从物联网到物联网：机器和机器人如何变得更加智能联网——自动化的下一个重大步骤

物联网（IoT）向机器人物联网（IoRT）的进一步发展标志着自动化的重大进步。这些技术发展将机器人技术与物联网相结合，有望开创高效、智能和互联的新时代。

机器人和人形机器人中的物联网

物联网 (IoT) 在机器人技术，尤其是人形机器人领域发挥着越来越大的作用。将物联网与先进机器人技术相结合创建了机器人物联网 (IoRT)，为机器人提供了新的功能和应用。 “将机器人技术与物联网技术相结合，创建了一个远远超越传统自动化系统的智能网络。”

网络和数据交换

物联网的核心优势之一是能够将机器、设备和系统相互联网。此功能通过 IoRT 扩展到机器人技术。联网机器人能够实时交换数据，从而使流程更加高效。

网络的具体优势：

• 主动维护：机器人可以独立报告其维护需求，从而最大限度地减少停机时间。
• 提高灵活性：联网机器人可以更轻松地适应不断变化的生产要求。
• 优化资源利用：实时数据可以精确控制物料流和工作流程。

通过 IoRT 实现的高级功能

物联网通过集成互联网扩展了机器人的功能。这种网络不仅使机器人能够访问广泛的信息源，而且使它们能够与其他智能设备和系统进行交互。这创造了一种“集体智慧”。

物联网的重要特性

• 独立决策：机器人可以自主行动并使用算法处理复杂的任务。
• 数据融合：来自不同传感器和来源的信息被结合起来，以实现更精确的环境分析。
• 物理交互：与传统的物联网设备不同，IoRT 机器人能够与其环境进行物理交互，例如通过抓取、移动或操纵物体。

应用领域

物联网的可能用途多种多样，从工业应用到研究。如今，物联网系统已应用于各个行业：

• 汽车行业：机器人通过精确使用数据来组装零部件并优化生产流程。
• 电气工程和电子产品：物联网能够处理敏感组件并确保无差错生产。
• 机械工程：通过物联网，生产线可以变得更加灵活和高效。
• 航空航天：智能机器人用于维护任务和复杂的制造过程。
• 食品包装：网络系统优化包装线并减少材料消耗。

人形机器人的进展

除了工业机器人之外，物联网也正在推动人形机器人的发展。这些机器模仿人类的动作和行为，从而扩大了其可能的用途范围。

先进的仿人机器人的例子：

• 波士顿动力公司的 Atlas：一款人形机器人，具有出色的敏捷性和协调性，可用于救援行动和后勤任务。
• FACE：一款旨在探索人类与机器人之间情感互动的机器人。此类系统可以在护理、治疗或客户服务中发挥作用。

尽管物联网提供了广阔的前景，但仍然存在一些需要克服的障碍：

技术挑战

• 可靠的无线连接：稳定、快速的互联网连接对于确保实时通信至关重要。
• 数据安全：网络增加了网络攻击的风险，这就是需要强大的安全措施的原因。

道德问题

• 自主与控制：应该给予机器人多少选择自由，谁对错误决定负责？
• 劳动力市场变化：自治系统的使用可能会取代现有的工作并加剧社会不平等。

与传统机器人系统相比，IoRT 的优势

与传统的机器人系统相比，物联网具有在各个领域发挥作用的众多优势：

1. 更精确的控制：通过使用传感器数据和算法，机器人可以执行更精细的运动，例如在医学领域。
2. 扩大运动自由度：物联网系统提供超出人类能力的移动性，这在手术中特别有利。
3. 改进的可视化：借助现代相机技术，可以更好地捕获和分析细节。
4. 远程控制：医生或工程师可以远程控制机器人，使其更容易在危险或难以到达的环境中使用。
5. 成本优化：尽管购置成本很高，但通过更高效的流程和更低的维护成本可以实现长期节省。
6. 新技术的集成：虚拟现实和增强现实的结合为培训和模拟带来了新的可能性。

物联网仍处于发展的早期阶段，但潜力巨大。在接下来的十年中，联网机器人可能会在众多行业中发挥核心作用。特别是，物联网与人工智能（AI）的结合有望进一步推动发展。

研究人员正在加紧努力，以克服现有的挑战并最大限度地发挥该技术的优势。法规和道德准则将在确保负责任地使用这些创新方面发挥关键作用。

“机器人物联网可以从根本上改变我们的工作和生活方式。这是一个激动人心的时刻，技术和创造力携手塑造未来。”

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“技术进步总是为我们开辟新的视野。”这句话可以应用于很多方面，但在自动化的背景下，它闪耀着特别令人兴奋的光芒。几年前还被认为是未来愿景的概念和技术正在快速发展。物联网（IoT）已经引发了工业、家庭和日常生活社会的深刻变化。现在，另一个层次的网络正在兴起：机器人物联网 (IoRT)。这涉及将机器人技术与已知的物联网概念相结合，以便以前所未有的程度联网、协调和持续改进机器和智能设备。

这种不同学科——传感器、执行器、人工智能（AI）和无线通信——的融合可以被理解为一种进化，其中经典工业机器人成长为独立行动、学习和网络系统。以下论文探讨了物联网的基础知识、当前发展和未来前景，确定了挑战和机遇，并重点介绍了人形机器人和机器人如何适应这一背景。

1.基础知识：从物联网到物联网

物联网（IoT）的理念是将日常物体、机器和设备连接到互联网，以便实时交换、分析和使用数据。例如，在工业环境中，这意味着机器可以在损坏发生之前识别并报告其自身的维护需求。在日常生活中，我们会遇到联网家用电器形式的物联网，它们会通知我们冰箱的填充程度或调整能耗。

机器人物联网 (IoRT) 更进一步：机器人不仅联网来收集数据或执行命令，而且它们的行动也越来越自主。您能够理解复杂的情况并自己做出决定。现代传感器技术、机器学习和通过互联网进行的数据交换创建了一个系统，在该系统中，机器人不是孤立地工作，而是与其他机器、人和数据网络不断通信。这为从高度专业化的制造到医疗和护理再到智慧城市的应用领域创造了巨大的潜力。

2. 联网与数据交换

IoRT 系统基于坚实的网络基础设施。每台机器、机器人和智能设备都能够实时发送和接收数据。该数据可以包括例如生产参数、状态信息或传感器数据。因此，生产中的网络机器人可以“动态”检索有关其环境的信息并启动适当的操作。这实现了高度的灵活性并防止不必要的停机。

“联网机器人有可能如此精确地记录其环境，甚至可以预测何时即将发生故障。”这一声明清楚地表明了为什么可以更智能地规划维护工作以及如何通过该网络优化生产流程。持续分析各个组件的状态并将其与其他系统进行比较的机器人可以在错误实际发生之前请求自己进行维护。通过这种方式，可以得出主动维护措施，从而降低成本并提高生产率。

另一个优点是提高了灵活性。如果生产链中的机器人出现故障，系统可以快速反应并重新安排流程。其他机器人或机器可以在维修时弥补故障。这不仅节省了时间，还提高了整个生产的可靠性。

3. 传感器集成与自主决策

传感器技术在物联网概念中发挥着关键作用。现代机器人配备了各种传感器，包括摄像头、激光雷达系统、压力和触摸传感器、温度传感器、陀螺仪等等。这些传感器为机器人提供了周围环境的全面图像。使用机器学习和人工智能领域的算法，机器人可以实时分析传感器数据、识别模式并采取适当的行动。

“网络机器人不断地从其环境中收集的数据中学习。”由于云连接和强大的计算机网络，可以在很短的时间内处理大量数据。机器人不仅从自己的行为中学习，还从其他机器人和系统的经验中学习。这创造了一种群体智能，整个网络从每个机器人的经验中受益。

这种分析数据和做出独立决策的能力使得物联网系统对于复杂的场景特别有趣。在智能工厂中，机器人可以独立确定订单优先级、调整路线，甚至可以与人类员工或其他机器人协作。他们不断学习，能够适应不同的要求。

4. 人形机器人和机器人

物联网一个特别令人着迷的领域是人形机器人的开发，其目的是在外部形状、运动顺序和认知能力方面尽可能接近人类。 “人形机器人是将机器直观地融入人类世界的关键。”这些机器人需要在平衡、运动技能和基于人工智能的感知领域进行深入研究。

波士顿动力公司的 Atlas 等例子已经令人印象深刻地展示了该技术的先进程度。 Atlas 可以执行复杂的动作、爬楼梯、翻筋斗或克服障碍。其他项目，例如专门为研究情感互动而开发的机器人 FACE，表明机器人能够解释和代表人类面部表情和手势是多么重要。这可能会在未来找到相关的应用，特别是在护理或客户服务等领域。

但人形机器人并不局限于简单地复制人类形态。它们的功能通常在于需要人类精细运动技能的任务，例如在某些装配过程中。此外，它们还作为测试人工智能功能的实验平台。因为它们类似于人类的身体，所以它们必须在一个为人类设计的世界中航行。这为完全融入我们的生活环境铺平了道路。

5、工业应用领域

工业领域是目前IoRT系统的主要应用领域。工厂、物流中心和生产车间已经有许多成功实施的例子。主要重点是提高效率。汽车行业正在使用联网机器人来加快装配流程，同时提高质量。在电气工程或机械工程中，智能机器人系统有助于更准确、更安全地执行复杂的制造步骤。

还有航空航天业的问题，需要高精度的机器人解决方案。实时响应环境信息的网络机器人可以更安全、更快速地生产组件，即使是最小的偏差也可能导致严重问题。食品包装领域也需要智能联网机器人，以快速、卫生地对包装产品进行分类或码垛。

6. 物联网在医学和外科领域的应用

另一个有趣的领域是医学和外科。 “物联网系统可以实现远程控制，并在手术中设定新的精度标准，特别是在微创手术中，机器人可以为外科医生提供支持，甚至可以执行以前困难或有风险的手术。”传感器、3D 摄像头和触觉反馈系统用于为医生提供手术区域的详细概览。得益于高分辨率成像和精确的运动控制，手术过程更加温和、更加精确。

这些手术机器人越来越多地连接到互联网以交换数据、支持诊断甚至远程连接专家。未来的一个潜在愿景是，世界各地的专家将能够在几秒钟内就疑难病例提供建议，而无需亲自到场。尽管该领域仍存在数据保护和延迟等挑战需要考虑，但好处是显而易见的。

7. IoRT与传统机器人系统相比的优势

传统的机器人系统通常与周围环境隔离地工作。尽管它们具有高精度和可重复性，但如果没有网络，它们就会失去物联网系统可以提供的活力和灵活性。这里至关重要的是来自各种来源的数据的实时通信和持续反馈。

以下是物联网系统的一些主要优势：

提高精度

通过特殊算法、过滤器和实时分析可以实现更精细的控制。例如，所谓的震颤滤波器可以补偿最小的振动，从而确保高精度的运动。这对于医学等精细活动尤其重要。

增加行动自由度

由于物联网系统基于新颖、高度灵活的结构，并提供多种控制选项，因此它们可以以不寻常的角度移动，从而执行人类能力有限的任务。这意味着生产步骤可以更加高效，并且手术过程可以更加温和地进行。

改进的可视化

3D相机和高分辨率图像处理系统使操作员或自主机器人能够显着改善感知。即使是很小的细节也能被实时捕捉，并可以放大十倍显示。

遥控

所谓的“主从”原理允许机器人进行远程操作。这有利于操作员在符合人体工程学的最佳位置工作。同时，减少了身体压力，并且可以毫不费力地弥合空间距离。

节约成本

尽管购买复杂的机器人系统价格昂贵，但从长远来看可以节省成本。原因是提高了效率、减少了停机时间并优化了流程。系统处理的干预措施或生产步骤越多，投资的分配就越好。

未来潜力

物联网远远超出了纯粹的机器人技术。虚拟和增强现实的集成可以进一步优化规划、培训和执行。在大数据分析和人工智能的交互下，全新的商业模式和应用领域正在出现。

8. 挑战与安全

尽管物联网具有诸多优势，但它并不是一定会成功。必须满足高要求，特别是在医学或航空等安全关键领域。 “当机器人和人类更加紧密地合作时，安全是最重要的。”这包括冗余系统、可靠的通信渠道和严格的数据保护准则。因为只要有大量数据通过网络设备传输，就存在潜在的网络攻击网关。为此，制造商和研究机构正在研究安全协议、加密技术和应急机制。

互联网连接的技术可靠性也至关重要。在偏远地区或网络覆盖不稳定的环境中，联网机器人的功能无法得到充分保证。另一个方面是道德因素：“当机器做出独立决策时，必须明确界定谁对它们负责。当涉及到生命和健康时，这个问题尤其重要。”法律框架往往仍在制定中，而技术已经在快速发展。

9. 道德和社会问题

除了技术可行性和经济意义外，社会接受度也起着核心作用。许多人对机器人持怀疑态度，尤其是乍一看机器人是否具有“人类特征”。范围从对新可能性的热情到担心人类工人可能被机器人取代或技术可能失控。

“必须在早期阶段澄清道德问题，以免物联网应用本身成为目的。”其中包括数据主权、隐私以及在重要决策中人被机器取代的风险等问题。为了避免未来自主系统可能造​​成伤害，研究人员、政治家、行业代表和伦理委员会之间的跨学科合作至关重要。

10.联网机器人

尽管取得了令人瞩目的进展，但物联网仍处于发展的早期阶段。然而，人工智能和改进的传感器的快速发展，加上日益强大的网络，预计将在未来几年提供突破。 “我们今天看到的只是一个开始。”联网机器人很快就会在家庭中使用，以支持老年人或需要护理的人。他们可以在灾区寻找失踪人员，通过连接无人机分析农业土壤并开展种植工作，或者在工厂组织全自动化生产流程。

随着每个应用场景，数据库变得越来越大，未来应用的学习曲线也变得更加陡峭。在不久的将来，机器人将通过物联网融入一种集体超级智能的愿景不再是科幻小说，而是一种可能的前景。因此，今天制定正确的路线非常重要。研究、行业和政治必须就指导方针、标准和认证达成一致，以便创新和安全齐头并进。

11. 机器人和人工智能物联网的好处

机器人物联网（IoRT）将物联网的优势与机器人和人工智能相结合。网络机器人能够使用最先进的传感器技术感知环境，根据大量数据做出决策并与其他系统协调。这不仅提高了工业生产的效率，而且还开辟了医疗、护理、运输甚至私人家庭的全新应用领域。

“物联网的力量在于它使机器能够超越自我——它们可以相互学习、适应和交流。”然而，这一进步也带来了数据安全、道德问题和技术可靠性方面的挑战。只有在安全性和可靠性得到保证、社会条件合适的情况下，物联网才能充分发挥其潜力。

随着机器人越来越融入我们的日常生活，认真对待人们及其需求和恐惧至关重要。良好的沟通和透明的决策可以促进对新技术的信任。通过这种方式，物联网可以帮助补充而不是取代人类的能力，并塑造一个机器与我们合作、负责任地工作的世界。机器人技术和网络技术使日常生活变得更轻松并处理复杂任务的协同共存愿景可能成为自动化新时代的基础——在这个时代，机器人成为我们得力的助手并推动几乎所有生活领域的创新。

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