青少年科普知识枕边书:电子知识全知道-智能机器人
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    机器人,英文“robot”,是自动执行工作的一种机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作,如生产业、建筑业,或是一些危险的工作。机器人本体一般由执行机构、驱动装置、检测装置、控制系统和复杂机械等组成。

    从全球来看,机器人产业开始发展的历史可追溯到20世纪60年代。1962年美国万能自动公司制造的“尤尼梅特”和美国机械与铸造公司生产的“沃萨特兰”机器人,分别在全球率先投入使用。

    当机器人最早投入使用的时候,人们就曾激烈讨论其性能到底如何。

    如何去评价机器人的性能?其标准主要包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。因此,可以说机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具,可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。

    随着机器人研制技术的日趋完善,机器人的性能也越来越优良。目前已经进入了智能机器人的时代。

    智能型机器人是最复杂的机器人,也是人类最渴望能够早日制造出来的机器朋友。然而要制造出一台智能机器人并不容易,仅仅是让机器人模拟人类的行走动作,科学家们就付出了数十甚至上百年的努力。

    在智能机器人的研制方面,日本一直处于世界的前列。据统计,目前全世界投入使用的智能机器人大约有95万台,其中日本就占了总数的38%,位居世界第一。因此,日本被称为“机器人王国”。

    20世纪60年代后期,日本开始从美国引进机器人。当时日本正值经济高速增长时期,劳动力不足问题非常突出,同时,产业界对自动化的需求也很高,因此机器人得到了广泛的应用。而且,当时的工作环境条件差,存在多种安全隐患,威胁到了人们的自身安全,所以也需要大量的机器人。在这种情形下,日本的科学家在1969年成功自制出了第一台机器人,主要被用于提取和搬运重物。80年代后半期到90年代初的泡沫经济时期,机器人数量开始猛增,并广泛地被使用到多个领域。90年代开始,日本研制的机器人开始朝智能化、多元化发展,并用于服务业、制造业、高科技产业等诸多领域。

    日本平均每年都要举办一次机器人展。每次展览,都会推出具有新用途的机器人。

    日本的智能机器人现在可做奔跑、跳跃的动作,甚至还可以翩翩起舞。2009年年底在东京举行的一个国际机器人博览会上,索尼公司生产的4个机器人给观众展示了奔跑、跳跃等动作,在执行一段跳舞程序时,其中的一个居然摔倒了。巧的是,这一摔竟让人们看到了机器人灵巧程度的另一面:这个小家伙自己站起来继续演出,且身体完好无损。

    日本大阪一家机器人制作公司曾经在一个展览上安排机器人登场露一手烹调手艺,引起了众多关注。这次展览主要是向观众展示只要有材料,机器人也能把面粉做成煎饼。展示开始后,机器人在碗中将材料调匀,倒在烧热的铁板上,煎好后把煎饼放在碟子中,双手给客人端上,而且还会问客人要放什么酱料或辅料。

    日本产业技术综合研究所(AIST)曾经成功研制出一个会说话、可行走而又具有丰富表情的新型“女性”机器人。在舞台上,该机器人还迈着猫步“秀”了一下。

    这个名叫“HRP-4C”的机器人身高近1.58米,重约43公斤,身穿一套银白和黑色相间的太空服。它的身高和体重同日本普通女性基本相近。机器人“HRP-4C”全身共有30个马达来控制肢体移动,还可以做出喜、怒、哀、乐和惊讶的表情。此外,它还能够缓慢行走,眨眼睛和用细小的女性嗓音说“大家好”。不过,这种技术目前似乎还并不十分完善。在一场示范表演上,操作员在要求该机器人微笑或生气时,它却拒不理会,表现出无比惊讶的表情,而且嘴巴张得很大,眼睛也瞪得很圆。在另一场展会上,机器人“HRP-4C”也是在一直保持膝盖弯曲。研制人员表示,尽管这个高仿真“女性”机器人在腿上设有传感器,但还缺乏真人所具备的平衡感。

    在2018年平昌冬奥会的闭幕式上,机器人和人工智能这把“大刷”,向世人挥出了一道华丽的“未来秀”,称得上流光溢彩。闭幕式的“北京8分钟”首次使用24个隐形机器人参与表演,以此展现出冰雪运动和中国文化的特点,24台来自新松(隶属于中科院的机器人公司)的移动机器人和24名舞蹈演员的倾力演出将整个演出推向了高潮,传统而又富有底蕴的中华文化与现代而又充满魅力的人工智能在这里实现了完美融合,完美地诠释了2022年北京冬奥会“人文奥运”和“科技奥运”精神。在此之前,世界范围内从未出现过如此大规模的移动机器人演出阵容。

    仅仅90秒的换场准备时间,24个移动机器人与舞蹈演员的精准互动,16套复杂的机器人动作规划……移动机器人车体携带“冰屏”,在表演中需要配合舞蹈演员完成一系列曼妙而复杂的舞美动作,不允许有一丝一毫的误差——哪怕其中的一台机器人有一秒的延迟或动作偏差,都将导致整个演出的失败。为了打造这精彩的“8分钟”,北理工软件学院虚拟视觉团队利用影视虚拟制作技术和数字表演与仿真技术,专门创新研发了文艺表演预演系统和训练彩排与数字验证系统。

    知识链接

    如今的机器人,横向上,应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷,还有空间机器人、潜海机器人等。机器人应用无限制,只要能想到的,就可以去创造实现。纵向上,机器人的种类会越来越多,像进入人体的微型机器人,已成为一个新方向,可以小到像一个米粒大小;机器人智能化得到加强,机器人会更加聪明。

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