模式識別在機器人技術(shù)中的應(yīng)用

趙淇濤

摘 要 機器人技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，隨著機器人技術(shù)的逐漸興起，智能醫(yī)療、工業(yè)自動化逐漸發(fā)展起來，使人們的工作和生活逐漸信息化智能化。模式識別技術(shù)作為智能機器人應(yīng)用的基礎(chǔ)，其獨特的技術(shù)特點使其應(yīng)用較為困難，許多問題還亟待解決。文章通過對模式識別技術(shù)的分析，研究模式識別在機器人技術(shù)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢，討論帶有模式識別技術(shù)的機器人可能遇到的問題。

關(guān)鍵詞 模式識別；機器人技術(shù)；自動化

中圖分類號 TP2 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）220-0108-02

模式識別是一種在觀測的基礎(chǔ)上，利用計算機將一系列物理對象進行分類，使得識別結(jié)果與對象很好地相符的技術(shù)。應(yīng)用這一技術(shù)，在很大程度上我們的許多工作可以由機器來替代執(zhí)行。數(shù)十年來，機器人技術(shù)作為一個新興領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展。

把模式識別應(yīng)用于機器人技術(shù)之中，使機器人能夠?qū)Ω鞣N對象進行精確識別，對獲取的信息進行分析，處理，這樣，機器人就具備了更加強大的識別、處理功能，為我們提供更加便捷的服務(wù)，滿足我們的需求。搭載模式識別技術(shù)的智能機器人已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展前景。

1 模式識別與機器人技術(shù)的特點和發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 特點

模式識別是生物的一項基本技能，我們常在不經(jīng)意間進行著模式識別。模式識別是對識別對象的各種信息進行分析、處理，從而對識別對象進行描述、分類、解釋的過程，是人工智能和信息科學(xué)的重要組成部分。模式識別主要研究兩個方面，一是研究生物體如何進行感知，二是研究如何利用計算機實現(xiàn)模式識別從而完成給定的任務(wù)[ 1 ]。

同時，模式識別與語言學(xué)、心理學(xué)、控制論、生物學(xué)等學(xué)科都有密切的聯(lián)系，與許多學(xué)科的研究都有交叉的關(guān)系。隨著時代的發(fā)展，把模式識別應(yīng)用于機器人技術(shù)之中，可以更好地實現(xiàn)其高度的自主化、智能化工作，在各個領(lǐng)域為人類服務(wù)，是發(fā)展的必然。

1.2 機器人技術(shù)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)關(guān)于機器人的研究起步較晚，但發(fā)展跟緊了時代的步伐，在一些關(guān)鍵性的技術(shù)領(lǐng)域，中國走在了世界前頭。我國在機器人領(lǐng)域取得了很多重要的研究成果：清華大學(xué)在1988年開發(fā)了THMR系列機器人，在數(shù)據(jù)通訊、人機交互、感知環(huán)境信息等方面有比較優(yōu)秀的性能；中科院沈陽自動化所于2003年研制了AGV防暴和自主避障機器人；由香港城市大學(xué)智能設(shè)計、自動化研究中心開發(fā)的吸塵機器人，對于醫(yī)院病床下的灰塵處理工作有較好的應(yīng)用[2]。此外，國內(nèi)眾多高校開設(shè)了機器人專業(yè)，高校間的機器人競賽也推動了機器人學(xué)科的發(fā)展，總而言之，機器人技術(shù)正在我國迅猛發(fā)展。

1.3 機器人技術(shù)的國外發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代初期，世界各國對機器人的研究逐步啟動。80年代，MIT和CMU等單位在美國國防部支持下相繼開展研究；由于勞動力短缺，日本于二戰(zhàn)后就開始大力發(fā)展工業(yè)機器人的研究，經(jīng)過多年的積累，現(xiàn)如今日本已經(jīng)成為機器人產(chǎn)業(yè)實力最強的國家，日本的人形機器人計劃也開展起來；機器人研究計劃在歐洲尤里卡中心也得到實施。90年代后，隨著科技的發(fā)展，機器人逐步走進人類生活，向著智能化、情感化、實用化發(fā)展，市場上出現(xiàn)了各式各樣的智能機器人，如日本的AIBO機器人、美國CMU的Navlab系列機器人等。在這些時期，機器人技術(shù)得到了空前的發(fā)展。

2 模式識別在機器人技術(shù)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

2.1 模式識別的應(yīng)用

模式識別可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷、文字識別和語音識別等方面。在血液化驗、癌細胞檢測、心電圖診斷等方面，模式識別已經(jīng)發(fā)揮重要作用。而模式識別在文字識別方面的應(yīng)用方便了我們的生活、辦公，如光學(xué)文字識別（OCR）技術(shù)可以將紙上打印的字符較為準(zhǔn)確地輸入計算機中[3]。

在語音識別方面，蘋果公司走在了前頭，iOS系統(tǒng)的Siri可以對我們的語音進行智能識別、處理，進而對我們的指令應(yīng)的作出相反應(yīng)，省去了我們復(fù)雜的操作?？梢哉f，在生活、工作的各個方面，模式識別都扮演著不可或缺的角色。

2.2 機器人技術(shù)的應(yīng)用及趨勢

在當(dāng)下，機器人的應(yīng)用趨于成熟，在各個領(lǐng)域中我們都能看到機器人的身影，其中最為常見的當(dāng)屬工業(yè)機器人。面對日益提高的勞動力成本，機器換人成了許多工廠轉(zhuǎn)型升級的出路。由此，許多工廠使用機器人來降低勞動力成本，提高勞動效率，最終達到提高效益的目的。

不僅僅在工業(yè)領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)治療、家用清理、危險作業(yè)等方面機器人也都發(fā)揮著重要作用。如在手術(shù)時應(yīng)用機器人進行精確定位，達到最小損傷的目標(biāo)；在家庭的日常清理中，掃地機器人、擦窗機器人成為新興的清潔工具，減少人們的負擔(dān)；在某些危險環(huán)境下，機器人可以代替人進行工作以保護人的安全。隨著科技的進一步發(fā)展，機器人的應(yīng)用必將日益成熟，機器人在我們的生活實踐中必將發(fā)揮更大的作用。

2.3 帶有模式識別技術(shù)機器人的應(yīng)用

機器人搭載模式識別技術(shù)可謂如虎添翼。應(yīng)用模式識別技術(shù)，機器人可以更好地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化[4]。微型機器人是21世紀(jì)醫(yī)用機器人的重要研究方向。應(yīng)用模式識別技術(shù)，微型醫(yī)用機器人可以進入人的身體，直達病灶，智能自主地進行疾病檢查、治療。這樣，醫(yī)生就可以借助機器人更加準(zhǔn)確地檢測疾病、施用藥物，不僅減小了對病患的傷害，而且減少了病患的痛苦，使得病人就醫(yī)更加高效，更加有效。

除此之外，將模式識別技術(shù)應(yīng)用于救援機器人之中，使救援機器人能夠智能識別被困人員生命體征信號，使其能夠更加準(zhǔn)確地實施救援，協(xié)助救援人員進行救援工作，挽救被困人員的生命?？偠灾?，模式識別技術(shù)應(yīng)用的重要性會隨著機器人技術(shù)的日益發(fā)展而突顯出來，帶有模式識別技術(shù)的機器人也將有更加廣闊的應(yīng)用空間。

3 帶有模式識別技術(shù)的智能機器人可能遇到的問題

3.1 安全性問題

在使用更加智能的機器人時，我們不免對這些機器人的安全性產(chǎn)生擔(dān)憂。以機器人高度的自主性、智能性，它們會像電影《終結(jié)者》中那樣，反抗人類，甚至控制人類嗎？在2015年，德國曾發(fā)生過一起安全事故，工人在工廠中安裝靜止的機器人時，忽然被其抓住并擠向金屬板，釀成慘劇。盡管這被認定是人為操作失誤造成的問題，可機器人技術(shù)應(yīng)用的安全性問題不可忽視。

3.2 實用性問題

智能機器人的研究毫無疑問是一個浩大的工程，需要在其中投入巨大的人力、物力、財力。機器人在使用的過程中軟硬件升級、維修維護、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備支持、運行損耗也會產(chǎn)生額外的費用，而過高的成本會制約智能機器人作用的發(fā)揮。一旦完成研究，投入使用的機器人可能難以達到我們的預(yù)期。

3.3 倫理性問題

隨著機器人的廣泛使用與勞動力成本的提高，機器換人成為制造業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級的一條出路。但隨之而來的，是人口失業(yè)率的提高，社會不安定因素的增加等問題。

比如，大量應(yīng)用的工業(yè)機器人已經(jīng)嚴(yán)重影響到工人的就業(yè)問題，歐美等國家已經(jīng)爆發(fā)多次工人的示威游行，抗議大范圍的機器人應(yīng)用。另外，類似于智能看護機器人、家居機器人的存在并不能完全代替親人的陪伴，幼兒的成長與老人的陪護更多是需要家人心靈上的關(guān)懷[5]。我們希望智能機器人能夠為我們解決問題而不是創(chuàng)造更多新的問題，但這些問題是我們需要面對的。

4 結(jié)論與展望

文章詳細介紹了模式識別技術(shù)與機器人技術(shù)的特點，并介紹了其應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，且對帶有模式識別技術(shù)的機器人在應(yīng)用中可能遇到的問題進行了討論。從中我們可以看到，雖然機器人技術(shù)的應(yīng)用還存在著一定問題，但是隨著機器人技術(shù)的進一步發(fā)展，許多問題的不斷解決，帶有模式識別技術(shù)的智能機器人的應(yīng)用是一個不可阻擋的發(fā)展潮流。

在當(dāng)今時代，機器人技術(shù)在各個領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿Γl(fā)揮了重要的作用。可以預(yù)想，隨著時代的發(fā)展，機器人技術(shù)必將被更加廣泛、合理、有效地應(yīng)用，進一步朝著智能化、自主化邁進。

參考文獻

[1]史海成，王春艷，張媛媛.淺談模式識別[J].今日科苑，2007（22）：169.

[2]張明.移動機器人的障礙物環(huán)境模式識別算法與實現(xiàn)[D].廣州：暨南大學(xué)，2016.

[3]戴汝為.美國模式識別研究的進展[J].機器人，1982（6）：15-19，40.

[4]李新良.模式識別理論的研究與應(yīng)用[J].北京電子科技學(xué)院學(xué)報，2011.

[5]羅定生，吳璽宏.淺談智能護理機器人的倫理問題[J].科學(xué)與社會，2018（1）.