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【深度】机器人与关键技术解析

2016-08-11 14:25
黯影冰风
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  机器人(robot)一词,最早出现在1920年捷克科幻作家恰配克的《罗索姆的万能机器人》中,原文作“Robota”,后来成为英文中通行的“Robot”。更科学的定义是1967年由日本科学家森政弘与合田周平提出的:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器。”

  国际机器人联合会将机器人分为两类,工业机器人服务机器人。工业机器人是“一种应用于工业自动化的,含有三个及以上的可编程轴的、自动控制的、可编程的、多功能执行机构,它可以是固定式的或移动式的”。服务机器人则是“一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有益于人类健康的服务工作,但不包括从事生产的设备”。从定义可见,分类的标准是机器人的应用场合。

  一般的机器人都由机械结构、控制驱动系统、感知系统、交互系统等部分组成。

  图1 一般机器人的系统构成

  近年来工业机器人供应量在大多数行业都呈现出上涨的态势。而服务机器人发展历史较短。其在功能上的主要不同体现在两个方面:一是与人的沟通协作;二是在复杂环境下代替人的部分工作。

  发展现状

  仿生机器人

  “机器人”这个名称本身就带有仿生学色彩,目前已有不少类人机器人、机器狗等产品问世,这些产品大部分只具有娱乐功能。然而2013年底在美国佛罗里达州Homestead举办的DARPA机器人挑战赛则将仿生机器人推到了救灾救援的应用领域。该赛事设计了通过布满障碍物的门、崎岖路行走、破拆墙面、连接消防栓、转动阀门等八项比赛任务,吸引了来自世界各地的16支仿生机器人团队。从比赛任务的设置可以看出,比赛非常鲜明地突出了仿生机器人在救灾救援方面的应用。经过激烈的角逐,日本Schaft公司生产的HRP-2机器人最终夺魁。来自弗罗里达的一家非盈利机构和卡耐基-梅隆大学分获二、三名。值得一提的是,Schaft机器人已在早些时候被Google收购,而第二、四名团队所用的Atlas机器人也来自Google旗下的BostonDynamics。作为世界上最具创新实力的科技公司之一,Google的收购行为也表明了仿生机器人具有一定的市场前景。

  图2 HRP-2机器人和Atlas机器人

  机器人在救援救灾方面,与人类相比具有巨大的优势,可以极大提高搜救效率和减少人员伤亡。但同时,从该赛事也可以看出,所有的机器人在比赛中都出现过故障,甚至有3支代表队最终得了零分。即使完成比赛,机器人的动作也显得呆板迟钝。这些都表明目前的仿生机器人技术还不成熟,具有很大的发展空间。

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