協作機器人的發展趨勢

人機協同系統經歷了遙步積累、漸進發展的歷程，尤其是最近的30年，隨著人工智能的不斷發展，人機協同系統也步入了發展的“快車道”。人機協同系統經歷了數十年的發展，在很多領域已經取得了良好的應用效果與經濟效益。以下，以新近出現的協同式專家系統、計算機集成制造系統為例來進行說明  。
協同式專家系統
當前存在的大部分專家系統(計算機等)，在規定的專業領域內，它是一個“專家”，但一旦超出特定的專業領域，專家系統就可能無法工作。協同式專家系統正是為了克服一般專家系統的局限性而逐漸發展起來的。20世紀80年代中葉，隨常識推理和模糊理論實用化及深層知識表示技術的成熟，專家系統開始向著多知識表示、多推理機的多層次綜合型轉化。協同式專家系統立足于糾正傳統專家系統對復雜問題求解的簡單化，開始追求深層解釋和推理，實現原則是技術互補，起始于單純的知識表示和推理方法的結合，并逐漸發展到專家系統結構上的綜合 。
該系統能綜合若干個相近領域或一個領域多個方面的分專家系統相互協同工作共同解決一個更廣泛的問題。在研究復雜問題時，可將確定的總任務分解成幾個分任務，分別由幾個專家系統米完成。各個專家系統發揮自身的特長，解決一個問題再進行子系統的協同，確保專家系統的推理更加全面、準確、可靠。協同式專家系統協同推理解題的過程可分為四個階段：問題劃分、子問題的分配、核心子間題求解和推理結果的綜合。這四個階段是遞歸的，對于非核心子問題需維續這一過程，而且可能反復“遞歸-回潮”，直到問題解決為止。協同式專家系統廣泛應用于醫療領域，當今的器性腫疾病包括多種，肺癌、胃癌、肝癌、食道癌、鼻咽癌、白血病等。如果針對每一種悉性腫指開發一款專家系統，那么這樣的專家系統就只能輔助診斷一種癌癥：這顯然是人力與資源的浪費。專家們開發出了“沃森醫生”( Doctor Watson)及“十大常見惡性腫瘤診療專家系統”等協同式專家系統，可很好地輔助醫生們診斷出各種不同的癌癥，并給出相應的治療方案醫生與專家系統(計算機等)相互協同，不僅節約了醫生的時間與精力，而且極大地提高了診斷的準確率，取得了良好的效果。此外，協同式專家系統也廣泛應用在醫療診斷、天氣預報、化學工程、金融決策、地質勘探、語音識別、圖像處理等領域 。
計算機集成制造系統
人機協同系統也已經應用在現代制造業中，并取得了很好的成效。在現代制造業中，計算機集成制造系統正在迅速發展起來。計算機集成制造系統由美國學者哈林頓(Joseph Harrington)于1973年首次提出，指的是綜合運用現代管理技術、制造技術、信息技術、系統工程技術等，將企業生產全部過程中有關的人、機(計算機、生產及控制設備等)有機集成并優化運行的復雜的大系統。在這樣的系統中，人與機器配合工作，各司其職。人主要從事感知、推理、決策、創造等方面的工作；機器則在生產過程的實施與控制方面發揮作用，或者從事由于生理或心理因素人們無法完成的工作。在最近的幾十年中，尤其是自1990年之后，美國、西歐、日本、韓國及中因的多家化工、鋼鐵及機械制造等企業紛紛采用了計算機集成制造系統。據調查表明，多家企業在采用了計算機集成制造系統之后，明顯地提高了生產效率、產品質量與設備利用率，并顯著地減少了工程設計量，縮短了生產周期，取得了良好的經濟效益。以工業生產領域的協同機器人的任務完成過程為例來進行說明。協作機器人旨在協助人類并與人類一同作業且無須使用安全圍欄進行隔離，解決人類較難以達成的精確度或讓人類遠離危險的環境和工作，協作機器人具有協作性、安全性、快速學習、適應能力強、高效和低成本等特點。據國外相關統計數據顯示，2014年，協作機器人市場規模約為1億美元，目前正以每年50%的速度增長。預計到2020年，機器人將形成“人機共融”的新局面 。
人類的生產經歷了全手工勞動，到半自動、全自動等生產模式，未來必將走進人與機器人的協作時代，并且成為一種常態的工作模式。今天，可能只在生產線的上下料等上下游使用機器人，在裝配過程中，采用手工來裝配，配合輸送帶系統，追求單元的精益生產。未來，在生產線中，人與機器人將實現混合搭配，協作型機器人將使用多功能的爪鉗，采用引導式的高效編程，提高整個裝配系統成本竟爭力。多自由度運動學元余機械手與人類一起工作，它們緊湊運動不擾亂工人工作。未來的協作機器人在人機的工作分配方面，將簡單重復、勞動強度大的勞動留給機器人，復雜的智力勞動留給人類自己，協作機器人正在打破傳統機器人的桎梏，在追求低價、高效、安全和生產多樣化的今天或將起一場制造業機器換人的風暴  。
雖然當前人機協同系統已經廣泛應用在生產生活等各個方面，已經或正在改變人類的認知世界和改造世界的方式。然而，關于其本身的協同決策及任務有效分配問題的研究卻相對比較少，人機協同系統也面臨知識獲取的技術困境及社會問題。把握人機協同系統的發展趨勢與對人工智能的理解存在著一定的關聯。人機協同系統的發展，已經很好地實現了或正在實現弱人工智能并取得了豐碩的成果，如目前的各種專家系統。在諸多人機協同系統中，計算機已經很好地完成了人們分配和指定的計算與推理任務，在很大程度上解放了人們的雙手和大腦 。
隨著強人工智能的發展，人機推理系統也將不斷地發展，將更好地替代人們的工作，把人們從繁重的工作中進一步解放出來，不久的人機協同系統必將實現 。