机器人是如何进化的?

在古代,一些能工巧匠能够制造出具有人或动物某些功能的由人控制的机械装置,作为劳动的补充。比如《三国演义》中的“木牛流马”,就是诸葛亮克敌制胜的“秘密武器”。据书上记载,三国时期,蜀和魏进行了一场战争。由于蜀道难行,用牛马运粮太慢,口粮耗尽。于是诸葛亮凭着自己的聪明才智,设计了一种由人控制的“木牛流马”作为交通工具,并安装了机关,使军粮按时到达。后来,母牛刘妈作为一种神秘的“自动机器”一直流传至今。国外有很多类似的记录。

作为科学技术的结晶,真正的机器人原型出现在第二次世界大战期间。当时,为了处理放射性物质,美国橡树岭和阿贡实验室发明了一种遥控联动机械手来代替工作人员,避免工作人员受到辐射伤害。

到了40年代末,由于飞机生产的需要,美国开始利用当时刚刚出现的计算机技术发展数控机床。这台机床可以根据预先编好的程序自动进行加工操作。1953,这台数控机床研制成功。

一年后,一位名叫乔治·德沃尔的美国人将遥控机械手的制造原理与数控技术相结合,开发出一种机器人的实验样机。当要执行的指令通过程序输入计算机后,机器人就可以自动运行,不需要人类的直接操纵。当然,它只能做一些简单的重复性工作。直到20世纪60年代初,美国才在乔治·德沃尔专利的基础上正式开发出一种名为“万能自动”的机器人产品。它可以用于搬运和焊接操作,是第一个由电子程序控制的工业机器人。

此后不久,美国的另一家公司也研制出了可编程机器人,命名为“多功能”机器人,在汽车工厂中显示了其巨大的威力,大大提高了生产效率和汽车质量,将汽车制造商从繁重而危险的工作环境中解放出来。

美国公司的这一重大突破引起了日本、欧洲等国家的关注,它们投入巨资从美国引进先进技术开发机器人。与此同时,美国开发了一种具有视觉和触觉的机器人。这两种“感官”进一步拓展了机器人的应用领域。

20世纪70年代,计算机和人工智能技术的发展将机器人推向了更高的水平。很多生产领域都离不开机器人,很多人类难以完成的任务都呼唤机器人。后来日本结合实际应用,大力发展机器人,成为“机器人王国”。从那以后,机器人大军已经去了世界上的许多工厂。

目前,世界上有60多万台机器人,它们的功能不断丰富和完善。从第一代具有固定编程和示教再现的工业机器人,发展到具有感情的第二代机器人和具有独立判断和决策功能的第三代机器人。机器人可以被描述成“各种形状”,比如机器、人、蛇和汽车...它们的用途也从最早的工业应用扩展到了其他领域。

比如在建筑领域,机器人可以爬墙,钻入地下管道,在非常狭窄的空间工作;在军事领域,机器人可以充当先锋,深入敌后进行监视和侦察。比如海湾战争,英美派机器人清除了埋在战区的大量地雷;在高科技领域,机器人可以帮助科学家在人类目前无法进入的环境中收集和分析数据。比如机器人丹蒂被送上火山进行探测,机器人“探索一号”被送上火星寻找人类进入太空的途径;在生活中,机器人还可以进入医院和家庭,充当“护士”和保姆...

1981的春天,在日本东京的一家大百货公司里,有一个“女演员”在做着动人的演唱。她穿着低胸连衣裙,露出雪白的大腿,抱着吉他弹唱;迷人的嗓音,生动的表情,轻柔的动作,引得顾客驻足。当一些观众忍不住和她握手时,发现她是模仿美国影星梦露制作的机器人。

加州大学制造的一款名为“甜心”的机器人更漂亮,还能倒咖啡。德国一名发明家用100公斤的废料制造了一个“美女”机器人,拥有精致的曲线、黑色的头发和蓝色的眼睛,还有一个美丽的名字:“莉迪亚小姐”。她可以做家务,打电话,给发明家送早餐。发明家视她为“情人”,经常带着她纤细的腰肢在公园散步。

人形机器人在中国也叫智能机器人。智能机器人(Intelligent robot)是一种人类模型,具有感知和理解周围环境、使用语言、推理和规划、操纵工具的技能,能够通过学习和模仿人完成一定的动作来适应环境。

机器人是一种适应性和灵活性很强的自动化设备,是20世纪人类的一项重要发明。

1969年,美国斯坦福研究所进行了机器人研究史上最引人注目的“猴子摘香蕉”实验。斯坦福研究所开发的机器人接受了在房间中央的高台上推下箱子的任务。起初,机器人无法在高台周围“攀爬”20分钟。最后,它终于“看见”了房子角落里的一块倾斜的面板,于是把它推到了高台的边缘,沿着倾斜的面板登上了高台,把箱子推了下去。说明机器人有使用工具的能力。

第一代机器人具有记忆功能,可以来回重复操作。第二代机器人具有简单的触觉和视觉功能。能从杂乱的工作中挑选出需要的零件,安装机器并配有移动机构,可以在小范围内移动。第三代是智能机器人。

家用智能机器人可以理解人的简单命令,与人简单交谈,在有家具的房间里灵巧地行走,定时叫醒主人,用吸尘器打扫卫生,用电熨斗熨衣服,烧水,做饭,洗衣服,洗碗。我也在业余时间和孩子们一起玩。热情礼貌地招待客人,必要时帮助修理汽车。

工业智能机器人具有相当于人的眼、耳、口、腕、足的功能,可以完成很多任务。护理机器人可以给残疾人倒水,开收音机,放磁带,拨电话。残疾人可以通过安装在残疾人轮椅上的控制系统指挥机器人完成各种动作。控制系统可以手动控制、自动控制、语音控制或编程。四肢残疾的人也可以通过头部动作指挥机器人。

手术机器人对于脑外科和肝脏外科非常有效。手术机器人的使用几乎不会伤害患者的健康组织。安全的手术是不够的,还可以进一步发展为远程手术,比如对远离大陆的岛屿上的病人,或者在船上航行的病人。手术机器人将给外科手术带来巨大的变化。这种机器人实际上是一种由计算机控制的特殊手术台。它可以将病人的头部或其他需要治疗的部位固定在手术台上,手术台上极细的针管会自动插入人体的手术部位。针管的后端装有激光刀和用于抽吸和吸取人体组织的设备。在针管刺入患部之前,通过电脑定位控制,在小型伺服驱动电机的驱动下,针管可以准确插入人体患部,实现手术治疗。

这种控制相当复杂,要求各种传动装置有很高的精度和上下、左右、前后方向的运动自由度。

例如,当使用机器人进行脑部手术时,根据头部的磁共振断层成像图像数据,通过快速计算机合成患者大脑的立体图像,并预先指示大脑中负责视觉和语言等重要功能的区域,从而控制针管准确插入待治疗的患病部位,而不损伤重要的健康脑组织,实现安全治疗。

到目前为止,智能机器人不仅广泛应用于工业,还进入了医院、家庭、商业、交通、银行、安保、消防、教学等领域。他们不怕冷热,不怕疲劳,不怕危险。他们有一些比人强的功能,在航天、国防、警察、安全系统等方面都大显身手。