移动机器人

计算机人工智能越来越成熟

计算机在20世纪70年代末开始广泛普及。当时有专家预言，计算机可以改变人们的日常生活，使社会文化发生相应的变化。

现在，时间的车轮已经转到了2000年，专家们的这些期望至少有一部分实现了。今天，人们已经开始讨论计算机是否会具有一些人类智能。这类话题不再是科学幻想，而是非常严肃的学术讨论。

Shircore教授是麻省理工学院的社会学教授。他是计算机心理学专家，写了两本开创性的计算机心理学书籍。

一本书名是《第二自我计算机与人类精神》，另一本是最近出版的。书名是《电脑屏幕上的生活——互联网时代的特征》。Shircore教授现在是麻省理工学院科学、技术和社会项目的教授。从20世纪70年代到80年代初，Shircore教授开始研究人和计算机之间的关系。

Shircore教授说:“计算机的特性介于物体和非物体之间。很明显，电脑是一个物体，连小孩子都知道电脑是机器。但是，另一方面，计算机可以反馈，可以行动，可以理性，甚至可以有精神。

人们发现自己和计算机之间存在一种互动关系，甚至觉得计算机好像是活的。"

Shircore教授对儿童与第一代计算机和电子玩具之间的关系特别感兴趣。他发现，青少年主要用电脑探索认知问题；青春期前的孩子是八岁到十二岁的孩子。他们主要试图熟练掌握机器和电子玩具。

Shircore教授发现，电脑玩具有能力激发5至8岁儿童的道德和投机兴趣。

Shircore教授说:“这些电脑玩具让我们思考‘生命是什么’这样的问题。电脑有生命吗？在电脑玩具的战斗中，战斗机意味着什么？作为一个玩具，它有什么特殊性？

讨论计算机和人类的区别无疑是一个重要的问题。

一个12岁的男孩告诉我，将来可能会有像人类一样聪明的电脑。但是，人类还是要做饭，建立家庭，开餐馆。人类可能是地球上唯一想去教堂的生物。

换句话说，电脑留给人类的空间是情感、感性和家庭生活。模拟思维在某种程度上可能算是一种思维，但模拟的感觉永远不能算是真实的感觉。当然，模拟的爱情不是爱情。"

微软公司基于Windows的Windows系统是Shircore教授目前的一个重点研究课题。Windows操作系统可以让用户同时执行几个不相关的任务，并在这些任务之间随意切换。

Shircore教授说，“你可以先做一件事，然后用鼠标指着这些长方形做另一件事。比如你可以先通过电脑和妈妈聊一会儿，然后和妈妈告别后就可以开始写论文了。写累了，可以通过电脑看看自己的银行账户。

从某种意义上说，人可以在电脑上确定自己的位置。换句话说，用户就是电脑屏幕上所有窗口和电脑所有活动的总和。

显然，这是一个创新，因为微软Windows允许你在电脑上同时提出几个指令，并在这些活动之间不断循环。这已经具备了人类心理活动的一些特征。"

在80年代，人类可能试图通过与自己的心理对比来理解计算机。今天，Shircore教授说，人类试图通过计算机的运行模式来更好地理解人类的思维。

据Shircore教授介绍，现在研究计算机心理学最热门的领域就是假设计算机最后真的会有感情。你的一台电脑会对你有“爱”。他们需要你的关心和情感上的忠诚。这可能是未来研究人机交互领域的最新趋势。

目前，电脑控制的玩具已经有了一些突破。比如去年圣诞节期间，有一个类似猫头鹰的玩具。这个玩具可以说几百个单词，而且有学习功能，甚至会骂工厂。

日本索尼公司公司做了一只名叫“Ab”的电子宠物狗，也是这类电子宠物玩具的代表产品。

除了玩具，智能电脑里的电脑能听懂主人的话也不足为奇。目前，麻省理工学院的媒体研究办公室已经开发出一种具有人工智能的计算机，它可以对用户发出的非语言信号做出反应，并据此做出一些调整。

Shircore教授认为，计算机未来的发展趋势是生物计算机，计算机变得越来越智能，越来越有情感。从社会学的角度来看，这将是一个很大的飞跃，值得学者专家们探讨。

随着社会的快速发展，科技的不断进步，工业领域的生产方式发生了变化，人工智能时代不可阻挡，尤其是机器人得到了广泛的推广和应用。工业机器人的突出优点是精度高，工作效率高，能够承受更大的工作强度，为整个工业领域产量和质量的提高创造了更好的条件。可见，工业机器人已经成为现代工业发展的趋势和方向。本文从行业的发展出发，详细阐述了工业机器人的特点，并探讨了其未来的发展趋势和方向，以期为整个行业的可持续发展提供更大的技术支持。

关键词:人工智能时代；工业机器人；趋势；

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随着人工智能时代的到来，互联网技术取得了巨大突破，大数据技术成为核心，为提升工业机器人产品性能提供了更加先进的技术支持。在工业机器人的发展过程中，其操作趋于简化，精度更高，可广泛应用于多个领域，投入成本不断降低。基于工业领域，机器人用于产品检测、焊接和搬运。工业机器人的出现强化了人类应用的便捷性，其优势主要体现在更高的生产效率和更高质量的作业，同时作业持久性更突出。

1工业机器人的组成和类型

从组成上分析，工业机器人主要包括三部分，即本体、驱动和控制系统。从功能上分析，机器人的功能体现在对人类手和手臂的模仿上。另一种更加智能，有效地展现了仿生学的特点，能力更加多样化，自由度更高。在目前的工业领域，之所以选择工业机器人，主要是因为其单机低。价格维护方便，应用效率高。

2人工智能时代工业机器人核心技术分析

2.1工业机器人由高精度减速器组成，涉及技术类型多，要求更高。

在工业机器人中，关键结构是高精度减速器，这涉及到很多技术类型。首先，材料成型控制技术非常关键，特别是对于减速器齿轮的耐磨性和刚性，以确保高精度的运行标准。在材料成分方面，要加强对材料金相组织、化学元素和含量的科学控制。其次，加工工艺也不容忽视。在减速器中，非标专用轴承是不可缺少的一部分，结构非常特殊。需要通过加工减速器零件的尺寸来确定间隙标准，对工人的技术要求较高。

2.2以电机和高精度伺服驱动器为核心，实现工业机器人的全方位控制。

对于工业机器人的控制，电机和高精度伺服驱动器起着突出的作用，这加强了控制系统的管理，特别是在瞬时力和功率输出方面。首先，快速响应伺服控制技术可以实现位置环、电流环和速度的有序控制，合理使用干扰观测和前馈补偿算法。具体而言，应采用指数预测法构建内部预测模型，以达到闭环优化的目的。其次，为了保证工业机器人能够有效发挥其辨识功能，需要依托在线参数自整定技术，加强转动惯量和PID参数的在线优化，实现参数的准确判断。此外，在线惯性辨识算法明确了伺服驱动器的实际工作状况， 加强参数的智能控制，根据现场实际情况合理调整参数。

2.3以实时性要求，加强控制操作系统的稳定性和准确性。

在工业机器人中，运动学控制系统要求高实时性。目前机器人运动控制卡主要是定制的。同时强调与操作系统的紧密配合，加强数据传输、数据准确性和稳定性的实现。特别是对于操作系统的消息处理机制，更应注重稳定性和快速响应的需求，增强实时性，为机器人产业化发展创造条件。

3.结合工业机器人的实际应用，准确把握发展趋势和方向。

3.1工业机器人的发展更加系统化，整体性能增强，应用范围更广。

基于新时代的发展，工业领域的机器人更加多样化，如焊接机器人、清洁机器人等逐渐投入使用，工程自动化程度显著增强。随着技术水平的不断提高，机器人的成本呈下降趋势，但性能却在不断增强。比如对于工业机器人，主要原理是模仿人类的手和手臂，实现灵活抓取和搬运的功能，满足自动化操作的目标。目前，机械手应用最广泛的领域是工业制造、包装等。机械手能够在给定的时间内准确高效地完成操作，这也成为工业机器人发展的主要方向。当前，随着信息技术的快速发展，特别是人工智能技术的影响日益扩大， 再加上互联网技术的支持，工业机器人的发展更加系统化，控制系统、诊断系统、维护系统的功能加强。同时，依托仿真程序设计，有效提升智能化、自动化水平，整体性能不断提升，应用更可靠，应用更广泛。

3.2基于工业发展的需要，表现出更多的生物仿生特性，加强恶劣工作环境下生产效率的提高。

基于工业生产，很多环节与环保相矛盾，对从业者的身心健康造成不利影响，有些操作人类难以完成，这也成为工业机器人推广应用的重要因素。比如对于真空机器人，其在工业上的应用主要是因为在半导体行业，人类无法在真空中运送晶圆，而真空机器人的引入可以解决这个问题。此外，在一些恶劣环境下，如适应无阻碍运动的蛇形机器人、满足水下作业的仿生鱼机器人等，也在不断被开发，备受关注。也就是说，在工业机器人的发展过程中， 更加重视它们的仿生和生物特性，可以有效地模仿和替代人类的行为，成为新时期工业机器人研发的新趋势。

3.3基于不断升级更新的计算机信息技术，工业机器人控制系统更加完善，加速实现统一和标准化。

在机器人内部，核心结构是控制系统，控制系统是功能的重要保障，加强了对记忆、示教、通讯连接和坐标设置的支持。目前，计算机技术的不断升级为工业机器人控制系统的优化和改进提供了强大的动力，整体控制水平得到了显著提高。具体来说，在控制器方面，已经从专用的封闭式发展到开放式。也就是说，随着计算机水平的提高，工业机器人的控制系统突破了独占使用的束缚，呈现出统一化、标准化的趋势，网络化特征明显。基于此，工业机器人的操作更加方便，有简单的操作常识就足够了。没有必要投入人力物力进行培训， 并且机器人的模块功能可以在很短的时间内调整好，从根本上让机器人的使用更加方便快捷，维护管理工作也很轻松。

4中国工业机器人发展的不足和突出问题

首先，我国工业机器人起步晚，发展时间短，资金投入不足，技术和经验薄弱，处于不断探索和升级的阶段，研发力度有待加强。其次，对于我国机器人的发展来说，生产技术和可靠性相对较弱。特别是机器人的很多关键部件需要进口，生产成本大大增加。机器人市场仍有待拓展，尤其是高昂的成本支出，使得工业机器人在生产研发上缺乏很高的积极性。再次，实现工业机器人的标准化生产需要建立在规模优势的基础上，而我国在生产和R&D方面的投入并没有达标，对推广应用造成了很大的阻力。

5人工智能时代如何推动工业机器人快速发展

随着时代的不断进步，智能机器人技术也在不断创新升级。因此，未来工业智能机器人的发展应重点关注以下几个方面。首先，从理论研究方面，要注意加强指令制造技术的探索，特别是对于机器人中相关零部件的生产。我们应该借助新的制造技术和制造模式，有效提高产品的生产质量，有效处理生产问题，缩短机器人的生产和推广时间。其次，根据社会需求，合理增加智能机器人研究项目的投入，设立专项基金，尤其是面对产业转型发展的新阶段， 并扩大对机器人及相关产业的投资，从根本上为工业智能机器人技术的进步创造条件。再次，立足新时代，要完善工业机器人相关法规和规则，加快核心技术研发，同时做好研发技术和成功经验的总结分析，加快智能机器人产业化发展，构建更加完善的标准体系，加强人机交互准则的合理优化。

6结束语

综上所述，工业机器人是多学科融合发展的产物，对工业行业的发展具有重要意义。因此，基于信息时代，在人工智能技术的支持下，准确把握工业机器人的发展趋势，明确其技术特征，从而不断降低制造成本，逐步提升性能。同时，要重视仿生学在工业机器人领域的研究和应用，加强控制系统功能的不断升级，加快发展多传感器融合组态技术，大幅提高工业机器人的智能化水平，促进整个行业的标准化和统一化，拓展机器人的应用领域， 从而更好的发挥工业机器人在人工智能时代的价值。

参考

[1]谭文俊，董贵才，张斌儒.中国工业机器人产业发展现状及启示[J].宏观经济管理，2018 (04) :42-47。

[2]王浩。工业机器人技术的发展与应用综述[J].中国新技术新产品，2018 (03) :109-110。

蔡继云。工业机器人在自动化控制中的应用研究[J].科技与创新，2018 (01) :144-145。

一、人工智能定义解读

人工智能()，英文缩写为AI，也叫机器智能。“人工智能”一词是1956年在学会上首次提出的。它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等学科相互渗透发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度来看，人工智能是研究如何使智能机器或智能系统模拟人类智能活动，从而延伸人的智能的一门科学。

人工智能是计算机科学的一个分支，它试图理解智能的本质，并产生一种新的智能机器，能够以类似于人类智能的方式做出反应。人工智能的发展史与计算机科学技术的发展史是联系在一起的。目前可以用来研究人工智能的主要物质手段和可以实现人工智能技术的机器是计算机。人工智能必将在21世纪为国民经济的发展和人类生活的改善做出更大的贡献。

第二，人工智能的发展

事物的发展是曲折的，人工智能的发展也是如此。人工智能的发展大致可以分为以下五个阶段:

第一阶段:20世纪50年代，人工智能的兴起和被忽视。自1956年人工智能的概念首次提出后，一批令人瞩目的成果相继出现，如机器定理证明、跳棋程序、一般问题求解程序、LISP表格处理语言等。但由于消化法的推理能力有限，机器翻译的失败，人工智能进入了低谷。这个阶段的特点是重视解题方法，忽视知识的重要性。

第二阶段:60年代末至70年代，专家系统出现，带来人工智能研究的新热潮。化学质谱分析系统、疾病诊疗系统、探矿系统、II语音理解系统等专家系统的研发，引领人工智能走向实用。而且，1969年，国际人工智能联席会议成立。

第三阶段:20世纪80年代，随着第五代计算机的发展，人工智能迅速发展。1982年，日本启动了“第五代计算机发展计划”，即“KIPS”，旨在使逻辑推理和数值运算一样快。虽然这个计划最终失败了，但是它的发展已经形成了一股研究人工智能的热潮。

第四阶段:80年代末，神经网络迅速发展。1987年，美国召开了第一届神经网络国际会议，宣告了这门新学科的诞生。此后，各国逐渐加大了对神经网络的投入，神经网络发展迅速。

第五阶段:90年代，人工智能出现新的研究高潮。由于网络技术特别是互联网技术的发展，人工智能开始从对单个智能主体的研究转向对基于网络环境的分布式人工智能的研究。不仅研究了基于同一目标的分布式问题求解，还研究了多智能体的多目标问题求解，使人工智能更加实用。此外，由于多层神经网络模型的出现，人工神经网络的研究和应用出现了欣欣向荣的景象。

第三，人工智能的多元应用

1.人工智能在管理系统中的应用

将人工智能应用于企业管理的意义不在于提高效率，而在于用计算机来实现人们真正需要做的事情，而工业工程信息技术是人力做不到或者很难做到的。将人工智能应用于企业管理，以数据管理和处理为中心，围绕企业核心业务和主导流程建立若干个主题数据库，所有应用系统都要围绕主题数据库建立和运行。也就是说，对企业各部门的数据进行统一整合管理，建立人工智能的应用平台，成为企业管理和决策的关键因素，体现了人工智能在企业管理中的巨大价值。

2.人工智能在工程领域的应用

人工智能在地质勘探、石油化工等工程领域也发挥着非常重要的作用。早在1978年，美国斯坦福国际问题研究所就开发了矿产勘查评价专家系统，用于勘查评价、区域资源评价和钻井井位选择。它是工程领域第一个人工智能专家系统，它发现了一个价值超过1亿美元的钼矿床。

3.人工智能在技术研究中的应用。

人工智能在电子技术领域的应用由来已久。随着网络的快速发展，网络技术的安全性成为人们关注的焦点。因此，需要在传统技术的基础上改进和改变网络安全技术，大力发展数据挖掘技术、人工免疫技术等高效的AI技术，开发更先进的AI通用和专用语言及应用环境，开发专用机器，而人工智能技术为其提供了一定的可能性。

四、人工智能的未来思考

人工智能近期的研究目标是建造智能计算机，代替人类从事各种复杂的脑力劳动。正是根据这一近期的研究目标，人们将人工智能理解为计算机科学的一个分支。当然，人工智能也有其长远的研究目标，即探索人类智能和机器智能的基本原理，用自动机()研究人类思维过程和智能行为的模拟。这一长远目标远远超出了计算机科学的范畴，几乎涉及自然科学和社会科学的所有学科。如今，人工智能已经进入21世纪，它必将为国民经济的发展和人类生活的改善做出更大的贡献。但从目前人工智能的发展现状来看，其研究也存在一些问题， 这主要表现在以下三个方面:

1、宏观和微观隔离

一方面，哲学、认知科学、思维科学、心理学所研究的智力水平过高，过于抽象；另一方面，人工智能逻辑符号、神经网络、行为主义研究的智能水平太低。这两个方面相差太远，中间还有很多层次要研究。目前还不能做到宏观和微观有机结合，相互渗透。

2、全局与局部分离

人工智能是大脑系统的整体效应，层次丰富，具有多面性。但是，象征主义只是抓住了人脑的抽象思维特征；联结主义只是形象地模仿人的思维特征；行为主义关注人类智能行为的特征及其进化过程。这就导致了三者之间明显的局限性。因此，人工智能必须从多层次、多因素、多维度和全球视角进行研究，才能克服上述局限性。

3.理论脱离实践。

大脑的实际工作，在宏观上，已经知道很多；然而情报五花八门，变幻莫测，错综复杂，很难理出头绪。微观上，我们对大脑的工作机制知之甚少，这使得我们很难找出其中的规律。在这种背景下，各种人工智能理论只是一些人的主观猜测，在某些方面表现出“智能”是相当成功的。

动词 （verb的缩写）结论

人工智能一直处于计算机技术的前沿，其研究理论和发现将在很大程度上决定计算机技术的发展方向。虽然人工智能的研究和应用已经取得了很多成果，但是距离全面普及和应用还有很长的路要走，还有很多问题需要解决，需要多学科研究专家的合作。因此，要从根本上了解人脑的结构和功能，完成人工智能的研究任务，就必须找到并建立更新的人工智能框架和理论体系，从而为人工智能的进一步发展奠定坚实的理论基础。我们坚信，在不久的将来， 人工智能技术的应用和发展，必将对人们的生活、工作、教育产生更大的影响。

摘要:STEM教育已成为世界发达国家基础教育研究的热点。通过加强科学、技术、工程、数学等学科之间的联系，突破学科壁垒，采用更加灵活的学习方式，让学习者在真实情境中进行深度学习，有利于创新人才和高层次技术人才的培养。

[关键词] STEM教育；人工智能；机器人；编程创新

随着现代信息技术的飞速发展，人工智能这一“技术英雄”在世界范围内如火如荼地进行着竞赛，迅速成为技术创新的第一梯队。未来十年，我们将进入一个不可想象的智能社会。智能机器人是信息技术发展的前沿领域。智能机器人教育具有实践性、探索性、综合性强的特点，有助于学生快速接触前沿研究，开拓思维，开阔视野，开展智能机器人教研活动，让小学生从小接触人工智能，感受其非凡魅力。是小学阶段实现STEM教育理念，提高学生实践能力，培养学生创新精神的最佳途径。

一、人工智能教育的背景

国务院2017年公布的《新一代人工智能发展规划》宣布:举全国之力，2030年要抢占人工智能全球制高点！人工智能已经正式上升为国家战略。2018年7月，中国第二届STEM大会召开。深圳福田举办时，邀请国内外著名专家学者进行主题演讲，介绍最新的STEM教学理论和实践成果，在福田掀起了STEM教育的热潮。在新一轮教育规划中，福田区加快了教育综合改革，将“智能教育”作为未来发展方向，建立了与中心区相匹配的智能教育服务体系。STEM利用科学， 数学知识和先进技术，用工程思维解决现实问题。其教育的核心是:发现问题——设计解决方案——利用科学、技术和数学知识实施解决方案——并将解决方案传达给每个人。基于学校学科融合的理念，我校积极探索STEM教育模式，开设机器人STEM课程，开展教师课题研究和学生探索性小课题研究，积极组织学生参加区、市级机器人创客竞赛，积极参与人工智能教学研究，培养学生STEM素养。

第二，以课程建设为核心，提高学生的STEM素养

机器人STEM课程是激发学生学习人工智能知识的兴趣，培养学生综合能力，挖掘学生潜能的课程。主要学习内容是机器人的设计、组装、编程和操作，主要目标是培养学生的观察能力、分析能力、想象力、逻辑思维能力和实践能力，提高学生的信息技术核心素养。机器人配备了各种功能部件:砖块、轴、轮子等机械部件，大型电机、中型电机等动力部件，光电、触摸、红外传感器，以及机器人的核心部件——控制器。通过动手创作，学生发挥想象力和创造力，组装和集成零部件，建造各种具有实用功能的机器人。在搭建各种主题作品的过程中，锻炼了学生的实践能力， 并且培养他们的逻辑思维和解决问题的能力。他们在做中学，在玩中学，在玩学校，享受着人工智能带来的无穷乐趣。

第三，在课题研究的指导下，促进师生的专业成长

项目研究是学校发展的源泉，是促进师生专业成长的重要途径。机器人教育是一门综合性、前瞻性和创新性很强的学科。如何为学生学习“思维体操”提供一个全新的“表演舞台”，使教学达到“效率高、印象深、气氛雅、感觉新”的明显效果，一直是我们在机器人教学研究中最关心的问题。为此，我校信息技术教师申请了福田区教育科学“十三五”项目“基于STEM教育理念的机器人构建与编程教学研究”，学生申请了2018年。深圳《乐高头脑风暴》是一个面向中小学生的探索性项目，它的构建和编程在研究中取得了很大的进展，师生们努力学习， 勇于实践，勇于创新。

以学生的探索性小项目为例，学生运用PBL项目式学习进行小项目研究。学生的学习方式从过去像容器一样的“满屋灌”转变为学生之间的“合作、交流、探究”，掌握了问题背后的科学知识，形成了解题技巧和自主学习能力。在研究过程中，学生保持开放的心态，敢于尝试新事物，从失败和成功中吸取经验教训，养成追求真理和持之以恒的科学态度，在研究中不断优化算法和改进模型，设计实用的机械臂，进一步提高机器人的稳定性和完成任务的数量和质量。团队成员在研究中不断碰撞智慧的火花，通过小组合作解决每个课题研究过程中遇到的困难， 掌握科研活动的过程和方法，在探究中孕育有价值的创新意识。

第四，搭建以参加机器人比赛为驱动的学生个性成长平台。

只有经历过千万次，雄鹰才能展翅翱翔于蓝天。机器人大赛让学生接触前沿科技，开阔视野，培养学生综合素质，让学生在同龄人中迅速脱颖而出。通过参加机器人竞赛，为学生搭建个性成长的平台，创造真实的解题场景，让学生严格按照规则进行实战比赛，不断修改机器人的设计，为机器人重新编程，从而达到尽可能好的结果，按照规则品尝成功的快乐。