【簡介:】 機(jī)器人 實(shí)用上,機(jī)器人(Robot)是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。機(jī)器人可接受人類指揮,也可以執(zhí)行預(yù)先編排的程序,也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。機(jī)器人執(zhí)行的是
機(jī)器人 實(shí)用上,機(jī)器人(Robot)是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。機(jī)器人可接受人類指揮,也可以執(zhí)行預(yù)先編排的程序,也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。機(jī)器人執(zhí)行的是取代或是協(xié)助人類工作的工作,例如制造業(yè)、建筑業(yè),或是危險(xiǎn)的工作?! C(jī)器人可以是高級整合控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。目前在工業(yè)、醫(yī)學(xué)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途?! W美國家認(rèn)為:機(jī)器人應(yīng)該是由計(jì)算機(jī)控制的通過編排程序具有可以變更的多功能的自動(dòng)機(jī)械,但是日本不同意這種說法。日本人認(rèn)為“機(jī)器人就是任何高級的自動(dòng)機(jī)械”,這就把那種尚需一個(gè)人操縱的機(jī)械手包括進(jìn)去了。因此,很多日本人概念中的機(jī)器人,并不是歐美人所定義的?! ‖F(xiàn)在,國際上對機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說來,人們都可以接受這種說法,即機(jī)器人是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義:“一種可編程和多功能的,用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī);或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)?!薄 C(jī)器人能力的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括:智能,指感覺和感知,包括記憶、運(yùn)算、比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習(xí)和邏輯推理等;機(jī)能,指變通性、通用性或空間占有性等;物理能,指力、速度、連續(xù)運(yùn)行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此,可以說機(jī)器人是具有生物功能的空間三維坐標(biāo)機(jī)器?! C(jī)器人發(fā)展簡史(引自《環(huán)球科學(xué)》2007年第二期) 1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾?恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》中,根據(jù)Robota(捷克文,原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文,原意為“工人”),創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞?! ?939年 美國紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制,可以行走,會(huì)說77個(gè)字,甚至可以抽煙,不過離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。 1942年 美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造,但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。 1948年 諾伯特?維納出版《控制論》,闡述了機(jī)器中的通信和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺機(jī)能的共同規(guī)律,率先提出以計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化工廠?! ?954年 美國人喬治?德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人,并注冊了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作,因此具有通用性和靈活性?! ?956年 在達(dá)特茅斯會(huì)議上,馬文?明斯基提出了他對智能機(jī)器的看法:智能機(jī)器“能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型,如果遇到問題,能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個(gè)定義影響到以后30年智能機(jī)器人的研究方向。 1959年 德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫?英格伯格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。隨后,成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠――Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳,他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”?! ?962年 美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”(意思是萬能搬運(yùn)),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人,并出口到世界各國,掀起了全世界對機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。 1962年-1963年傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們試著在機(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器,包括1961年恩斯特采用的觸覺傳感器,托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器,而麥卡錫1963年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng),并在1965年,幫助MIT推出了世界上第一個(gè)帶有視覺傳感器,能識(shí)別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)?! ?965年約翰?霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人。Beast已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置,根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀(jì)60年代中期開始,美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機(jī)器人,并向人工智能進(jìn)發(fā)?! ?968年 美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器,能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過控制它的計(jì)算機(jī)有一個(gè)房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺(tái)智能機(jī)器人,拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕?! ?969年 日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺(tái)以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長期致力于研究仿人機(jī)器人,被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂機(jī)器人的技術(shù)見長,后來更進(jìn)一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。 1973年 世界上第一次機(jī)器人和小型計(jì)算機(jī)攜手合作,就誕生了美國Cincinnati Milacron公司的機(jī)器人T3?! ?978年 美國Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA,這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線?! ?984年 英格伯格再推機(jī)器人Helpmate,這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年,他還預(yù)言:“我要讓機(jī)器人擦地板,做飯,出去幫我洗車,檢查安全”?! ?998年 丹麥樂高公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件,讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣,相對簡單又能任意拼裝,使機(jī)器人開始走入個(gè)人世界?! ?999年 日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶(AIBO),當(dāng)即銷售一空,從此娛樂機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一?! ?002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba,它能避開障礙,自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線,還能在電量不足時(shí),自動(dòng)駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。 2006年 6月,微軟公司推出Microsoft Robotics Studio,機(jī)器人模塊化、平臺(tái)統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯,比爾?蓋茨預(yù)言,家用機(jī)器人很快將席卷全球?! C(jī)器人的定義 在科技界,科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語一個(gè)明確的定義,但機(jī)器人問世已有幾十年,機(jī)器人的定義仍然仁者見仁,智者見智,沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展,新的機(jī)型,新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念,成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣,人們對機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊,才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。 操作型機(jī)器人:能自動(dòng)控制,可重復(fù)編程,多功能,有幾個(gè)自由度,可固定或運(yùn)動(dòng),用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中?! 〕炭匦蜋C(jī)器人:按預(yù)先要求的順序及條件,依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作?! ∈窘淘佻F(xiàn)型機(jī)器人:通過引導(dǎo)或其它方式,先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作,輸入工作程序,機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)?! ?shù)控型機(jī)器人:不必使機(jī)器人動(dòng)作,通過數(shù)值、語言等對機(jī)器人進(jìn)行示教,機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)?! 「杏X控制型機(jī)器人:利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作?! ∵m應(yīng)控制型機(jī)器人:機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化,控制其自身的行動(dòng)?! W(xué)習(xí)控制型機(jī)器人:機(jī)器人能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn),具有一定的學(xué)習(xí)功能,并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中?! ≈悄軝C(jī)器人:以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人?! ∥覈臋C(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā),將機(jī)器人分為兩大類,即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人,包括:服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中,有些分支發(fā)展很快,有獨(dú)立成體系的趨勢,如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前,國際上的機(jī)器人學(xué)者,從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類:制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人,這和我國的分類是一致的?! 】罩袡C(jī)器人又叫無人機(jī),近年來在軍用機(jī)器人家族中,無人機(jī)是科研活動(dòng)最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購經(jīng)費(fèi)投入最多、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的領(lǐng)域。80多年來,世界無人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國為主線向前推進(jìn)的,無論從技術(shù)水平還是無人機(jī)的種類和數(shù)量來看,美國均居世界之首位?! 皠e動(dòng)隊(duì)”無人機(jī) 縱觀無人機(jī)發(fā)展的歷史,可以說現(xiàn)代戰(zhàn)爭是推動(dòng)無人機(jī)發(fā)展的動(dòng)力。而無人機(jī)對現(xiàn)代戰(zhàn)爭的影響也越來越大。一次和二次世界大戰(zhàn)期間,盡管出現(xiàn)并使用了無人機(jī),但由于技術(shù)水平低下,無人機(jī)并未發(fā)揮重大作用。朝鮮戰(zhàn)爭中美國使用了無人偵察機(jī)和攻擊機(jī),不過數(shù)量有限。在隨后的越南戰(zhàn)爭、中東戰(zhàn)爭中無人機(jī)已成為必不可少的武器系統(tǒng)。而在海灣戰(zhàn)爭、波黑戰(zhàn)爭及科索沃戰(zhàn)爭中無人機(jī)更成了主要的偵察機(jī)種?! 》▏凹t隼”無人機(jī) 越南戰(zhàn)爭期間美國空軍損失慘重,被擊落飛機(jī)2500架,飛行員死亡5000多名,美國國內(nèi)輿論嘩然。為此美國空軍較多地使用了無人機(jī)。如“水牛獵手”無人機(jī)在北越上空執(zhí)行任務(wù)2500多次,超低空拍攝照片,損傷率僅4%。AQM-34Q型147火蜂無人機(jī)飛行500多次,進(jìn)行電子竊聽、電臺(tái)干擾、拋撒金屬箔條及為有人飛機(jī)開辟通道等?! 「呖諢o人偵察機(jī) 在1982年的貝卡谷地之戰(zhàn)中,以色列軍隊(duì)通過空中偵察發(fā)現(xiàn)。敘利亞在貝卡谷地集中了大量部隊(duì)。6月9日,以軍出動(dòng)美制E-2C“鷹眼”預(yù)警飛機(jī)對敘軍進(jìn)行監(jiān)視,同時(shí)每天出動(dòng)“偵察兵”及“猛犬”等無人機(jī)70多架次,對敘軍的防空陣地、機(jī)場進(jìn)行反復(fù)偵察,并將拍攝的圖像傳送給預(yù)警飛機(jī)和地面指揮部。這樣,以軍準(zhǔn)確地查明了敘軍雷達(dá)的位置,接著發(fā)射“狼”式反雷達(dá)導(dǎo)彈,摧毀了敘軍不少的雷達(dá)、導(dǎo)彈及自行高炮,迫使敘軍的雷達(dá)不敢開機(jī),為以軍有人飛機(jī)攻擊目標(biāo)創(chuàng)造了條件?! 」砉质綗o人機(jī) 1991年爆發(fā)了海灣戰(zhàn)爭,美軍首先面對的一個(gè)問題就是要在茫茫的沙海中找到伊拉克隱藏的飛毛腿導(dǎo)彈發(fā)射器。如果用有人偵察機(jī),就必須在大漠上空往返飛行,長時(shí)間暴露于伊拉克軍隊(duì)的高射火力之下,極其危險(xiǎn)。為此,無人機(jī)成了美軍空中偵察的主力。在整個(gè)海灣戰(zhàn)爭期間,“先鋒”無人機(jī)是美軍使用最多的無人機(jī)種,美軍在海灣地區(qū)共部署了6個(gè)先鋒無人機(jī)連,總共出動(dòng)了522架次,飛行時(shí)間達(dá)1640小時(shí)。那時(shí),不論白天還是黑夜,每天總有一架先鋒無人機(jī)在海灣上空飛行。 為了摧毀伊軍在沿海修筑的堅(jiān)固的防御工事,2月4日密蘇里號(hào)戰(zhàn)艦乘夜駛至近海區(qū),先鋒號(hào)無人機(jī)由它的甲板上起飛,用紅外偵察儀拍攝了地面目標(biāo)的圖像并傳送給指揮中心。幾分鐘后,戰(zhàn)艦上的406毫米的艦炮開始轟擊目標(biāo),同時(shí)無人機(jī)不斷地為艦炮進(jìn)行校射。之后威斯康星號(hào)戰(zhàn)艦接替了密蘇里號(hào),如此連續(xù)炮轟了三天,使伊軍的炮兵陣地、雷達(dá)網(wǎng)、指揮通信樞紐遭到徹底破壞。在海灣戰(zhàn)爭期間,僅從兩艘戰(zhàn)列艦上起飛的先鋒無人機(jī)就有151架次,飛行了530多個(gè)小時(shí),完成了目標(biāo)搜索、戰(zhàn)場警戒、海上攔截及海軍炮火支援等任務(wù)?! “l(fā)射Brevel無人機(jī) 在海灣戰(zhàn)爭中,先鋒無人機(jī)成了美國陸軍部隊(duì)的開路先鋒。它為陸軍第7軍進(jìn)行空中偵察,拍攝了大量的伊軍坦克、指揮中心、及導(dǎo)彈發(fā)射陣地的圖像,并傳送給直升機(jī)部隊(duì),接著美軍就出動(dòng)“阿帕奇”攻擊型直升機(jī)對目標(biāo)進(jìn)行攻擊,必要時(shí)還可呼喚炮兵部隊(duì)進(jìn)行火力支援。先鋒機(jī)的生存能力很強(qiáng),在319架次的飛行中,僅有一架被擊中,有4~5架由于電磁干擾而失事?! 〕儡娡?,英、法、加拿大也都出動(dòng)了無人機(jī)。如法國的“幼鹿”師裝備有一個(gè)“馬爾特”無人機(jī)排。當(dāng)法軍深入伊境內(nèi)作戰(zhàn)時(shí),首先派無人機(jī)偵察敵情,根據(jù)偵察到的情況,法軍躲過了伊軍的坦克及炮兵陣地。 1995年波黑戰(zhàn)爭中,因部隊(duì)急需,“捕食者”無人機(jī)很快就被運(yùn)往前線。在北約空襲塞族部隊(duì)的補(bǔ)給線、彈藥庫、指揮中心時(shí),“捕食者”發(fā)揮了重要的作用。它首先進(jìn)行偵察,發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后引導(dǎo)有人飛機(jī)進(jìn)行攻擊,然后再進(jìn)行戰(zhàn)果評估。它還為聯(lián)合國維和部隊(duì)提供波黑境內(nèi)主要公路上軍車移動(dòng)的情況,以判斷各方是否遵守了和平協(xié)議。美軍因而把“捕食者”稱作“戰(zhàn)場上的低空衛(wèi)星”。其實(shí)衛(wèi)星只能提供戰(zhàn)場上的瞬間圖像,而無人機(jī)可以在戰(zhàn)場上空長時(shí)間盤旋逗留,因而能夠提供戰(zhàn)場的連續(xù)實(shí)時(shí)圖像,無人機(jī)還比使用衛(wèi)星便宜得多?! ?999年3月24日,以美國為首的北約打著“維護(hù)人權(quán)”的幌子對南聯(lián)盟開始了狂轟濫炸,爆發(fā)了震驚世界的“科索沃戰(zhàn)爭”。在持續(xù)78天的轟炸過程中,北約共出動(dòng)飛機(jī)3.2萬架次,投入艦艇40多艘,扔下炸彈1.3萬噸,造成了二戰(zhàn)以來歐洲空前的浩劫。 南聯(lián)盟多山、多森林的地形以及多陰雨天的氣候條件,大大影響了北約偵察衛(wèi)星及高空偵察機(jī)的偵察效果,塞軍的防空火力又很猛,有人偵察機(jī)不敢低飛,致使北約空軍無法識(shí)別及攻擊云層下面的目標(biāo)。為了減少人員的傷亡,北約大量使用了無人機(jī)??扑魑謶?zhàn)爭是世界局部戰(zhàn)爭中使用無人機(jī)數(shù)量最多、無人機(jī)發(fā)揮作用最大的戰(zhàn)爭。無人機(jī)盡管飛得較慢,飛行高度較低,但它體積小,雷達(dá)及紅外特征較小,隱蔽性好,不易被擊中,適于進(jìn)行中低空偵察,可以看清衛(wèi)星及有人偵察機(jī)看不清的目標(biāo)?! ≡诳扑魑謶?zhàn)爭中,美國、德國、法國及英國總共出動(dòng)了6種不同類型的無人機(jī)約200多架,它們有:美國空軍的“捕食者”(Predator)、陸軍的“獵人”(Hunter)及海軍的“先鋒”(Pioneer);德國的CL-289;法國的“紅隼”(Crecerelles)、 “獵人”,以及英國的“不死鳥”(Phoenix)等無人機(jī)?! o人機(jī)在科索沃戰(zhàn)爭中主要完成了以下一些任務(wù):中低空偵察及戰(zhàn)場監(jiān)視,電子干擾,戰(zhàn)果評估,目標(biāo)定位,氣象資料搜集,散發(fā)傳單以及營救飛行員等?! 】扑魑謶?zhàn)爭不僅大大提高了無人機(jī)在戰(zhàn)爭中的地位,而且引起了各國政府對無人機(jī)的重視。美國參議院武裝部隊(duì)委員會(huì)要求,10年內(nèi)軍方應(yīng)準(zhǔn)備足夠數(shù)量的無人系統(tǒng),使低空攻擊機(jī)中有三分之一是無人機(jī);15年內(nèi),地面戰(zhàn)車中應(yīng)有三分之一是無人系統(tǒng)。這并不是要用無人系統(tǒng)代替飛行員及有人飛機(jī),而是用它們補(bǔ)充有人飛機(jī)的能力,以便在高風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)中盡量少用飛行員。無人機(jī)的發(fā)展必將推動(dòng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭理論和無人戰(zhàn)爭體系的發(fā)展。 機(jī)器警察 所謂地面軍用機(jī)器人是指在地面上使用的機(jī)器人系統(tǒng),它們不僅在和平時(shí)期可以幫助民警排除炸彈、完成要地保安任務(wù),在戰(zhàn)時(shí)還可以代替士兵執(zhí)行掃雷、偵察和攻擊等各種任務(wù),今天美、英、德、法、日等國均已研制出多種型號(hào)的地面軍用機(jī)器人?! ∮摹笆滞栖嚒睓C(jī)器人 在西方國家中,恐怖活動(dòng)始終是個(gè)令當(dāng)局頭疼的問題。英國由于民族矛盾,飽受爆炸物的威脅,因而早在60年代就研制成功排爆機(jī)器人。英國研制的履帶式“手推車”及“超級手推車”排爆機(jī)器人,已向50多個(gè)國家的軍警機(jī)構(gòu)售出了800臺(tái)以上。最近英國又將手推車機(jī)器人加以優(yōu)化,研制出土撥鼠及野牛兩種遙控電動(dòng)排爆機(jī)器人,英國皇家工程兵在波黑及科索沃都用它們探測及處理爆炸物。土撥鼠重35公斤,在桅桿上裝有兩臺(tái)攝像機(jī)。野牛重210公斤,可攜帶100公斤負(fù)載。兩者均采用無線電控制系統(tǒng),遙控距離約1公里。 “土撥鼠”和“野?!迸疟瑱C(jī)器人 除了恐怖分子安放的炸彈外,在世界上許多戰(zhàn)亂國家中,到處都散布著未爆炸的各種彈藥。例如,海灣戰(zhàn)爭后的科威特,就像一座隨時(shí)可能爆炸的彈藥庫。在伊科邊境一萬多平方公里的地區(qū)內(nèi),有16個(gè)國家制造的25萬顆地雷,85萬發(fā)炮彈,以及多國部隊(duì)投下的布雷彈及子母彈的2500萬顆子彈,其中至少有20%沒有爆炸。而且直到現(xiàn)在,在許多國家中甚至還殘留有一次大戰(zhàn)和二次大戰(zhàn)中未爆炸的炸彈和地雷。因此,爆炸物處理機(jī)器人的需求量是很大的。 排除爆炸物機(jī)器人有輪式的及履帶式的,它們一般體積不大,轉(zhuǎn)向靈活,便于在狹窄的地方工作,操作人員可以在幾百米到幾公里以外通過無線電或光纜控制其活動(dòng)。機(jī)器人車上一般裝有多臺(tái)彩色CCD攝像機(jī)用來對爆炸物進(jìn)行觀察;一個(gè)多自由度機(jī)械手,用它的手爪或夾鉗可將爆炸物的引信或雷管擰下來,并把爆炸物運(yùn)走;車上還裝有獵槍,利用激光指示器瞄準(zhǔn)后,它可把爆炸物的定時(shí)裝置及引爆裝置擊毀;有的機(jī)器人還裝有高壓水槍,可以切割爆炸物?! 〉聡呐疟瑱C(jī)器人 在法國,空軍、陸軍和警察署都購買了Cybernetics公司研制的TRS200中型排爆機(jī)器人。DM公司研制的RM35機(jī)器人也被巴黎機(jī)場管理局選中。德國駐波黑的維和部隊(duì)則裝備了Telerob公司的MV4系列機(jī)器人。我國沈陽自動(dòng)化所研制的PXJ-2機(jī)器人也加入了公安部隊(duì)的行列?! ∶绹鳵emotec公司的Andros系列機(jī)器人受到各國軍警部門的歡迎,白宮及國會(huì)大廈的警察局都購買了這種機(jī)器人。在南非總統(tǒng)選舉之前,警方購買了四臺(tái)AndrosVIA型機(jī)器人,它們在選舉過程中總共執(zhí)行了100多次任務(wù)。 Andros機(jī)器人可用于小型隨機(jī)爆炸物的處理,它是美國空軍客機(jī)及客車上使用的唯一的機(jī)器人。海灣戰(zhàn)爭后,美國海軍也曾用這種機(jī)器人在沙特阿拉伯和科威特的空軍基地清理地雷及未爆炸的彈藥。美國空軍還派出5臺(tái)Andros機(jī)器人前往科索沃,用于爆炸物及子炮彈的清理??哲娒總€(gè)現(xiàn)役排爆小隊(duì)及航空救援中心都裝備有一臺(tái)Andros VI?! ∥覈兄频呐疟瑱C(jī)器人 排爆機(jī)器人不僅可以排除炸彈,利用它的偵察傳感器還可監(jiān)視犯罪分子的活動(dòng)。監(jiān)視人員可以在遠(yuǎn)處對犯罪分子晝夜進(jìn)行觀察,監(jiān)聽他們的談話,不必暴露自己就可對情況了如指掌。 1993年初,在美國發(fā)生了韋科莊園教案,為了弄清教徒們的活動(dòng),聯(lián)邦調(diào)查局使用了兩種機(jī)器人。一種是Remotec公司的AndrosVA型和Andros MarkVIA型機(jī)器人,另一種是RST公司研制的STV機(jī)器人。STV是一輛6輪遙控車,采用無線電及光纜通信。車上有一個(gè)可升高到4.5米的支架 ,上面裝有彩色立體攝像機(jī)、晝用瞄準(zhǔn)具、微光夜視瞄具、雙耳音頻探測器、化學(xué)探測器、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、目標(biāo)跟蹤用的前視紅外傳感器等。該車僅需一名操作人員,遙控距離達(dá)10公里。在這次行動(dòng)中共出動(dòng)了3臺(tái)STV,操作人員遙控機(jī)器人行駛到距莊園548米的地方停下來,升起車上的支架,利用攝像機(jī)和紅外探測器向窗內(nèi)窺探,聯(lián)邦調(diào)查局的官員們圍著熒光屏觀察傳感器發(fā)回的圖像,可以把屋里的活動(dòng)看得一清二楚?! C(jī)器人指揮 其實(shí)并不是人們不想給機(jī)器人一個(gè)完整的定義,自機(jī)器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什么是機(jī)器人。但隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時(shí)代的到來,機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來越豐富,機(jī)器人的定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新?! ?886年法國作家利爾亞當(dāng)在他的小說《未來夏娃》中將外表像人的機(jī)器起名為“安德羅丁”(android),它由4部分組成: 1,生命系統(tǒng)(平衡、步行、發(fā)聲、身體擺動(dòng)、感覺、表情、調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)等); 2,造型解質(zhì)(關(guān)節(jié)能自由運(yùn)動(dòng)的金屬覆蓋體,一種盔甲); 3,人造肌肉(在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態(tài)); 4,人造皮膚(含有膚色、機(jī)理、輪廓、頭發(fā)、視覺、牙齒、手爪等)?! ?920年捷克作家卡雷爾?卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》。在劇本中,卡佩克把捷克語“Robota”寫成了“Robot”,“Robota”是奴隸的意思。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對人類社會(huì)的悲劇性影響,引起了大家的廣泛關(guān)注,被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。在該劇中,機(jī)器人按照其主人的命令默默地工作,沒有感覺和感情,以呆板的方式從事繁重的勞動(dòng)。后來,羅薩姆公司取得了成功,使機(jī)器人具有了感情,導(dǎo)致機(jī)器人的應(yīng)用部門迅速增加。在工廠和家務(wù)勞動(dòng)中,機(jī)器人成了必不可少的成員。機(jī)器人發(fā)覺人類十分自私和不公正,終于造反了,機(jī)器人的體能和智能都非常優(yōu)異,因此消滅了人類?! 〉菣C(jī)器人不知道如何制造它們自己,認(rèn)為它們自己很快就會(huì)滅絕,所以它們開始尋找人類的幸存者,但沒有結(jié)果。最后,一對感知能力優(yōu)于其它機(jī)器人的男女機(jī)器人相愛了。這時(shí)機(jī)器人進(jìn)化為人類,世界又起死回生了?! 】ㄅ蹇颂岢龅氖菣C(jī)器人的安全、感知和自我繁殖問題。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步很可能引發(fā)人類不希望出現(xiàn)的問題。雖然科幻世界只是一種想象,但人類社會(huì)將可能面臨這種現(xiàn)實(shí)?! 榱朔乐箼C(jī)器人傷害人類,科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“機(jī)器人三原則”: 1,機(jī)器人不應(yīng)傷害人類; 2,機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令,與第一條違背的命令除外; 3,機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己,與第一條相抵觸者除外。 這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則?! ≡?967年日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上,就提出了兩個(gè)有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的:“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器”。從這一定義出發(fā),森政弘又提出了用自動(dòng)性、智能性、個(gè)體性、半機(jī)械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動(dòng)性等10個(gè)特性來表示機(jī)器人的形象。另一個(gè)是加藤一郎提出的具有如下3個(gè)條件的機(jī)器稱為機(jī)器人: 1,具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體; 2,具有非接觸傳感器(用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息)和接觸傳感器; 3,具有平衡覺和固有覺的傳感器。 禮儀機(jī)器人 該定義強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人應(yīng)當(dāng)仿人的含義,即它靠手進(jìn)行作業(yè),靠腳實(shí)現(xiàn)移動(dòng),由腦來完成統(tǒng)一指揮的作用。非接觸傳感器和接觸傳感器相當(dāng)于人的五官,使機(jī)器人能夠識(shí)別外界環(huán)境,而平衡覺和固有覺則是機(jī)器人感知本身狀態(tài)所不可缺少的傳感器。這里描述的不是工業(yè)機(jī)器人而是自主機(jī)器人?! C(jī)器人的定義是多種多樣的,其原因是它具有一定的模糊性。動(dòng)物一般具有上述這些要素,所以在把機(jī)器人理解為仿人機(jī)器的同時(shí),也可以廣義地把機(jī)器人理解為仿動(dòng)物的機(jī)器?! ?988年法國的埃斯皮奧將機(jī)器人定義為:“機(jī)器人學(xué)是指設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng),并以此系統(tǒng)的使用方法作為研究對象”?! ?987年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義:“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能,能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)?!薄 ∥覈茖W(xué)家對機(jī)器人的定義是:“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器,所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力,是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。在研究和開發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過程中,人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深,機(jī)器人技術(shù)開始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn),人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的特種機(jī)器人和各種智能機(jī)器,如移動(dòng)機(jī)器人、微機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空中空間機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等。對不同任務(wù)和特殊環(huán)境的適應(yīng)性,也是機(jī)器人與一般自動(dòng)化裝備的重要區(qū)別。這些機(jī)器人從外觀上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最初仿人型機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人所具有的形狀,更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增強(qiáng),從而為機(jī)器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間?! ≈袊こ淘涸洪L宋健指出:“機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是20世紀(jì)自動(dòng)控制最有說服力的成就,是當(dāng)代最高意義上的自動(dòng)化”。機(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果,代表了高技術(shù)的發(fā)展前沿,它在人類生活應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大正引起國際上重新認(rèn)識(shí)機(jī)器人技術(shù)的作用和影響。 我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā),將機(jī)器人分為兩大類,即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人,包括:服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中,有些分支發(fā)展很快,有獨(dú)立成體系的趨勢,如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前,國際上的機(jī)器人學(xué)者,從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類:制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人,這和我國的分類是一致的?! 」糯鷻C(jī)器人 機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機(jī)器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望制造一種像人一樣的機(jī)器,以便代替人類完成各種工作?! C(jī)器馬車 西周時(shí)期,我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人,這是我國最早記載的機(jī)器人?! 〈呵锖笃?,我國著名的木匠魯班,在機(jī)械方面也是一位發(fā)明家,據(jù)《墨經(jīng)》記載,他曾制造過一只木鳥,能在空中飛行“三日不下”,體現(xiàn)了我國勞動(dòng)人民的聰明智慧?! 」?世紀(jì),亞歷山大時(shí)代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人――自動(dòng)機(jī)。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動(dòng)力的會(huì)動(dòng)的雕像,它可以自己開門,還可以借助蒸汽唱歌?! ?800年前的漢代,大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動(dòng)儀,而且發(fā)明了計(jì)里鼓車。計(jì)里鼓車每行一里,車上木人擊鼓一下,每行十里擊鐘一下?! 『鬂h三國時(shí)期,蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”,并用其運(yùn)送軍糧,支援前方戰(zhàn)爭?! ?662年,日本的竹田近江利用鐘表技術(shù)發(fā)明了自動(dòng)機(jī)器玩偶,并在大阪的道頓堀演出?! ?738年,法國天才技師杰克?戴?瓦克遜發(fā)明了一只機(jī)器鴨,它會(huì)嘎嘎叫,會(huì)游泳和喝水,還會(huì)進(jìn)食和排泄。瓦克遜的本意是想把生物的功能加以機(jī)械化而進(jìn)行醫(yī)學(xué)上的分析。
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