正文 第1章 “新新人類”——機器人(1)(1 / 3)

第一節智定一生——機器人

1.智能仿生——機器人

相信看過電影《變形金剛》的朋友對機器人都不會陌生,它們有著驚人的智能和巨大的破壞力。

那麼在現實中,機器人到底是一種什麼物體呢?

人們一般認為,機器人是自動執行工作的機器裝置,它既可以接受人類指揮,又可以運行預先編排的程序,也可以根據以人工智能技術製定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作,例如工業生產、建築施工,或是危險的工作。

機器人可以說是整合了控製論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產物。目前在工業、農業、醫學甚至軍事等領域中均有重要用途。

現在,國際上對機器人的概念逐漸趨近一致。一般說來,人們都接受的說法是:機器人是靠自身動力和控製能力來實現各種功能的一種機器。

聯合國標準化組織則采納了美國機器人協會給機器人下的定義,認為:機器人是一種可編程和多功能的,用來搬運材料、零件、工具的操作機或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門係統。

機器人能力的評價標準包括:智能,指感覺和感知,包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等;機能,指變通性、通用性或空間占有性等;物理能,指力、速度、連續運行能力、可靠性、聯用性、壽命等。

因此,可以說機器人是具有生物功能的空間三維坐標機器,是地球上的“新人類”。

2.以小見大-機器人的結構組成

機器人的結構也是很複雜的,一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控製係統等組成。

執行機構

執行機構就是機器人的本體,它的臂部一般采用空間開鏈連杆機構,其中的運動副(轉動副或移動副)常稱為關節,關節個數通常作為機器人的自由度數。

根據關節配置運動坐標形式的不同,機器人執行機構可分為直角坐標式、圓柱坐標式、極坐標式和關節坐標式等類型。

出於擬人化的考慮,常將機器人本體的有關部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部(夾持器或末端執行器)和行走部(對於移動機器人)等。

驅動裝置

驅動裝置是驅使執行機構運動的機構,按照控製係統發出的指令信號,借助動力元件使機器人進行動作。它輸入的是電信號,輸出的是線、角位移量。

機器人使用的驅動裝置主要是電力驅動裝置,如步進電機、伺服電機等,此外也有的采用液壓、氣動等驅動裝置。

檢測裝置

檢測裝置的作用是實時檢測機器人的運動及工作情況,根據需要反饋給控製係統,與設定信息進行比較後,對執行機構進行調整,以保證機器人的動作符合預定的要求。

作為檢測裝置的傳感器大致可以分為兩類:一類是內部信息傳感器,用於檢測機器人各部分的內部狀況,如各關節的位置、速度、加速度等,並將所測得的信息作為反饋信號送至控製器,形成閉環控製。

另一類是外部信息傳感器,用於獲取有關機器人的作業對象及外界環境等方麵的信息,以使機器人的動作能適應外界情況的變化,使機器人達到更高層次的自動化,甚至使機器人具有某種“感覺”,向智能化發展,例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對象、工作環境的有關信息,利用這些信息構成一個大的反饋回路,從而將大大提高機器人的工作精度。