缤纷多彩的机器人世界 1992-12-25 机器人的外形不一定像人,但机器人的构造和功能大都是仿照人的模式来设计的。现代机器人通常由五部分组成:①电脑──相当于人的大脑;②传动装置──相当于人的肌肉;③操作机构与行走装置──相当于人的手和脚;④感觉装置(传感器)──相当于人的感觉器官,包括力觉、触觉、视觉、听觉等;⑤动力装置──相当于的心脏。 现代机器人不同于传统自动化机器。它们的本质差别在于: 机器人可以从事多种多样的劳动,有的机器人还会“思维”,具有某种“智力”; 而传统的自动化机器一般只能进行单项的操作。 据专家们估计,机器人产业将成为21世纪少数几种能主宰经济的高技术产业之一,就像汽车,化工、钢铁等工业主宰了本世纪六、七十年代的经济一样。 目前全世界约有六、七十万台机器人(其中约90%是工业机器人),其中的1/3左右在日本,故日本有“机器人王国”之称。目前日本生产机器人的厂家已超过400家,每月生产的机器人超过3000台。 工业机器人 工业机器人大都在汽车制造、电子工业、机械工业、塑料工业等行业中从事金属铸造、锻造、焊接、油漆、装配、包装、塑料形成以及搬运等的体力劳动。日本的选进工业机器人,每台可完成2-4名产业工人的工作;德国的第二代工业机器人,每台可完成2-7名产业工人的工作。 由于机器人数量的增多,国外已出现“无人工厂”和“无人车间”。 像日本的富士通工厂,全厂的100名员工基本上都是白班, 从下午五时到次日清晨五时全由机器人当班。其生产工序全盘自动化,机器人当班时只用一两名人员照料现场。在日本,除大型企业广泛使用机器人外,在中小型企业中对机器人的使用也越来越多。美国、前苏联及西欧各国都在发展工业机器人方面倾注入了很大的力量, 目前美国投入使用的工业机器人已达十余万台,在数量上仅次于日本。据国际劳工局估计,到本世纪末,全世界的工业机器人总数可达1000万台。 服务机器人 现代机器人不仅能从事“体力劳动”,而且已涉足家庭、办公室、医院等部门,广泛从事“服务性工作”。 美国的服务型机器人能照顾残疾人和老弱病人,能为盲人引路,能拔鸡毛、爬树、砍树、剪修整枝、采摘水果、打扫卫生、保卫建筑物、治安警戒…… 在日本,富士公司制造的“秘书机器人”能在文件上签字、盖印,专为公司经理服务;日本电器公司制造的同类机器人能编制工作日程表,并能代总经理写信。此外还有“护士机器人”、“广告机器人”、“医疗诊断机器人”等等。 法国巴黎地铁车站全部由机器人来清扫,它们能自动完成刷洗、吸尘、 洒消毒水等项工作。这种机器人有“眼睛”,当遇到障碍时便减速并鸣笛,若是在鸣笛之后障碍物仍不躲开,那么机器人便从障碍物的旁边绕过去。 中国在70年代末80年代初由中国科学院自动化研究所和北京中医研究所共同开发的计算机诊疗系统,实质上就是“机器人医生”。 它把著名中医关幼波的丰富医疗理论和宝贵临床经验结合起来,集中储存在系统软件中。使用时,通过输出系统将诊断、处方、医嘱、假条等直接用汉字打印出来。为了跟踪世界的高新技术, 近几年来中国加快了发展机器人技术的步伐。中国的第一个机器人示范工程,早在1986年7月9日就在沈阳举行奠基仪式,并已于1988年底按计划建成。目前中国的机器人技术已从实验阶段进入实用阶段。 军用机器人 服务型机器人进入军事领域,便成为“军用机器人”。早在1985年,美国海军部队就已使用机器在海底完成清洗、打捞沉船等工作。这种军用机器人装有先进的信号传感系统,能够根据输入的程序来完成水下侦察、排雷及其他名种危险动作。 美国制造的一种“步行机器士兵”,其本重为168公斤,有6条腿,身长可以伸缩,最长时可达1.98米,量短时只有0.91米,它能搬运816公斤重的重物。 另外一种“机器人观察员”,能够根据敌方的反应来编制电脑程序,其造型如同一辆小型战车, 可以充当“流动哨兵”。它由微电脑,人工智能软件和远程监视传感器等主要部件构成,平时可以担任基地和机场的外围警戒任务,能够识别入侵人员;战时可根据主人通过遥控监视台发出的指令来使用武器。这种机器人身上装有轻型机关枪和手榴弹、催泪弹等武器的发射装置。 目前一些军事强国正在研制具有以下功能的多用途军用机器人; 能够在前线抢修军车,运送粮草、弹药和燃料等战斗物资;承担架桥、筑路布设地雷和施放烟雾等危险任务等等。 1991年海弯战争结束后, 以美国为首的多国部队曾使用军用机器人来清理战场。这种军用机器人实际上是一种带有多重覆带的遥控军用车辆,它能适应各种地形,可以爬45°的斜坡,能进入很狭窄的走廓内进行工作,消除地雷和未爆炸的炸弹…… 智能机器人 智能机器人是采用先进电脑技术的机器人,它具备人的某些智慧,能够承担本来需要凭人的聪明才智去完成的某些复杂任务。这类机器具有某种“思维”能力, 能“听”,能“看”,能够准确判断周围的环境并自行作出某种“决策”, 其中有的还具有记忆和推理的能力。 美国乔治亚工学院的罗纳德。阿金教授研制出一台“具有生存本领的机器人”,起名叫“乔治”。它是个矮胖子,只有1米高,但体重达180公斤,生性“怕热”,当传感器显示出过热而冒汗时,它能自动地选择通风而有荫凉的地方。比方说,一般的机器人多沿直线行走,除非碰到障碍物才会绕道而行。而“乔治”在过热的环境中,即便没有遇到障碍,也会自动地寻找有荫凉的道路走向目的地。 在国外现在还有会画像、能弹奏钢琴的智能机器人,这类机器人都是由识别装置、控制置能识别人的相貌。它所带的摄像机在摄下人的原像之后, 由电脑分成两路进行处理:一路分析出人面部的大致轮廓,再掌握面部的详细特征, 然后把这些特征变成近似的圆弧的直线,并确定描画面部所用的线条粗细及先后顺序;另一路专门分析人的眼睛,若是眼睛画得“神似” ,那么画像就是成功的。通过这两路的处理过程,就把结果合一个画面的数据信息,也就相当于画家已经有给人画像的“腹稿”。 这种机器人的控制装置,用电脑把画像的数据信息变成控制驱动电机的控制信号,驱动电机使机器人的胳膊、手腕和画笔运动,以完成画像任务。 智能机器人能下棋,这已经屡见不鲜。1988年9月,在一次国际象表演赛中,由美国卡内基一梅隆大学制造的一台名叫“高技术”的智能机器人, 一举击败了美国前象棋冠军。同年11月,另一台名叫“深思”的智能机器人,更是艺高一筹, 一举击败了著名的国际象棋大师拉尔森。 机器人奥林克运动会 1990年在英国的格拉斯哥举行了第一次国际机器人奥林匹克运动会,当时有11 个国家派机器人“选手”参加。日本筑波大学研制的“山彦九号”机器人, 由于能越过障碍而无需停顿,结果荣获金牌。 据报道,1993年9月23日-25日将再次在格拉斯哥举行国际机器人奥林匹克运动会。如果把上次叫做“首届”,那么这一次应算作“第二届”;不过也有人把上次叫做“试办”,把这次叫做“首届”。 这届机器人奥林匹克运动会已有25个国家的500多台机器人报名参加,其运动项目包括乒乓、摔跤和田径等。据介绍,在技术许可的条件下,所有竞赛和裁判规则、国歌、奖牌甚至火炬都将和人类奥林匹克运动会一样。最大的不同之处在于: 机器人“选手”没有专业和业余之分,无论是中学生制造的机器人,还是来自跨国大公司最先进的智能机器人,它们都将站在同一条起跑线上。 在这届运动会期间,澳大利亚的剪羊毛机器人将作现场表演,欧洲的唱歌机器人将演出歌剧, 还将有能弹奏钢琴的机器人演奏钢琴……据说这样的运动会今后将每两年举办一次,轮流在英国的格拉斯哥和其他国家举行。 机器人技术的发展趋势 当今世界的机器人技术,主要朝着以下几个方向发展。 一是多功能化。就是使机器人成为样样活都能干的“多面手”,比如焊接、包装、喷漆、抓举、零件加工、装配等等。 二是仿生化。即制造出具有生物功能的机器人。如日本的“机器蛇”, 它能够在弯曲狭窄的缝隙里执行各任务。 三是小型小。就是在提高机器人功能的同时,尽可能减小它的重量和尺寸,以便于搬运和使用。像日本的精工-埃普森公司最近开发出来的微型机器人,其外形像瓢虫,银质外壳,其体积只有1立方厘米,内装石英手表,用超小型发动机。它的两只“眼睛”是光传感器,其最高运行速度为每秒15毫米,每充电3分钟可行走4分钟。这是目前世界上最小的机器人。据说这种机器人可用于医疗领域。 四是超大型化。这样可使某些场合使用的机器人在搬运重物时工效高,稳妥可靠,重复性能好。目前国外超大型钢铁厂专用机器人,其“手臂”长达5.2米抓举重量达2吨,其自身重量16吨。 五是拟人化。目前美、日及欧洲各国都在大力研制新一代的“高级智能机器人”,具有人的某些功能,甚至在一定程序上具备某些“人性”。