走进机器人时代
来源:光明网 点击次数:次 发布时间:2001年07月16日 作者:--
在9月17日开幕的南京机器人展上,展出了50余种造型各异,光、电、声、像集于一体的机器人。展览的“科学幻想展区”,将蝙蝠侠、机械恐龙、铁金刚等大家在科幻片中熟悉的神话形象栩栩如生地展现在眼前。蝙蝠侠不仅能旋转身体、伸缩脑袋,做出各种动作,而且平躺下来就变成了一辆造型前卫的汽车,活像一个被放大了的变形金刚。“展示教育区”有弹琴机器人、越坑机器人、投篮机器人、倒水机器人、照相机器人、爬墙机器人等14种。在一个小型篮球场,观众不管将球放在什么地方,“投篮机器人”都能抓起来投入篮中。原来,机器人身上装了一台视觉传感器,它检测到篮球的位置后,会自动跟踪目标,灵活调整姿势投篮。还有一种机器人能绕开各种障碍,“他们”身上安装了超声波发射器,行动前先发出超声波,遇到障碍后超声波会反射回来,以确定安全的行走路线,在实际生活中可用来引导盲人。
日本科学技术振兴事业团的“北野共生体系项目”科研小组日前宣布,他们已开发成功可模仿1岁婴孩行走的玩具机器人“皮诺(PINO)”。皮诺身高70厘米、宽30厘米、厚10厘米,体重为4.5公斤,是参考出生10—12个月的男孩平均身高与体重制造的。皮诺全身共有26个关节,脚心装有一个传感器,可测量重心;眼睛可分辨红、蓝、黄等颜色,可自测距离;能挥手,并能蹒跚行走。开发者希望皮诺能成为一个现代版的“皮诺曹”而受到孩子们喜爱。
同时,一种迄今为止最接近《星球大战》中R2-D2的机器人,在日前举办的Comdex大会亮相。这种被称为“iRobot”的机器人看起来就像NASA“火星漫游者”的运动版本,也是第一种可采用无线方式与互联网相连接的机器人,具有听、说、看的能力。
iRobot装有一台数字摄像机和一个内置的声纳,并配备麦克风和扬声器,使操纵者可以从机器人的角度来观察和倾听周围环境,并发出相应的声音。操纵者通过互联网可从世界的任何地方控制iRobot,而在室内,则可以对其进行遥控操作。
重量为45磅的iRobot相当灵活,可以躲避障碍物并用前腿爬楼梯。操纵者可以通过点击目的地来控制它的前进方向。iRobot球形的激光眼和有限的动作使它看上去非常友好。它可以站立起来,伸长脖子,和一个稳定坐着的人进行眼对眼的接触,并用简短的词汇进行交流。iRobot采用的是Linux操作系统,相当于一台功能完整的电脑。充电一次可使它持续活动大约1小时左右。iRobot以无线方式接入互联网,速度可达700kBps,它在室内的活动范围最多可达150英尺。iRobot需要和互联网保持不间断的连接,数据上传输带宽至少需要300kBps甚至更大。它的价格大约在5000美元左右。
可能正是基于上述理由,索尼公司机器狗Aibo的发明者称,宠物机器狗将在未来成为人们的亲密伴侣。索尼数字动物实验室(SonyDigitalCreaturesLaboratory)主任ToshitadaDoi说:“80年代是PC机时代,90年代是互联网时代,我相信,即将到来的下个10年则是机器人时代。”他表示,从现在开始的10年,相信绝大多数的家庭将拥有两三个私人机器人,并且性能越来越出色。
研制机器人的目的在于替代人完成危险、单调和困难的工作。要让机器人完成复杂的工作,除了必须的智能外,还要有感知周围物体的能力。目前各实验室的研究主要集中在赋予机械人“眼睛”,使它能识别物体和躲避障碍物。于是,能“看得见”的机器人就显得非常重要。美国海军方面说,在打捞工作和科学研究方面,他们都需要机
器人到达海底,利用其机械手直接接触沉在海底的物品。NASA(美国国家航空航天局)想把有触觉的机械人送到别的星球上,这样就可以感知外星球岩石的质地和强度了。在地球上,用于手术的精密机械人将能感觉出血管和骨头的不同。
霍普金斯大学日前成立了第一个机器人触觉实验室,奥卡姆诺教授将负责主持有关工作。她说,对于机械人来讲,要感知陌生的物体和环境,触觉是必不可少的。触觉感知实际上有两部分,一是皮肤的触觉,另一则是对关节和肌肉的位置和移动的动觉。作为研究的第一阶段,新型机械手将拥有类似于人的触觉和力的感觉。奥卡姆诺教授毕业于斯坦福大学,在校期间,她就从事过这方面的研究。她设计的第一只机械手的表面覆盖着橡胶,通过特别设计的传感器和控制方法,机械手可以感知陌生物体表面的裂纹、突起和质地。
在新的实验室中,她准备给机械手安装一个指尖滚轮。当手指在物体表面移动时,滚轮也随之转动,使机械手能感受硬的表面和软的表面。她还将设计一套操作杆和手套,把机械手的感觉传递给人的手。这种感觉界面可以使用户体验到虚拟世界的环境。比如,在计算机世界里撞到了一棵树或者踢了一脚球,操纵杆能传递给你一个振动或者一个力的反馈,给你一个真实的感受。电子游戏或教育软件也会变得非常精彩。地质学者站在地球上就可以感觉一下火星上的岩石。医生则可以不用病人就进行手术练习。
联合国欧洲经济委员会11月17日发表了2000年全球机器人调查报告,上面说,受欧美经济高速发展和机器人价格下降等因素的刺激,1999年全球机器人销量比上年增加了15%,而且今年上半年依然保持了较高的增长势头。截至去年年底,全球服务型机器人(特种机器人和家用机器人)已至少有6600台。
负责撰写报告的欧经会专家卡尔森说,去年美国和欧盟国家的机器人销售增长最快,达到了过去从未有过的水平。与上年相比,美国的机器人销售增加了38%,欧盟地区平均增加16%,日本的机器人销售增加了5%。过去10年内,机器人的价格大幅下降,同时性能有了很大提高,甚至有些行业的元器件装配只有高质量、高稳定性的机器人才能完成,这些因素都大大促进了机器人的生产和销售。
据欧经会统计,目前全球运行中的工业机器人总数超过74万台,其中日本4万台,欧盟17万6千台,美国约9万3千台。未来3年内,全球工业机器人的销售预计将平均每年增加10%左右,2003年,运行中的工业机器人总数将接近90万台。
机器人能干的事情非常多。科研、军事、家庭、医疗处处用得上它。“医生机器人”可以动手术。海军总医院前不久应用美国心外科机器人和中国脑外科机器人,同时分别施行临床手术。消毒、在胸部打三个小孔、机械手伸入胸腔,来自美国的机器人开始对59岁的患者进行冠状动脉搭桥手术。这种名叫伊索的机械手臂伸入到胸腔内,随着医生“上、下、左、右”的指令在0.2至1厘米的范围内移动,寻找用于搭桥的乳内动脉。传统手术中取乳内动脉要用45分钟,而利用机械手臂只要15分钟左右就可以完成。如果不采用这一手术方式,病人会留下一个20厘米长的切口,由于借助机械手臂上的内窥镜,医生的视野更清晰,在病人胸部的切口只有5厘米。在心外手术进行的同时,中国机器人正在为61岁的王女士进行脑部的“活检”。像王女士这样病灶较深的脑外手术,以前要把四个钉子扎到颅骨上,戴着一个大框架,到处去做CT、核磁扫描。借助机械手臂,病人就可以抛掉大框架,而借助机械手臂来定位,并为医生提供手术平台。医生看着手术台旁边的计算机,就可以为手术注册标志点,原来至少要用半天时间才能完成的手术,现在30分钟就完成了。
在太空,宇航员是极其昂贵的资源,用机器人代替宇航员的某些工作将更加安全、经济。美国航天局10月26日宣布,美国将在今后10年内陆续进行六项火星探测任务,为在2011年取回火星岩石样本奠定基础。美航天局称,这一系列长期火星探索计划的目的是寻找火星上有无生命存在的证据。利用机器人进行的探测将会为人类登陆火星打下基础。
用于月球表面探测的机器人将是轻小灵巧的,能自由移动、爬坡和躲避障碍,并能适应月球上大温差等恶劣环境。我国“机器人遥控操作系统”项目负责人、清华大学教授孙曾圻说:我们的机器人登月科研只是国家“863计划”的一项子课题,从太空研究的远景来看,太空机器人的科研十分必要。
机器人足球赛也是研究者乐于开办的项目之一。10月24日,2000年全国机器人足球比赛经过4天的激烈角逐,在国防科技大学落下帷幕。我国目前有10多所高校和科研单位开展机器人足球研究,这次机器人足球比赛有国防科大、中南大学、哈尔滨工业大学、东北大学、浙江大学、湖南大学和广东工业大学等7个代表队参加。
此外,会擦窗户的特种机器人将马上会在我国批量上市。专家认为,继工业机器人之后,特种机器人开始在我国形成市场需求。智能机器人专家贾培发说,针对市场需求,他们目前正在研究开发各种各样的特种机器人。有的机器人可以下到海底铺光缆,有的可以在火灾中取代消防员的一些工作,有的可以清洁地下管道,有的可以维护斜拉桥的斜拉索。贾培发说,随着国家经济实力的增强,继工业机器人形成市场之后,特种机器人和家用机器人将相继走上市场。家用机器人可接受声控为行动不便的老年人和残疾人拿取日常用品。贾培发说,我国工业机器人的销售增长速度也差不多是10%,但原来的保有量低。目前我国正在运行的工业机器人约3000台,每年销售300—500台。(李广圻)