5G的开发和部署正在加速，尤其是在亚洲。现场正在进行各种试验，产品组件即将面世，测试覆盖不止一个领域。那么，挑战是什么？生态系统是如何形成的？接下来，让我们一起探索。如果机器人技术和蜂窝通信看起来像是一对奇怪的组合，那是因为第五代无线技术5G率先以无线方式满足此类应用的需求，而不是像前几代那样仅仅提高数据速率和扩大覆盖范围。被全球电信行业监管机构国际电信联盟(ITU)称为IMT-2020的雄心勃勃的标准将彻底改变蜂窝网络的构建方式、它们可以连接的设备、它们运行的??频率和它们所服务的应用程序，从而实现这一目标目标。第五代无线技术将为新一代机器人铺平道路，其中一些机器人可以通过无线而不是有线通信链路自由漫游，并利用云计算和数据存储资源。凭借这些能力，机器人可以近乎实时地动态和精确地控制，并在本地和全球范围内与人和机器连接。简而言之，5G将全面支持诸如“未来工厂”之类的应用，以及许多以前超出蜂窝和机器人能力的应用。但是，他们还需要人类吗？如今，围绕机器人以及它们将如何与人工智能(AI)一起统治世界存在很多争议，其中一些涉及人类命运相当严峻的未来。机器人的拥护者认为，机器人是人类的补充，而不是取代人类，机器人可以执行人类不擅长的功能。另一方面，一些人认为机器人可以在制造业和其他行业取代人类，从而减少数百万个工作岗位。机器人最终是否会看不起人类还有待观察，但5G几乎肯定会让它们比以往任何时候都更高效地工作并服务于更多的应用。机器人在制造业中已经无处不在，汽车行业或许是最明显的例子。其他关键应用示例包括工业和医疗。5G的创新将进一步扩展其功能，从而需要扩展机器人的真正含义。例如，自动驾驶汽车是执行来自大量传感器的指令以比人类更准确、可靠和更快地做出决策和执行功能的机器人。无人机和其他无人驾驶车辆也属于这一类。要了解5G和机器人技术之间的协同作用，没有比医疗保健更好的例子了，机器人技术在这方面具有巨大的潜力。借助5G通信和云，机器人不仅可以执行普通功能，例如在医院中将东西从一个地方转移到另一个地方，还可以实现远程手术，即医生远程安排手术，机器人在本地执行。早在2001年，内分泌外科医生JacquesMarescaux就在6,200公里外纽约市的一个控制台上率先为法国斯特拉斯堡的一名患者切除了胆囊，当时的行动被称为“林德伯格行动”(OperationLindbergh)。它证明了这一点。时间快进到2025年左右，想象一下医院手术室里挤满了机器人和人类，通过5G和云与地球上任何地方的外科医生进行协调。他们可以得到一个或多个地点的专家的协助，这些专家可以实时提供他们的专业知识。这看起来很奇妙，但这仅仅是个开始：使用虚拟现实(VR)和无处不在的云技术，应该可以将图像扫描转换为患者的虚拟三维(3D)表示。使用这种“数字克隆”，外科医生将在一个或多个机器人执行实际手术的同时，在患者的虚拟形象上远程协调手术。医生将有一种触觉但虚拟的“体验”，因为骨骼、组织和器官都会“感觉”不同。远程手术的全面方法可能不会在十年内成为现实，但随着5G和机器人技术的成熟，它将继续分阶段推出。那为什么不现在呢？除了实现远程手术和其他下一代机器人应用所需的机器人和整个“生态系统”仍处于起步阶段之外，当前的4G网络根本不具备使它们成为可能的特性所需的条件。也就是说，因为它们需要近乎即时的响应时间，所以必须将称为延迟的指标降低到前所未有的水平。延迟基本上是从通信链路中的一个点开始输入到从另一点返回无错误输入之间的时间跨度。低延迟对于未来机器人技术中以机器为中心的高可靠性通信至关重要。当前的4G长期演进(LTE)蜂窝网络具有大约50毫秒的往返延迟，但为了支持机器人等应用，5G标准认识到需要<1毫秒，这是一项重大的技术挑战。与将延迟降低到如此微小的水平相比，5G的其他承诺优势，例如云计算和更高的数据速率，相对“简单”，因为它面临不变的物理定律。要理解这一点，请考虑真空中电磁辐射的速度为3x108m/s。由于地球大气层不是真空，因此最高速度会因大气空气而略有降低。然而，由于进一步的考虑，包括光纤、地面和卫星通信链路，以及信号必须通过的电子设备和互连，其传播速度大大降低。结果是A点和B点之间的物理距离越短，延迟越低。这就是5G打算如何实现将此指标降低到<1毫秒的目标。5G将需要对共同构成云的数据中心数量进行显着的地理扩展，因为一个位置的数据中心可能距离大多数其他位置太远，无法将延迟降低到可接受的水平。这种扩展，再加上超过1Gb/s的数据速率和新蜂窝频率的使用（比目前使用的频率高一个数量级），对于实现1到100公里的距离覆盖不到1公里至关重要。毫秒延迟。工厂，重新构想5G将在创建未来工厂方面发挥关键作用，这是另一个延迟低于1毫秒的应用。结合云中几乎无限的处理和数据存储，5G通信将使下一代制造环境中的机器人能够比现在做更多的事情。机器人将能够在自身与工厂工人之间交换大量信息，从而彻底改变“车间”以及其他支持5G的设备，例如可穿戴设备和增强现实(AR)等技术。工程师可以在智能工厂中控制和检查自动化机器人。由于机器人将变得可移动并能够与人互动，因此可以显着提高生产吞吐量，同时提高产品质量和操作员安全。为了在整个重新构想的工厂中保持极低的延迟，有必要严重依赖网络中的边缘计算。边缘计算将智能和功能带到实际应用所在的网络“边缘”，类似于几十年前的分布式计算。现场机器人技术通过5G和基于GPS的地理定位对机器人进行“分拆”将使它们能够执行当今无法实现的功能。例如，在农业领域，机器人可以在田间漫游、监测生长状况并将视频和其他传感器信息发送回几乎位于任何地方的计算机，甚至可以执行喷洒、修剪和收割等活动。一家名为FFRobotics的公司开发了一种所谓的机器人新鲜水果收割机，它将机器人控制与图像处理软件算法相结合，使其能够找到并区分可销售的农产品、受损的农产品以及既不成熟也不变质的农产品。水果。一种称为高通量植物表型分析(HTPP)的技术结合了遗传学、传感器和机器人技术，可用于开发新的作物品种，以及改善营养成分和对环境条件的耐受性。这将通过使用机器人上的传感器来测量各种特性并将他们的发现发回给几乎可以位于任何地方的科学家进行分析来实现。正在开发其他机器人来播种和追踪种子，以提高农业效率和人们现在从事的农业的许多其他方面。将来，许多可能由远程控制的机器执行。总结重要的是要记住，5G不会在一夜之间改变机器人技术，因为今天实现它的许多应用和技术要么处于萌芽状态、正在开发中，要么只是在绘图板上。相反，5G应该被视为电信新时代的开始，首次全面支持机器人技术和许多其他应用。此外，移动机器人要成为一项成熟的技术还有很长的路要走，从制造和生产到农业、搜索和救援行动、广泛的搜索和救援行动等领域的大规模应用可能还需要数年时间。5G将需要在网络的各个方面进行大量创新，从毫米波通信系统的发展到软件定义和虚拟网络架构，以及新的无线接入方式，这些方式将使许多机器人可以在狭小的区域内运行而不会相互干扰.隐藏在所有这些之上的是延迟，研究人员必须找到一种方法将其减少到几乎无关紧要的程度。
