Робототехника продолжает трансформировать мир, предлагая новые решения для старых проблем и создавая возможности для инноваций. Она оказывает значительное влияние на различные сферы деятельности и будет играть ключевую роль в будущем развитии технологий и общества в целом.
Изучение последних достижений в этой области позволяет лучше понять и использовать потенциал робототехники для улучшения качества жизни и работы.
Робототехника охватывает широкий спектр исследовательских и прикладных областей, включая такие дисциплины, как архитектура роботов, механизмы, управление, искусственный интеллект, сенсорные системы, сборка роботов, их использование в экстремальных условиях и разработка специализированных языков программирования и многие другие.
Роботы находят всё большее применение в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, коммерции, туризме, авиации и морском деле, а также в национальной обороне. Ниже приведены некоторые из наиболее важных исследовательских направлений в робототехнике.
Робототехническое зрение
Робототехническое зрение, или машинное зрение, является одним из самых захватывающих и быстроразвивающихся направлений в области искусственного интеллекта и робототехники. Эта технология позволяет машинам "видеть" и интерпретировать окружающий мир, что открывает новые возможности для автоматизации и улучшения производственных процессов.
Суть робототехнического зрения заключается в использовании камер и специализированного программного обеспечения для анализа визуальной информации. Это может включать в себя обнаружение отклонений от заданного стандарта, создание 3D-изображений на основе 2D-данных, оценку качества производства и классификацию изображений по заданным параметрам.
Машинное зрение в основном использует компьютеры для имитации функций человеческого зрения: извлечение информации из изображений объектов, их обработка и понимание, с последующим применением для фактического обнаружения, измерения и управления.
Компьютерное зрение обычно делится на низкоуровневое и высокоуровневое. Низкоуровневое зрение выполняет функции предварительной обработки, такие как обнаружение краев, обнаружение движущихся объектов, анализ текстур и получение форм, трехмерного моделирования и цветов поверхности через тени. Высокоуровневое зрение направлено на понимание наблюдаемого изображения.
Робототехническое зрение относится к системе, которая позволяет роботам обладать функциями визуального восприятия, и является одной из важных областей сенсорных интеллектуальных робототехнических систем.
Робототехническое зрение может получать двухмерное изображение окружающей среды через сенсор, анализировать и интерпретировать его с помощью процессора, а затем преобразовывать его в символы, позволяя роботу распознавать объект и определять его расположение.
Робототехническое зрение широко применяется в интеллектуальном производстве, интеллектуальном вождении и навигации, интеллектуальном транспорте, интеллектуальном сельском хозяйстве и робототехнических соревнованиях.
Технология распознавания речи
Распознавание речи, также известное как автоматическое распознавание речи, является одной из важных составляющих обработки естественного языка.
Распознавание речи — это процесс преобразования речевых сигналов в текстовую информацию, с конечной целью сделать так, чтобы машина понимала человеческий язык.
Технология распознавания речи представляет собой технологию, позволяющую машинам преобразовывать речевые сигналы в текст, понятный компьютеру, через распознавание и понимание.
По сути, распознавание речи — это распознавание образов на основе параметров речевых характеристик, при котором система, обучаясь, классифицирует входную речь в соответствии с определенным шаблоном и находит наиболее подходящий результат на основе критерия оценки.
Технология распознавания речи широко используется в роботах, и ведущие компании в области искусственного интеллекта и робототехники по всему миру активно разрабатывают и выводят на рынок продукты по распознаванию речи.
Среди наиболее известных компаний и продуктов можно выделить голосовой ассистент Siri от Apple, социальный диалоговый робот Xiaoice (Cortana) от Microsoft, персональный голосовой ассистент Xiaomi от Alibaba и устройство распознавания голоса SR301 от IFLYTEK. Также можно отметить RavenH от Baidu, умный экран Dingdong от Tencent и множество других устройств для распознавания голоса.
Сенсоры и системы восприятия
- Разработка различных новых типов сенсоров, включая сенсоров зрения, осязания, слуха, приближения, силы, телеприсутствия и других.
- Мультисенсорные системы и слияние данных сенсоров.
- Интеграция данных сенсоров.
- Активное зрение и высокоскоростное зрение для движущихся объектов.
- Модульное сенсорное оборудование.
- Технологии восприятия в экстремальных условиях.
- Непрерывное понимание и обработка языка.
- Программное обеспечение для сенсорных систем.
- Технологии виртуальной реальности.
Приводы, моделирование и управление движением
- Моделирование, управление и оценка производительности систем с дискретными событиями.
- Механизмы управления (теория), включая классическое, современное и интеллектуальное управление.
- Структура системы управления.
- Алгоритмы управления.
- Координированное управление группой роботов и групповое управление.
- Анализ динамики системы управления.
- Интерфейс контроллера.
- Онлайн управление и управление в реальном времени.
- Автономная работа и автономное управление.
- Управление голосом.
Автоматическое планирование и диспетчеризация
- Описание модели среды.
- Представление знаний для управления.
- Планирование маршрутов.
- Планирование задач.
- Планирование в неструктурированной среде.
- Планирование в условиях неопределенности.
- Планирование и навигация мобильных роботов в неизвестной среде.
- Интеллектуальные алгоритмы.
- Планирование координированных операций (движений).
- Планирование сборки.
- Планирование на основе сенсорной информации.
- Переговоры по задачам и диспетчеризация.
- Диспетчеризация роботов в производственных системах.
Компьютерные системы
- Архитектура компьютерной системы управления интеллектуальным роботом.
- Языки программирования общего и специального назначения.
- Планирование и навигация роботов на основе компьютерного зрения.
- Нейронные компьютеры и параллельная обработка.
- Человеко-машинное взаимодействие.
- Система множественной реальности (MAS).
Области применения
- Применение роботов в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве.
- Применение роботов в сфере услуг.
- Применение роботов в атомной энергетике, на высоте и в космосе, под водой и в других опасных средах.
- Горнодобывающие роботы.
- Военные роботы.
- Образовательные роботы.
- Роботы для спасательных операций при катастрофах.
- Реабилитационные роботы.
- Роботы для удаления опасностей и противомятежные роботы.
- Применение роботов в CIMS и FMS (интегрированные и гибкие производственные системы).
Прочие направления
- Дизайн микромеханических систем и ультраминиатюрные роботы.
- Совместная разработка продуктов и их автоматизированная обработка.