机器人
实用上,机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。机器人可接受人类指挥,也可以执行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作,例如制造业、建筑业,或是危险的工作。
机器人可以是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学甚至军事等领域中均有重要用途。
欧美国家认为:机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的多功能的自动机械,但是日本不同意这种说法。日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”,这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了。因此,很多日本人概念中的机器人,并不是欧美人所定义的。
现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”
机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。因此,可以说机器人是具有生物功能的空间三维坐标机器。
机器人发展简史(引自《环球科学》2007年第二期)
1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中,根据Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文,原意为“工人”),创造出“机器人”这个词。
1939年 美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制,可以行走,会说77个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。
1942年 美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造,但后来成为学术界默认的研发原则。
1948年 诺伯特·维纳出版《控制论》,阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律,率先提出以计算机为核心的自动化工厂。
1954年 美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。
1956年 在达特茅斯会议上,马文·明斯基提出了他对智能机器的看法:智能机器“能够创建周围环境的抽象模型,如果遇到问题,能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。
1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人之父”。
1962年 美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。
1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统,并在1965年,帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位积木的机器人系统。
1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置,根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始,美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人,并向人工智能进发。
1968年 美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器,能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕。
1969年 日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。
1973年 世界上第一次机器人和小型计算机携手合作,就诞生了美国Cincinnati Milacron公司的机器人T3。
1978年 美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA,这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。
1984年 英格伯格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年,他还预言:“我要让机器人擦地板,做饭,出去帮我洗车,检查安全”。
1998年 丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积木一样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界。
1999年 日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO),当即销售一空,从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。
2002年 丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba,它能避开障碍,自动设计行进路线,还能在电量不足时,自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。
2006年 6月,微软公司推出Microsoft Robotics Studio,机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显,比尔·盖茨预言,家用机器人很快将席卷全球。
机器人的定义
在科技界,科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,但机器人问世已有几十年,机器人的定义仍然仁者见仁,智者见智,没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展,新的机型,新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。
操作型机器人:能自动控制,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中。
程控型机器人:按预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。
示教再现型机器人:通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人:不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。
感觉控制型机器人:利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人:机器人能适应环境的变化,控制其自身的行动。
学习控制型机器人:机器人能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人:以人工智能决定其行动的机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。
空中机器人又叫无人机,近年来在军用机器人家族中,无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来,世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的,无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看,美国均居世界之首位。
“别动队”无人机
纵观无人机发展的历史,可以说现代战争是推动无人机发展的动力。而无人机对现代战争的影响也越来越大。一次和二次世界大战期间,尽管出现并使用了无人机,但由于技术水平低下,无人机并未发挥重大作用。朝鲜战争中美国使用了无人侦察机和攻击机,不过数量有限。在随后的越南战争、中东战争中无人机已成为必不可少的武器系统。而在海湾战争、波黑战争及科索沃战争中无人机更成了主要的侦察机种。
法国“红隼”无人机
越南战争期间美国空军损失惨重,被击落飞机2500架,飞行员死亡5000多名,美国国内舆论哗然。为此美国空军较多地使用了无人机。如“水牛猎手”无人机在北越上空执行任务2500多次,超低空拍摄照片,损伤率仅4%。AQM-34Q型147火蜂无人机飞行500多次,进行电子窃听、电台干扰、抛撒金属箔条及为有人飞机开辟通道等。
高空无人侦察机
在1982年的贝卡谷地之战中,以色列军队通过空中侦察发现。叙利亚在贝卡谷地集中了大量部队。6月9日,以军出动美制E-2C“鹰眼”预警飞机对叙军进行监视,同时每天出动“侦察兵”及“猛犬”等无人机70多架次,对叙军的防空阵地、机场进行反复侦察,并将拍摄的图像传送给预警飞机和地面指挥部。这样,以军准确地查明了叙军雷达的位置,接着发射“狼”式反雷达导弹,摧毁了叙军不少的雷达、导弹及自行高炮,迫使叙军的雷达不敢开机,为以军有人飞机攻击目标创造了条件。
鬼怪式无人机
1991年爆发了海湾战争,美军首先面对的一个问题就是要在茫茫的沙海中找到伊拉克隐藏的飞毛腿导弹发射器。如果用有人侦察机,就必须在大漠上空往返飞行,长时间暴露于伊拉克军队的高射火力之下,极其危险。为此,无人机成了美军空中侦察的主力。在整个海湾战争期间,“先锋”无人机是美军使用最多的无人机种,美军在海湾地区共部署了6个先锋无人机连,总共出动了522架次,飞行时间达1640小时。那时,不论白天还是黑夜,每天总有一架先锋无人机在海湾上空飞行。
为了摧毁伊军在沿海修筑的坚固的防御工事,2月4日密苏里号战舰乘夜驶至近海区,先锋号无人机由它的甲板上起飞,用红外侦察仪拍摄了地面目标的图像并传送给指挥中心。几分钟后,战舰上的406毫米的舰炮开始轰击目标,同时无人机不断地为舰炮进行校射。之后威斯康星号战舰接替了密苏里号,如此连续炮轰了三天,使伊军的炮兵阵地、雷达网、指挥通信枢纽遭到彻底破坏。在海湾战争期间,仅从两艘战列舰上起飞的先锋无人机就有151架次,飞行了530多个小时,完成了目标搜索、战场警戒、海上拦截及海军炮火支援等任务。
发射Brevel无人机
在海湾战争中,先锋无人机成了美国陆军部队的开路先锋。它为陆军第7军进行空中侦察,拍摄了大量的伊军坦克、指挥中心、及导弹发射阵地的图像,并传送给直升机部队,接着美军就出动“阿帕奇”攻击型直升机对目标进行攻击,必要时还可呼唤炮兵部队进行火力支援。先锋机的生存能力很强,在319架次的飞行中,仅有一架被击中,有4~5架由于电磁干扰而失事。
除美军外,英、法、加拿大也都出动了无人机。如法国的“幼鹿”师装备有一个“马尔特”无人机排。当法军深入伊境内作战时,首先派无人机侦察敌情,根据侦察到的情况,法军躲过了伊军的坦克及炮兵阵地。
1995年波黑战争中,因部队急需,“捕食者”无人机很快就被运往前线。在北约空袭塞族部队的补给线、弹药库、指挥中心时,“捕食者”发挥了重要的作用。它首先进行侦察,发现目标后引导有人飞机进行攻击,然后再进行战果评估。它还为联合国维和部队提供波黑境内主要公路上军车移动的情况,以判断各方是否遵守了和平协议。美军因而把“捕食者”称作“战场上的低空卫星”。其实卫星只能提供战场上的瞬间图像,而无人机可以在战场上空长时间盘旋逗留,因而能够提供战场的连续实时图像,无人机还比使用卫星便宜得多。
1999年3月24日,以美国为首的北约打着“维护人权”的幌子对南联盟开始了狂轰滥炸,爆发了震惊世界的“科索沃战争”。在持续78天的轰炸过程中,北约共出动飞机3.2万架次,投入舰艇40多艘,扔下炸弹1.3万吨,造成了二战以来欧洲空前的浩劫。
南联盟多山、多森林的地形以及多阴雨天的气候条件,大大影响了北约侦察卫星及高空侦察机的侦察效果,塞军的防空火力又很猛,有人侦察机不敢低飞,致使北约空军无法识别及攻击云层下面的目标。为了减少人员的伤亡,北约大量使用了无人机。科索沃战争是世界局部战争中使用无人机数量最多、无人机发挥作用最大的战争。无人机尽管飞得较慢,飞行高度较低,但它体积小,雷达及红外特征较小,隐蔽性好,不易被击中,适于进行中低空侦察,可以看清卫星及有人侦察机看不清的目标。
在科索沃战争中,美国、德国、法国及英国总共出动了6种不同类型的无人机约200多架,它们有:美国空军的“捕食者”(Predator)、陆军的“猎人”(Hunter)及海军的“先锋”(Pioneer);德国的CL-289;法国的“红隼”(Crecerelles)、 “猎人”,以及英国的“不死鸟”(Phoenix)等无人机。
无人机在科索沃战争中主要完成了以下一些任务:中低空侦察及战场监视,电子干扰,战果评估,目标定位,气象资料搜集,散发传单以及营救飞行员等。
科索沃战争不仅大大提高了无人机在战争中的地位,而且引起了各国政府对无人机的重视。美国参议院武装部队委员会要求,10年内军方应准备足够数量的无人系统,使低空攻击机中有三分之一是无人机;15年内,地面战车中应有三分之一是无人系统。这并不是要用无人系统代替飞行员及有人飞机,而是用它们补充有人飞机的能力,以便在高风险的任务中尽量少用飞行员。无人机的发展必将推动现代战争理论和无人战争体系的发展。
机器警察
所谓地面军用机器人是指在地面上使用的机器人系统,它们不仅在和平时期可以帮助民警排除炸弹、完成要地保安任务,在战时还可以代替士兵执行扫雷、侦察和攻击等各种任务,今天美、英、德、法、日等国均已研制出多种型号的地面军用机器人。
英国的“手推车”机器人
在西方国家中,恐怖活动始终是个令当局头疼的问题。英国由于民族矛盾,饱受爆炸物的威胁,因而早在60年代就研制成功排爆机器人。英国研制的履带式“手推车”及“超级手推车”排爆机器人,已向50多个国家的军警机构售出了800台以上。最近英国又将手推车机器人加以优化,研制出土拨鼠及野牛两种遥控电动排爆机器人,英国皇家工程兵在波黑及科索沃都用它们探测及处理爆炸物。土拨鼠重35公斤,在桅杆上装有两台摄像机。野牛重210公斤,可携带100公斤负载。两者均采用无线电控制系统,遥控距离约1公里。
“土拨鼠”和“野牛”排爆机器人
除了恐怖分子安放的炸弹外,在世界上许多战乱国家中,到处都散布着未爆炸的各种弹药。例如,海湾战争后的科威特,就像一座随时可能爆炸的弹药库。在伊科边境一万多平方公里的地区内,有16个国家制造的25万颗地雷,85万发炮弹,以及多国部队投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹,其中至少有20%没有爆炸。而且直到现在,在许多国家中甚至还残留有一次大战和二次大战中未爆炸的炸弹和地雷。因此,爆炸物处理机器人的需求量是很大的。
排除爆炸物机器人有轮式的及履带式的,它们一般体积不大,转向灵活,便于在狭窄的地方工作,操作人员可以在几百米到几公里以外通过无线电或光缆控制其活动。机器人车上一般装有多台彩色CCD摄像机用来对爆炸物进行观察;一个多自由度机械手,用它的手爪或夹钳可将爆炸物的引信或雷管拧下来,并把爆炸物运走;车上还装有猎枪,利用激光指示器瞄准后,它可把爆炸物的定时装置及引爆装置击毁;有的机器人还装有高压水枪,可以切割爆炸物。
德国的排爆机器人
在法国,空军、陆军和警察署都购买了Cybernetics公司研制的TRS200中型排爆机器人。DM公司研制的RM35机器人也被巴黎机场管理局选中。德国驻波黑的维和部队则装备了Telerob公司的MV4系列机器人。我国沈阳自动化所研制的PXJ-2机器人也加入了公安部队的行列。
美国Remotec公司的Andros系列机器人受到各国军警部门的欢迎,白宫及国会大厦的警察局都购买了这种机器人。在南非总统选举之前,警方购买了四台AndrosVIA型机器人,它们在选举过程中总共执行了100多次任务。 Andros机器人可用于小型随机爆炸物的处理,它是美国空军客机及客车上使用的唯一的机器人。海湾战争后,美国海军也曾用这种机器人在沙特阿拉伯和科威特的空军基地清理地雷及未爆炸的弹药。美国空军还派出5台Andros机器人前往科索沃,用于爆炸物及子炮弹的清理。空军每个现役排爆小队及航空救援中心都装备有一台Andros VI。
我国研制的排爆机器人
排爆机器人不仅可以排除炸弹,利用它的侦察传感器还可监视犯罪分子的活动。监视人员可以在远处对犯罪分子昼夜进行观察,监听他们的谈话,不必暴露自己就可对情况了如指掌。
1993年初,在美国发生了韦科庄园教案,为了弄清教徒们的活动,联邦调查局使用了两种机器人。一种是Remotec公司的AndrosVA型和Andros MarkVIA型机器人,另一种是RST公司研制的STV机器人。STV是一辆6轮遥控车,采用无线电及光缆通信。车上有一个可升高到4.5米的支架 ,上面装有彩色立体摄像机、昼用瞄准具、微光夜视瞄具、双耳音频探测器、化学探测器、卫星定位系统、目标跟踪用的前视红外传感器等。该车仅需一名操作人员,遥控距离达10公里。在这次行动中共出动了3台STV,操作人员遥控机器人行驶到距庄园548米的地方停下来,升起车上的支架,利用摄像机和红外探测器向窗内窥探,联邦调查局的官员们围着荧光屏观察传感器发回的图像,可以把屋里的活动看得一清二楚。
机器人指挥
其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义,自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充实和创新。
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”(android),它由4部分组成:
1,生命系统(平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等);
2,造型解质(关节能自由运动的金属覆盖体,一种盔甲);
3,人造肌肉(在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态);
4,人造皮肤(含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等)。
1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中,卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”,“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响,引起了大家的广泛关注,被当成了机器人一词的起源。在该剧中,机器人按照其主人的命令默默地工作,没有感觉和感情,以呆板的方式从事繁重的劳动。后来,罗萨姆公司取得了成功,使机器人具有了感情,导致机器人的应用部门迅速增加。在工厂和家务劳动中,机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分自私和不公正,终于造反了,机器人的体能和智能都非常优异,因此消灭了人类。
但是机器人不知道如何制造它们自己,认为它们自己很快就会灭绝,所以它们开始寻找人类的幸存者,但没有结果。最后,一对感知能力优于其它机器人的男女机器人相爱了。这时机器人进化为人类,世界又起死回生了。
卡佩克提出的是机器人的安全、感知和自我繁殖问题。科学技术的进步很可能引发人类不希望出现的问题。虽然科幻世界只是一种想象,但人类社会将可能面临这种现实。
为了防止机器人伤害人类,科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”:
1,机器人不应伤害人类;
2,机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外;
3,机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外。
这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上,就提出了两个有代表性的定义。一是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”。从这一定义出发,森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人:
1,具有脑、手、脚等三要素的个体;
2,具有非接触传感器(用眼、耳接受远方信息)和接触传感器;
3,具有平衡觉和固有觉的传感器。
礼仪机器人
该定义强调了机器人应当仿人的含义,即它靠手进行作业,靠脚实现移动,由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官,使机器人能够识别外界环境,而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
机器人的定义是多种多样的,其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些要素,所以在把机器人理解为仿人机器的同时,也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。
1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为:“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统,并以此系统的使用方法作为研究对象”。
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义:“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能,能完成各种作业的可编程操作机。”
我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器”。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器,如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性,也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状,更加符合各种不同应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增强,从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。
中国工程院院长宋健指出:“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”。机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。
我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。
古代机器人
机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。
机器马车
西周时期,我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人,这是我国最早记载的机器人。
春秋后期,我国著名的木匠鲁班,在机械方面也是一位发明家,据《墨经》记载,他曾制造过一只木鸟,能在空中飞行“三日不下”,体现了我国劳动人民的聪明智慧。
公元前2世纪,亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人——自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像,它可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌。
1800年前的汉代,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟一下。
后汉三国时期,蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”,并用其运送军粮,支援前方战争。
1662年,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶,并在大阪的道顿堀演出。
1738年,法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。瓦克逊的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。
写字机器人
在当时的自动玩偶中,最杰出的要数瑞士的钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯。1773年,他们连续推出了自动书写玩偶、自动演奏玩偶等,他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的。它们有的拿着画笔和颜色绘画,有
原因:在潮湿的环境下会有很多的水因素渗透进机器人的内部,导致机器人的内部线路受到影响,这就使得机器人经常出现故障,导致停产。所以要使用机器人防水服。
作用:机器人防水服可以有效的让机器人在潮湿的工作环境下工作时,于水因素隔绝,避免水因素渗透至机器人内部影响机器人的正常工作。加上制作材料选用进口的防水材料,可以有效的解决防水问题,因此可以说机器人防水服的功能十分的强大。
AndroRAT
AndroRAT一词源自Android与RAT(即远程管理工具)。这款顶级黑客工具已经拥有相当长的发展历史,而且最初其实是一款客户端/服务器应用。这款应用旨在帮助用户以远程方式控制Android系统,同时从其中提取信息。这款Android应用会在系统启动完成后以服务形式开始运行。因此,如果用户并不需要与该服务进行交互。此应用还允许大家通过呼叫或者短信等方式触发服务器连接。
这款极具实用性的Android黑客应用之功能包括收集联系人、通话记录、消息以及所在位置等信息。此应用还允许大家以远程方式对接收到的消息以及手机运行状态加以监控,进行手机呼叫与短信发送,通过摄像头拍摄照片以及在默认浏览器当中打开URL等等。
Hackode
Hackode是一款Android应用,其基本上属于一整套工具组合,主要面向高阶黑客、IT专家以及渗透测试人员。在这款应用当中,我们可以找到三款模块——Reconnaissance、Scanning以及Security Feed。
通过这款应用,大家可以实现谷歌攻击、SQL注入、MySQL Server、Whois、Scanning、DNS查找、IP、MX记录、DNS Dif、Security RSS Feed以及漏洞利用等功能。这是一款出色的Android黑客应用,非常适合入门者作为起步工具且无需提供任何个人隐私信息。
zANTI
zANTI是一款来自Zimperium的知名Android黑客套件。此软件套件当中包含多种工具,且广泛适用于各类渗透测试场景。这套移动渗透测试工具包允许安全研究人员轻松对网络环境加以扫描。此工具包还允许IT管理员模拟出一套先进黑客环境,并以此为基础检测多项恶意技术方案。
大家可以将zANTI视为一款能够将Backtrack强大力量引入自己Android设备的应用。只要登录至zANTI,它就会映射整套网络并嗅探其中的cookie以掌握此前曾经访问过的各个网站——这要归功于设备当中的ARP缓存。
应用当中的多种模块包括网络映射、端口发现、嗅探、数据包篡改、DoS以及MITM等等。
你说的是“乐博乐博机器人教育”吧!
于2008年将韩国最大的机器人学校ROBOROBO课程引入中国幼少儿启蒙教育阶段,是国内首家开展真正机器人教育的机构,ROBOROBO器材创造性的通过读卡器输入条形码的方式,巧妙的解决了孩子不能编程控制机器人的难题(常规的编程学习至少要到小学高年级才涉及,作为计算机编程课程,则要到大学才系统学习),程序的输入和输出,是机器人控制中的一个至关重要的概念。此外,各种传感器的引入,更让孩子直观的体验了机器人智能的原理,这套课程让孩子提前进入了机器人智能时代。
北京乐博乐博教育科技有限公司致力于4-16岁的幼少儿机器人教育培训,通过机器人的设计、组装、编程与运行,激发学生学习兴趣、培养学生综合能力(动手能力、创造力和思维能力)。
乐博乐博机器人课程体系完备,分为积木机器人、单片机机器人、人形机器人,分别针对幼儿、小学及初中以上的孩子。尤其在幼儿阶段,各个零部件均为积木模块,而且创造性的用刷卡的方式输入程序,使得由于年龄太小而不能学习中高级课程的幼儿也能进行搭建和编程的学习,这一创举弥补了国内幼儿机器人教育的空白,使得幼儿也能接受机器人的启蒙教育。而单片机和人形机器人则能很好的与国内外大型机器人比赛接轨,让少儿的学习有更好的出口。
除了完备的课程体系,乐博乐博独创的“PDCA”教学法,也让家长和学员受益颇多。 如果说幼少儿教育的本质就是教孩子做人,那机器人教育就是在这个基础上教孩子做事。“P-D-C-A”本是项目流程管理中的一个理念,乐博乐博将这个理念融入到机器人课程流程中(情境导入、探索体验、反思学习、总结重构),十分吻合孩子获取和建构知识的特点。
乐博乐博的教师团队在“阴盛阳衰”的教育培训界,也是一道亮丽的风景线,所有老师,均是亲一色的阳光男孩,不仅有丰富的教学经验,而且专业背景强大。机构一直提倡“雄性教育”,除了课堂上由男老师授课,机器人器材也可以带回家,鼓励爸爸妈妈们多在家陪孩子一起玩乐与学习,课上课下形成良好的互动。
截止到2014年3月,乐博乐博机器人已经在全国开设了40家机器人学习中心,公司计划在2014年开设100家学习中心。
机器人可以进行深海探测。深海采集。深海维修。
开发海洋是人类在二十一世纪面临的重大课题,而探索、考察和有效利用国际海域和海底区域是对我国发展海洋高技术和未来海洋产业提出的挑战。
沈阳自动化研究所是国内外有影响的研究与开发水下机器人并形成产品的科研实体之一,首创我国第一台有缆遥控和无缆自治水下机器人。从某种意义上讲,沈阳自动化研究所的水下机器人各阶段的技术成果代表了我国在这一技术领域的发展水平与过程。作为中国科学院“知识创新”工程先进制造基地的一部分,沈阳自动化研究所二十年来在水下机器人研制与应用方面为国家水下装备技术,特别是海洋重要装备技术及海洋开发发挥了不可替代的重要作用。
该所拥有一支理念超前,训练有素、经验丰富、技术全面的设计队伍。水下机器人实验室配备了齐全、先进的试验设备和条件,3个深水模拟压力罐可分别进行水下1000米、1500米、7200米水深的水下模拟试验。长20米、宽12米、深9米的试验水池可做各种水下机器人整机性能试验和调试。现已形成了大、中、小型水下机器人系列产品的生产能力,并在国际、国内开展了各种水下工程作业。
早在70年代末期,前瞻性地考虑到海洋是一个广阔的应用领域,从长远看以海洋为背景来发展机器人科学技术,是一项具有开拓性的工作,中国科学院又具有多学科综合性的研究开发能力,因此准备在全院组织力量,支持这一重大项目的实施。1977年召开的中国科学院自然科学学科规划会议将发展机器人项目列入规划。蒋新松院士在当年组团赴日考察回国后提出了发展水下机器人的设想。从此,沈阳自动化研究所锁定了“下海”为海洋开发服务,搞智能机器在海洋中的应用研究的战略目标,决心“要下五洋捉鳖”。1983年该项课题正式列为中国科学院重点课题,开创了智能机器人科研领域,为水下机器人的研究开发奠定了基础。
二十年来,“水下机器人”由院重点,进而持续列入“六五”、“七五”、“八五”、“九五”和“十五”国家重点项目,成为国家863计划自动化领域智能机器人主题项目的重点内容。沈阳自动化研究所通过建立机器人示范工程基地,已开发出多种型号的水下机器人产品,应用于水下观测、海上作业以及救捞工程等。又通过国际合作,研制成功了6000米水下机器人,使我国水下机器人研究与开发达到国际先进水平。
RECON-IV水下机器人具有较强功能和可靠性,已成为国际知名品牌,生产的多台设备出口国际市场,还有的长年在为南海石油钻井平台提供技术服务;“海潜一号”和“金鱼号”轻型水下机器人在沿海和内湖地区的水下探查、考古等作业起到重要作用;“海潜二号”水下机器人以其强作业功能为国家安全提供了有力的技术支持;用于海底光缆埋设的爬行式水下机器人“海星号”是我国第一台海底自走式海缆埋设机,目前已完成研制工作并投入实际应用。
作为总体单位在国家“863”计划支持下完成的潜深1000米“探索者”和潜深6000米“CR-01”、“CR-02”无缆自治水下机器人标志着我国自治水下机器人技术在国际上处于领先地位。6000米水下机器人工程项目是国家“863”计划项目的重中之重。通过与俄罗斯合作,实施研制成功了6000米水下机器人,并于1995年8月完成了深海试验。6000米水下无缆自治机器人的研制,涉及到自动化、计算机、水声、深潜、水动力、材料、能源等各种专业,需要解决水中通讯、高压密封、自主航行控制、动力系统、能源系统、各种信息的采集和处理、特种材料以及可靠性等高技术。“CR-01”自治水下机器人多次成功地完成了太平洋水域深海资源的调查。为了进一步提高水下6000米自治机器人的可靠性、实用性、后勤保障能力、机动性和续航能力,使其由可用样机发展为实用样机,1996年8月起正式实施了水下6000米自治机器人的工程化项目。其目标是为中国大洋协会进行大洋调查提供水下6000米自治机器人实用样机。工程化的主要工作是提高原样机的可靠性,达到实用化的目的。试验表明,经过工程化改进后的CR-02水下6000米无缆自治机器人性能卓越,可靠性高,能执行所赋予的使命,从而实现了自治水下机器人从手编程型向监控型的转变,技术水平又上了一个台阶。有关专家认为,该水下机器人是目前世界上最先进的洋底探测设备。CR系列高性能水下机器人能进行六千米深水录像、拍照和海底地势与剖面测量、水文测量、海底多金属结核丰度测定,海底沉物目标搜索和观察,自动记录各种数据包括图像和机器人水下运动轨迹及其坐标位置,还可按预编程航行和工作,自动避障,具有故障自诊断和应急上浮功能,并能提供指令遥控。这表明,中国已有圆满解决这些高技术的能力和手段,而且已进入洋底多金属结核资源探测应用的实用阶段。6000米水下机器人的研制成功,使中国一跃成为世界上具有研制这种自治水下机器人能力的少数几个国家之一,它可到达世界上除海沟之外的全部海底区域,即全部有经济前景的海底,占海洋面积的98%,为中国进军国际海洋区域、开发大洋资源提供了强有力的技术手段和工具。
该所目前正在研制潜深7000米水下载人机器人——又被称作“海底卫星”,预计将在2005年投入使用。这意味着中国将拥有对包括深海海沟在内的复杂海域进行详细探测的能力,中国开发海洋资源的步伐将大大加快。目前,世界上只有俄罗斯、美国、日本等国家拥有类似潜深的水下载人机器人。在可预见的将来,在此基础上作进一步的开发,中国的水下载人机器人将有可能探测深达1万多米的世界最深海沟马里亚纳海沟。水下载人机器人主要用于海洋科考、海底资源探测,是中国863高新技术计划“十五”期间(2001年至2005年)的重点攻关课题。 此次研制的潜深7000米水下载人机器人,由该所联合中国船舶重工集团等机构与俄罗斯科学院共同研制。其中,机器人制造的核心技术由中方负责,俄罗斯提供如钛合金耐压壳等维护生命安全方面的技术。根据协议,中国将享有对机器人的全部自主知识产权。
由国家海洋局主持的中国第二次北极科学考察装备了沈阳自动化研究所研制的中型ROV“海极号”水下机器人,2名科技人员随船出征。这是沈阳自动化研究所研制的水下机器人首次参加北极科学考查。据报道,中国第二次北极科考队进入北冰洋的浮冰区后,“海极号”水下机器人开始投入使用。该机器人可以在300米深度自由运动,进行摄像、观察、测量、作业等,并利用仰视声呐系统观测海冰的厚度,具有作业时间长、范围广、安全性高、科考数据直观、事后处理和分析容易等人和其他设备无法比拟的优势。水下机器人在北极冰区进行冰层厚度等一系列科考示范应用在国内还是首次,对扩大水下机器人的应用领域具有非常重要的意义。
水下机器人技术系列成果曾获国家、科学院、辽宁省科技进步奖及世界发明博览会金牌奖等20余项,其中“CR-01”6000米自治水下机器人获1995年度中国科学院科技进步特等奖和综合特大奖。
沈阳自动化研究所在水下机器人研发过程中一贯采取开放、合作的工作模式,与美国、俄罗斯、意大利的一些研究单位和公司有着良好的合作经历和关系,与国内中国船舶科研中心、中国科学院声学研究所、哈尔浜工程大学、上海交通大学、华东船舶工程学院等相关优势单位形成了友好、有效的合作网络。为了适应水下机器人的进一步发展,进行产业化开发,该所拟在沈阳浑南开发区建设更大规模的水下机器人试验和生产基地。
人类当今正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加,人类消耗的自然资源越来越多,陆地上的资源正在日益减少。为了生存和发展,海洋开发势在必行。
海洋占地球表面积的71%,拥有14亿立方公里的体积。在海底及海洋中,蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。在6000米以下的大洋底部仍有生命存在,这种在极端条件下的生命,格外受到生物学家的重视。大洋底部还沉积着极为丰富的多金属结核,尤以铜、锰、镍、钴含量最高,估计储量为l.7万亿吨。海底锰的藏量是陆地的68倍,铜的藏量为22倍,镍为274倍,制造核弹的铀的储藏量高达40亿吨,是陆地上的2000倍。海洋还是一个无比巨大的能源库,天然气水合物总量相当于陆地燃料资源总量的2倍以上。海底储存着1350亿吨石油,近140万亿立方米的天然气。因此,洋底的探测和太空探测类似,同样具有极强的吸引力、挑战性。
1991年,中国被联合国批准为第五个深海采矿先驱投资者,承担30万平方公里洋底的探测任务,并最终拥有对矿产资源最丰富的7.5万平方公里海域的优先开采权。中国政府已把海洋开发作为21世纪的国民经济与社会发展战略重点之一。
水下机器人是多种现代高技术及其系统集成的产物,对于我国海洋经济、海洋产业、海洋开发和海洋高科技具有特殊的重要意义。发展水下机器人,并将其作为海洋战略制高点,提升我国海洋重大装备水平,为海洋支柱产业和新兴产业提供成套技术与先进装备保障,为海洋未来产业和国家海洋战略创造有利条件与国际竞争能力,并将强大的技术领先优势,转换成为强大的产业开发优势,是沈阳自动化研究所历史性的必然抉择,更是其使命性的郑重承诺。
机器人的历史并不算长,1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人,机器人的历史才真正开始。英格伯格在大学攻读伺服理论,这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。德沃尔曾于 1946 年发明了一种系统,可以“重演”所记录的机器的运动。 1954 年 , 德沃尔又获得可编程机械手专利,这种机械手臂按程序进行工作,可以根据不同的工作需要编制不同的程序,因此具有通用性和灵活性,英格伯格和德沃尔都在研究机器人,认为汽车工业最适于用机器人干活,因为是用重型机器进行工作,生产过程较为固定。 1959 年,英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。 它成为世界上第一台真正的实用工业机器人。此后英格伯格和德沃尔成立了“尤尼梅逊”公司,兴办了世界上第一家机器人制造工厂。第一批工业机器人被称为“尤尼梅特”,意思是“万能自动”。 他们因此被称为机器人之父。 1962 年美国机械与铸造公司也制造出工业机器人,称为“沃尔萨特兰”,意思是“万能搬动”。”尤尼梅特”和“沃尔萨特兰”就成为世界上最早的、至今仍在使用的工业机器人。
近百年来发展起来的机器人,大致经历了三个成长阶段,也即三个时代。第一代为简单个体机器人, 第二代为群体劳动机器人,第三代为类似人类的智能机器人,它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。第一代机器人属于示教再现型 , 第二代则具备了感觉能力 , 第三代机器人是智能机器人 , 它不仅具有感觉能力 , 而且还具有独立判断和行动的能力。 英格伯格和德沃尔制造的工业机器人是第一代机器人,属于示教再现型,即人手把着机械手,把应当完成的任务做一遍,或者人用“示教控制盒”发出指令,让机器人的机械手臂运动,一步步完成它应当完成的各个动作 。
第一代机器人
20世纪70年代,第二代机器人开始有了较大发展,第二代机器人则对外界环境实用阶段,并开始普及。 第三代机器人是智能机器人,它不仅具有感觉能力,而且还具有独立判断和行动的能力,并具有记忆、推理和决策的能力,因而能够完成更加复杂的动作。中央电脑控制手臂和行走装置,使机器人的手完成作业,脚完成移动,机器人能够用自然语言与人对话。 智能机器人在发生故障时,通过自我诊断装置能自我诊断出故障部位,并能自我修复。今天,智能机器人的应用范围大大地扩展了,除工农业生产外,机器人应用到各行各业,机器人已具备了人类的特点。机器人向着智能化、拟人化方向发展的道路,是没有止境的。
机器人是虽然外表可能不像人,也不以人类的方式操作,但可以代替人力自动工作的机器。后来美国著名科普作家艾萨克 . 阿西莫夫为机器人提出了三条原则,即“机器人三定律”:第一定律——机器人不得伤害人,或任人受到伤害而无所作为; 第二定律——机器人应服从人的一切命令,但命令与第一定律相抵触时例外; 第三定律——机器人必须保护自身的安全,但不得与第一、第二定律相抵触。 这些“定律”构成了支配机器人行为的道德标准,机器人必须按人的指令行事,为人类生产和生活服务。
从机器人的用途来分,可以分为两大类:军用机器人和民用机器人。
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