理两方面。即不给用户带来隐患  ,甚至能主动检测并制止一些有潜在威胁的行为。著名的阿西莫夫三大定律  ,划定了基本的机械人规则。虽然如何具体实现这些性  ,尤其是物理  ,还需要在机械人硬件和软件上下功夫。
家庭效劳机械人和专业效劳机械人的未来将会如何生长  ,已成为业界体贴的话题。
jxf吉祥坊视觉技术
jxf吉祥坊视觉可以实现2D、2.5D、3D识别和引导  ,是目前世界上速度Z快、精度Z高、能实现工业化场景Z多的机械视觉技术。
 1.COB/INR是一个标准的软件平台  ,用户可以在界面中快速定制
 差别部件的视觉作业任务
2.COB/INR主要对目标物体边沿进行定位
3.COB/INR使用单镜头相机获取六维度( X, Y,Z, rX, rY, rZ)3D 信息

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4.当目标件的位置未与作业设备(传送带、上料点等)位置 牢固时,使目标件边沿位置与情况坚持相对位置稳定  ,即目标件边沿轮廓坚持稳定。
5.COB/INR需要5个特征点界说目标件3D位置。
6.从机械人到COB/INR:分派给软件内需识别的目标件的任务触发信息,•相机的TCP值•机械人目今的位置值。
7.COB/INR盘算位置值并反响给机械人:调解后的位置坐标•视觉乐成识别的变量。8. COB/INR凭据盘算的偏差更新Waypoint(s)以调解机械人位置, 在AutoCal历程中  ,相机首先针对外部(TCP)(像素)和内部(毫 米)数据进行校准,软件使用机械人目今位置+相机视野中目标件位置的数据来盘算更新坐标。

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家庭效劳机械人将会实现如下几类较典范的应用。
1、家庭效劳机械人将实现种种助手类的应用。智能手机上流行的个人助理软件(Siri  ,Cortana等)  ,将从虚拟的无形演变为有物理外形的机械人能够实现的功效?梢陨柘  ,机械人助手可以帮用户盘问一些如:天气  ,限行尾号等信息  ,或对用户进行提醒。听上去似乎与手机上的体验并无区别  ,但实际上在体验上已有不少改变。用户和机械人互动的时候可用更自然的方法  ,像和人交流一样  ,甚至可以看到机械人的心情  ,使效劳显得越发个性化。除了这些应用  ,效劳机械人还可在更多的场景中作为人的助手。好比效劳机械人可以作为人的健身助手  ,当人在健身的时候  ,机械人可像健身教练一样提供一些建议。相信此类应用随着技术的生长  ,将会越来越富厚。
2、家庭效劳机械人将助力少儿教育。因为效劳机械人具有自主性和移动性  ,将会为少儿教育带来无限的可能和更广泛的应用空间。
3、家庭效劳机械人将可实现老人看护。包括中国在内的许多  ,正在或将要步入老龄化社会。中国的老人一般希望居家养老  ,而子女又忙于事情  ,纵然住在一起也无法一直在身边照看老人。诸如提醒老人吃药或紧急情况时实时救助等  ,如果能由家庭效劳机械人来完成  ,将大大提高老人居家养老的生活质量  ,也使得子女更定心。老人看护将是未来机械人的一个应用热点  ,具有 的社会价值;等四芡瓿傻氖铝碛行矶  ,除了与健康辅助直接相关的功效  ,还可资助老人念书读报  ,与老人简单聊天等  ,进行情感方面的眷注。

 

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关于专业效劳机械人  ,其应用凭据专业应用领域的差别  ,而有较大区分。
1、在物流中心进行货物分发。据悉  ,这项应用已开始在亚马逊等公司实际使用。未来将不绝地升级  ,如能够自动取货等。
2、在零售店  ,柜台  ,前台等处为客户效劳。这些效劳机械人能够和客人打招呼  ,并回覆一些基本问题  ,还可以帮客户提包  ,端茶送水  ,并为客户指路。
3、机械人摄影师;等松阌笆梢圆恢>氲卮┧笥诶幢鲋  ,帮人们拍出高质量的照片。虽然此功效在家庭效劳机械人上  ,同样是个新鲜的功效。
4、智能安防机械人。在一些警力缺乏的地方  ,如果有智能安防机械人24小时巡逻  ,则会有很好的震慑力  ,减少犯法的爆发。
要害技术与挑战
可以预见  ,未来效劳机械人有不少有趣的应用  ,但从技术实现的角度看还保存诸多挑战。
前面提到过机械人的三大技术领域  ,包括感知、认知和行为控制。其中行为控制技术相对来说  ,已经有不少技术积累。而关于在不久的将来可以实际大规模应用的效劳机械人  ,将会更偏向于生长低本钱的机械人。诸如机械结构比较简单的轮式机械人(只有轮式移动平台加上一个可运动的头  ,一般没有手臂或者手臂比较简单)  ,由于其控制部分较为简单  ,因此在感知和认知方面的技术  ,显得尤为重要。凭据以往机械人领域的研究进展和对应用的开端剖析可以认为如下的感知、认知技术  ,将是实现应用的要害。
1、三维导航定位技术。不管什么机械人  ,只要可移动  ,即需要在家庭或其他情况中进行导航定位。其中SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术可同时进行定位和建图  ,在学术研究方面已经有不少技术积累。但关于实际系统  ,由于实时性低本钱(好比无法接纳比较腾贵的雷达设备)的要求和家庭情况的动态变革(物品的摆放)  ,因而对导航定位技术提出了更高要求  ,仍需进一步研发。
2、视觉感知技术。其中包括人脸识别、手势识别、物体识别和情绪识别等相关技术。视觉感知技术  ,是机械人和人交互的一个很是重要的技术。
3、语言交互技术。其中包括语音识别、语音生成、自然语言理解和智能对话系统等。
4、文字识别技术。生活中有不少文字信息  ,如书报和物体的标签信息  ,这也要求机械人能够通过摄像头来进行文字识别。与古板的扫描后识别文字相比  ,其可通过摄像头来进行文字的识别。
5、认知技术;等诵枰鸩绞迪旨苹⑼评怼⒂跋蟆⒀昂驮げ獾热现π  ,从而变得越发智能。
从目前的研究现状看  ,效劳机械人面对的要害技术均有了长足进步  ,但另有相当多的问题要解决。
推动技术的研发与实际应用结合
英特尔中国研究院的一个重要研究偏向是效劳机械人  ,研究规模主要包括鲁棒的三维导航定位、人和情况的视觉感知以及人-机械人交互(包括感知、认知、行为控制的结合)等领域  ,致力于为英特尔的相助同伴提供的效劳机械人技术。
研究要领以特定的目标应用领域为出发点  ,并以此来推动技术的研发和在实际应用中的测试。前面提到的助手类应用、少儿教育应用、老人看护应用  ,是研究重点。
为了进行应用测试  ,英特尔中国研究院建立了实际的机械人硬件原型。左边是其内部结构  ,由一个带有英特尔Realsense摄像头的电脑来控制一个全向移动底盘和头部的转动  ,其高度可调  ,以便适应成人与儿童的互动要求。
目前研究院已经在视觉感知等领域取得了阶段性结果。显示了利用Realsense摄像头和SLAM技术生立室庭情况地图  ,这在后续就可用来定位导航。研究院还开发了鲁棒的跟踪技术  ,可在多人同时泛起的情况下  ,长时间正确地跟踪一个特定用户。在未来还会研发出更多相关技术和应用  ,这些技术也将效劳于业界的相助同伴助力开发出的效劳机械人产品。
推动技术的研发与实际应用结合

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关于机械人技术  ,各人体贴的一个问题是  ,是否需要接纳专用的人工智能芯片。
目前探索的一个偏向被称作混血盘算(Hybrid computing)  ,其是指用通用处理器和其他架构一起相助来进行盘算。不过  ,还处于早期探索的阶段。
一个架构是否能乐成地应用于效劳机械人  ,需要看性能是否满足应用的需求  ,功耗等是否合适  ,这是一个考虑多种因素平衡的选择。
可以说现在的通用处理器与已有的一些其他盘算单位(如向量处理单位、GPU)  ,已经可以为效劳机械人提供一个理想的硬件架构  ,尤其是多功效的具有感知、认知功效的效劳机械人。目前机械人主要的瓶颈  ,照旧在应用需求的开发和感知、认知技术上。虽然  ,未来的架构  ,也会随着对应用的深入开发而不绝立异。硬件设计面临的挑战越来越大  ,需要不绝地适应未来生长的演变。同时也可以考虑用FPGA架构来为一些比较专门的应用提供加速  ,这样在应用爆发变革的时候  ,将具有更多的灵活性。

 

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