不同种类的机器人

机器人的定义范围很广,大到工厂服务的工业机器人,小到居家打扫机器人。按照目前最宽泛的定义,如果某样东西被许多人认为是机器人,那么它就是机器人。许多机器人专家(制造机器人的人)使用的是一种更为精确的定义。他们规定,机器人应具有可重新编程的大脑(一台计算机),用来移动身体。

世界上的机器人大多用来从事繁重的重复性制造工作。它们负责那些对人类来说非常困难、危险或枯燥的任务。最常见的制造类机器人是机器臂。一部典型的机器臂由七个金属部件构成,它们是用六个关节接起来的。计算机将旋转与每个关节分别相连的步进式马达,以便控制机器人(某些大型机器臂使用液压或气动系统)。与普通马达不同,步进式马达会以增量方式精确移动。这使计算机可以精确地移动机器臂,使机器臂不断重复完全相同的动作。机器人利用运动传感器来确保自己完全按正确的量移动。人类手臂的作用是将手移动到不同的位置。类似地,机器臂的作用则是移动末端执行器。

一个六轴工业机器人的关节

某些移动型机器人是远程控制的,人类可以指挥它们在特定的时间从事特定的工作。遥控装置可以使用连接线、无线电或红外信号与机器人通信。远程机器人常被称为傀儡机器人,它们在探索充满危险或人类无法进入的环境(如深海或火山内部)时非常有用。有些机器人只是部分受到遥控。例如,操作人员可能会指示机器人到达某个特定的地点,但不会为它指引路线,而是任由它找到自己的路。

NASA研发可远程控制的太空机器人R2

较为简单的移动型机器人使用红外或超声波传感器来感知障碍物。这些传感器的工作方式类似于动物的回声定位系统:机器人发出一个声音信号(或一束红外光线),并检测信号的反射情况。机器人会根据信号反射所用的时间计算出它与障碍物之间的距离。

较高级的机器人利用立体视觉来观察周围的世界。两个摄像头可以为机器人提供深度感知,而图像识别软件则使机器人有能力确定物体的位置,并辨认各种物体。机器人还可以使用麦克风和气味传感器来分析周围的环境。

家庭自制机器人是一种正在迅速发展的亚文化,在互联网上具有相当大的影响力。业余机器人爱好者利用各种商业机器人工具、邮购的零件、玩具甚至老式录像机组装出他们自己的作品。和专业机器人一样,家庭自制机器人的种类也是五花八门。这些机器算不上“真正的机器人”,因为它们没有可重新编程的计算机大脑。它们只是加强型遥控汽车。比较高级的竞技类机器人是由计算机控制的。

某些现代机器人还具备有限的学习能力。学习型机器人能够识别某种动作(如以某种方式移动腿部)是否实现了所需的结果(如绕过障碍物)。机器人存储此类信息,当它下次遇到相同的情景时,会尝试做出可以成功应对的动作。同样,现代计算机只能在非常有限的情景中做到这一点。它们无法像人类那样收集所有类型的信息。一些机器人可以通过模仿人类的动作进行学习。在日本,机器人专家们向一部机器人演示舞蹈动作,让它学会了跳舞。

有些机器人具有人际交流能力。Kismet是麻省理工学院人工智能实验室制作的机器人,它能识别人类的肢体语言和说话的音调,并做出相应的反应。Kismet的作者们对成人和婴儿之间的交互方式很感兴趣,他们之间的交互仅凭语调和视觉信息就能完成。这种低层次的交互方式可以作为类人学习系统的基础。

Kismet机器人

无论如何,机器人都会在我们未来的日常生活中扮演重要的角色。在未来的几十年里,机器人将逐渐扩展到工业和科学之外的领域,进入日常生活,这与计算机在20世纪80年代开始逐渐普及到家庭的过程类似。

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