即使在目前嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下,仍有面向各個(gè)新應(yīng)用領(lǐng)域的
機(jī)器人不斷涌現(xiàn)出來(lái)。在制造業(yè)方面,盡管增長(zhǎng)速度受到資金的限制,機(jī)器人的數(shù)量仍在不斷增加。另外,醫(yī)療、服務(wù)、空間和軍事領(lǐng)域等機(jī)器人市場(chǎng)也在增長(zhǎng)中。與此同時(shí),曾經(jīng)是科幻小說(shuō)素材的消費(fèi)機(jī)器人時(shí)代已隨著清掃機(jī)器人的出現(xiàn)而到來(lái)并開始改變我們的日常家庭生活。
k2@|fe BT3X7Cx 目前的增長(zhǎng)并非僅僅是短期的狂熱。許多枯燥、骯臟和危險(xiǎn)的工作最終將由機(jī)器人來(lái)完成,但技術(shù)將如何發(fā)展才能滿足這個(gè)未來(lái)需求呢?
6M)4v{F ]?/7iM 要使機(jī)器人真正成為我們生活中無(wú)處不在的東西,必須在下列方面取得技術(shù)進(jìn)步:
UbDRE[^P 9Z_!}eY2mc •縮短實(shí)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)的總時(shí)間(從
傳感器到執(zhí)行器)以增強(qiáng)機(jī)器人的性能;
=eB^(!M xUw)mUn@N •具有先進(jìn)的人工智能以增強(qiáng)自主決策能力;
O"c@x:i xBevf&tP •傳感器和執(zhí)行器更為小巧和輕便以減小機(jī)器人的體積并提高能效;
H\[:uUK5\ zF-M9f$_PY •具有能量監(jiān)測(cè)和發(fā)電能力以延長(zhǎng)自主工作時(shí)間。
F8T.}qI qz]g4hS 我們可以通過(guò)研究機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀來(lái)窺探或展望機(jī)器人技術(shù)的未來(lái)。把具有代表性的機(jī)器人吊上解剖臺(tái)并認(rèn)真審視其“解剖結(jié)構(gòu)”無(wú)疑是完成這個(gè)任務(wù)的好方法。
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aplOo[ 任何好醫(yī)生都知道解剖研究應(yīng)從器官分類開始,這里,我們首先對(duì)機(jī)器人的“器官”進(jìn)行分類。我們可以把機(jī)器人的構(gòu)件按照電子功能分為5大類:傳感器、通訊部分、控制部分、執(zhí)行器和
電源。
{YT@$K]w, Lfj]Y~*z 傳感器
,!{/Y7PmJ TQjM3Ri=V 除操作程序之外,機(jī)器人的輸入絕大部分來(lái)自所包含的傳感器。就像我們自己的五官一樣,傳感器向機(jī)器人提供有關(guān)外部世界的信息。舉例來(lái)說(shuō),自主行走型機(jī)器人需要了解周圍環(huán)境以便走動(dòng),而以感知環(huán)境信息為主要目標(biāo)的機(jī)器人需要把信息反饋給遠(yuǎn)程操作員(火星車是一個(gè)特別有名的例子)。無(wú)論哪種情況,傳感器都是機(jī)器人解剖結(jié)構(gòu)的重要組成部分。
8h=Rfa9 Obl,Qa:5 人們已經(jīng)為科學(xué)研究和工程實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)出種類繁多的傳感器,許多傳感器可通過(guò)電子接口應(yīng)用在機(jī)器人中。對(duì)機(jī)器人而言,
CMOS成像器、紅外線測(cè)距儀、壓力傳感器和加速度計(jì)是更為常見的傳感器。
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Z'ZN^j{ 在大量現(xiàn)有傳感器的基礎(chǔ)上,機(jī)器人傳感技術(shù)的未來(lái)將向更小、更輕、性價(jià)比更高且更易于整合的方向發(fā)展。
|OVD*A UwQyAD]Ht 通訊
/CT g3Q"KQ .on}F>3k$ 對(duì)于機(jī)器人而言,內(nèi)部和外部通訊都是至關(guān)重要的。內(nèi)部通訊直接決定了操作的實(shí)時(shí)性。猶如人類的神經(jīng)系統(tǒng),內(nèi)部通訊把信息從傳感器饋送給處理器或機(jī)器人的控制部分。內(nèi)部通信協(xié)議的速度直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
:~gG]|F X61p xPa 實(shí)時(shí)性并不是外部通訊的一貫性要求,如下載程序或數(shù)據(jù)文件就不需要即時(shí)響應(yīng)。但在某些情況下,如在控制遙控型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)時(shí),外部通訊的實(shí)時(shí)性則具有至關(guān)重要的作用,因?yàn)槿魏瓮涎佣伎赡茉斐墒鹿省?
F/(z3Kf `~S; UG 未來(lái)對(duì)機(jī)器人通訊的要求,不論是內(nèi)部通訊還是外部通訊,都將歸結(jié)為“更快”。特別地,更寬的帶寬和為其它行業(yè)開發(fā)的高速協(xié)議將受到機(jī)器人設(shè)計(jì)者的歡迎并被加以利用。
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