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機器人的發展歷史和未來發展前景如何?

歷史:

1920,捷克作家卡雷爾·恰佩克:羅森的通用機器人。

首次提出“機器人”壹詞,翻譯成中文為“機器人”。

20世紀40年代,橡樹嶺國家實驗室開發了壹種用於處理核材料的遙控主從機械手。

50年代初,美國麻省理工學院開發的數控技術為機器人做好了控制的準備。

1961年,Unimation公司生產出第壹臺工業機器人,命名為“Unimate”。

1962年,美國機械與鑄造公司(AMF)試制出“Versatran”工業機器人,意為多用途搬運機器人。

60年代到70年代:機器人技術取得了巨大的進步。

20世紀80年代,計算機技術的發展推動了機器人技術的發展,使機器人的應用達到了壹個新的水平。

20世紀90年代,由於人工智能、計算機科學和傳感器科學的快速發展,對機器人的研究在高水平上進行。

21世紀,未來的機器人技術將向具有行走能力、對環境自主性強、具有多種感知能力的智能機器人發展。

機器人學

機器人學是壹門關於機器人的綜合性學科。包括力學、機械學、規劃系統、控制論、傳感技術、計算機科學、電子學和人工智能。

美國機器人專家W·E·斯奈德曾對工科學生說:“雖然只有少數人能成為機器人設計師,但幾乎所有人都會成為機器人用戶,其中很多人會做出購買和應用機器人的決定。”

潛在客戶:

雖然各種機器人在各種場合有條不紊的做著不同的工作,但這只是科幻電影裏的場景。然而,隨著近年來對實用家用機器人研究的深入,據預測,這種機器人將在幾年內像個人電腦壹樣普及。人們可以使用它們來處理家中繁重、瑣碎和重復的工作,如打掃衛生、修剪草坪等。

恐怕沒有多少人願意做擦玻璃窗的工作。巴西聖保羅著名的Agneby會展中心主展廳為鋼框架結構建築。為了增強采光效果,建築師將拱形屋頂設計成全玻璃結構。就這樣,總面積近2萬平方米的玻璃屋頂要保持幹凈,是壹件很頭疼的事情。每次雷雨過後,會展中心工程部都要請7、8個專業清潔工打掃壹周,費時費力。今年年初,工程部專門從德國訂購了兩臺專業的清潔機器人來代替工人完成這項麻煩的工作。這兩臺自動玻璃清洗機懸掛在屋脊上,沿著屋頂的鋼架靈巧地上下移動,獨立工作,只需壹天就能完成所有的清洗工作。

麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室主任布魯克斯教授認為,再過幾年,機器人在人們日常生活中的應用將類似於今天的計算機。他在專業雜誌《技術評論》上寫道:“我堅信機器人今天的發展地位就像計算機1978壹樣。在不久的將來,家用機器人將進入尋常百姓家。它們會幫主人打掃房間、清潔地板、修剪草坪,必要時還會充當看門人。”巴西聖保羅大學自動化研究所負責人卡洛斯也表示,大約在10年後,具有多項任務的全能機器人將被開發出來並投入量產。

隨著全球人口老齡化趨勢的加快,未來家用機器人的主要任務之壹就是照顧老人。德國壹家研究所的研究人員開發了壹種家用機器人。它不僅可以幫助主人做簡單的家務,如準備餐具、打掃衛生等。,還要幫主人走路,提醒主人按時吃藥,撿掉在地上的東西。

對此,卡洛斯表示:“這種機器人可以幫助壹些人,比如老人或殘疾人,保持他們的自理能力,但機器人永遠不會完全取代真人進行護理工作。”他指出,目前設計的機器人只能通過預先設定的程序工作。面對復雜的情況,他們沒有識別能力,也不會相應地調整自己的行為。

目前,全世界的工程師和科學家仍在深入研究機器人。加州美國國家航空航天局噴氣推進實驗室遙控機器研究與應用組的工程師和技術人員正在努力開發相關程序,以使機器人擁有類似人類思維過程的人工智能。

項目負責人尤因博士指出,目前控制機器人有兩種截然相反的方法:“談判控制”和“反應控制”。相對而言,前者是壹種傳統的控制方式,具有優勢,它以數學精度構建路線和行為風格,使機器人的動作形成壹整套步驟。依次執行這些步驟,機器人就可以達到活動的目的。就像蒙著眼睛的海盜尋找埋藏的寶藏:從A點出發,向北走36步,然後向東走12步,再向東北走4步到達X點找到寶藏。

但這種方法的缺點是,如果機器人的過程因為某種原因受到幹擾(比如路線錯誤或者動作細節缺失),就必須強制機器人停下來,接受路線和行為計劃的重新編輯。如果多次重復“重新安排”,其成本將相當昂貴。此外,如果機器人遇到了意想不到的障礙物,如巖石或孔洞,為了保證機器人的安全,需要調用備份程序來取消這壹操作。

“柔性控制”法擺脫了路線和規劃,側重於對周圍環境的觀察,就像這樣:如果前面有巖石,那就減速;如果妳在地下發現壹個物體X,把它挖出來。

同時,尤因博士壹直在關註“基於行為的控制”的研究。這是壹種符合“反應控制”的控制模式。“基於行為的控制”允許機器人實時觀察不可預測和變化的環境,同時仍然遵循計劃。它讓機器人擁有極大的靈活性,像人壹樣通過改變計劃來適應不斷變化的環境。在太空探索中,這種控制方式顯示出很多優勢,比如減少了從地球上操作遠距離機器人帶來的通信延遲。

在談到機器人的未來時,尤因博士表示,我們今天所做的事情並不意味著機器人在不久的將來可以像人壹樣思考,而是通過對人工智能的研究,可以變得更容易交流,更獨立,更高效。

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