即使在目前嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)形勢下,仍有面向各個新應(yīng)用領(lǐng)域的
機器人不斷涌現(xiàn)出來。在制造業(yè)方面,盡管增長速度受到資金的限制,機器人的數(shù)量仍在不斷增加。另外,醫(yī)療、服務(wù)、空間和軍事領(lǐng)域等機器人市場也在增長中。與此同時,曾經(jīng)是科幻小說素材的消費機器人時代已隨著清掃機器人的出現(xiàn)而到來并開始改變我們的日常家庭生活。
s!@=rq ']ITuP8 目前的增長并非僅僅是短期的狂熱。許多枯燥、骯臟和危險的工作最終將由機器人來完成,但技術(shù)將如何發(fā)展才能滿足這個未來需求呢?
#a(%(k S Zk/' \(5 要使機器人真正成為我們生活中無處不在的東西,必須在下列方面取得技術(shù)進(jìn)步:
H~?*KcZ 0\ ;]gsJ9FK< •縮短實時系統(tǒng)響應(yīng)的總時間(從
傳感器到執(zhí)行器)以增強機器人的性能;
i'W_;Y} FQk_#BkK •具有先進(jìn)的人工智能以增強自主決策能力;
FJa[ToZ4+ !F+|Y"c •傳感器和執(zhí)行器更為小巧和輕便以減小機器人的體積并提高能效;
M<{5pH(K YY#s= •具有能量監(jiān)測和發(fā)電能力以延長自主工作時間。
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V.S.'
我們可以通過研究機器人技術(shù)的現(xiàn)狀來窺探或展望機器人技術(shù)的未來。把具有代表性的機器人吊上解剖臺并認(rèn)真審視其“解剖結(jié)構(gòu)”無疑是完成這個任務(wù)的好方法。
Qp kKVLi vzY'+9q1. 任何好醫(yī)生都知道解剖研究應(yīng)從器官分類開始,這里,我們首先對機器人的“器官”進(jìn)行分類。我們可以把機器人的構(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。
Q7~'![(a yu`KzIU 傳感器
z(g%ue\ MAE7A"la 除操作程序之外,機器人的輸入絕大部分來自所包含的傳感器。就像我們自己的五官一樣,傳感器向機器人提供有關(guān)外部世界的信息。舉例來說,自主行走型機器人需要了解周圍環(huán)境以便走動,而以感知環(huán)境信息為主要目標(biāo)的機器人需要把信息反饋給遠(yuǎn)程操作員(火星車是一個特別有名的例子)。無論哪種情況,傳感器都是機器人解剖結(jié)構(gòu)的重要組成部分。
$ \Q<K@{ Vs_\ykO 人們已經(jīng)為科學(xué)研究和工程實現(xiàn)設(shè)計出種類繁多的傳感器,許多傳感器可通過電子接口應(yīng)用在機器人中。對機器人而言,
CMOS成像器、紅外線測距儀、壓力傳感器和加速度計是更為常見的傳感器。
(dzH3_U 3>-[B`dD( 在大量現(xiàn)有傳感器的基礎(chǔ)上,機器人傳感技術(shù)的未來將向更小、更輕、性價比更高且更易于整合的方向發(fā)展。
I~\O '1W!xQ}E 通訊
O.@g/05C Q`.'-iq 對于機器人而言,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時性。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。
<i\UMrD]`: J)9 AnGWe 實時性并不是外部通訊的一貫性要求,如下載程序或數(shù)據(jù)文件就不需要即時響應(yīng)。但在某些情況下,如在控制遙控型機器人的運動時,外部通訊的實時性則具有至關(guān)重要的作用,因為任何拖延都可能造成事故。
5h`m]#YEG +1otn~(E 未來對機器人通訊的要求,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)議將受到機器人設(shè)計者的歡迎并被加以利用。
>I$B= Pm$F2YrO3 控制
BFBR/d[& A",eS6 控制或處理節(jié)點是機器人系統(tǒng)的“腦”。對傳感器數(shù)據(jù)的處理能力將決定機器人實現(xiàn)先進(jìn)工作方式的能力。
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