農(nóng)業(yè)

 

　　即使在發(fā)達國家，農(nóng)業(yè)也依然是勞動密集型行業(yè)，需要依靠大量的外來務(wù)工人員。當前土地集約經(jīng)營和農(nóng)場規(guī)?；l(fā)展的傾向?qū)r(nóng)業(yè)自動化提出了更高的要求。雖然谷物農(nóng)業(yè)已經(jīng)大量機械化，比如一個聯(lián)合收割機就可以完成數(shù)以百計的勞動者的工作任務(wù)，但是還有些其他任務(wù)很難實現(xiàn)自動化。

 

　　農(nóng)業(yè)機器人是一種以農(nóng)產(chǎn)品為操作對象、具有信息感知以及四肢行動能力、能重復編程的柔性或自動化或半自動化設(shè)備，集傳感技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、人工智能技術(shù)、通訊技術(shù)、圖像識別技術(shù)、精密及系統(tǒng)集成技術(shù)等多種前沿科學技術(shù)于一身。運用農(nóng)業(yè)機器人代替人力的手工勞動，在產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后各環(huán)節(jié)中大面積采用機器人作業(yè)，從而降低勞動的體力強度，提高勞動效率。

 

　　一些常見的農(nóng)業(yè)機器人包括：

 

　　采摘機器人，對作業(yè)對象自行識別，選擇成熟農(nóng)產(chǎn)品進行采摘；

 

　　嫁接機器人，利用傳感器和計算機技術(shù)相融合，能夠使嫁接苗的子葉方向?qū)崿F(xiàn)自動識別、判斷，同時能完成砧木、穗木的取苗等一系列嫁接過程的自動化作業(yè)；

 

　　噴霧機器人，提高了生產(chǎn)效率，使農(nóng)業(yè)人員避免了農(nóng)藥中有毒物質(zhì)的傷害；除草和施肥機器人，由智能化拖拉機和全球定位計算機系統(tǒng)組成，作業(yè)時只在有雜草的位置噴灑除草劑或定點施肥，大大減少了除草劑和肥料的用量，降低了費用的同時也減少了對土地和作物的污染；

 

　　放牧機器人能夠檢查數(shù)目、分發(fā)飼料，把走散的羊趕回羊群，也具有護衛(wèi)庭院、安全檢查、尋覓救援等功能。

 

　　此外，還包括樹木修剪機器人、耕地分揀機器人、擠牛奶機器人等，在農(nóng)業(yè)耕作和養(yǎng)殖等各方面都能有效提高生產(chǎn)率和解放生產(chǎn)力。

 

　　醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)

 

　　隨著人口老齡化趨勢的加深，醫(yī)療健康行業(yè)無疑將是未來機器人技術(shù)應(yīng)用大放異彩的領(lǐng)域之一。麥肯錫全球研究院發(fā)布的《12項顛覆性技術(shù)》中提到，未來機器人會發(fā)展得更敏感、靈巧、更有智慧，可完成以往認為過于細致或不符經(jīng)濟效益的工作。若用于醫(yī)學上，機械人手術(shù)系統(tǒng)可降低風險，機器義肢可恢復截肢者或老人的四肢功能，養(yǎng)老機器人也能為老年人提供看護、體檢、行動輔助、鍛煉等功能。

 

　　醫(yī)療領(lǐng)域中很有發(fā)展前途的機器人技術(shù)可分為三大類：宏觀機器人技術(shù)，微型機器人技術(shù)以及生物機器人技術(shù)。

 

　?。?）宏觀機器人技術(shù)主要包括：①醫(yī)用康復機器人為殘疾人和老年人提供外部協(xié)助和支持服務(wù)，并利用信息傳輸和通訊體統(tǒng)幫助醫(yī)生實時監(jiān)控病情和提供專業(yè)建議；②外科手術(shù)機器人協(xié)助醫(yī)生的手術(shù)過程；③制藥環(huán)節(jié)的工業(yè)機器人運用能夠?qū)崿F(xiàn)精準化控制和批量化生產(chǎn)。

 

　?。?）微型機器人技術(shù)從毫米級到微米量級甚至納米量級不等，主要包括侵入性顯微外科機器人和新一代微型化的機電一體化醫(yī)療用品。在外科手術(shù)中，微型機器人可以進入到病人體內(nèi)根據(jù)需要游動并反映體內(nèi)病癥情況，定點釋放藥物，協(xié)助外科手術(shù)治療，如注射麻醉劑或修補血管等，降低成本損耗并大大提高成功率。

 

　　（3）生物機器人與其他機器人最大的區(qū)別是其是由有生命的材料構(gòu)成的而不是單純用金屬材料構(gòu)成的。生物機器人技術(shù)涉及生物系統(tǒng)的建模和模擬等問題，以便能更好地了解人體生理學。隨著仿生學和生物機器人技術(shù)的發(fā)展，生物機器人將用于為殘障人士提供義肢或提供人體機能增進，或許有一天能夠創(chuàng)造出現(xiàn)實版的“鋼鐵俠”。

 

　　總的來說，機器人技術(shù)的運用在兩個主要的醫(yī)療領(lǐng)域帶來變革：一是作為醫(yī)療設(shè)備協(xié)助外科手術(shù)治療，二是對殘疾人和老年人的康復護理協(xié)助。

 

　　日本、歐洲等國包括中國老齡化現(xiàn)象的日趨嚴重，催生出醫(yī)療機器人最熱門的一個方向——養(yǎng)老機器人。養(yǎng)老機器人包括遠程控制的陪護機器人、可以檢測身體健康狀況并制定鍛煉方案的智能訓練儀、可幫助老人站立和行走的智能電動車機器人等，并且已經(jīng)投入到醫(yī)院、養(yǎng)老院、家庭中使用。對養(yǎng)老機器人的使用可以自動采集老人日?；顒拥臄?shù)據(jù)及監(jiān)測環(huán)境，實現(xiàn)區(qū)域無線定位，對火災、老人摔跤等異常情況及時提供快速預警、報警，提升養(yǎng)老機構(gòu)信息化水平和工作效率，為老人們提供更專業(yè)、安全、貼心的陪護照顧，幫助老年人自由行動，提高老年人生活質(zhì)量。

 

　　家庭與個人服務(wù)

 

　　家庭與個人服務(wù)機器人的運用范圍最廣闊，種類繁多，且未來發(fā)展空間更大。智能型服務(wù)機器人在家庭生活中主要有安防、清潔、看護等家政功能，并且在未來發(fā)展為具有智能中樞系統(tǒng)的智能居室或智能空間。

 

　　安防機器人如家用警察Rovio，通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭、GPS等設(shè)備按照設(shè)定的路線在家中巡視，檢查可能存在的威脅并及時發(fā)出預警。

 

　　家務(wù)機器人能自動擦地與擦窗，提供日常清潔維護，如掃地機器人iRobot Roomba等。

 

　　家庭護理機器人能夠巡視檢查并看護小孩和老人，隨時滿足基本需求，提供陪護。老齡化問題嚴重的“機器人王國”日本開發(fā)出了新型仿人型家庭護理機器人Twendy-One，集與人溝通、為人類提供安全幫助和靈巧的操作性于一身，專門為老年人、殘障人等行動不便人士服務(wù)。它可以撿拾物品、擦拭地板、準備食物，也能將行動不便的人抱起并移動，甚至能和人聊天。

 

　　智能中樞系統(tǒng)的運用相當于為房屋裝上一個智能的“大腦”，將具備計算能力、感知能力、執(zhí)行能力的智能設(shè)備安裝在室內(nèi)的多個位置，使得普通的室內(nèi)環(huán)境變成一個智能的、知識的、能夠為用戶提供支持的智能空間。家庭服務(wù)機器人智能空間的建立可以通過在室內(nèi)環(huán)境布置各種環(huán)境信息檢測傳感器、用于數(shù)據(jù)處理和信息服務(wù)的計算機、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、人機交互界面以及執(zhí)行器件等，輔助機器人實現(xiàn)準確導航、精確定位等工作，同時完成抓取、運送、整理家具和物品等各種家政服務(wù)工作。

 

　　而智能機器人在個人服務(wù)方面的應(yīng)用主要是教育和娛樂功能，代表是寵物機器人。索尼公司推出的智能寵物狗Aibo能夠自我學習和成長，不僅模仿現(xiàn)實中寵物狗的百位、打滾等動作，還能夠識別主人指令并作出回應(yīng)，為人們提供陪伴和娛樂功能。此外，教育機器人的發(fā)展也前景可觀。

 

　　教育行業(yè)

 

　　機器人技術(shù)的結(jié)構(gòu)化和模塊化發(fā)展不僅使機器人走入個人與家庭生活，也對教育領(lǐng)域產(chǎn)生了顯著的變革，誕生出了機器人教育和教育機器人。

 

　　教育機器人是由生產(chǎn)廠商專門開發(fā)的以激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)學生綜合能力為目標的機器人成品、套裝或散件。它除了機器人機體本身之外，還有相應(yīng)的控制軟件和教學課本等。教育機器人主要用于機器人競賽和課內(nèi)外教學。

 

　　機器人競賽在國際和國內(nèi)都十分盛行。國際競賽主要有幾種類型：①機器人足球競賽，最具影響的主要是FIRA和RoboCup兩大世界杯機器人足球賽；②機器人滅火競賽；③機器人綜合競賽，最典型的就是國際機器人奧林匹克競賽，以及FLL機器人世錦賽；④其他比賽，例如日本機器人走迷宮比賽、美國人工智能學會移動機器人比賽、國際海洋機器人競賽等。國內(nèi)比賽例如FIRA中國區(qū)比賽、CCTV杯機器人比賽、全國中小學電腦制作大賽、全國青少年教育機器人競賽、中國科協(xié)主辦的中國青少年機器人競賽等。

 

　　除了機器人競賽以外，教育機器人還被用于課內(nèi)外教學，以提高學生設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用機器人的能力和創(chuàng)新能力。北京、上海、廣東、浙江、江蘇、湖北等省市已經(jīng)先后將教育機器人納入地方課程或校本課程。

 

　　在機器人教育活動積極開展的同時，對于教育機器人基礎(chǔ)開發(fā)平臺的研究也得到了蓬勃發(fā)展。國外產(chǎn)品如樂高機器人、RB5X、IntelliBrain robot等，國內(nèi)有能力風暴機器人、廣州中鳴機器人、Sunny618機器人、通用ROBOT 教學機器人等。樂高“課堂機器人”將模型搭建和計算機編程有效地結(jié)合在一起，使孩子們能夠設(shè)計自己的機器人，在計算機上編寫程序，然后通過算機相連的紅外發(fā)射器將程序下載到機器人的大腦—RCX微型電腦中。RB5X教育機器人主要用于輔助課堂教學，幫助學生鍛煉提高聽、說、讀、寫能力，學習學科知識、電腦知識，利用它可開展一系列活動鍛煉學生的分析問題、解決問題、邏輯思維能力和培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。

 

　　教育機器人和機器人教育有利于促進教育方式的改革，在動手和創(chuàng)造中培養(yǎng)學生的綜合能力；有利于建立一門新的標準課程；有利于寓教于樂；有利于引導學生學會觀察、學會表達、學會思考、學會創(chuàng)新，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神和寬容為懷的人文品格。

 

　　國防軍工產(chǎn)業(yè)

 

　　軍工自動化來源于高精尖技術(shù)戰(zhàn)爭需求與減少人員傷亡。掃雷機器人、作戰(zhàn)機器人、偵察機器人、哨兵機器人、排雷機器人、布雷機器人等軍用機器人投入軍事領(lǐng)域?qū)⒋蟠鬁p少人員傷亡，提高作戰(zhàn)成功率；機器人的軍事化發(fā)展也推出了無人飛行器、無人潛水器、太空機器人等高精端設(shè)備，降低了人員傷亡的同時大大延伸了作戰(zhàn)領(lǐng)域空間，顯著提升作戰(zhàn)效能，降低了作戰(zhàn)成本；微型機器人和仿生機器人如昆蟲機器人的投入運用更增強作戰(zhàn)部隊的靈活性和機動性，適應(yīng)反恐特殊作戰(zhàn)。