人工智能导论与实践（微课视频版）课件 第六章 智能机器人

第六章、智能机器人清华大学出版社2025-3-10本章学习目标理解大语言模型及其在智能机器人中的应用全面认识智能机器人及其发展现状与前景掌握智能机器人的核心技术和运作原理了解智能机器人的应用领域及其对社会的影响6.1大语言模型大语言模型（LargeLanguageModel，LLM），作为当前自然语言处理（NaturalLanguageProcessing,NLP）领域中的一项主流技术，凭借其卓越的语言理解和生成能力，极大增强了人类与智能机器人之间交流的自然流畅度。在大语言模型的帮助之下，智能机器人得以更精准地领悟人类指令、开展情感层面的沟通，并在多元化的应用场景中提供更为智能且人性化的服务，两者共同驱动人工智能技术迈向新的高度。6.1.1大语言模型简介010203大语言模型的崛起大语言模型通过深度学习和大数据训练，实现了对自然语言的深度理解和生成，推动了文本处理、机器翻译等领域的技术革新。智能机器人技术发展智能机器人技术融合深度学习、新材料等创新，广泛应用于生产、医疗等领域，市场规模和技术成熟度不断提升。核心技术解析感知技术和SLAM算法是智能机器人的核心技术，前者负责环境信息获取与处理，后者实现自主导航与定位。6.1.2大语言模型发展历史大语言模型的萌芽期大语言模型的研究始于信息论与概率论，通过N-gram统计模型等方法探索语言规律性，随着深度学习技术的发展，为自然语言处理带来了革命性的变革。大语言模型的突破期Google在2017年推出的Transformer架构和OpenAI的GPT模型标志着预训练模型新时代的到来，BERT模型的出现则在多个自然语言处理任务上取得了显著的性能提升。大语言模型的影响大语言模型广泛应用于文本生成、情感分析等领域，同时也在教育、医疗、金融等多个行业发挥着重要作用，提升了工作效率和服务质量。0102036.1.3应用、趋势与发展01大语言模型的庞大规模大语言模型以其海量参数著称，如ERNIE3.0Titan拥有2600亿个参数，使其能够捕捉丰富的语言细节和模式，为处理复杂语言任务提供强大支持。02卓越的性能表现大语言模型展现出卓越的语言生成与理解能力，通过先进的神经网络结构和优化算法，有效处理文本生成、语义分析等复杂任务，提升语言信息处理效率。03复杂的内部结构大语言模型内部采用多层次神经网络结构，如MaskMulti-HeadAttention和Feed-ForwardNeuralNetwork，这些结构的复杂连接和运算确保了对语言信息的高效处理。6.2智能机器人概述智能机器人是一种具备高度环境感知、外部资源交互及自适应行为调整能力的高级自动化设备。相较于基础机器人，它们拥有更加敏锐的感知能力、卓越的学习效率和更强的自主性，这使得它们能够轻松应对各种复杂多变的环境和任务挑战。随着技术的不断突破和应用领域的持续拓展，智能机器人已在农业、物流、餐饮等多个行业中展现出巨大的潜力。6.2.1机器人简介工业机器人：被广泛应用于汽车制造、电子组装、金属加工等工业领域。服务机器人：面向服务行业，完成一些繁琐的、重复性的工作，如送餐、送餐、清洁、护理等。娱乐机器人：如机器人玩具、机器人舞蹈表演等。军用机器人：执行各种危险和复杂的任务，如侦察、排雷、运输等，降低了人员的伤亡风险。探索机器人：用于太空、深海等极端环境的探索任务。它们能够耐受高温、低温、高压、低压等极端条件。6.2.2认识智能机器人6.3智能机器人的核心技术智能机器人集传感器技术、人工智能、控制理论与计算机科学等多学科精华于一体；能够自主感知周遭环境，深刻理解任务需求，并据此作出决策与执行；通过不断从环境中汲取数据并自我学习，智能机器人的适应性和智能程度得以持续提升；这种自适应与学习潜能，赋予了智能机器人在复杂多变环境中灵活应对各种挑战的能力。智能机器人能与人类或其他机器人实现高效协同与互动，促进信息的无缝共享与任务的协同达成，具有深远意义。6.3.1感知技术与路径规划01感知技术的定义与重要性感知技术是智能机器人获取环境认知的关键手段，它依赖于传感器等硬件装置捕获外界信息，并利用先进的算法和技术将这些原始信息转化为机器人可解读和利用的数据形式。路径规划技术的特性与应用路径规划技术是智能机器人领域的核心技术之一，具备复杂性、实时响应、多重约束条件及全局与局部兼顾等特性。它在扫地机器人、自动导引车辆、无人机及服务型机器人等多个领域得到了广泛应用。感知与路径规划的协同作用感知技术为路径规划提供准确的环境信息，而路径规划则根据这些信息制定出最优的行动路线，两者相互配合，使智能机器人能够自主导航、灵活避障，并出色地完成各类任务。02036.4智能机器人的应用（1）在制造业领域，智能机器人擅长承担那些重复性高、存在危险或要求极高精确度的作业，诸如组装、焊接、喷涂及质量检测等关键环节。极大地提升了生产速度与产品质量，同时有效削减了人力成本并降低了作业中的安全风险。2024年10月30日，波士顿动力公司的人形智能机器人Atlas无需人工远程操控，仅凭其先进的视觉系统、受力感应及本体感受传感器，自主地在储物柜间搬运沉重的汽车发动机部件，顺利执行了一系列复杂任务。6.4智能机器人的应用（2）在仓储与物流行业中，自动导引车辆与智能机器人已成为仓库货物搬运、库存监控及订单拣选等流程的中坚力量。京东物流在2024年推出了其自主研发的“智狼”货到人系统，能够在不超过10米净高的标准仓库内，实现超高密度的货物存储，其存储坪效相较于行业均值提升了惊人的2.5倍。6.4智能机器人的应用（3）在医疗领域，智能机器人的应用涵盖了手术辅助、康复治疗和疾病诊断等多个方面。手术机器人中的佼佼者——达芬奇手术系统，能够协助医生执行精细度极高的外科手术，极大地减轻了患者的手术创伤并缩短了康复周期。6.4智能机