机器人发展史话——机器人王国


 被称为人类生活和生产“最忠实的伴侣”的机器人,近几年来取得飞速发展,引起世人的关注。

 经过近几十年的发展,机器人已初步形成了一个近百万人的“王国”,机器人发展迅速种类繁多,国际上依据其技术特点和规模大小的不同,对它们进行了分类。1990年在工业机器人国际标准大会上把机器人分为四类:(1)顺序型;很多固定作业的装配机械手都属于此类。(2)沿轨道作业型。这类机器人能执行受控过程。(3)远距离作业型。这类机器人可接受遥控,对操作者的行为反应可通过编程实现,应用于核工业、真空、宇宙、海洋开发等领域按应用领域。(4)适应型或者智能型。它们具有感知、适应或学习功能。具体则可分为工业机器人、农业机器人、特种工作机器人、医疗机器人、体育机器人、讲解机器人、服务机器人、战场机器人、“小人国”机器人等等,其中“特种机器人”又可分为太空机器人、核工业机器人、深海机器人,以及救灾机器人等。

 在这个机器人王国中,目前主要成员是工业机器人,它占总数的70%以上,全球正在工作的工业机器人共有74万,我国有3000台左右。这只新兴工业大军的形成,必将为人类的工农业生产作出突出贡献。

 工业机器人已经广泛地应用于各种自动化的生产线上,它是机器人家族中最重要的成员。最初主要是为了解决工业生产中的自动化问题,由机械手臂、控制装置、机座、能源装置和驱动装置等几部分构成。工业机器人大部分在汽车制造、电子、机械等行业从事焊接、油漆、装配、包装、零件加工、搬运等专业性工作。

 

      机器人是人类创造的一种特殊机器,在生产和生活等方面,特别是在危险和极限环境作业中,有着广泛的应用前景。机器人正发展成为一个庞大的家族,代替人们从事各种各样的工作。
  • 核事故机器人
    在法国希农A2号核反应堆的一个特别场地,聚集着各种负责核干预任务的机器人。一旦发生放射性物质泄漏的严重事故,人们就可以借助它们对事故进行处理。这些机器人可以可以进行认知、提取和测量。(大课堂P389图)

这是一种处理核事故的机器人,它随身携有摄像机,可进行遙控操纵

  • 仿生机器人  
     “仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。目前在西方国家,机械宠物十分流行,另外,仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务,具有广阔的开发前景。二十一世纪人类将进入老龄化社会,发展“仿人机器人”将弥补年轻劳动力的严重不足,解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题,并能开辟新的产业,创造新的就业机会。”
    美国研制出一种机器金枪鱼,它身长6米,躯体由铝链环组成,游动时它的时速只有9.7公里,但可以横渡大西洋漫长的海域。它主要用来测量海水的温度、密度和流速,并把这些数据通过卫星传送到世界各地。

机器金枪鱼是一种高效能的游泳机器

  • 昆虫机器人  
    美国麻省理工学院研制出一种有趣的昆虫机器人,它的特点在于能够由感应的信息直接导致类似人类条件反射活动的反应。

最先进的步行智能机器人“埃尔玛”,是一种形似蝗虫的智能多脑机器人,
每条腿上都有自己独立的人造神经系统,它的智力水平与昆虫大致相当,
它是目前世界上步行智能机器人中最先进的。

  • 飞行机器人  
    又名无人驾驶飞行器,  这种机器人真正令世人刮目相看是在20世纪80年代中期,它用来巡查森林、防治火灾。
  • 太空机器人 
    在人类建造大型的宇宙空间站的工作中,机器人是不可缺少的。它们由航天飞机送往与太空站相同的轨道上,宇航员可以在太空站工作台上操纵这些太空机器人。科学家把机器人送往太空,让它们清扫太空垃圾,建造太空站以及修理人造卫星。

日本研制的修理人造卫星的高性能太空机器人,它适于在失重的条件下工作

装有菱角轮的探测机器人

   美国研制的新型星球探索机器人“亥伯龙”号,这种机器人最特别的功能,
就是可以在发生故障和陷入困境的时候,智能化地自动追踪太阳从而继续获得能量。
听起来很象是中国古代“夸父追日”的故事

  • 机器人医生  

 麻醉,建立先进的闭式体外循环,在胸部打两个小孔,机械手伸了进来,“握”住了进入人体内的小摄像头。切口,开始做手术。这种名叫“利萨”的机器手为近30位病人做过手术。“利萨”在手术中负责“抓”着摄像头,“听”着大夫发出的“上、下、左、右移动……”的指令,用电脑进行声控,使他通过电脑显示屏,看清楚手术的视野,以便操作。
  • 替身机器人
     极限作业中替身机器人可上太空可下深海。它可以代替人类从事许多人所不能及的工作,它除了能去人不能去的海底和太空外,如果在耳朵和眼睛上加上特殊的感测器,它还能看见人所不能看见的东西,听到人所无法听到的声音。

日本研制的一种用于极限作业的机器人

  • 微型机器人

     机器人技术正在向微型化和超微型化方向发展,无数微型机器人将在广阔的领域中工作。微型机器人又称为“明天的机器人”,它同智能机器人一起成为科学家们追求的目标

     发展微型和超微型机器人的指导思想非常简单:某些工作若用一台结构庞大、价格昂贵大型机器人去做,不如用成千上万个非常低廉的细小而极简单的机器人去完成。机器人技术正在向微型化和超微型化方向发展,无数机器人将在广阔的领域中工作。超微型机器人是1种极度缩小了的机器人,它只有人的头发丝那样粗细,可以在人体血管中穿行,消除癌变或修复损伤的组织。(加科普大课堂P402上图)  

  这是一只仿照甲虫外形制造的微型机器人,在它的背上镶有太阳能电池板,它可以靠太阳能来提供动力进行活动
  美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上最小的机器人,这部机器人重量不到1盎司,体积为四分之一立方英寸。它还拥有一个智慧的“大脑”--8K ROM处理器,以及灵活的“腿”--皮带传动装置。据悉袖珍机器人可以代替人去完成许多危险的工作。图为美国研究员正在演示这种迷你机器人
   现在,微型机器人的作业能力已达到了分子、原子级水平。其已远远超过了艺术家在头发丝上作画的程度。微型机器人还可以用于精密制造业的加工,用它制造存储量更大的计算机存储芯片,以及精度更高的“超平面磨床”等。应用微型机器人技术,各种各样的航天测量可变得更为轻巧,磁带录音机之类的家用电器也会变得更加小巧和多用。电视屏幕可以做得既大又薄,屏幕上各点的光亮度,可由微型机器人控制的光闸自动控制。

  我国“863”计划中研究成功的微小机器人内窥镜系统。它不仅应用于医学,而且对石油、化工、原子能、航空等领域的微小空间和微细管道的在线实时检测具有重要意义。
  • 纳米机器人  
     纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容,第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体,这种纳米机器人可注入人体血管内,进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA,或把正常的DNA安装在基因中,使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置,第三代纳米机器人将包含有纳米计算机,是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。
    近日美国刷新日本的“纪录”,研制出一种被认为是世界上最小机器人的纳米机器人。这种机器人可以代替人去完成许多危险的工作,如排除地雷、以及寻找失踪者。这部机器人仅重约28克,体积约分立方厘米。它还拥有一个智慧的“大脑”和灵活的“腿”,这种超小型机器人能放在硬币上。  
  • 消防机器人  
    消防机器人的发展受到各国重视,它可以在城市失火的时候排除险情,小型的消防机器人移动方便,利于迅速靠近起火点,喷水压制火情。
     

    

    1985年日本展出了画像机器人,因为它们能表演娴熟的绘画技巧而深受人民喜爱,它们用两分半钟就可为人画像

   1985年日本的加藤一郎研制出“瓦伯特”2号会弹钢琴的机器人。它能在钢琴前用娴熟的技法弹奏音乐,曾同日本NHK广播乐团同台演出,一曲终了,欢声雷动
  • 供人娱乐的机器人
    它们能进行滑稽的表演,玩技术高超的杂耍。

机器人的出现使人们联想到一些科幻故事,故事里的机器人几乎无所不能
  韩国推出了会踢足球的一对机器人“ICO和GICO”,与普通的玩具机器人不同,装有可以变换程序的微处理器。它们内置足球游戏的程序,可由两个人通过无线电进行操作。此外,如果把它们连接到个人电脑上并变换程序,还可使他们进行沿着指定的路线行走、互相摔跤、跳舞等各种游戏
  • 机器人服务员  
     机器人充当服务员最为尽职。家庭服务机器人可为主人提供多种服务,这种机器仆人使人们的家庭生活变得更加舒适。  
 

日本制造商的一名职员通过手机遥控一个机器人为来宾斟酒
  • 警用机器人  
    美国制造出一种机器人警察“罗伯特警长”,它十分能干,身上的红外系统可以发现在黑暗中的罪犯,还可以用麻醉气体攻击入侵者。  

在大楼内巡逻的机器人警卫,它随时可以向监视中心报警
  • 导盲机器人  
     又称导盲犬,感觉器能不断地检测路标,以确定自己的路线,电脑可根据盲人想走的路线将这些信息与预先存储的街道地图相比较,给出控制信号,指挥行走装置向前行走,并不断进行修正。盲人和导盲犬之间还可以交流,导盲犬会按照主人的命令通过路口,遇到障碍物时,会及时提醒主人注意安全。