机器人的发展历史

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  机器人形象和机器人一词,最早出现在科幻和文学作品中。1920年,一名捷克作家发表了一部名为《罗萨姆的万能机器人》的剧本,剧中叙述了一个叫罗萨姆的公司把机器人作为人类生产的工业品推向市场,让它充当劳动力代替人类劳动的故事。

  真正意义上的机器人出现在1959年。当时,美国人英格伯格和德沃尔制造出了世界上第一台工业机器人。这台机器人外形像一个坦克的炮塔,基座上有一个可转动的大机械臂,大臂上又伸出一个可以伸缩和转动的小机械臂,能进行一些简单的操作,代替人做一些诸如抓放零件的工作。

  经过了40年的发展,现在全世界已装备了90余万台工业机器人,种类达数十种,它们在许多领域为人类的生产和生活服务。大多数工业机器人都不能走路,一般是靠轨道滑行,如汽车制造机器人等。现代工业机器人主要有四种类型:(1)顺序型——这类机器人拥有规定的程序动作控制系统;(2)沿轨迹作业型——这类机器人执行某种移动作业,如焊接、喷漆等;(3)远距作业型——比如在月球上自动工作的机器人;(4)智能型——这类机器人具有感知、适应以及思维和人机通信机能。

  智能型机器人是最复杂的机器人,也是人类最渴望能够早日制造出来的机器朋友。然而要制造出一台智能机器人并不容易,仅仅是让机器模拟人类的行走动作,科学家们就要付出了数十甚至上百年的努力。

  1997年,日本本田公司率先研制出了第一台类人型步行机器人样机P3。2000年11月,日本科学技术振兴事业团宣布,已开发出可模仿一岁婴儿行走的机器人“皮诺”。它全身有26个关节,脚心装有一个传感器,可测量重心;眼睛可分辨红、蓝、黄等颜色,可自测距离;能挥手,并能蹒跚行走。

  在智能型机器人中,目前离我们最接近的是娱乐型智能机器人。娱乐型智能机器人以供人观赏、娱乐为目的,具有拟人化(或拟物化)的外部特征,可以行走或完成动作,有一定的语言能力及感知能力。

  最近在CEBit 2003中,索尼展示了其最新产品——Aibo机器狗,这款机器狗有表演、睡眠和游戏的功能,如果你有两只机器狗的话,还可以设置它们进行足球、走迷宫等游戏。

  另外索尼10月还发布了以双足行走机器人“SDR-4XII”为原型设计的4款技能及性格各异的机器人“QRIO”。QRIO属于高智能的娱乐机器人,身体内部装置着各种感应系统,感情丰富,能够与人进行各种形式的交流,同时可以通过记忆和学习不断成长。此外它的特殊才能是进行各种高难度动作,可谓能歌善舞。

  在交流方面,目前最先进的机器人是日本人类机器人财团今年10月研制成功的“小IF”,这个身高40厘米、体重只有5公斤的机器人能说会道,顽皮可爱,语言能力和5岁小孩差不多,总爱通过对话模仿对方的性格和癖好。更让人惊喜的是,它可以通过对方的声音捕捉微妙的感情变化,然后通过自己的表情变化表达喜怒哀乐,为很多人带来欢乐。“小IF”的服务对象是平常人家,价格可能定在30至50万日元之间。

  美国是机器人的诞生地,经过30多年的发展,美国现已成为世界上的机器人强国之一,基础雄厚,技术先进。几年前,美国特种机器人协会曾举办了一场别开生面的音乐会,演唱者是世界男高音之王“帕瓦罗蒂”。这位“帕瓦罗蒂”并不是意大利著名的歌唱家帕瓦罗蒂,而是美国衣阿华州州立大学研制的机器人歌手“帕瓦罗蒂”。这场音乐会实际上是一场机器人验收会。听众席上不仅有机器人领域的专家,更有不少音乐家以及众多慕名而来的普通听众。

  2003年第77季Neiman Marcus圣诞礼品书上刊登的一对豪华礼品机器人的照片。这对售价高达40万美元的机器人高约1.8米,由国际机器人技术公司设计制造。它们可以唱歌、跳舞并可以被用来给小孩留言。

  某一天,在医院的手术台前,机器人正在为病人做开颅手术;在月球表面,机器人正在代替人类采集矿石标本……这些并非是科学幻想,而是正在或将要到来的现实。让我们做好准备,迎接一个机器人回家!(

  自20世纪60年代初研制出尤尼梅特和沃莎特兰这两种机器人以来,机器人的研究已经从低级到高级经历了三代的发展历程。

  程序控制机器人(第一代):第一代机器人是程序控制机器人,它完全按照事先装入到机器 人存储器中的程序安排的步骤进行工作。程序的生成及装人有两种方式,一种是由人根据工作 流程编制程序并将它输人到机器人的存储器中;另一种是“示教-再现”方式,所谓“示教”是指在 机器人第一次执行任务之前,由人引导机器人去执行操作,即教机器人去做应做的工作,机器人 将其所有动作一步步地记录下来,并将每一步表示为一条指令,示教结束后机器人通过执行这些 指令以同样的方式和步骤完成同样的工作(即再现)。

  如果任务或环境发生了变化,则要重新进 行程序设计。这一代机器人能成功地模拟人的运动功能,它们会拿取和安放、会拆卸和安装、会 翻转和抖动,能尽心尽职地看管机床、熔炉、焊机、生产线等,能有效地从事安装、搬运、包装、机械 加工等工作。目前国际上商品化、实用化的机器人大都属于这一类。这一代机器人的最大缺点 是它只能刻板地完成程序规定的动作,不能适应变化了的情况,—旦环境情况略有变化(如装配 线上的物品略有倾斜),就会出现问题。更糟糕的是它会对现场的人员造成危害,由于它没有感 觉功能,有时会出现机器人伤人的情况。日本就曾经出现机器人把现场的一个工人抓起来塞到 刀具下面的情况。

  自适应机器人(第二代):第二代机器人的主要标志是自身配备有相应的感觉传感器,如视 觉传感器、触觉传感器、听觉传感器等,并用计算机对其进行控制。这种机器人通过传感器获取 作业环境、操作对象的简单信息,然后由计算机对获得的信息进行分析、处理、控制机器人的动 作。由于它能随着环境的变化而改变自己的行为,故称为自适应机器人。目前,这一代机器人也已进人商品化阶段,主要从事焊接、装配、搬运等工作。第二代机器人虽然具有一些初级的智能, 但还没有达到完全“自治”的程度,有时也称这类机器人为人_眼协调型机器人。

  智能机器人(第三代):这是指具有类似于人的智能的机器人,即它具有感知环境的能力,配备有视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉器官,能从外部环境中获取有关信息,具有思维能力,能对感知到的信息进行处理,以控制自己的行为,具有作用于环境的行为能力,能通过传动机构使自己的“手”、“脚等肢体行动起来,正确、灵巧地执行思维机构下达的命令。

  目前研制的机器人大多都只具有部分智能,真正的智能机器人还处于研究之中,但现在已经迅速发展为新兴的高技术产业。