机器人从哪里来,机器人时代

作者: 云顶娱乐官网下载  发布:2019-07-30

  机器人出世

  人类的梦想

  机器人是模拟人的四肢动作和部分感觉与思维能力的机械装置,它是用电器元件或电子仪器控制,通过液压传动元件操纵杠杆机构,实现预期目的。

  每一种设想和技术都有其孕育发展期,机器人技术也不例外。远在公元前7~8千年的新石器时代,人类就开始使用最早的工具在石器上打眼。到公元前3~4千年,出现了环形陶器,它是所有现代旋床和立式车床的远祖。公元前二世纪出现了漏壶:水从容器中滴漏出来漂起浮标,浮标在直立的刻盘上指示时辰。它的发明者是亚历山大城的机械师克特西比。在古希腊罗马时期,原始机器人则是以活雕像和各种“神奇”的机器的形态存在:只要往石雕的狮身鹰头张开的大嘴里扔进八枚硬币,“圣水”便会自动从石兽的眼睛里流出来。祭司在庙宇前点燃圣火,庙宇的大门便会按照现代工程师的说法

  第一代机器人是一种只能进行固定的和变换工作程序的简单机械动作的装置,产生在1966年。当时一架载有氢弹的美国飞机在地中海失事,一颗氢弹落入地中海。为了防止射线对人体的危害,制造了一台有电视眼和机械手的简单机械人,把氢弹打捞了上来。同年,美国某医院安装放射线源时,有半支香烟头大小的放射性钴60掉了出来,用这种简单的机械人拾起,并放入铅盒内。从此机器人引起了人们广泛的注意和研究,仅在 1976年美国就有75台机器人用于生产上。这一年,前苏联的月球卫星就是用机器人挖取岩石和土壤试样的。

  “自动”开启。亚历山大城的赫龙和希腊时代的其他机械师们制作的雕塑,常常成为迷信祭祀的偶像。用现在的说法,模仿或模拟活物的最早的自动机之一,大概是在公元前400年左右,由古希腊哲学家柏拉图的朋友创制的。这个人叫阿尔希塔斯,传说他制作的木头鸽子竟然飞起来了。在中国的春秋战国时期,传说鲁班也制作出会飞的木鸟。

  第二代机器人有触觉和视觉功能,能在“理解”周围环境的情况下进行工作,它是在60年代末小型电子计算机已推广使用和价格降低的条件下出现的。电子计算机控制、存贮和处理周围环境反馈的信息,进行判断,然后按既定的要求进行操作。这种设想早在1958年就在美国提出来了,1961年底研制出电子数字计算机控制的机械手模型,在 60年代末才推广使用。1970年,丹麦人索伦森制成一个操纵挖掘机用的电子液压控制的机器人。美国也研制出模仿人的肩、肘、腕和手指动作的机器人,可以用几种速度连续行走。以后有某种感觉的机器人,如有触觉和重量感的机器人,也相继在美国、日本和英国问世。

  对于现代工业机器人祖先们的故事,常常带有浓厚的神话传奇色彩。这与其说是在记载事实,不如说是人类的一种美妙幻想。关于机器人的“可靠”的记载,最初出现在著名的荷马史诗《伊利亚特》里。荷马在这部史诗中描绘了一个黄金做成的女人帮助炼铁神赫淮斯托斯的故事。我们发现这个女人的“后裔”——机器人正在现代工业的锻压生产中起着的积极的作用。人类掌握了“水落”和“风吹”造成的动能以后,才真正感觉到了本身能动的机器“助手”的可爱之处,于是开始生产大量的机械。19世纪创造了人类最忠实的助手,工业生产的伴侣——车床。

  第三代机器人是具有人的简单智力和学习功能的机器人,它能满足两种基本要求,一种是具有较大的自由度和灵活性,在复杂条件下能完成多种处理物品的形状和相对位置的任务。另一种是具有识别环境及其变化,并做出正确判断和进行工作的能力,具有进行联系“思考”和学习的智能。

  其他发明家集中力量研制了模仿人的动作的一种自动机。有些记载流传到我们手里,其可靠性会引起人们的怀疑。例如,有记载说,早在13世纪,雷根斯堡市大主教阿尔斯·马格努斯有一个机械“卫士”在其教堂中的卧室门口站岗。这个“卫士”是由蜂蜡、木头、金属以及皮革制成的。传说在大主教没请客人进屋之前,他会向客人致敬,打听客人来意,跟客人开玩笑。有一天,主教的弟子、青年哲学家托马斯·阿奎那向这个“卫士”提出了一些哲学难题,“卫士”答不出来,恼火万分,竟找了根棍子将阿奎那痛打一顿。

  早在70年代初,日本就制成了可看清图纸、并可在传送带上进行装配的机器人。接着又制成装有电脑、具有视力的电视摄像机、有触觉的传感器和相当于手腕的机械手的“智能机器人”。

  传说归传说,到16世纪时,装有发条的钟出现了。这个发条传动装置是德国钟表匠海因莱因发明的,钟的内部头一次运用了后来广泛应用于各种自动机的原理和某些机械。此时,还传说供职于西班牙的工程师胡阿涅洛·塔里阿诺,为查理王制造了小巧精致的自动机械——会击剑的玩具士兵和会弹琴的机械牧女。

  1973年7月,日本早稻田大学一研制组制成有腿的机器人,包括有人造耳,可根据人的口头指令做出反应;有识别物品的人造眼和有触觉的手,以及可作出答复的人造口。这标志着机器人的发展进入了一个新阶段。1974年,美国航空航天局和加州理工学院又制成具有电视摄像机和激光器的人造眼和编入几千个指令的电脑,用于对月球表面进行科学考察。到1978年,“智能机器人”已具有某些视觉、触觉、温度感觉功能,能讲简单的语言和识别图纸和图像,并做出反应和进行操作。不同类型的机器人已大量应用于生产线上,在陆上、水下和月球上面等人难以或不可能进行工作的地方,机器人都可以发挥作用。

  到了1675年,最早的摆钟由荷兰发明家许伊根斯制造出来了。

  目前,机器人的研制正向进一步模拟人的部分智能和感觉的方向发展。

  看到机械师们的成就,思想家们便跑到自动化的田野上来收获丰收的果实了。法国著名哲学家笛卡尔有一个时期迷上了自动玩意儿,甚至还制作出一个取名法尘西那娜的机械女人。1637年,他写道:“有一天,人类将制造出一帮举止与人一样,但却没有灵魂的机械来。”他最先提出模仿动物的机械设想:丝毫不用奇怪,人类凭艺术能够创造出各种各样的自动机来,但动物身上有众多的骨、肉、动脉、静脉等等器官,这些自动机使用的部件却不多。于是,科学家们就试图将力学的某些规律用来解释发生在动物体中的现象——从机械得到的启示。

  机器人的种类

  17~18世纪,人们向三个方向作了探索。第一个方向是以天才数学家欧勒和贝奴利为代表用力学定律来解释某些生理现象的探索;第二个方向,是以法国医生、哲学家梅特里为代表的,他于1747年发表的著名的论文《人是机器》所表现的思索:人是机器,是一种更复杂的机器,如果有足够的条件,人可以用工具制造出这种机器来;第三个方向是机械发明家将头脑里的想法付诸实践。其中法国发明家和工程师服岗松 (1709~1782)所制作的一些完美的自动机最为著名。他因此被选进了法兰西科学院。在他的杰作中,有一个牧童会吹笛子。牧童吹笛子的时候,服岗松亲自铃鼓伴奏。这个牧童身高170厘米,会吹12首曲子。服岗松还制造了另一个玩意儿:一个机械人左手持木笛吹奏,右手击铃鼓。他设计最为完美的是一只鸭子。这只鸭子由上千个自动零件组成,它几乎会做鸭子所有的动作,如凫水、扎猛于、扑打水面、啄食,甚至借助于藏在体内的化学物质完成通常的消化过程。大诗人歌德曾见过这玩意儿,并且记在日记里。1738年,服岗松将其展览于巴黎。

  机器人自诞生以来,短短的几十年内,已有了许许多多的成员。在这个机器人大家庭里,你知道究竟有多少种机器人吗?按目前的情况来看,一般可分为三大类机器人。

  此时,工业中出现了一些用以制作形状复杂的零件的复杂机械机床。18世纪20年代,俄国发明家研制出能沿着被加工零件移动车刀的自动刀架。他还设计了一种变速齿轮来加工大型螺杆的车床。1765年,俄国机械师波尔祖诺夫发明了自动保持水位的浮子形锅炉供水控制器。

  第一种叫工业机器人。这是一种专门代替人来完成某些繁重、简单、危险工作的机器人,它们往往在高温、有毒等恶劣环境中工作。如包装机器人,用一串手爪把堆放的口袋的活扣打开,将它安放到料管口上,物料装好后再关闭口袋的活扣,然后还能将装了东西的口代堆放在一处。这种机器人不怕脏、不怕累,每小时可装250袋左右。

  顺便提一下,第一个“工业机器人”是服岗松制造的机械驴。这个驴能以真正的驴所不具有的优雅动作在普通织布机上织布。为什么做成驴形呢?原来,服岗松1742年打算制作一台自动织布机,里昂的纺织工人们知道后,害怕因此失业,便狠狠揍了这个发明家一顿。发明家一生气,便制造了一个能在普通织布机上织布的机械驴。

  还有一些搬运机器人,在高温、有臭味、有粉尘的环境中搬取钢铁、塑料、玻璃等制品。工业机器人中还包括焊接机器人、喷漆机器人等等。

  我们还是来谈谈那些制造人类机械的创造家吧。1774年,瑞士钟表匠皮埃尔·德罗和他的儿子制造了机械记事器、机械画师和机械女乐师。这些机械人受到了人们的注意,可是,宗教裁判所却指控他们犯了妖术罪,将他们关进了监狱,还没收了这些机械人。一般认为,机器人“antros”这个词是亨利·德罗(皮埃尔·德罗之子)的名和姓的原文头几个字母拼起来的。但这完全是巧合。这个词源于希腊文的“antros”一词,该词表示“男人”的意思,跟表示“人”的“antrop。”一词词根相同,所以,“antros”一词也表示“像人的”这个意思。

  第二种是遥控机器人。这是人在远处利用电磁、光波等信号作远距离操纵,使机器人在某些特定的、危险的环境中进行工作。80年代初,我国在西南地区某原子反应堆中就采用QDS—100单臂机器人协助工作。这种机器人臂长2米多,手臂前端有两个手指,可用来抓取东西。它的主要特点是不害怕放射线污染。

  机械人,是发条时期的反映。正如伟大的哲学家马克思所说的:“正是钟表的发条使人类产生了把自动机应用到生产上的想法。”

  还有一些进行海洋勘探和开发的水下机器人,探测宇宙的太空机器人,在矿井下采煤的采掘机器人等也属于这一类。

  1784年,瓦特设计出蒸汽机的离心调速器,蒸汽从此就成为驱动机床、机器和机械转动的主要能源。现在,机械师们用发动机,他们也会借助各个独立环节构成的传输网络,将轴旋转变成操作机械的任何一种复杂运动。他们开始制作更多这样的机器,这些机器用它们的机械手能在许多劳动过程中模仿人的各种动作。机械师们也能通过自动机向各种部件传达指令。他们使用的是八音盒磁鼓上的双头螺杆、穿孔的硬纸带和带小凸轮的小轴,这便是自动机的工作程序。但这种程序很原始,是固定的,对外部环境不能做出任何反应。自动机研究者的创造性活动带来了许多好处。这种创造性活动在各地普遍开始转人机器生产——即工业革命,帮助人们找到并在实践中检验发展了机械制造及自动机原理的基本数学手段和技术手段。

  第三种是智能机器人。这种机器人比较高级,它能接受人的指令,用感觉装置识别环境,由电脑进行思维和独立制订计划,用手脚来完成任务。如日本研究制造了自动售票机器人,只要人们把付款卡插入售票口,并对机器人说明要去哪儿,机器人就能自动把票送出来。只是有一定的局限,目前这种机器人还只能听懂26个站名。

  技术在昂首阔步地向前走着,在纺织业、金属加工业、采矿业和其他工业部门,到处都在实行机械化。

  现在还有不少服务机器人,如可以让孩子娱乐的玩具机器人,为病人送药、送食物、进行简单护理的护理机器人以及为盲人服务的机器人,招待顾客的服务员机器人,充当保姆的机器人,陪运动员进行训练的机器人……真是五花八门,种类繁多。

  电的时代来到了。电动机和直流发电机出现之后,电为生产的自动化提供了新的可能性。1830年,俄国科学家希林格发明了磁电式继电器——电动机的主要部件之一。1872年奇科列地在第一届莫斯科综合技术展览会上首次展出了电动缝纫机。1895年,阿波斯托—别尔季切夫斯基和弗赖登贝格制造了世界上第一座电话自动交换台。20世纪初发明了电压调节器之后,电能在生产中便开始大显身手。电动机驱动机床,使自动机获得新生。20世纪30年代,出现了更多组合机器,40年代完备的组合机床自动生产线问世了。40年代末出现了智能增加器 (电子计算机)和控制论。这使工业自动化的另一表现——包括工业机器人在内的许多电子自动机的出现成为可能。

  专家们预言,今后还会出现“脑力劳动”的机器人,或称为“专家机器人”。随着自动化技术、微电子技术、可视图像处理技术、信息技术及智能机器人的发展,以工厂自动化(FA)、办公室自动化(OA)和家务自动化(HA)为主线的3A革命将给机器人技术带来巨大变化。

  这里再强调一下关于假肢器官方面的进步 (前面已谈到一些)。假肢器官方面的研究对于现代机器人的发展相当重要。为设计人工肢体,科学家必须研究能使我们运动和工作的人体结构学,这也引导机械设计师们去思考人的胳膊、手和手指是如何配合完成动作的。这方面的例子在前文也举过一些,现在再略举几例。也有人认为,关于假肢的早期事例见于公元前 500年Herodotus的记载。他述说了一个俘虏为挣脱其脚镣,从脚腕处割断自己的脚,而后设计了一只木制的脚来代替的事儿。大约公元前218年的第二次罗迦战争中,一位名叫Marcus Sergius的罗马将军失掉了一只右手。据说后来人们为他装了一只铁制假手,打起仗来相当有力。因此,战争的伤残推动人们去发展更为精致的假肢以代替残缺的肢体。16世纪初 Gotz VonBerlichingen就用一只可以动作的机械手来取代他在战争中失去的手。

  机器人的另一处应用领域是在军事方面。美国、德国等先进国家先后研制了几十种不同型号的军用机器人。1991年海湾战争中,参加沙漠风暴行动的美国安全爆炸物机器人,英国的“手推车”supet地雷处理机器人均立下了汗马功劳。美国陆军部计划到2000年研制出用于前线修车、排雷、运送弹药和粮食以及为步兵导向的机器人。最宏伟的计划是有的国家要建立一支机器人舰队,到那时,实现无人指挥的全自动舰艇将问世,舰上的机器人甚至可根据实际情况制订作战计划。

  16世纪,人们开始研制假肢。这是因为传动与控制机原理的重大发展,达到使用者能够借助于机械手指和拇指,自如地完成诸如抓、握之类的简单动作。本世纪,人们又研制了电力驱动人工手,它借助于来自使用者断肢神经末梢的电脉冲,经放大后传输给假手以驱动其动作。这种人工手在本世纪60年代发生那场由于人工服用查里多米德镇静药带来的灾难之前,一直十分兴旺。服用这种镇静药使胎儿畸形,残废者生来肢体不全或萎缩,亦无神经末梢可与标准假肢的电极相联便无法使用假肢。于是,借助于压缩空气驱动内部活塞而动作的假肢应运而生。这类假肢能感应肌肉收缩时的隆起和硬度,其最新成就是应推肌电手臂的产生。此类假肢可由电机或压缩空气驱传,亦可靠拾取传至肌肉内的电脉冲来驱动。其金属线电极要埋入肌肉,用以拾取电动势。当肌肉将要收缩时,电极便拾取此信号并放大,使患者能够用与控制真手一样的脉冲去控制假肢。

  现代机器人的功能

  在研制人工肢体过程中,研究传动、操纵和控制系统取得的大量成果,对机器人学作出了巨大贡献。这种建造人工手臂的设计构思,后来被用于遥控机械手以及机器人的机械手的设计之中。

  机器人发展到现在,已经是第四代了。这种现代化的机器人在许多方面的功能都超过人类。

  机器人的近代演变

  机器人比人更清洁。这可能会引起你的疑问:机器人不是满身油污吗?也许有些工业机器人确实可能满身油污,但我们这里所说的清洁是指机器人带的尘埃很少很少。一个人穿普通衣服,在走路时一般身上带有750万个尘埃,只不过人类的肉眼看不见罢了。在通常情况下,这些尘埃没有什么关系,但在某些高科技的研究室、化验室或生产场所,尘埃一多就会出废品。如我们制造电脑的重要器件时需要在10级洁净室中完成。按国际标准,在每立方英尺 (相当于0.0283立方米)空间内直径大于0.5微米的尘埃不能超过10个,才能算作10级洁净室。而在每立方英尺空间空若同样大小的尘埃在100个以内则叫100级洁净室。即使进入100级洁净室,工作人员也必须换上特制的无尘衣服、无尘手套、无尘面罩等等,还应该在进入洁净室前5个小时内不能吸烟和使用化妆品。至于10级洁净室,由于条件实在太苛刻,基本上只能由机器人进去操作。

  干危险工作和作为玩具用的机器人发展最快,最早使用遥控机械手的一个领域便是搬移放射性物质。本世纪40年代,应研究工作需要,建立了保存放射性元素的屏蔽间“热室”,放射性物资置于铅制容器内,可以安全地储存和运输。但在热室内如何搬动这些材料供使用却成了一个难题。因为材料对人体有害,需要用某种无须人类直接接触材料的方法进行搬运,这就导致

  机器人干活比人精细。用机器人加工零部件,误差可控制在1毫米之内,废品率几乎为零。加工速度快,如机器人每班可完成25~30个精密工件,质量合格率为100%,而工人每班只能完成同样的工件6个,而且还有10%的次品。

  “主—从”机械手的发展。在这个系统中,处在放射环境中的“从”机械手模拟热室外面的“主”机械手而运动。

  机器人的耐力比人好。它可以一连几天不休息,而人却不行,过度劳累就会病倒。机器人不怕环境恶劣、高温、低温、高压、缺氧、有毒、放时性污染、深水潜水……许多特殊工种都是它们大显身手的领域。

  第一只主—从机械手是雷·哥茨等人于1944年在美国国家实验室中研制的。在这个系统中,热室内外的主—从手之间由机械联结。操作者直接操纵主手,使之运动,从而驱动从手运动。然而,这种机械手联动时,常常只能使从手做出笨拙而困难的动作,因为操作者无法感知从手与障碍物或对象的碰撞。

  另外还有许多特别的机器人,如体积微小、只有普通水果糖那么大的机器人,结构、功能却很齐全,可以让它按照医生指令,钻进人体进行诊断。又如“巨无霸”类型的特大机器人可算作“举重世界冠军”,80年代美国兰伯顿联合企业制造出的特大机器人,臂长5.2米,能一下抓起2吨重的物体,力大无穷。

  1946年,伯格塔按照美国的第一颗原子弹试验计划——曼哈顿计划的要求,改进了雷·哥茨的设计。1949年,机械手能够反馈信息,取得巨大的进步。这样,从手所承受的撞击力通过反推主手而传递给操作者,使他“感知”手与障碍物的碰撞,从而实施更佳的控制。后来,用电气联结取代机械联结,是机械手又一重大进步。这样用变阻器检验主关节的运动,并将所得的信号传给伺服马达,由马达驱动机械手关节。

  至于近年来新开发的智能型机器人,它的记忆力 (储存的信息容量)可等于常人的几百万至几千万倍,计算、思维速度更是快得令人叹为观止。在这个意义上说,智能型机器人比人更“聪明”。

  机械手的下一个重大进步是有了通讯设备。这种被称为“远程操作器”的装置终于使外层空间遥控机械手出现了。喷气发动机的实验人员根据美国国家宇航局空间实验的需要,在探索制造一种灵巧且通用的机器的过程中,对远程操作器的内容作了巨大的扩展。他们认为,这种机器必须对极远距离提供精确的控制。他们最后制造了一种装置,控制者可借控制器和显示器的帮助对其发布指令。此设备可安装在一个遥远的环境中,有执行指令的致动器和反馈信息的传感器。这种传感器可以是电视机,也可以是有听觉、触觉的东西。人和设备之间的距离可以很近,也可以很远。

  当然,现代化的各种机器人可以在各自的某些方面超过人类,但它不可能在一切方面同时超过人类。

  美国第一个登上月球和火星的机器就是一种远程传感器,它为宇航员登上月球提供了可靠的球面环境信息。然而,在人类操作者和远程操作器之间传递信息所需的时间滞后却成了一个问题。即使对登月舱而言,时间滞后也显得过长,以致某些本来可以进行的试验也无法完成。纵然是1.3秒的滞后也会给操作者带来困难和失控,所以有必要扩充计算机用量。例如让宇宙飞船具备当其陷入绝境时能够自动停止飞行的性能。这就需给遥控装置增设计算机与传感器,从而实现所需要的“现场反射”能力。

  未来的机器人

  我们还是以登月试验中的控制问题为例。如果登月舱即将掉进月球上的一个火山口(月球表面布满火山口),而传达停止指令的时间过长,登月舱就可能来不及止步而陷入火山口。为解决这个问题,加州的喷气发动机实验室的科学家们为他们的远程操作器设计出“现场反射”或自律反应环节,这在机器人发展史上是一大进步。正如人类行路时所需的反应多来自脊髓神经的现场反射、而非来自大脑一样,今天智能机器人方面的很多工作就是企图在机器中建立这类现场反应 (反射)。由于科技的不断进步,进一步增设了声控传感器,使得今天的远程操作进一步发展了,比如,采用了移动底盘、双臂、力反馈、声反馈、立体视觉、计算机控制和声指令等。

  世界上第一台机器人样机“尤尼曼特”诞生至今,经历过30多年的发展,已由第一代示教再现型机器人,第二代感觉型机器人……进入到目前的第五代智能型机器人阶段。

  总之,早期机械人的操作机构是相当简单的,它们的运动必须由人来控制。后来,在这些操作机构上增添了计算机控制,扩展了它们的功能,计算机成为这类机械人“机身”的“大脑”。计算机和机械手技术的共同发展,最终实现了能满足许多困难工作所需的精确运动。但今天的遥控机械手依然很重要,因为有些工作完全可以自动操作,但有的工作人参与部分操作。另外,对于某些工作很难由人进行全部操作,还需要复杂的控制站。

  根据世界未来学预测,今后10车内会出现“脑力劳动”的机器人,或称

  下面,我们将总结一下机器人学近代史中的重要事件。大家都知道,20世纪40年代,第二次世界大战促成了美国、英国、前苏联等国政府和企业、科研单位前所未有的紧密合作,其成果也令人惊叹。这是历史发展的一个辉煌时期,因为正是这些合作,发明了现代通讯技术、雷达、声纳、汽车、飞机和船舶,或者使它们有了重大进步。更令人惊叹不已的是,计算机和原子弹出现了。

  “专家系统”。这种机器人通过电脑工作,可以取代一个或几个专家在高科技领域中从事科研工作。也就是说,随着科学技术的发展,将会有更先进、更聪明的第六代、第七代……机器人问世。尽管到目前为止,机器人在某些方面已比人强,如计算速度、记忆量、力量,适应恶劣环境等,但从总体上全面衡量,机器人仍比人类差得远呢。但是,未来的机器人会不会超过人类,成为真正的“超人”呢?美国不少科幻小说、电影中大肆渲染了未来的机器人胜过人类、甚至企图控制人类的情节,助长了一些人对这个问题的担忧。在科学界内,就此问题也众说纷纭,暂时无法统一。

  1940~1942年,美国哈佛大学制成了第一个自动控制器。1943~1948年,宾夕法尼亚大学建造了第一台电子计算机。它完全不像今天我们看到的计算机那么精致,而是装满整整一个房间的硬件,因此它在很多方面的应用极不方便。在这个时候 (1948),贝尔电话实验室发明了晶体管。同一年,英国剑桥大学制成第一台可储存程序的计算机。

  那么,到底谁对谁错,还是让我们把机器人和人类来作个比较吧。

  此时把计算机的功能引进机器已成为可能,所以一些著名科学家便设想将计算机的智能同机器的机械功能结合起来。沙能便是这些科学家中的一员。1952年,他发明了一只机械鼠,它可以学会做迷宫游戏。

  先看看他们的身体结构。人具有上千万年悠久的进化历史,在自然界优生劣汰的竞争选择中,人类生存下来,发展起来,因此人体结构相当精巧,各种生理系统十分完美、灵敏、高效、可靠。人体有11个系统,如骨骼、肌肉、消化、神经、内分泌……等,而且有新陈代谢作用。而机器人虽有控制、驱动、机械、感觉等系统,但远没有人体结构那么精巧和完备,更没有新陈代谢功能。因此在这方面机器人很难与人类相比。

  1952年,美国国际商用机器公司 (IBM)的新型计算机问世,宣告了计算机时代的到来。1956年,数控机床出现了。这种机床采取脱机编程方式,用穿孔纸带存储对机床的指令。穿孔带上的指令读入机床后,即可执行程序操作。1959年,美国制造了第一台商品工业机器人,这是一台用凸轮和限位开关控制的提卸装置。1961年,美国又生产了第一台伺服控制工业机器人。同年,塑料及电子方面的工作成就又把假肢技术推进了一步,在美国林肯实验室里,人们把一个装有触觉传感器的远程操作器的从手同一个计算机联接起来。这个早期试图联接计算机和机械手的探讨为后来的机器人的发展铺平了道路。

  再从智力方面看,人从婴儿生下来后,经过相当长的时间才长成人,其中经历了许许多多事情,学会了许许多多的本领,有科技知识,有社会知识,有待人接物、处世人情等等。而机器人“生”下来就是工作,尽管可以给他灌输许多信息,但在全面性和复杂性上仍无法与人相比。

  1963年,美国机器和铸造公司(AMF)制出产业机器人。从这一年开始,又出现了为机器人配备各种手臂的设计。

  人的大脑具有对周围任何环境包括特殊情况的高度适应能力,它的反应极其灵敏。尤其是遇到新的情况,它能迅速分析,作出判断。而机器人的电脑却无法以灵活来应付千变万化。它只能根据人们事先给它的程序来作出相应的反应,一旦超出这个程序的范围,它就束手无策了。因此,在创造性思维和不断通过实践学习、提高等方面,机器人与人类有实着实质性的差距。

  在此期间,其他国家 (特别是日本)也认识到工业机器人的重要性。从1968年开始,日本的机器人制造业取得了惊人的进步。

  此外,在情感方面,机器人迄今为止并在可预见的将来都是一片空白。

  1969年,美通用电气(GE)公司为美陆军建造的实验行走车是机器人一项非同凡响的发展。其控制难度实非人力所能及,从而促进了自动控制研究的深入发展。该行走车的四腿装置所要求的为数极多的自由度是控制的主要课题。同年波士顿机械臂出现了。第二年又有斯坦福机械臂问世,后来还装备了摄像机和计算机控制器。而且,随着这些机械被用作机器人的操作机构,机器人学开始取得若干重大进展。1970年,美国第一次全国性的机器人学术会议召开。1971年,日本成立工业机器人协会以推动机器人的应用。随后推出第一台计算机控制机器人。它被誉为“未来工具”,即T型的机器人,可

  最后也是最重要的一点,我们必须记住,未来的哪怕是最先进的机器人,也是人类用自身的智能制造出来的,人是机器人发展的主宰者,所以我们可以肯定地说,机器人是永远不会在一切方面都超过人类的。

  3力举超过100磅重的物体,并可追踪在装配线上的工件。

  欢迎“英雄”机器人

  仅美国而言,在短短的二十几年内,机器人的拥有量就从0增加到6000台。如小河奔腾汇入大江,机械、电气和工业技术的高度发展与融合,终于形成了现代化的工业机器人群体。由于智能机器人的发展将赋予这类机器更为广泛的通用性和超人的功能,今后机器人的拥有量会以惊人的速度持续增长。科学终于把古人的幻想变为现实。可以有把握地推测,机器人在未来的发展,将超出我们的想象。计算机正在逐年地向小型、新颖和廉价方向发展。随着时间的推移,机器人会不会也走这条路呢?现在,电子学、计算机、控制和能源系统方面的新成果将为机器人的设计提供更为有效的手段。专用机器人在机械工程方面的应用将是永无止境的。机器人将在人类认识自然、改造自然的斗争中发挥巨大的作用。

云顶娱乐官网下载 ,  你一定会读过或看过这样的故事情节:一位家庭主妇,6点30分起床,把头发一扎马上为全家作早饭,然后洗脸化妆。7点15分叫孩子和丈夫起床,待他们吃完饭后,边收拾碗筷,边送他们出家门。再匆忙地把头天洗的衣服晒出去,打扫房间,换衣服,带晚上买东西用的兜子,边看手表边跑向汽车站,以免上班迟到……

  日本有一个调查材料说,有工作的家庭主妇,除上班工作8个小时外,在家还要干4个多小时的家务。没有工作的家庭主妇,每天要做8.4小时家务劳动。

  多么费时间,多么累人,多么枯燥的家务劳动。现代社会,人们空闲时间很少,但又希望能有更多的时间学习、娱乐和休息。这是多么矛盾,怎么办?找人类的铁伙伴帮忙,发展家务机器人。

  刚发展家务机器人时期,机器人之父英格伯格,在办公室里曾进行过一次实验,命令他的机器人“艾萨克”打开了一个柜橱,取出一个大杯子倒上咖啡,并打铃招呼咖啡已倒好了。日本的机器人之父加藤一郎教授,他家里也有一台机器人。教授对机器人说:“瓦博特,倒一杯茶!”机器人答应一声,并给教授倒了一杯茶。

  家务机器人在80年代发展很快,水平有很大提高,世界上有好多种家务机器人问世,并走进家庭为人类服务。

  1982年美国的希思公司推出英雄一号机器人,曾轰动了全美。

  1983年年底,美国《人民》杂志记者朱莉·格林沃尔特,特意到密执安州本顿港希恩公司作了一次不寻常的采访。希恩公司让“英雄Ⅰ号”机器人来接待记者,以便扩大影响。这是人类第一次向机器人家族成员作采访。

  “哈罗,请允许我自我介绍一下,我叫‘英雄’,”机器人主动向记者打招呼,并且学会了讲奉承话:“你长得真迷人啊!你的愿望就是给我的命令。”

  记者问:“‘英雄’,谢谢你。你的确才华横溢,可是,你到底是什么呢?”

  “我是由电子装置控制的机器人,也可以说是一架安装在能转动的轮子上的电脑。”“英雄”Ⅰ号回答说。它又对自己的构成和功能做了一下解释:

  “我身上有好几种传感器,可以探测光、声、动作和前进道路上的障碍物。我会用轮子按事先拟定的路线行走,还会用手拾捡小的物件。”

  记者又问道:“有没有你做不了的事情呢?”

  “英雄”Ⅰ号说:“真实讲,我现在还不会擦窗子,嘻嘻。”

  记者又提出一个问题:“你怎么会说话呢?”

  “英雄”Ⅰ号回答道:“在我体内输入了64种基本语音的 ‘音素’,这些 ‘音素’还带有情感变化的色彩。于是,只要你有一本人和机器人对话的特殊辞典,就可以叫我说话。”

  “英雄”Ⅰ号接着又进一步表白自己:“真的,我几乎什么都会讲。但是,要是你想叫我说些污言浊语,我就会骂你 ‘胡说八道’。我还能够说多种外国语言。我会唱歌哩。”

  记者追问一句:“唱歌,是用你自己的声音唱歌吗?”

  “英雄”Ⅰ号说:“听起来,我的声音像机器声一样。可别忘了,找本来就是一部机器。”它又自我夸耀起来:“我有一整套记忆仓库,你提前把生日告诉我,等到你生日那天,我就会为你唱 ‘祝你生日快乐’。我还爱唱

  ‘黛西’这首歌,这是2001年的电脑主题歌。”

  记者又提出一个新的问题:“你还有哪些看家本领呢?”

  “英雄”Ⅰ号说:“我能检测出8英尺以外的动作和光亮。我还会用手捡东西。不是自己吹牛,我能为小孩了做许许多多的事情呢。”

  记者接着说:“这一切都给我留下了深刻的印象。但是,你到底会做哪些实用的事情呢?”

  “英雄”Ⅰ号侃侃而谈:“程序编制者教我学会了倒茶,写自己的名字,我能监听电视机的声音大小,若是太大了,我会提醒你: ‘声音小一点’。给我装上烟雾探测器,我可以发出失火警报。我能按照程序看家巡逻,围着房子巡视,一旦发现有异常动静,便会高声叫喊:‘警报!’‘警报!’‘有人闯入!’我还会帮助儿童学习,做算术、地理、拼写作业。”

  记者说:“在一个商业区里,我看到了孩子们很喜欢你,或许可以说,你马上就成为一个英雄人物了。”

  “英雄”Ⅰ号“高兴”地说:“嘻—嘻—,是的,孩子们很喜欢我。”

  记者又问:“成年人是否也像孩子们一样地喜爱你呢?”

  “英雄”Ⅰ号答道:“是的,有些人要我洗碗、倒垃圾。”它话题一转,说道,“据说,人所以喜欢进行创造并且有创造性,是因为人的身上有点儿上帝的智慧。同样,在我们机器人身上也有点儿人类的智慧。”

  记者提了很多问题,“英雄”Ⅰ号回答了很多很多。记者又说:“英雄,我还有一个问题……”“英雄”Ⅰ号抢着说:“哎唷,电压偏低,电压偏低。”机器人认为自己的“表演”差不多了,它竟借托词不再说下去了。

  这种机器人很受欢迎,问世后不到10时间内,已销售了14000台,它的广泛使用对机器人服务业起了推动作用。希恩公司销售开发经理道·伯恩汉姆说:

  “今后我们会看到,我们公司生产的机器人将进入安全、健康护理、加油站、快餐店等行业和部门。”

  从这位经理的一席话,可以看出家庭机器人所起的作用已被社会所承认,也鼓舞了机器人的设计制造者,有信心发展更有用处、更高级的机器人。

  不吃不喝的仆人

  随着社会的发展,生活水平提高,许多家庭需要雇个佣人来帮忙做家务,而佣人却又难找,怎么办?还是用家务机器人吧!

  1983年,美国圣诞节礼品真太多了。买礼物的人把柜台挤满了。有一种新出品的机器人特别引人注目。它身高一米左右,外形有点像人,脚下有两个轮子,每秒钟能走半米左右,能转弯,也能后退,当走到楼梯边缘时,会自动停下来。它的名字叫“托仆”。

  当孩子叫它一声“托仆”时,机器人马上答道:“哎,主人,我马上就来。”答应声过后,它马上就会走到孩子的面前来。

  小家伙一看很高兴,对它提出问题:“你会说话?”

  “会的,主人,我会说很多的话。”“托仆”回答道,它又继续做自我介绍:“我还会做很多的事情,会下棋,能帮助你复习功课。但是,我还不会洗碗擦玻璃。”

  许多孩子不忍离去,父母只好花1200美元买了一台带回家去。

  一位小学生回家后立即试试让“托仆”帮他复习地理课:

  “托仆”提问:“世界上最长的河?”

  回答:“亚马逊河。”

  “托仆”提问“世界最大的岛屿?”

  ……

  回答不出来,“嘟、嘟、嘟、嘟、嘟”,5秒钟后,“托仆”说出答案:

  “请记住,日本东京。”小学生跟着重复一遍“日本东京。”如果不跟着重复一遍,机器人就会不断地重复下去,直到小学生跟着回答为止。

  当孩子上学后,“托仆”并不闲着,而是打扫卫生,接电话,告诉对方,家里人外出了,等会再来电话吧。

  原联邦德国的“哥伦巴”银行总经理,妻子去世后,孤身一人住在波恩,他想雇一个管家。一天他看见一条广告:

  “你想找一位管理家务的管家吗? ‘格莱图’一定能使您满意的!”

  第二天詹姆斯来到了夸尼科商场,他看见了穿着塑料衣服的“格莱图”。原来这是一种机器人,詹姆斯摸了摸它的手,机器人就主动与他谈了起来。

  “您好,主人,请把您每天的作息时间用我身上的键盘输入到我的电脑中,我将按您的要求为您服务。”

  “哦!亲爱的,我还没有决定把您买回家呢!”

  “没关系的,咱们聊一聊,您就会喜欢我的。”

  “你真的会煮咖啡、烧洗澡水吗?”

  “真的,请您仔细阅读使用说明书,我的本领都在上面写着呢。”

  詹姆斯用雇一个管家4年的工资钱买了一台“格莱图”,并把每天应当干的事“告诉”了它。

  以后,它每天早上5点打开恒温器,用吸尘器打扫客厅,再煮咖啡、浇洗澡水。7点钟,它会慢慢“走”到主人的床前,用嘴(其实是个喇叭)大声喊道:“先生,请您起床,我已经烧好了洗澡水,请您马上去洗澡。”然后,它便“端”过来牛奶、蛋糕等早点。主人还没有吃完早餐,它已在院内为他发动好了汽车,当主人上班前向它道谢时,它会说:“您太客气了,我愿意执行您的命令,祝您一路顺风,晚上见。”若是主人下班回来晚了,它会按照程序,按时把客厅内的灯全都打开,并且不时还弄出声音,让盗贼以为主人在家呢。

  日本松下公司在1989年开始出售美食家机器人。这种机器人身价是150万日元。它能向您介绍 300多种美味佳肴的烹调方法。当您靠机器人提高了烹调技术时,您就会想请朋友到家来美餐一顿,显显你的手艺。这种机器人还可以告诉您冰箱里有什么东西,用这些东西可以做什么菜。它还能计算每餐的热量卡路里是多少,为家庭主妇当参谋,准备每餐的食物。

  1989年,在日本市场上,有一种家用演员机器人,它在家庭晚会上充当演员,演出丰富多彩并充满情趣的生活剧,而且形态各异,生动逼真。

  美国制造出一种“机器人陪女”。在过去,国外有钱的贵妇人或未婚的小姐,常用高价聘请年轻女子作伴,以消除无聊和寂寞。今天,已开始用机器人为人作伴。用机器人作伴好像是一种愚蠢的想法。其实呢,机器人作伴,可能是有用而且有趣的。

  美国制造的“机器人陪子”身高25厘米,体重不到5千克,但它能向主人亲切问候“早安”、“晚安”,还会讲有趣的故事,陪主人下棋、打牌、看电视和聊天。

  美国的国际商用机器公司制造的家用机器人,不但能胜任任何一般家庭佣人的工作,如清扫吸尘、擦洗地板、清扫房前积雪,倒酒送茶等工作,而且能边干家务,边为主人讲笑话,以帮助主人消遣。

  1991年,南朝鲜开发出家庭服务机器人。它能够绕着房子运动,检查是否有不速之客闯入,或者检查是否会发生火灾。发现有异常现象,它会自动通知警察局或者消防中心。在巡逻中,它不会撞到障碍物上,也不会掉到阶梯下面去。

  日本松下电器公司负责人谷井前不久说:“不久,公司将出售家庭用的和商用的自动清洁机器人。”

  这种机器人能记住要清扫的一些地方的地图和环境,自动进入房间的门内去除尘。因为它是用蓄电池作动力,所以,它后面不拖“尾巴”。它能自动躲过障碍物,也能够自动地分清地板和地毯是什么样的,可以选择适当的真空吸嘴。这种机器人在作完清扫工作后,能够自动地回到房间一个角落去,自己去充电,以便下次再去清扫房间。

  家用机器人的各种各样的本领和运用真是说不完的。但是可以这样说:

  “像家务那种简单劳动,能不干谁都不愿意干。从很久以前起人们就想,如果让在科幻电影中出现的那种机器人给我们做家务那该多好。让人们这种愿望成为现实,这也是我们技术人员的多年梦想。微电脑的飞速进步使实现这个梦想已指日可待了。”

  “按一下电钮就可以代替人做家务的机器人,今后将不断问世,估计1995年以后将迎来普及时期。”

  “用家务机器人代替家庭主妇进行枯燥的家务劳动,使她们过更轻松一些,舒服起来,已变得越来越现实了。”

  但是,人们的欲望永无止境,家庭主妇还希望身在厨房就能把大门打开,把洗澡间准备好,这就要家庭实现完全自动化。

  不怕核辐射的“人”

  在有放射性物质的条件下进行操纵、检查、维修设备,或在发生事故之后进行善后处理,目前多用遥控式机器人,也有少数的自主式机器人。

  早在40年代末期,美国阿贡立国实验室研制成功的世界上第一台有力感觉的“主从机械手”,起名为MI型。它是人操纵一个“主动臂”,在现场的

  “从动臂”就和主动臂进行完全相同的动作。这样,人就可以在安全地方使

  “从动臂”在现场完成各种工作。这种机械手的“主动臂”和“从动臂”是靠机械元件来实现联系的。所以,人和现场距离还很近。

  60年代初期,不少国家研制成功一种真正的远距控制的电动式的机械手,“主动臂”和“从动臂”是通过电缆或无线电信号联系起来的。后来又采用了电脑进行控制,使核工业中所用的机器人发展有了一个重大突破。

  1979年,美国三里岛发生核污染事故,美国政府与贝奇特尔公司签订了合同,清理核污染。当时预计整个清理工作需要9年时间,耗资需10亿美元,仅就2号反应堆就要21600人次轮流作业。这一工程真是浩大啊。

  但是,这一公可用了3台核工业机器人,这是由美国卡内基·梅隆大学研制的机器人。用机器人很快就清理了10万加仑放射性垃圾,只花费了80万美元。节省了大量开支,提前了很多时间,这样的功效使这种机器人名声大振。

  80年代,威斯汀豪斯电气公司研制出“罗莎”型核工业机器人。它能快速地爬入核电站内部和反应堆的联接管道内,用不了一个小时就能够查明损坏情况,并把损坏的管道焊接好,每次维修至少能节省50万美元。这种维修机器人,把人从危险的作业中解放了出来。

  在过去的10年间,这个公司已有数十台核电站维修机器人投入使用。

  日本花了8年时间花费了200亿日元研究极限作业机器人。研制出的机器人有一种是用在核设施中进行作业的。这种机器人长1.2米,宽0.7米,高1.73米,重750公斤。它用4条腿走路。它会自己识别周围环境,所以不但可以在平地上行走,而且能上下台阶,跨越障碍物,甚至能钻进狭窄的空间中去,进行维修。机器人手指尖上有灵敏的传感器,把感觉到的情况传迭给操纵人员,使操纵人员能很平稳、准确、用力恰到好处地操纵它。

  法国、德国、意大利等国家,核工业机器人也得到了很好的应用。

  不过,相对一般工业机器人来说,核工业机器人的应用还不算广泛,而且有时也有意外事故发生。

  核工业机器人发展很快,性能会更加提高,预计到本世纪末,有可能完全代替人在具有放射性的环境中完成直接作业。以前的核工业中应用的机器人绝大多数是遥控机器人,目前也发展有自主型机器人。遥控机器人是这样工作的:操纵人员在安全地方,从控制台上发出信号,用有线或无线的传输方法把信号传到现场上机械手处,它按照人的命令工作,并把工作情况及周围环境都用摄像机拍摄下来,送到工作台的监视器上;另外还有许多传感器,测出机械手工作时的情况 (如受阻力大小)也反馈给操纵人员,以使其能更好地控制机械手工作。现在也发展有用计算机进行监控。

  太空机器人

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