机器人的发展历史和未来发展前景如何?
1920,捷克作家卡雷尔·恰佩克:罗森的通用机器人。
首次提出“机器人”一词,翻译成中文为“机器人”。
20世纪40年代,橡树岭国家实验室开发了一种用于处理核材料的遥控主从机械手。
50年代初,美国麻省理工学院开发的数控技术为机器人做好了控制的准备。
1961年,Unimation公司生产出第一台工业机器人,命名为“Unimate”。
1962年,美国机械与铸造公司(AMF)试制出“Versatran”工业机器人,意为多用途搬运机器人。
60年代到70年代:机器人技术取得了巨大的进步。
20世纪80年代,计算机技术的发展推动了机器人技术的发展,使机器人的应用达到了一个新的水平。
20世纪90年代,由于人工智能、计算机科学和传感器科学的快速发展,对机器人的研究在高水平上进行。
21世纪,未来的机器人技术将向具有行走能力、对环境自主性强、具有多种感知能力的智能机器人发展。
机器人学
机器人学是一门关于机器人的综合性学科。包括力学、机械学、规划系统、控制论、传感技术、计算机科学、电子学和人工智能。
美国机器人专家W·E·斯奈德曾对工科学生说:“虽然只有少数人能成为机器人设计师,但几乎所有人都会成为机器人用户,其中很多人会做出购买和应用机器人的决定。”
潜在客户:
虽然各种机器人在各种场合有条不紊的做着不同的工作,但这只是科幻电影里的场景。然而,随着近年来对实用家用机器人研究的深入,据预测,这种机器人将在几年内像个人电脑一样普及。人们可以使用它们来处理家中繁重、琐碎和重复的工作,如打扫卫生、修剪草坪等。
恐怕没有多少人愿意做擦玻璃窗的工作。巴西圣保罗著名的Agneby会展中心主展厅为钢框架结构建筑。为了增强采光效果,建筑师将拱形屋顶设计成全玻璃结构。就这样,总面积近2万平方米的玻璃屋顶要保持干净,是一件很头疼的事情。每次雷雨过后,会展中心工程部都要请7、8个专业清洁工打扫一周,费时费力。今年年初,工程部专门从德国订购了两台专业的清洁机器人来代替工人完成这项麻烦的工作。这两台自动玻璃清洗机悬挂在屋脊上,沿着屋顶的钢架灵巧地上下移动,独立工作,只需一天就能完成所有的清洗工作。
麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室主任布鲁克斯教授认为,再过几年,机器人在人们日常生活中的应用将类似于今天的计算机。他在专业杂志《技术评论》上写道:“我坚信机器人今天的发展地位就像计算机1978一样。在不久的将来,家用机器人将进入寻常百姓家。它们会帮主人打扫房间、清洁地板、修剪草坪,必要时还会充当看门人。”巴西圣保罗大学自动化研究所负责人卡洛斯也表示,大约在10年后,具有多项任务的全能机器人将被开发出来并投入量产。
随着全球人口老龄化趋势的加快,未来家用机器人的主要任务之一就是照顾老人。德国一家研究所的研究人员开发了一种家用机器人。它不仅可以帮助主人做简单的家务,如准备餐具、打扫卫生等。,还要帮主人走路,提醒主人按时吃药,捡掉在地上的东西。
对此,卡洛斯表示:“这种机器人可以帮助一些人,比如老人或残疾人,保持他们的自理能力,但机器人永远不会完全取代真人进行护理工作。”他指出,目前设计的机器人只能通过预先设定的程序工作。面对复杂的情况,他们没有识别能力,也不会相应地调整自己的行为。
目前,全世界的工程师和科学家仍在深入研究机器人。加州美国国家航空航天局喷气推进实验室遥控机器研究与应用组的工程师和技术人员正在努力开发相关程序,以使机器人拥有类似人类思维过程的人工智能。
项目负责人尤因博士指出,目前控制机器人有两种截然相反的方法:“谈判控制”和“反应控制”。相对而言,前者是一种传统的控制方式,具有优势,它以数学精度构建路线和行为风格,使机器人的动作形成一整套步骤。依次执行这些步骤,机器人就可以达到活动的目的。就像蒙着眼睛的海盗寻找埋藏的宝藏:从A点出发,向北走36步,然后向东走12步,再向东北走4步到达X点找到宝藏。
但这种方法的缺点是,如果机器人的过程因为某种原因受到干扰(比如路线错误或者动作细节缺失),就必须强制机器人停下来,接受路线和行为计划的重新编辑。如果多次重复“重新安排”,其成本将相当昂贵。此外,如果机器人遇到了意想不到的障碍物,如岩石或孔洞,为了保证机器人的安全,需要调用备份程序来取消这一操作。
“柔性控制”法摆脱了路线和规划,侧重于对周围环境的观察,就像这样:如果前面有岩石,那就减速;如果你在地下发现一个物体X,把它挖出来。
同时,尤因博士一直在关注“基于行为的控制”的研究。这是一种符合“反应控制”的控制模式。“基于行为的控制”允许机器人实时观察不可预测和变化的环境,同时仍然遵循计划。它让机器人拥有极大的灵活性,像人一样通过改变计划来适应不断变化的环境。在太空探索中,这种控制方式显示出很多优势,比如减少了从地球上操作远距离机器人带来的通信延迟。
在谈到机器人的未来时,尤因博士表示,我们今天所做的事情并不意味着机器人在不久的将来可以像人一样思考,而是通过对人工智能的研究,可以变得更容易交流,更独立,更高效。