提问关于机器人的问题(提问关于机器人的问题有哪些)
发布时间:2023-05-23 08:45:25
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大家好!今天让创意岭的小编来大家介绍下关于提问关于机器人的问题的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
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四年级语文作业对于微型机器人,你想提什么问题
微型机器人具有体积小、重量轻、推重比大、灵活度高等优点。按照尺寸可分为两类:第一类是纳米~微米尺寸的机器人,一般由外力驱动,主要用于生物医疗等领域。第二类是微米~厘米尺寸的机器人,这类机器人尺寸稍大,可搭载通信、控制、监测等负载,能按照预编程的路线点前进,并在人工监督下完成任务。本文仅研究微厘米级微型机器人,这种机器人可用于中大型机器人和无人平台难以部署的环境,如构建大规模分布式隐秘监测网络、侦察狭窄缝隙环境、监控精密制造过程等。
机器人的知识
20世纪的伟大发明随着2001年新年钟声的敲响,人们迈着坚实的步伐跨进了21世纪。站在世纪之交的门槛,回顾过去,展望未来,我们心潮澎湃、思绪万千……
20世纪,人类取得了辉煌的成就,从量子理论、相对论的创立,原子能的应用,脱氧核糖核酸双螺旋结构的发现,到信息技术的腾飞,人类基因组工作草图的绘就,世界科技发生了深刻的变革。信息技术、生物技术、新材料技术、先进制造技术、海洋技术、航空航天技术等都取得了重大突破,极大地提高了社会生产力。
机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一,自60年代初问世以来,经历40年的发展已取得长足的进步。工业机器人在经历了诞生——成长——成熟期后,已成为制造业中不可少的核心装备,世界上有约75万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在各条战线上。特种机器人作为机器人家族的后起之秀,由于其用途广泛而大有后来居上之势,仿人形机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等各种用途的特种机器人纷纷面世,而且正以飞快的速度向实用化迈进。
人们常常会问为什么要发展机器人?我们说机器人的出现并高速发展是社会和经济发展的必然,是为了提高社会的生产水平和人类的生活质量,让机器人替人们干那些人干不了、干不好的工作。在现实生活中有些工作会对人体造成伤害,比如喷漆、重物搬运等;有些工作要求质量很高,人难以长时间胜任,比如汽车焊接、精密装配等;有些工作人无法身临其境,比如火山探险、深海探密、空间探索等;有些工作不适合人去干,比如一些恶劣的环境、一些枯燥单调的重复性劳作等;这些都是机器人大显身手的地方。服务机器人还可以为您治病保健、保洁保安;水下机器人可以帮助打捞沉船、铺设电缆;工程机器人可以上山入地、开洞筑路;农业机器人可以耕耘播种、施肥除虫;军用机器人可以冲锋陷阵、排雷排弹……
现在社会上对机器人有很多迷惑,有人认为机器人无所不能。这些朋友是从电影、电视、小说中认识机器人的,他们眼中的机器人是神通广大的万能机器,当他们看到现实的机器人时,他们会认为现在的机器人太普通,不能称之为机器人。有人认为机器人是人,形状必须像人,不像人怎么能叫机器人,然而现实中绝大多数的机器人样子不像人,这使很多机器人爱好者大失所望。还有人认为机器人上岗,工人就会下岗,无形中把机器人当成了竞争对手,他们没有想到机器人会为人做许多有益的事情,会推动产业的发展,给人类创造更多的就业机会。
机器人的定义
在科技界,科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,但机器人问世已有几十年,机器人的定义仍然仁者见仁,智者见智,没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展,新的机型,新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。
机器人指挥
其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义,自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充实和创新。
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”(android),它由4部分组成:
1,生命系统(平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等);
2,造型解质(关节能自由运动的金属覆盖体,一种盔甲);
3,人造肌肉(在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态);
4,人造皮肤(含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等)。
1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中,卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”,“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响,引起了大家的广泛关注,被当成了机器人一词的起源。在该剧中,机器人按照其主人的命令默默地工作,没有感觉和感情,以呆板的方式从事繁重的劳动。后来,罗萨姆公司取得了成功,使机器人具有了感情,导致机器人的应用部门迅速增加。在工厂和家务劳动中,机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分自私和不公正,终于造反了,机器人的体能和智能都非常优异,因此消灭了人类。
但是机器人不知道如何制造它们自己,认为它们自己很快就会灭绝,所以它们开始寻找人类的幸存者,但没有结果。最后,一对感知能力优于其它机器人的男女机器人相爱了。这时机器人进化为人类,世界又起死回生了。
卡佩克提出的是机器人的安全、感知和自我繁殖问题。科学技术的进步很可能引发人类不希望出现的问题。虽然科幻世界只是一种想象,但人类社会将可能面临这种现实。
为了防止机器人伤害人类,科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”:
1,机器人不应伤害人类;
2,机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外;
3,机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外。
这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上,就提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发,森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人:
1,具有脑、手、脚等三要素的个体;
2,具有非接触传感器(用眼、耳接受远方信息)和接触传感器;
3,具有平衡觉和固有觉的传感器。
礼仪机器人
该定义强调了机器人应当仿人的含义,即它靠手进行作业,靠脚实现移动,由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官,使机器人能够识别外界环境,而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
机器人的定义是多种多样的,其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些要素,所以在把机器人理解为仿人机器的同时,也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。
1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为:“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统,并以此系统的使用方法作为研究对象”。
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义:“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能,能完成各种作业的可编程操作机。”
我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器”。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器,如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性,也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状,更加符合各种不同应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增强,从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。
中国工程院院长宋健指出:“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”。机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。
机器人的分类
关于机器人如何分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载重量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。一般的分类方式见表:
分类名称
简要解释
操作型机器人
能自动控制,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中。
程控型机器人
按预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。
示教再现型机器人
通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人
不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。
感觉控制型机器人
利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人
机器人能适应环境的变化,控制其自身的行动。
学习控制型机器人
机器人能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人
以人工智能决定其行动的机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。
古代机器人
机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。
机器马车
西周时期,我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人,这是我国最早记载的机器人。
春秋后期,我国著名的木匠鲁班,在机械方面也是一位发明家,据《墨经》记载,他曾制造过一只木鸟,能在空中飞行“三日不下”,体现了我国劳动人民的聪明智慧。
公元前2世纪,亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人——自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像,它可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌。
1800年前的汉代,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟一下。
后汉三国时期,蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”,并用其运送军粮,支援前方战争。
1662年,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶,并在大阪的道顿堀演出。
1738年,法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。瓦克逊的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。
写字机器人
在当时的自动玩偶中,最杰出的要数瑞士的钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯。1773年,他们连续推出了自动书写玩偶、自动演奏玩偶等,他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的。它们有的拿着画笔和颜色绘画,有的拿着鹅毛蘸墨水写字,结构巧妙,服装华丽,在欧洲风靡一时。由于当时技术条件的限制,这些玩偶其实是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶,它制作于二百年前,两只手的十个手指可以按动风琴的琴键而弹奏音乐,现在还定期演奏供参观者欣赏,展示了古代人的智慧。
19世纪中叶自动玩偶分为2个流派,即科学幻想派和机械制作派,并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表了《浮士德》,塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”;1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》;1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世;1886年《未来的夏娃》问世。在机械实物制造方面,1893年摩尔制造了“蒸汽人”,“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
进入20世纪后,机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持,一些适用化的机器人相继问世,1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”,并在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电动机器人,装有无线电发报机,可以回答一些问题,但该机器人不能走动。1959年第一台工业机器人(可编程、圆坐标)在美国诞生,开创了机器人发展的新纪元。
现代机器人
现代机器人的研究始于20世纪中期,其技术背景是计算机和自动化的发展,以及原子能的开发利用。
机器人汽车焊接生产线
自1946年第一台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、低价格的方向发展。
大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。
另一方面,原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下,美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手,1948年又开发了机械式的主从机械手。
铆接机器人
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。
作为机器人产品最早的实用机型(示教再现)是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似,但外形特征迥异,主要由类似人的手和臂组成。
1965年,MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。
机器狗
1967年日本成立了人工手研究会(现改名为仿生机构研究会),同年召开了日本首届机器人学术会。
1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。1970年以后,机器人的研究得到迅速广泛的普及。
1973年,辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人,它是液压驱动的,能提升的有效负载达45公斤。
到了1980年,工业机器人才真正在日本普及,故称该年为“机器人元年”。
随后,工业机器人在日本得到了巨大发展,日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”。
自治潜水器
随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展,使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高,移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展,推动了机器人概念的延伸。80年代,将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人,这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用,而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间,水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世,许多梦想成为了现实。将机器人的技术(如传感技术、智能技术、控制技术等)扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称,这也说明了机器人所具有的创新活力。
机器人的手
机器人要模仿动物的一部分行为特征,自然应该具有动物脑的一部分功能。机器人的大脑就是我们所熟悉的电脑。但是光有电脑发号施令还不行,最基本的还得给机器人装上各种感觉器官。我们在这里着重介绍一下机器人的“手”和“脚”。
机器人必须有“手”和“脚”,这样它才能根据电脑发出的“命令”动作。“手”和“脚”不仅是一个执行命令的机构,它还应该具有识别的功能,这就是我们通常所说的“触觉”。由于动物和人的听觉器官和视觉器官并不能感受所有的自然信息,所以触觉器官就得以存在和发展。动物对物体的软,硬,冷,热等的感觉就是靠的触觉器官。在黑暗中看不清物体的时候,往往要用手去摸一下,才能弄清楚。大脑要控制手,脚去完成指定的任务,也需要由手和脚的触觉所获得的信息反馈到大脑里,以调节动作,使动作适当。因此,我们给机器人装上的手应该是一双会“摸”的、有识别能力的灵巧的“手”。
机器人的手一般由方形的手掌和节状的手指组成。为了使它具有触觉,在手掌和手指上都装有带有弹性触点的触敏元件(如灵敏的弹簧测力计)。如果要感知冷暖,还可以装上热敏元件。当触及物体时,触敏元件发出接触信号,否则就不发出信号。在各指节的连接轴上装有精巧的电位器(一种利用转动来改变电路的电阻因而输出电流信号的元件),它能把手指的弯曲角度转换成“外形弯曲信息”。把外形弯曲信息和各指节产生的“接触信息”一起送入电子计算机,通过计算就能迅速判断机械手所抓的物体的形状和大小。
现在,机器人的手已经具有了灵巧的指,腕,肘和肩胛关节,能灵活自如的伸缩摆动,手腕也会转动弯曲。通过手指上的传感器还能感觉出抓握的东西的重量,可以说已经具备了人手的许多功能。
在实际情况中有许多时候并不一定需要这样复杂的多节人工指,而只需要能从各种不同的角度触及并搬动物体的钳形指。1966年,美国海军就是用装有钳形人工指的机器人“科沃”把因飞机失事掉入西班牙近海的一颗氢弹从七百五十米深的海底捞上来。1967年,美国飞船“探测者三号”就把一台遥控操作的机器人送上月球。它在地球上的人的控制下,可以在两平方米左右的范围里挖掘月球表面四十厘米深处的土壤样品,并且放在规定的位置,还能对样品进行初步分析,如确定土壤的硬度,重量等。它为“阿波罗”载人飞船登月当了开路先锋。
机器人的眼睛
人的眼睛是感觉之窗,人有80%以上的信息是靠视觉获取,能否造出“人工眼”让机器也能象人那样识文断字,看东西,这是智能自动化的重要课题。关于机器识别的理论,方法和技术,称为模式识别。所谓模式是指被判别的事件或过程,它可以是物理实体,如文字,图片等,也可以是抽象的虚体,如气候等。机器识别系统与人的视觉系统类似,由信息获取,信息处理与特征抽取,判决分类等部分组成。
机器认字
大家知道,信件投入邮筒需经过邮局工人分拣后才能发往各地。一人一天只能分拣2-3千封信,现在采用机器分拣,可以提高效率十多倍。机器认字的原理与人认字的过程大体相似。先对输入的邮政编码进行分析,并抽取特征,若输入的是个6字,其特征是底下有个圈,左上部有一直道或带拐弯。其次是对比,即把这些特征与机器里原先规定的0到9这十个符号的特征进行比较,与哪个数字的特征最相似,就是哪个数字。这一类型的识别,实质上叫分类,在模式识别理论中,这种方法叫做统计识别法。
机器人认字的研究成果除了用于邮政系统外,还可用于手写程序直接输入,政府办公自动化,银行合计,统计,自动排版等方面。
机器识图
现有的机床加工零件完全靠操作者看图纸来完成。能否让机器人来识别图纸呢?这就是机器识图问题。机器识图的方法除了上述的统计方法外,还有语言法,它是基于人认识过程中视觉和语言的联系而建立的。把图像分解成一些直线、斜线、折线、点、弧等基本元素,研究它们是按照怎样的规则构成图像的,即从结构入手,检查待识别图像是属于哪一类“句型”,是否符合事先规定的句法。按这个原则,若句法正确就能识别出来。
机器识图具有广泛的应用领域,在现代的工业,农业,国防,科学实验和医疗中,涉及到大量的图象处理与识别问题。
机器识别物体
机器识别物体即三维识别系统。一般是以电视摄像机作为信息输入系统。根据人识别景物主要靠明暗信息,颜色信息,距离信息等原理,机器识别物体的系统也是输入这三种信息,只是其方法有所不同罢了。由于电视摄像机所拍摄的方向不同,可得各种图形,如抽取出棱数,顶点数,平行线组数等立方体的共同特征,参照事先存储在计算机中的物体特征表,便可以识别立方体了。
目前,机器可以识别简单形状的物体。对于曲面物体,电子部件等复杂形状的物体识别及室外景物识别等研究工作,也有所进展。物体识别主要用于工业产品外观检查,工件的分选和装配等方面。
机器人的鼻子
人能够嗅出物质的气味,分辨出周围物质的化学成分,这全是由上鼻道的粘模部分实现的。在人体鼻子的这个区域,在只有五平方厘米的面积上却分布有五百万个嗅觉细胞。嗅觉细胞受到物质的刺激,产生神经脉冲传送到大脑,就产生了嗅觉。人的鼻子实际上就是一部十分精密的气体分析仪。人的鼻子是相当灵敏的,就算在一升水中放进二百五十亿分之一的乙硫醇(就是一种特殊的具有异常臭味的化学物质),人的鼻子也能够闻出来。
机器人的鼻子也就是用气体自动分析仪做成的。我国已经研制成功了一种嗅敏仪,这种气体分析仪不仅能嗅出丙酮、氯仿等四十多种气体,还能够嗅出人闻不出来但是却可以导致人死亡的一氧化碳(也就是我们通常所用的煤气)。这种嗅敏仪有一个由二氧化锡,氯化钯等物质烧结而成的探头(相当于鼻粘模)。当它遇到某些种类气体的时候,它的电阻就发生变化,这样就可以通过电子线路做出相应的显示,用光或者用声音报警。同时,用这种嗅敏仪还可以查出埋在地下的管道漏气的位置。
现在利用各种原理制成的气体自动分析仪已经有很多种类,广泛应用于检测毒气,分析宇宙飞船座舱里的气体成分,监察环境等方面。
这些气体分析仪,原理和显示都和电现象有关,所以人们把它叫做电子鼻。把电子鼻和电子计算机组合起来,就可以做成机器人的嗅觉系统了。
机器人的耳朵
人的耳朵是仅次于眼睛的感觉器官,声波扣击耳膜,引起听觉神经的冲动,冲动传给大脑的听觉区,因而引起人的听觉。机器人的耳朵通常是用“微音器”或录音机来做的。被送到太空去的遥控机器人,它的耳朵本身就是一架无线电接收机。
人的耳朵是十分灵敏的。我们能听到的最微弱的声音,它对耳膜的压强是每平方厘米只有一百亿分之几公斤。这个压强的大小只是大气压强的一百亿分之几。可是用一种叫做钛酸钡的压电材料做成的“耳朵”比人的耳朵更为灵敏,即使是火柴棍那样细小的东西反射回来的声波也能被它“听”的清清楚楚。如果用这样的耳朵来监听粮库,那么在二到三公斤的粮食里的一条小虫爬动的声音也能被它准确地“听”出来。
用压电材料做成的“耳朵”之所以能够听到声音,其原因就是压电材料在受到拉力或者压力作用的时候能产生电压,这种电压能使电路发生变化。这种特性就叫做压电效应。当它在声波的作用下不断被拉伸或压缩的时候,就产生了随声音信号变化而变化的电流,这种电流经过放大器放大后送入电子计算机(相当于人大脑的听区)进行处理,机器人就能听到声音了。
但是能听到声音只是做到了第一步,更重要的是要能识别不同的声音。目前人们已经研制成功了能识别连续话音的装置,它能够以百分之九十九的比率,识别不是特别指定的人所发出的声音,这项技术就使得电子计算机能开始“听话”了。这将大大降低对电子计算机操作人员的特殊要求。操作人员可以用嘴直接向电子计算机发布指令,改变了人在操作机器的时候手和眼睛忙个不停而与此同时嘴巴和耳朵却是闲着的状况。一个人可以用声音同时控制四面八方的机器,还可以对楼上楼下的机器同时发出指令,而且并不需要照明,这样就很适宜于在夜间或地下工作。这项技术也大大加速了电话的自动回答,车票的预定以及资料查找等服务工作的自动化实现的进程。
现在人们还在研究使机器人能通过声音来鉴别人的心理状态,人们希望未来的机器人不光能够听懂人说的话,还能够理解人的喜悦,愤怒,惊讶,犹豫和暧昧等情绪。这些都会给机器人的应用带来极大的发展空间。
没有机器人,人将变为机器
随着社会的发展,社会分工越来越细,尤其在现代化的大生产中,有的人每天就只管拧同一个部位的一个螺母,有的人整天就是接一个线头,就像电影《摩登时代》中演示的那样,人们感到自己在不断异化,各种职业病开始产生。于是人们强烈希望用某种机器代替自己工作。于是人们研制出了机器人,代替人完成那些枯燥、单调、危险的工作。由于机器人的问世,使一部分工人失去了原来的工作,于是有人对机器人产生了敌意。“机器人上岗,人将下岗。”不仅在我国,即使在一些发达国家如美国,也有人持这种观念。其实这种担心是多余的,任何先进的机器设备,都会提高劳动生产率和产品质量,创造出更多的社会财富,也就必然提供更多的就业机会,这已被人类生产发展史所证明。任何新事物的出现都有利有弊,只不过利大于弊,很快就得到了人们的认可。比如汽车的出现,它不仅夺了一部分人力车夫、挑夫的生意,还常常出车祸,给人类生命财产带来威胁。虽然人们都看到了汽车的这些弊端,但它还是
有关机器人的问题!
机器人可以进行深海探测。深海采集。深海维修。开发海洋是人类在二十一世纪面临的重大课题,而探索、考察和有效利用国际海域和海底区域是对我国发展海洋高技术和未来海洋产业提出的挑战。
沈阳自动化研究所是国内外有影响的研究与开发水下机器人并形成产品的科研实体之一,首创我国第一台有缆遥控和无缆自治水下机器人。从某种意义上讲,沈阳自动化研究所的水下机器人各阶段的技术成果代表了我国在这一技术领域的发展水平与过程。作为中国科学院“知识创新”工程先进制造基地的一部分,沈阳自动化研究所二十年来在水下机器人研制与应用方面为国家水下装备技术,特别是海洋重要装备技术及海洋开发发挥了不可替代的重要作用。
该所拥有一支理念超前,训练有素、经验丰富、技术全面的设计队伍。水下机器人实验室配备了齐全、先进的试验设备和条件,3个深水模拟压力罐可分别进行水下1000米、1500米、7200米水深的水下模拟试验。长20米、宽12米、深9米的试验水池可做各种水下机器人整机性能试验和调试。现已形成了大、中、小型水下机器人系列产品的生产能力,并在国际、国内开展了各种水下工程作业。
早在70年代末期,前瞻性地考虑到海洋是一个广阔的应用领域,从长远看以海洋为背景来发展机器人科学技术,是一项具有开拓性的工作,中国科学院又具有多学科综合性的研究开发能力,因此准备在全院组织力量,支持这一重大项目的实施。1977年召开的中国科学院自然科学学科规划会议将发展机器人项目列入规划。蒋新松院士在当年组团赴日考察回国后提出了发展水下机器人的设想。从此,沈阳自动化研究所锁定了“下海”为海洋开发服务,搞智能机器在海洋中的应用研究的战略目标,决心“要下五洋捉鳖”。1983年该项课题正式列为中国科学院重点课题,开创了智能机器人科研领域,为水下机器人的研究开发奠定了基础。
二十年来,“水下机器人”由院重点,进而持续列入“六五”、“七五”、“八五”、“九五”和“十五”国家重点项目,成为国家863计划自动化领域智能机器人主题项目的重点内容。沈阳自动化研究所通过建立机器人示范工程基地,已开发出多种型号的水下机器人产品,应用于水下观测、海上作业以及救捞工程等。又通过国际合作,研制成功了6000米水下机器人,使我国水下机器人研究与开发达到国际先进水平。
RECON-IV水下机器人具有较强功能和可靠性,已成为国际知名品牌,生产的多台设备出口国际市场,还有的长年在为南海石油钻井平台提供技术服务;“海潜一号”和“金鱼号”轻型水下机器人在沿海和内湖地区的水下探查、考古等作业起到重要作用;“海潜二号”水下机器人以其强作业功能为国家安全提供了有力的技术支持;用于海底光缆埋设的爬行式水下机器人“海星号”是我国第一台海底自走式海缆埋设机,目前已完成研制工作并投入实际应用。
作为总体单位在国家“863”计划支持下完成的潜深1000米“探索者”和潜深6000米“CR-01”、“CR-02”无缆自治水下机器人标志着我国自治水下机器人技术在国际上处于领先地位。6000米水下机器人工程项目是国家“863”计划项目的重中之重。通过与俄罗斯合作,实施研制成功了6000米水下机器人,并于1995年8月完成了深海试验。6000米水下无缆自治机器人的研制,涉及到自动化、计算机、水声、深潜、水动力、材料、能源等各种专业,需要解决水中通讯、高压密封、自主航行控制、动力系统、能源系统、各种信息的采集和处理、特种材料以及可靠性等高技术。“CR-01”自治水下机器人多次成功地完成了太平洋水域深海资源的调查。为了进一步提高水下6000米自治机器人的可靠性、实用性、后勤保障能力、机动性和续航能力,使其由可用样机发展为实用样机,1996年8月起正式实施了水下6000米自治机器人的工程化项目。其目标是为中国大洋协会进行大洋调查提供水下6000米自治机器人实用样机。工程化的主要工作是提高原样机的可靠性,达到实用化的目的。试验表明,经过工程化改进后的CR-02水下6000米无缆自治机器人性能卓越,可靠性高,能执行所赋予的使命,从而实现了自治水下机器人从手编程型向监控型的转变,技术水平又上了一个台阶。有关专家认为,该水下机器人是目前世界上最先进的洋底探测设备。CR系列高性能水下机器人能进行六千米深水录像、拍照和海底地势与剖面测量、水文测量、海底多金属结核丰度测定,海底沉物目标搜索和观察,自动记录各种数据包括图像和机器人水下运动轨迹及其坐标位置,还可按预编程航行和工作,自动避障,具有故障自诊断和应急上浮功能,并能提供指令遥控。这表明,中国已有圆满解决这些高技术的能力和手段,而且已进入洋底多金属结核资源探测应用的实用阶段。6000米水下机器人的研制成功,使中国一跃成为世界上具有研制这种自治水下机器人能力的少数几个国家之一,它可到达世界上除海沟之外的全部海底区域,即全部有经济前景的海底,占海洋面积的98%,为中国进军国际海洋区域、开发大洋资源提供了强有力的技术手段和工具。
该所目前正在研制潜深7000米水下载人机器人——又被称作“海底卫星”,预计将在2005年投入使用。这意味着中国将拥有对包括深海海沟在内的复杂海域进行详细探测的能力,中国开发海洋资源的步伐将大大加快。目前,世界上只有俄罗斯、美国、日本等国家拥有类似潜深的水下载人机器人。在可预见的将来,在此基础上作进一步的开发,中国的水下载人机器人将有可能探测深达1万多米的世界最深海沟马里亚纳海沟。水下载人机器人主要用于海洋科考、海底资源探测,是中国863高新技术计划“十五”期间(2001年至2005年)的重点攻关课题。 此次研制的潜深7000米水下载人机器人,由该所联合中国船舶重工集团等机构与俄罗斯科学院共同研制。其中,机器人制造的核心技术由中方负责,俄罗斯提供如钛合金耐压壳等维护生命安全方面的技术。根据协议,中国将享有对机器人的全部自主知识产权。
由国家海洋局主持的中国第二次北极科学考察装备了沈阳自动化研究所研制的中型ROV“海极号”水下机器人,2名科技人员随船出征。这是沈阳自动化研究所研制的水下机器人首次参加北极科学考查。据报道,中国第二次北极科考队进入北冰洋的浮冰区后,“海极号”水下机器人开始投入使用。该机器人可以在300米深度自由运动,进行摄像、观察、测量、作业等,并利用仰视声呐系统观测海冰的厚度,具有作业时间长、范围广、安全性高、科考数据直观、事后处理和分析容易等人和其他设备无法比拟的优势。水下机器人在北极冰区进行冰层厚度等一系列科考示范应用在国内还是首次,对扩大水下机器人的应用领域具有非常重要的意义。
水下机器人技术系列成果曾获国家、科学院、辽宁省科技进步奖及世界发明博览会金牌奖等20余项,其中“CR-01”6000米自治水下机器人获1995年度中国科学院科技进步特等奖和综合特大奖。
沈阳自动化研究所在水下机器人研发过程中一贯采取开放、合作的工作模式,与美国、俄罗斯、意大利的一些研究单位和公司有着良好的合作经历和关系,与国内中国船舶科研中心、中国科学院声学研究所、哈尔浜工程大学、上海交通大学、华东船舶工程学院等相关优势单位形成了友好、有效的合作网络。为了适应水下机器人的进一步发展,进行产业化开发,该所拟在沈阳浑南开发区建设更大规模的水下机器人试验和生产基地。
人类当今正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加,人类消耗的自然资源越来越多,陆地上的资源正在日益减少。为了生存和发展,海洋开发势在必行。
海洋占地球表面积的71%,拥有14亿立方公里的体积。在海底及海洋中,蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。在6000米以下的大洋底部仍有生命存在,这种在极端条件下的生命,格外受到生物学家的重视。大洋底部还沉积着极为丰富的多金属结核,尤以铜、锰、镍、钴含量最高,估计储量为l.7万亿吨。海底锰的藏量是陆地的68倍,铜的藏量为22倍,镍为274倍,制造核弹的铀的储藏量高达40亿吨,是陆地上的2000倍。海洋还是一个无比巨大的能源库,天然气水合物总量相当于陆地燃料资源总量的2倍以上。海底储存着1350亿吨石油,近140万亿立方米的天然气。因此,洋底的探测和太空探测类似,同样具有极强的吸引力、挑战性。
1991年,中国被联合国批准为第五个深海采矿先驱投资者,承担30万平方公里洋底的探测任务,并最终拥有对矿产资源最丰富的7.5万平方公里海域的优先开采权。中国政府已把海洋开发作为21世纪的国民经济与社会发展战略重点之一。
水下机器人是多种现代高技术及其系统集成的产物,对于我国海洋经济、海洋产业、海洋开发和海洋高科技具有特殊的重要意义。发展水下机器人,并将其作为海洋战略制高点,提升我国海洋重大装备水平,为海洋支柱产业和新兴产业提供成套技术与先进装备保障,为海洋未来产业和国家海洋战略创造有利条件与国际竞争能力,并将强大的技术领先优势,转换成为强大的产业开发优势,是沈阳自动化研究所历史性的必然抉择,更是其使命性的郑重承诺。
机器人的历史并不算长,1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人,机器人的历史才真正开始。英格伯格在大学攻读伺服理论,这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。德沃尔曾于 1946 年发明了一种系统,可以“重演”所记录的机器的运动。 1954 年 , 德沃尔又获得可编程机械手专利,这种机械手臂按程序进行工作,可以根据不同的工作需要编制不同的程序,因此具有通用性和灵活性,英格伯格和德沃尔都在研究机器人,认为汽车工业最适于用机器人干活,因为是用重型机器进行工作,生产过程较为固定。 1959 年,英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。 它成为世界上第一台真正的实用工业机器人。此后英格伯格和德沃尔成立了“尤尼梅逊”公司,兴办了世界上第一家机器人制造工厂。第一批工业机器人被称为“尤尼梅特”,意思是“万能自动”。 他们因此被称为机器人之父。 1962 年美国机械与铸造公司也制造出工业机器人,称为“沃尔萨特兰”,意思是“万能搬动”。”尤尼梅特”和“沃尔萨特兰”就成为世界上最早的、至今仍在使用的工业机器人。
近百年来发展起来的机器人,大致经历了三个成长阶段,也即三个时代。第一代为简单个体机器人, 第二代为群体劳动机器人,第三代为类似人类的智能机器人,它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。第一代机器人属于示教再现型 , 第二代则具备了感觉能力 , 第三代机器人是智能机器人 , 它不仅具有感觉能力 , 而且还具有独立判断和行动的能力。 英格伯格和德沃尔制造的工业机器人是第一代机器人,属于示教再现型,即人手把着机械手,把应当完成的任务做一遍,或者人用“示教控制盒”发出指令,让机器人的机械手臂运动,一步步完成它应当完成的各个动作 。
第一代机器人
20世纪70年代,第二代机器人开始有了较大发展,第二代机器人则对外界环境实用阶段,并开始普及。 第三代机器人是智能机器人,它不仅具有感觉能力,而且还具有独立判断和行动的能力,并具有记忆、推理和决策的能力,因而能够完成更加复杂的动作。中央电脑控制手臂和行走装置,使机器人的手完成作业,脚完成移动,机器人能够用自然语言与人对话。 智能机器人在发生故障时,通过自我诊断装置能自我诊断出故障部位,并能自我修复。今天,智能机器人的应用范围大大地扩展了,除工农业生产外,机器人应用到各行各业,机器人已具备了人类的特点。机器人向着智能化、拟人化方向发展的道路,是没有止境的。
机器人是虽然外表可能不像人,也不以人类的方式操作,但可以代替人力自动工作的机器。后来美国著名科普作家艾萨克 . 阿西莫夫为机器人提出了三条原则,即“机器人三定律”:第一定律——机器人不得伤害人,或任人受到伤害而无所作为; 第二定律——机器人应服从人的一切命令,但命令与第一定律相抵触时例外; 第三定律——机器人必须保护自身的安全,但不得与第一、第二定律相抵触。 这些“定律”构成了支配机器人行为的道德标准,机器人必须按人的指令行事,为人类生产和生活服务。
从机器人的用途来分,可以分为两大类:军用机器人和民用机器人。
有关机器人的问题
机器人主要包括三个部分:感测系统,控制系统,执行系统感测系统相当于人的感觉器官,如:眼,耳,鼻,舌,皮肤。
控制系统就是人的大脑
执行系统顾名思义了吧
机器人通过感测系统获取外界的信号,再传到控制系统,对这些信号,分析处理下达命令,让执行系统做出反应,当然这些信号都是人类预先设置的,机器人只能对内存里存在的信号产生反应。比如一个自行进式动吸尘器,它会碰到东西就改变方向,但是你对它说让它拐弯,它却毫无反应,而声控机器人又能做出反应。
机器人是机器,是人类为了方便自己生活和工作的产物。
它们并不存在生物智能,而是有人工智能,所以他们永远也不会真正地成为人类。
但是,当人类赋予机器人太多的功能,给予它们太多对各种问题的反应,甚至是喜怒哀乐,那么机器人就会无限地接近人类,甚至超越普通人,因为它们是整个人类的智慧结晶,完全可能超过普通人,所以机器人在将来造成麻烦也未不可能。
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