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探秘机器人:定义、原理与应用

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:机器人初期出现在小说中时,是反抗人类和给人们带来灾害的“坏蛋”,而现在机器人却是帮助人们做事、服务人类生活所不可或缺的“伙伴”。自机器人诞生之日起,人们就不断尝试说明到底什么是机器人。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人;特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:探测机器人、服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、机器人化机器等[20-21]。

探秘机器人:定义、原理与应用

按照一般辞典所述,所谓机器人是指“能够代替人类做事的自动装置或具有人类形态的机器”。人们一般可将机器人简单定义如下:机器人是具有能够识别目标物体和使其运行的功能,并且按程序执行操作的自动机器。

目前流传着一个关于“机器人”名字起源的小故事,据说:“机器人”这个术语来自捷克语中的“Robota”一词,即劳动的意思。“机器人”最早出现在1920年捷克斯洛伐克作家恰佩克发表的科幻剧“Rossum's Universal Robots(罗萨姆的万能机器人)”中,它是小说中一群没有思想和情感的人造人中的主人公。机器人初期出现在小说中时,是反抗人类和给人们带来灾害的“坏蛋”,而现在机器人却是帮助人们做事、服务人类生活所不可或缺的“伙伴”。

1912年,美国科幻巨匠阿西莫夫提出了“机器人三定律”,这三条“定律”(Law)是所有机器人必须遵守的:

(1)机器人不得伤害人类,或袖手旁观坐视人类受到伤害;

(2)除非违背第一定律,机器人必须服从人类的命令;

(3)在不违背第一和第二定律的情况下,机器人必须保护自己。

虽然这只是科幻作家们在小说里描述的“信条”,但后来却正式成为机器人发展过程中科研人员必须遵守的研发原则。

自机器人诞生之日起,人们就不断尝试说明到底什么是机器人。随着科技的发展,机器人所涵盖的内容越来越丰富,定义也不断充实和创新。

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义,即“机器人是一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统[18]。”

参考各国、各标准化组织的定义,人们可以认为:机器人是一种由计算机控制的可以编程的自动化机械电子装置,它能感知环境,识别对象,理解指示,执行命令,有记忆和学习功能,具有情感和逻辑判断思维,能自身进化,能按照操作程序来完成任务[19]

经过多年的发展,机器人目前已经成为多种类、多功能的庞大家族,大到身高体壮,能够力举千钧;小到纤细无比,能够进入血管;上到翱翔太空九天揽月;下到潜入深海,五洋捉鳖;它既可在工业生产中兢兢业业高质量地完成任务,也可走入寻常百姓家温情款款地端茶递水。

从应用环境考虑,机器人的大家族可以分为工业机器人和特种机器人两大类。工业机器人(见图1-10)是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人;特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:探测机器人(见图1-11)、服务机器人(见图1-12)、水下机器人(见图1-13)、娱乐机器人(见图1-14)、军用机器人(见图1-15)、机器人化机器(见图1-16)等[20-21]

图1-10 工业机器人

(a)工业搬运机器人;(b)工业送料机器人

图1-11 探测机器人(www.xing528.com)

(a)航天探测机器人;(b)星际探险机器人

图1-12 服务机器人

(a)家政机器人;(b)扫地机器人

图1-13 水下机器人

(a)深海探测机器人;(b)海洋探险机器人

图1-14 娱乐机器人

(a)NAO娱乐机器人;(b)SONY娱乐机器人

图1-15 军用机器人

(a)运输机器人;(b)作战机器人

图1-16 机器人化机器

(a)工业灵巧手;(b)机器人生产线

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