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机器人
工业机器人

机器人是自动执行工作的机器装置,泛指由机器构成的具有现实生物外型的高级智能物体。机器人可接受人类指挥,也可以执行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作,例如制造业建筑业,或是某些危险的工作。

机器人可以是高级整合控制论机械电子计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业医学甚至军事等领域中均有重要用途。

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机器人的概论编辑本段回目录

一个机器人可以包括一个感觉与动作之间的连结,而且这个连结不是由人类直接控制的。机器人的动作也许是电动机或是驱动器(也称效应器)移动一只手臂,张开或关闭一个夹子的动作。此种直接而详尽的控制跟回馈也许是由在外部或是嵌入式的电子计算机或是微控制器上运行的程序提供。根据这个定义,所有的自动装置都算机器人。

另一方面,机器人也泛指“机器构成的人”,或是像动物的自动机器。真实的或虚构的机器都包括在内。机器人也泛指在工作或娱乐中直接取代人类或动物的机器。机器人的这个意思就是“仿生(模仿生物)的机器”。很少有人将一台高度复杂的现代洗衣机称为机器人,也许就是因为此机器不够拟人

还有些人只将高度自动的机器或者计算机程序称为机器人。这种分法排除了大部分的机器。机器人以及人工智能研究的目标一直是不断提高自动的程度。

虽然人们常期望高度精密的机器人,机器人的基本元素其实十分简单。结合多种电子计算机与电机系统就能表现出相当的精密性。

机器人的发展史编辑本段回目录

1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中,根据Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文,原意为“工人”),创造出“机器人”这个词。

1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制,可以行走,会说77个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。

1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造,但后来成为学术界默认的研发原则。

1948年诺伯特·维纳出版《控制论》,阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律,率先提出以计算机为核心的自动化工厂。

1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。

1956年在达特茅斯会议上,马文·明斯基提出了他对智能机器的看法:智能机器“能够创建周围环境的抽象模型,如果遇到问题,能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。

1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人之父”。

1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。

1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统,并在1965年,帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位积木的机器人系统。

1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置,根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始,美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人,并向人工智能进发。

1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器,能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕。

1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。

1973年世界上第一次机器人和小型计算机携手合作,就诞生了美国CincinnatiMilacron公司的机器人T3。

1978年美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA,这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。

1984年英格伯格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年,他还预言:“我要让机器人擦地板,做饭,出去帮我洗车,检查安全”。

1990年 我国著名学者周海中教授在《论机器人》一文中预言:到二十一世纪中叶,纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。

1998年丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积木一样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界。

犬型机器人爱宝(AIBO)
犬型机器人爱宝(AIBO)

1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO),当即销售一空,从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。

2002年美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba,它能避开障碍,自动设计行进路线,还能在电量不足时,自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。

2006年6月,微软公司推出MicrosoftRoboticsStudio,机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显,比尔·盖茨预言,家用机器人很快将席卷全球。

机器人的定义编辑本段回目录

请参考条目:机器人的定义

机器人的分类编辑本段回目录

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。一般的分类请参考条目:机器人的分类 

古代的机器人编辑本段回目录

请参考条目:古代的机器人

机器人在当代的应用编辑本段回目录

机器人
在国外备受青睐的机器狗

今天,对人类来说太脏、太危险、太困难、太反覆无聊的工作,往往都由机器人代劳。工业流水线就用了很多工业机器人。机器人也多用在清理有毒废弃物、太空探索、石油钻探、深海探索、矿石开采、搜救等等。

在人们的理想中,机器人也可望成为人类生活的伴侣日本Sony公司推出的“Aibo”机器宠物就是一个实例。


 

科幻中的机器人编辑本段回目录

机器人一词,最早出现在捷克科幻作家恰配克《罗索姆的万能机器人》中,原文作“Robota”,后来成为西文中通行的“Robot”。

阿西莫夫机器人三定律
另请参见: 机器人三定律
科幻小说中对机器人行为的描述,以科幻小说艾萨克·阿西莫夫在小说《我,机器人》中所订立的“机器人三定律”最为著名。

阿西莫夫为机器人提出的三条“定律”(law):

  • 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——机器人必须保护自己的存在,但不得与第一、第二定律相抵触。

“机器人三定律”的目的是为了保护人类不受伤害,但阿西莫夫在小说中也探讨了在不违反三定律的前提下伤害人类的可能性。在现实中“三定律”成为机械伦理学的基础,目前的机械制造业都遵循这三条定律。

机器人
长相恐怖的女机器人

恐怖谷理论
请参考条目:恐怖谷理论恐怖谷理论由日本机器人专家森昌弘提出,当机器人与人类相像超过95%的时候,哪怕它与人类有一点点的差别,都会显得非常显眼刺目,让整个机器人显得非常僵硬恐怖,让人有面对行尸走肉的感觉。

也许正因为如此,许多机器人专家在制造机器人时,都尽量避免“机器人”外表太过人格化,以求避免跌入“恐怖谷陷阱”。

科幻漫画中的机器人
文艺作品中,不乏以机器人作为题材的例子,例如艾萨克·阿西莫夫的机器人系列小说,以及大量的机器人动画

中国各高校机器人研究现状编辑本段回目录

中国,随着工业的发展机器人的研究已经列入各高校的研究课题。其中,发展比较好的高校有中国科技大学浙江大学清华大学哈尔滨工业大学等,其中,哈尔滨工业大学实力最为雄厚,先进机器人及系统国家重点实验室就在该校。我国高校多次在RoboCup足球机器人比赛和机器人足球世界杯中取得骄人战绩,尤其是在2D仿真3D仿真、小型组项目中,原本薄弱的人形机器人方面也取得了突破。2006年在德国举行的比赛中中国科技大学获得2D仿真组冠军、3D仿真组亚军,浙江大学获得3D仿真组季军。而哈尔滨工业大学在机器人世界杯中表现突出,已经取得11项世界冠军,目前已经开始在人形足球机器人和人形机器人舞蹈比赛中获得冠军。

美研制爱因斯坦机器人编辑本段回目录

(图)“爱因斯坦”机器人基于31个元件可表达一些基本的人类表情

“爱因斯坦”机器人基于31个元件可表达一些基本的人类表情
目前,美国科学家最新研制出一种机器人,它具有浓密的胡须和蓬松的头发,这是一款现实版的“爱因斯坦”机器人。
(图)揭开“爱因斯坦”机器人的面罩

揭开“爱因斯坦”机器人的面罩


虽然它不能解释广义相对论等复杂理论,但是这个机器人将帮助科学家更深入地理解机器人的情绪智力开发。该机器人的主设计师是美国汉森机器人公司大卫-汉森(David Hanson),他指出,使用特殊的软件,“爱因斯坦”机器人能够识别出许多种人类的面部表情。这款机器人是机械工程学研究领域的一项重大突破。

目前,这个机器人模型只具有头部和肩部,为了使它展颜微笑,装配在机器人上的31个机械元件中有17个必须同时协调工作,适度地调节在嘴部和眼睛附近的多处关节。为了更好地呈现机器人面部上的皱纹,科学家使用了一种类似肉体的叫做“Frubber”的材料,他使用软体机械工程和纳米科技成功地建造了这款机器人。据悉,“爱因斯坦”机器人还具有4-40纳米直径的毛孔。2月份,该机器人在美国科技、娱乐和设计讨论会上首次亮相,是由美国加利福尼亚州大学开发设计的。

科学家希望“爱因斯坦”机器人能够帮助他们建立一个感情移入并具备智能的机器人,这样将避免未来机器人与人类发生冲突斗争。加利福尼亚州大学机械感知实验室的研究科学家贾维尔-莫勒兰(Javier Movellan)说:“这个机器人是一个科学仪器,能够告诉我们不仅是人类与机器人之间的交互,而且还有人类之间的交互。设计开发这个机器人将帮助我们如何去感知生物学活动迹象和面部表情。”

汉森说:“许多科学家非常固执地认为研制仿人机器人会令人感到‘毛骨悚然’,人们会很难与它们进行正常交流。”据悉,该计算机的程序软件使它能够识别出人类的面部表情,该识别软件系统是由莫勒兰加利福尼亚州大学的研究生们共同开发的。该识别软件系统基于对100万多张面部表情图像进行分析识别而得出的。

目前,“爱因斯坦”机器人能够理解,并对诸如:忧伤、生气、恐惧、快乐和困惑等表情进行识别,并且它还可以模拟人类点头等简单的动作。莫勒兰称,他希望这个机器人能够成为当地中学的机器人教师,但我们并不期望它能够完全接管英国的教室。目前,这款计算机的价格为5万英镑,成本很高,汉森指出,预计进行大批量生产将把价格降低至150英镑。

参考资料编辑本段回目录

[1] 美研制爱因斯坦机器人 http://tech.qq.com/a/20090303/000035.htm

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