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设计机器人首先要考虑什么问题？

自主,系统,机器人设计机器人首先要考虑什么问题？

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

设计机器人首先要考虑什么问题？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

1、机器的实用性。

在一定场景下，解决实际的需求，提高效率；

2、外观的美观性。

符合大从的审美需求，第一眼看到它，就发自内心的喜欢它认可它。

3、灵活性。

能够帮助人们做很多事情，让大家更加省心省事。能够减少不必要的人力和资源的投入以节省成本；

4、机器自我学习能力。

回答于 2019-09-11 08:43:50

《无人军队：自主武器与未来战争》一书认为，设计机器人有三个最基本的问题需要考虑。

首先需要考虑的是机器人承担的任务类型，也就是说，你设计这个机器人是用来干什么的。

机器人承担的任务的重要性、复杂程度和风险高低各不相同。如恒温器只负责自动调节温度，而《终结者》里的“天网”则负责控制核武器。此外，对不同的机器人来说，决策的复杂性以及一旦机器执行任务失败后会产生何种后果也各不相同。

一般情况下，单台次机器人通常自主执行某些任务，人类负责其他任务并在系统内实现人机结合。

现代汽车具有一系列自主性特征：自动刹车和汽车防碰撞系统、防抱死系统、安全带自动回卷、自适应巡航控制、自动车道保持和自主泊车，等等。有些自主功能，如民航客机的自动驾驶系统，可由人为控制开启或关闭；而气囊等其他自主功能，则默认一直处于待命状态并可由用户自行开启。有些自主系统则设计为一旦处于某种极端状态，则默认不由人员控制而自行启动。如美军战斗机上集成的“自动地面防撞系统”（Automatic Ground Collision Avoidance System，Auto-GCAS）， 一旦飞机失去方向即将坠毁，自动地面防撞系统将启动，在最后一分钟拉起飞机抬离地面。目前，该系统已经在叙利亚（Syria）挽救了一架F–16战斗机。

上文中汽车和飞机的例子表明，机器系统是否被认定为自主系统，与其承担的特定具体任务紧密相关。目前，人类仍然驾驶汽车，只是在汽车上安装了更多辅助驾驶的功能，或在很短时间内实现自主驾驶。机器变得“更自主”，也开始承担更多任务，但在一定程度内仍需人类控制。“完全自主”的自动汽车可以进行自主导航和自主行驶，但仍需要人来指定目的地。

需要考虑的第二个因素是人—机关系。

在半自主系统中，机器执行一项任务后暂停，等待人类用户采取行动后再行继续，人始终在回路中（human in the loop）。与军事领域的OODA回路类似，自主系统也执行感知、决策和行动回路。但在半自主系统内，回路中有人员因素的参与。这种系统可以感知外界环境并提出行动方案，但执行行动必须得到人类操作员的批准。

机器可进行自主感知、决策和行动。人类能进行监督并在必要时进行干预。

在有监督的自主系统中，人在回路之上（human on the loop）。一旦开始操作，机器将自主感知、决策和执行操作，但人类用户可观察机器行为并在必要时进行干预。

完全自主系统可在没有人类干预的情况下自主进行感知、决策和行动。一旦人类启动系统，便不再与人类用户进行信息反馈而独立执行任务，人在回路外（human out of the loop）。

许多机器可在不同时段采取不同模式工作。你在家里时，扫地机器人清扫房间属于有监督式自主模式；如果机器人被物体卡住（我家里的扫地机器人就经常被困在浴室里徘徊，这时你可以帮它移开）；如果你不在家，扫地机器人的工作就进入完全自主模式，一旦出现故障，也只能等你回到家后再处理。我经常在回到家后发现浴室一尘不染，但家里其他地方仍然脏乱不堪。

扫地机器人把自己关在浴室里并不是它的问题，它甚至傻傻地不知道自己被卡住了。扫地机器人工作时，可能在一个地点打转转运行，它在无意识撞到门后，便有可能被关上的门困在某个房间里。

智能程度是设计机器人时需要考虑的第三个维度。

复杂性更高、智能化程度更高的机器人可在复杂环境中执行复杂任务。人们经常使用“自动的”“自动化的”和“自主的”等词语来指代机器人不同层次的智能水平。

自动系统（automatic systems）是一种很少涉及“决策过程”的简单机械。它们能够感知环境并执行任务，且感知和执行任务之间很迅速和直观。因此，自动系统的行为很容易预测。老式机械恒温器便属于自动系统，用户设定好温度后，一旦感应到温度过低或过高，机器便会自动进行制热或制冷。

相比自动系统，自动化系统（automated systems）更加复杂，在执行操作之前需要综合考虑更多的输入（条件）并权衡多个变量。即便如此，从理论上来说，人类用户仍可掌握自动化系统内部的认知过程。以新型数字化可编程恒温器为例，启动制热还是制冷功能由房间温度、日期和时间共同决定。一旦掌握系统输入和可编程参数信息，熟练的用户便可据此预测系统行为。

自主系统（autonomous systems）通常是指内部认知过程难以为用户掌握的复杂系统。换言之，在自主系统中，用户知晓该系统执行何种任务，但不确定系统会如何执行该任务。研究人员通常将自主系统视为“目标导向型”系统，即人类用户设定目标，系统如何达成目标有一定的灵活性。

以无人驾驶汽车为例，用户可指定目的地和其他目标，如避免出现交通事故等，但无法提前预测或确定无人驾驶汽车的具体动作。用户不清楚道路上的车流和障碍物情况，不知道交通灯的运行情况，也无法预测其他车辆的行进情况。

因此，为了顺利到达目的地，无人驾驶汽车在运行时必须具有一定的灵活性，可根据外界情况自主决定何时停车、启动或变道等。

无人军队：自主武器与未来战争

作者：[美]保罗·沙瑞尔

译者：朱启超 王姝 龙坤

出版发行：世界知识出版社

出版时间：2019年6月

ISBN:978-7-5012-5902-1

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