模式识别在机器人技术中的应用

赵淇涛

摘 要 机器人技术是信息产业的第三次浪潮，随着机器人技术的逐渐兴起，智能医疗、工业自动化逐渐发展起来，使人们的工作和生活逐渐信息化智能化。模式识别技术作为智能机器人应用的基础，其独特的技术特点使其应用较为困难，许多问题还亟待解决。文章通过对模式识别技术的分析，研究模式识别在机器人技术中的应用及发展趋势，讨论带有模式识别技术的机器人可能遇到的问题。

关键词 模式识别；机器人技术；自动化

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）220-0108-02

模式识别是一种在观测的基础上，利用计算机将一系列物理对象进行分类，使得识别结果与对象很好地相符的技术。应用这一技术，在很大程度上我们的许多工作可以由机器来替代执行。数十年来，机器人技术作为一个新兴领域得到了迅速的发展。

把模式识别应用于机器人技术之中，使机器人能够对各种对象进行精确识别，对获取的信息进行分析，处理，这样，机器人就具备了更加强大的识别、处理功能，为我们提供更加便捷的服务，满足我们的需求。搭载模式识别技术的智能机器人已经展现出了巨大的发展前景。

1 模式识别与机器人技术的特点和发展现状

1.1 特点

模式识别是生物的一项基本技能，我们常在不经意间进行着模式识别。模式识别是对识别对象的各种信息进行分析、处理，从而对识别对象进行描述、分类、解释的过程，是人工智能和信息科学的重要组成部分。模式识别主要研究两个方面，一是研究生物体如何进行感知，二是研究如何利用计算机实现模式识别从而完成给定的任务[ 1 ]。

同时，模式识别与语言学、心理学、控制论、生物学等学科都有密切的联系，与许多学科的研究都有交叉的关系。随着时代的发展，把模式识别应用于机器人技术之中，可以更好地实现其高度的自主化、智能化工作，在各个领域为人类服务，是发展的必然。

1.2 机器人技术的国内发展现状

国内关于机器人的研究起步较晚，但发展跟紧了时代的步伐，在一些关键性的技术领域，中国走在了世界前头。我国在机器人领域取得了很多重要的研究成果：清华大学在1988年开发了THMR系列机器人，在数据通讯、人机交互、感知环境信息等方面有比较优秀的性能；中科院沈阳自动化所于2003年研制了AGV防暴和自主避障机器人；由香港城市大学智能设计、自动化研究中心开发的吸尘机器人，对于医院病床下的灰尘处理工作有较好的应用[2]。此外，国内众多高校开设了机器人专业，高校间的机器人竞赛也推动了机器人学科的发展，总而言之，机器人技术正在我国迅猛发展。

1.3 机器人技术的国外发展现状

20世纪60年代初期，世界各国对机器人的研究逐步启动。80年代，MIT和CMU等单位在美国国防部支持下相继开展研究；由于劳动力短缺，日本于二战后就开始大力发展工业机器人的研究，经过多年的积累，现如今日本已经成为机器人产业实力最强的国家，日本的人形机器人计划也开展起来；机器人研究计划在欧洲尤里卡中心也得到实施。90年代后，随着科技的发展，机器人逐步走进人类生活，向着智能化、情感化、实用化发展，市场上出现了各式各样的智能机器人，如日本的AIBO机器人、美国CMU的Navlab系列机器人等。在这些时期，机器人技术得到了空前的发展。

2 模式识别在机器人技术中的应用及发展趋势

2.1 模式识别的应用

模式识别可应用于医学诊断、文字识别和语音识别等方面。在血液化验、癌细胞检测、心电图诊断等方面，模式识别已经发挥重要作用。而模式识别在文字识别方面的应用方便了我们的生活、办公，如光学文字识别（OCR）技术可以将纸上打印的字符较为准确地输入计算机中[3]。

在语音识别方面，苹果公司走在了前头，iOS系统的Siri可以对我们的语音进行智能识别、处理，进而对我们的指令应的作出相反应，省去了我们复杂的操作。可以说，在生活、工作的各个方面，模式识别都扮演着不可或缺的角色。

2.2 机器人技术的应用及趋势

在当下，机器人的应用趋于成熟，在各个领域中我们都能看到机器人的身影，其中最为常见的当属工业机器人。面对日益提高的劳动力成本，机器换人成了许多工厂转型升级的出路。由此，许多工厂使用机器人来降低劳动力成本，提高劳动效率，最终达到提高效益的目的。

不仅仅在工业领域，在医学治疗、家用清理、危险作业等方面机器人也都发挥着重要作用。如在手术时应用机器人进行精确定位，达到最小损伤的目标；在家庭的日常清理中，扫地机器人、擦窗机器人成为新兴的清洁工具，减少人们的負担；在某些危险环境下，机器人可以代替人进行工作以保护人的安全。随着科技的进一步发展，机器人的应用必将日益成熟，机器人在我们的生活实践中必将发挥更大的作用。

2.3 带有模式识别技术机器人的应用

机器人搭载模式识别技术可谓如虎添翼。应用模式识别技术，机器人可以更好地实现网络化、信息化、智能化[4]。微型机器人是21世纪医用机器人的重要研究方向。应用模式识别技术，微型医用机器人可以进入人的身体，直达病灶，智能自主地进行疾病检查、治疗。这样，医生就可以借助机器人更加准确地检测疾病、施用药物，不仅减小了对病患的伤害，而且减少了病患的痛苦，使得病人就医更加高效，更加有效。

除此之外，将模式识别技术应用于救援机器人之中，使救援机器人能够智能识别被困人员生命体征信号，使其能够更加准确地实施救援，协助救援人员进行救援工作，挽救被困人员的生命。总而言之，模式识别技术应用的重要性会随着机器人技术的日益发展而突显出来，带有模式识别技术的机器人也将有更加广阔的应用空间。

3 带有模式识别技术的智能机器人可能遇到的问题

3.1 安全性问题

在使用更加智能的机器人时，我们不免对这些机器人的安全性产生担忧。以机器人高度的自主性、智能性，它们会像电影《终结者》中那样，反抗人类，甚至控制人类吗？在2015年，德国曾发生过一起安全事故，工人在工厂中安装静止的机器人时，忽然被其抓住并挤向金属板，酿成惨剧。尽管这被认定是人为操作失误造成的问题，可机器人技术应用的安全性问题不可忽视。

3.2 实用性问题

智能机器人的研究毫无疑问是一个浩大的工程，需要在其中投入巨大的人力、物力、财力。机器人在使用的过程中软硬件升级、维修维护、数据处理、设备支持、运行损耗也会产生额外的费用，而过高的成本会制约智能机器人作用的发挥。一旦完成研究，投入使用的机器人可能难以达到我们的预期。

3.3 伦理性问题

随着机器人的广泛使用与劳动力成本的提高，机器换人成为制造业领域转型升级的一条出路。但随之而来的，是人口失业率的提高，社会不安定因素的增加等问题。

比如，大量应用的工业机器人已经严重影响到工人的就业问题，欧美等国家已经爆发多次工人的示威游行，抗议大范围的机器人应用。另外，类似于智能看护机器人、家居机器人的存在并不能完全代替亲人的陪伴，幼儿的成长与老人的陪护更多是需要家人心灵上的关怀[5]。我们希望智能机器人能够为我们解决问题而不是创造更多新的问题，但这些问题是我们需要面对的。

4 结论与展望

文章详细介绍了模式识别技术与机器人技术的特点，并介绍了其应用和发展现状，且对带有模式识别技术的机器人在应用中可能遇到的问题进行了讨论。从中我们可以看到，虽然机器人技术的应用还存在着一定问题，但是随着机器人技术的进一步发展，许多问题的不断解决，带有模式识别技术的智能机器人的应用是一个不可阻挡的发展潮流。

在当今时代，机器人技术在各个领域中都展现出了巨大的发展潜力，发挥了重要的作用。可以预想，随着时代的发展，机器人技术必将被更加广泛、合理、有效地应用，进一步朝着智能化、自主化迈进。

参考文献

[1]史海成，王春艳，张媛媛.浅谈模式識别[J].今日科苑，2007（22）：169.

[2]张明.移动机器人的障碍物环境模式识别算法与实现[D].广州：暨南大学，2016.

[3]戴汝为.美国模式识别研究的进展[J].机器人，1982（6）：15-19，40.

[4]李新良.模式识别理论的研究与应用[J].北京电子科技学院学报，2011.

[5]罗定生，吴玺宏.浅谈智能护理机器人的伦理问题[J].科学与社会，2018（1）.