機(jī)器人——人形機(jī)器還是機(jī)器構(gòu)成的
最近有一部新片，不知道大家看過(guò)了沒(méi)有，這就是由Will Smith主演的科幻電影《機(jī)械公敵（i，Robot）》，這部片子的題材可以說(shuō)并沒(méi)有什么新意，仍然是機(jī)器人擁有了智慧，并且反抗人類的劇情。
公元2035年，總部位于芝加哥的美國(guó)USR公司開發(fā)出超能機(jī)器人產(chǎn)品——NS-5，其外形酷似人類，擁有強(qiáng)化耐久的鈦金屬外殼，可執(zhí)行各種任務(wù)。從保姆、廚師、快遞、遛狗到管理家庭收支，簡(jiǎn)直是無(wú)所不能。一時(shí)間，機(jī)器人的數(shù)量呈3倍趨勢(shì)增長(zhǎng)，平均每5人便擁有1個(gè)機(jī)器人。隨著NS-5被大量?jī)A銷，機(jī)器人開始充當(dāng)起社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的重要角色。而發(fā)明它的USR公司也成為地球上有史以來(lái)最強(qiáng)大的集團(tuán)。
警探史普納（威爾·史密斯Will Smith飾）始終留戀以往簡(jiǎn)單的生活，愛聽老歌，喜歡老式的打扮。他厭惡科技和機(jī)器人，卻又不得不生活在由這兩者組成的世界里。專門從事機(jī)器人心理研究的科學(xué)家蘇珊（布里吉特·莫伊納罕Bridget Moynahan飾）向來(lái)崇尚邏輯與科學(xué)，她堅(jiān)信總有一天機(jī)器人會(huì)勝過(guò)人類，并回過(guò)頭來(lái)幫助人類進(jìn)步。
Sonny
生活觀念南轅北轍的史普納和蘇珊卻在調(diào)查一樁疑似NS-5謀殺人類的案件中不期而遇……人類制造機(jī)器人時(shí)，通常會(huì)遵循所謂“機(jī)器人三大安全法則”來(lái)設(shè)計(jì)并控制它們。但是，隨著調(diào)查的深入，人們發(fā)覺機(jī)器人似乎已經(jīng)學(xué)會(huì)了自我思考，并且解開了控制他們的密碼，成為了完全獨(dú)立的“機(jī)器類”。
人類必須開始重新思考如何面對(duì)機(jī)器人，但是，機(jī)器人或者人類自身都值得信賴嗎？<
“robot”一詞源自捷克語(yǔ)“robota”，意謂“強(qiáng)迫勞動(dòng)”。1920年捷克斯洛伐克作家薩佩克寫了一個(gè)名為《洛桑功能較多機(jī)器人公司》的劇本,他把在洛桑功能較多機(jī)器人公司生產(chǎn)勞動(dòng)的那些家伙取名“Robot”，漢語(yǔ)音譯為“羅伯特”，捷克語(yǔ)意為“奴隸”——薩佩克把機(jī)器人的地位確定為只管埋頭干活、任由人類壓榨的奴隸，它們存在的價(jià)值只是服務(wù)于人類。它們沒(méi)有思維能力，不能思考，只是類似人的機(jī)器，很能干，以便使人擺脫勞作。
它們能生存20年，剛生產(chǎn)出來(lái)時(shí)由人教它們知識(shí)。它們不能思考，也有感情，一個(gè)“人”能干三個(gè)人的活，公司為此生意興隆。后來(lái)一個(gè)極其偶然的原因，機(jī)器人開始有了知覺，它們不堪忍受人類的統(tǒng)治，做人類的奴隸，于是，機(jī)器人向人類發(fā)動(dòng)攻擊，最后徹底毀滅了人類……“機(jī)器人”的名字也正式由此而生。這個(gè)故事第一次提出了機(jī)器人這個(gè)概念，這是一部對(duì)人類進(jìn)行警示的科幻小說(shuō)，讓人們認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)展的負(fù)面影響，于是為了防止機(jī)器人傷害人類，科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“機(jī)器人三原則”：
1.機(jī)器人不應(yīng)傷害人類；
2.機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；
3.機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。
這是賦予機(jī)器人的倫理性綱領(lǐng)。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則。在1967年日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上，就提出了兩個(gè)有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的：“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器”。
從這一定義出發(fā)，森政弘又提出了用自動(dòng)性、智能性、個(gè)體性、半機(jī)械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動(dòng)性等10個(gè)特性來(lái)表示機(jī)器人的形象。另一個(gè)是加藤一郎提出的具有如下3個(gè)條件的機(jī)器稱為機(jī)器人：
1.具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體；
2.具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器；
3.具有平衡覺和固有覺的傳感器。<
1987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。”
但是真正的機(jī)器人誕生的時(shí)間卻是他/它的名字出現(xiàn)的四十年后。美國(guó)的德沃爾于1946年發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機(jī)器的運(yùn)動(dòng)。1954年，德沃爾又獲得可編程機(jī)械手專利，這種機(jī)械手臂按程序進(jìn)行工作，可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序，因此具有通用性和靈活性。英格伯格和德沃爾都在研究機(jī)器人，認(rèn)為汽車工業(yè)最適于用機(jī)器人干活，因?yàn)槭怯弥匦蜋C(jī)器進(jìn)行工作，生產(chǎn)過(guò)程較為固定。
1959年，大學(xué)攻讀伺服理論的英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。這種機(jī)器人外形有點(diǎn)像坦克炮塔，基座上有一個(gè)大機(jī)械臂，大臂可繞軸在基座上轉(zhuǎn)動(dòng)，大臂上又伸出一個(gè)小機(jī)械臂，它相對(duì)大臂可以伸出或縮回。小臂頂有一個(gè)腕子，可繞小臂轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行俯仰和側(cè)搖。腕子前頭是手，即操作器。這個(gè)機(jī)器人的功能和人手臂功能相似。
世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人“尤尼梅特”正在生產(chǎn)線上工作
這是世界上第一臺(tái)真正的實(shí)用工業(yè)機(jī)器人。此后英格伯格和德沃爾成立了“尤尼梅遜”公司，興辦了世界上第一家機(jī)器人制造工廠。第一批工業(yè)機(jī)器人被稱為“尤尼梅特”，意思是“功能較多自動(dòng)”，他們二人因此被稱為“機(jī)器人之父”。1962年美國(guó)機(jī)械與鑄造公司也制造出工業(yè)機(jī)器人，稱為“沃爾薩特蘭”，意思是“功能較多搬動(dòng)”。”尤尼梅特”和“沃爾薩特蘭”就成為世界上最早的、至今仍在使用的工業(yè)機(jī)器人。
英格伯格和德沃爾制造的工業(yè)機(jī)器人是第一代機(jī)器人，屬于示教再現(xiàn)型，即人手把著機(jī)械手，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍，或者人用“示教控制盒”發(fā)出指令，讓機(jī)器人的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)，一步步完成它應(yīng)當(dāng)完成的各個(gè)動(dòng)作。
示教工作一完成，示教再現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人便開始工作 <
20世紀(jì)70年代，第二代機(jī)器人開始有了較大發(fā)展，它們對(duì)外界環(huán)境實(shí)用階段，并開始普及。 第三代機(jī)器人是智能機(jī)器人，它不僅具有感覺能力，而且還具有獨(dú)立判斷和行動(dòng)的能力，并具有記憶、推理和決策的能力，因而能夠完成更加復(fù)雜的動(dòng)作。中央電腦控制手臂和行走裝置，使機(jī)器人的手完成作業(yè)，腳完成移動(dòng)，機(jī)器人能夠用自然語(yǔ)言與人對(duì)話。
第三代機(jī)器人能夠完成更加復(fù)雜的動(dòng)作，比如這個(gè)機(jī)器人能拿起雞蛋和湯匙
智能機(jī)器人在發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)自我診斷裝置能自行判斷故障部位，并能自我修復(fù)。今天，智能機(jī)器人的應(yīng)用范圍大大地?cái)U(kuò)展了，除工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外，機(jī)器人應(yīng)用到各行各業(yè)，已具備了人類的特點(diǎn)。但是機(jī)器人向著智能化、擬人化方向發(fā)展的道路，是沒(méi)有止境的。
各種不同的智能機(jī)器人<
說(shuō)到這里也許大家覺得機(jī)器人離我們的生活很遙遠(yuǎn)，其實(shí)機(jī)器人絕不僅限于無(wú)人駕駛的飛機(jī)汽車、火星探測(cè)器等等，其實(shí)我們使用的微波爐、控溫電冰箱等都是機(jī)器人，因?yàn)樗鼈兌加幸粋€(gè)“大腦”——芯片，它們都能在無(wú)人看管的情況下為我們重復(fù)一些簡(jiǎn)單的勞動(dòng)。現(xiàn)在機(jī)器人從用途上分大體分為工業(yè)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等而與我們生活息息相關(guān)的主要是服務(wù)類機(jī)器人和娛樂(lè)類機(jī)器人。
還有iRobot公司已經(jīng)銷售了幾十萬(wàn)臺(tái)的清潔機(jī)器人，每臺(tái)價(jià)格200美元。這類機(jī)器人可以大幅度降低家庭人工成本，如果你對(duì)打掃衛(wèi)生深惡痛絕，不妨花費(fèi)1000多元人民幣買一臺(tái)玩玩。
2003年，三菱重工推出可協(xié)助家庭保健和看家的家用機(jī)器人。這個(gè)愛稱為“牛若丸”的機(jī)器人主要具備4個(gè)功能：提醒服藥和飲食的時(shí)間以及藥名的“保健”功能；通過(guò)電子郵件將用戶的信息通知給異地親屬，傳遞用戶狀況的“看護(hù)”功能；在用戶出門時(shí)，識(shí)別聲音和人，并通知給用戶，或是將住宅內(nèi)的情景傳送到手機(jī)及個(gè)人電腦上的“看家”功能；當(dāng)通知用戶但得不到回音時(shí)，通知預(yù)先指定的聯(lián)絡(luò)處的“異常通報(bào)”功能。<
而現(xiàn)在最流行也是最引人注目的就是娛樂(lè)機(jī)器人了，這種機(jī)器人可以為你解除精神上的疲勞。在娛樂(lè)機(jī)器人方面，日本人走在了前面。豐田公司展示了一種娛樂(lè)機(jī)器人，它有4英尺高，77磅重，有一個(gè)人工肺和像人一樣的嘴唇，白亮的身子隨著自己的歌聲翩翩起舞，表演結(jié)束后，還會(huì)有禮貌地向觀眾鞠躬致敬。
李家的兩個(gè)孩子正和機(jī)器人iRobi一起玩耍
由韓國(guó)Yujin機(jī)器人科技公司制造、價(jià)值3600美元的機(jī)器人，已經(jīng)把李家?guī)нM(jìn)了機(jī)器人的家用時(shí)代。雖然“她”只有一個(gè)月大，卻處處顯出“她”的能干：“她”會(huì)唱歌，會(huì)跳舞，甚至還能教家里4歲和7歲的兩個(gè)小孩子學(xué)英文，這個(gè)只能轉(zhuǎn)著圈走路的家伙，就是家用機(jī)器人iRobi.除了是孩子們很好的玩伴之外，“她”還有自己獨(dú)到的本領(lǐng)。如出門在外的媽媽可以借助機(jī)器人的“電子眼”———一部攝像機(jī)來(lái)觀察家中的一切，并通過(guò)內(nèi)置監(jiān)控器向孩子們發(fā)送圖像信息。李太太說(shuō)：“當(dāng)孩子們和機(jī)器人一起玩的時(shí)候，我完全可以高枕無(wú)憂。”<
如今，多數(shù)流行的娛樂(lè)機(jī)器人比一般的玩具要小，但它們非常吸引眼球。WowWee公司的Robosapien只賣100美元，是美國(guó)玩具商店中最暢銷的娛樂(lè)機(jī)器人。它可被遠(yuǎn)程控制，這種機(jī)器人采用仿生技術(shù)，可以模仿67種人類的動(dòng)作，其中包括拾物、投擲、吹口哨、跳舞以及3種空手道動(dòng)作等。
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在高端方面，索尼公司價(jià)值1800美元的Aibo ERS-7也十分暢銷。它可以取物、回答主人的問(wèn)話、照相，當(dāng)電池不足時(shí)可以自己尋找電源插座并給自己充電。日本千葉大學(xué)的研究人員Toshiyo Tamura說(shuō)，寵物機(jī)器人可以給老年人帶來(lái)巨大的快樂(lè)。
日本是寵物機(jī)器人的發(fā)源地，也是世界上第一臺(tái)類人娛樂(lè)機(jī)器人的產(chǎn)地。那里的公司每年耗資數(shù)以億計(jì)的美元從事機(jī)器人研發(fā)，以保持自己在世界上的領(lǐng)先地位。2000年，本田發(fā)布了ASIMO ，這是世界上第一臺(tái)可遙控、有兩條腿、會(huì)行動(dòng)的機(jī)器人。2003年，當(dāng)人們的興趣還停留在SONY可愛而昂貴的機(jī)械狗上時(shí)，索尼公司推出了可以直立行走的雙足行走機(jī)器人SDR-4X。
相比機(jī)械狗而言，雙足行走機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能與通信能力方面都增加了新功能。如強(qiáng)化了雙足行走功能、跌倒后自己站起來(lái)的功能、識(shí)別用戶的功能等。追加的這些功能均是針對(duì)普通家庭用戶設(shè)計(jì)的。為實(shí)現(xiàn)上述功能，QRIO上內(nèi)置的2個(gè)微處理器分別作為運(yùn)動(dòng)中樞和思維中樞，分管運(yùn)動(dòng)功能與思維功能。這些性能的設(shè)計(jì)，很大程度上以在普通家庭中的共同生活為目標(biāo)。即便行走路面凹凸不平、或者有臺(tái)階或斜坡也能照常行走。
在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，在地毯、人工草坪、沙石上以及隔間的門坎等處行走時(shí)都沒(méi)有跌倒。此外還追加了平衡功能，即便從外部施加一定的外力也不會(huì)跌倒。例如：如果用戶從前面推它，它就會(huì)邊后退邊尋找平衡點(diǎn)，將外力化解掉。為此開發(fā)的對(duì)內(nèi)置的加速傳感器與力傳感器發(fā)出的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的控制技術(shù)，并對(duì)內(nèi)置的小型調(diào)節(jié)器“ISA”進(jìn)行了專門改進(jìn)，在全身36處配備了執(zhí)行器。與Sony第一代雙足機(jī)器人SDR-3X相比，除頭部的關(guān)節(jié)比原來(lái)增加一倍、達(dá)到4個(gè)，用以豐富面部表情外，還在肘及手等處增加了12個(gè)關(guān)節(jié)。
在膝關(guān)節(jié)處，除新開發(fā)出最小型執(zhí)行器外，原SDR-3X所采用的3種執(zhí)行器也都提高了性能。實(shí)現(xiàn)了初始力矩提高約30％、額定力矩提高約15％、效率提高約20％的目標(biāo)。 為進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)功能，索尼還追加了行走時(shí)避開前方障礙物的功能。具體是通過(guò)頭部配備的2個(gè)CCD型攝像元件（CCD傳感器）來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別功能的。通過(guò)2個(gè)CCD傳感器的視差計(jì)算出障礙物的距離，并據(jù)此尋找出非常好的路徑。CCD傳感器的圖像識(shí)別也可用于凹凸不平地面的檢測(cè)。
此外，為防止機(jī)體的關(guān)節(jié)部分掛住用戶的衣服、手指等，還特意在關(guān)節(jié)部位采用了圓弧設(shè)計(jì)。之后Sony在這個(gè)基礎(chǔ)上強(qiáng)化了人機(jī)對(duì)話功能、提高通信能力，進(jìn)一步在運(yùn)動(dòng)性能方面做了改進(jìn)，以緩和摔倒時(shí)的沖擊力，于是QRIO誕生了。這個(gè)小家伙可以漫步、跳舞，并可做很多高難度動(dòng)作，它甚至可以指揮一個(gè)小型樂(lè)隊(duì)。
現(xiàn)在QRIO小組有4個(gè)成員：具有與人和自然交流的談話能力、擅長(zhǎng)猜謎及談話、對(duì)宇宙及科學(xué)等感興趣、知識(shí)淵博且有獨(dú)到的見解的Ken；能夠朗讀連環(huán)畫、能進(jìn)行使人開心的對(duì)話、喜歡小孩子、穩(wěn)重和藹的Audrey；能夠進(jìn)行全身協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)控制、可以隨音樂(lè)起舞、喜歡電影及音樂(lè)的逗人開心的Charlie以及可以根據(jù)聲音合成展示豐富的音樂(lè)內(nèi)容及唱歌、對(duì)時(shí)裝及藝術(shù)感興趣、活潑但“不夠穩(wěn)重”的Marco。<
現(xiàn)在世界上越來(lái)越多的人們開始對(duì)這個(gè)學(xué)科產(chǎn)生興趣，并且越來(lái)越多的人走進(jìn)這個(gè)世界開始了自己的機(jī)器人世界之旅。當(dāng)然這個(gè)進(jìn)入這個(gè)世界也不是完全沒(méi)有條件。
國(guó)外玩家把PPC換到Robosapien的頭上，并通過(guò)編程讓他做更復(fù)雜的動(dòng)作
首先你要具備一定的機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的知識(shí)，你必須具備高中物理知識(shí)，同時(shí)知道電容的作用、電感的作用、二極管的作用以及使用方法、直流電機(jī)的工作原理、發(fā)光二極管的使用、變壓器的使用，如果學(xué)過(guò)大學(xué)模擬電路和數(shù)字電路再加上電工原理，那你的電子學(xué)理論知識(shí)就基本上夠了，剩下就是實(shí)踐了。
說(shuō)實(shí)話，機(jī)械部分的基礎(chǔ)基本上不需要，只要有一點(diǎn)機(jī)械常識(shí)就可以了，相信玩機(jī)器人的朋友們以前玩具一定沒(méi)少拆，多留心一下里面的機(jī)械結(jié)構(gòu)就沒(méi)什么大問(wèn)題了。
當(dāng)然如果你要學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)比如2條腿的機(jī)器人，或者別的幾條腿的，那還需要大學(xué)里面一點(diǎn)點(diǎn)的機(jī)械原理的內(nèi)容，不過(guò)不用擔(dān)心，只要不涉及到什么疲勞強(qiáng)度啊、載荷校驗(yàn)的這部分內(nèi)容，其他部分相信是很容易就明白的。但是如果只是做一個(gè)最簡(jiǎn)單的輪式機(jī)器人的話，那這些內(nèi)容也可以省了。
最后是機(jī)器人的靈魂——編程，無(wú)論怎么樣，要會(huì)做一個(gè)所謂的機(jī)器人，你就必須寫程序，這是最最基本的。因?yàn)榫湍壳暗氖袌?chǎng)情況，你可以很容易買到電子和機(jī)械套件，但是你絕對(duì)沒(méi)法買到機(jī)器人軟件，如果能買到，那你如果不會(huì)寫程序，就沒(méi)法改進(jìn)，這個(gè)機(jī)器人嚴(yán)格意義上就不是你的孩子了，就像父母生了你，但是給你思想、養(yǎng)你的人對(duì)你而言更重要。
不要怕麻煩，事實(shí)上學(xué)寫簡(jiǎn)單的程序也不是很難的一件事情，一般來(lái)說(shuō)花個(gè)幾個(gè)星期的晚上看看一些簡(jiǎn)單的編程，比如C，只要學(xué)會(huì)一門，再學(xué)其它編程語(yǔ)言是很容易的。其次就是要有足夠的金錢和精力。
看到有這么多高手你是否再次怦然心動(dòng)呢？試想將來(lái)有一天機(jī)器人真的走進(jìn)我們的生活，起到照顧我們的作用時(shí)我們的生活會(huì)變成什么樣呢？<
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