1、机器人技术发展趋势 作者 :JimPinto, 圣地亚哥 ,美国中部 .美国 谈到机器人 ,就如同科幻一般。 但是 ,仅仅 因为机器人 在 过去几十年 里 没有辜负自己的承诺 ,并不表示 它 们不会 早到或者迟到。 事实上 ,一些先进技术 导致 的 机器人的时代更近更小、 更便宜、更实用、更具成本效益 。 肌肉 ,骨骼与大 脑 任何机器人 都 有三方面 : 肌肉：有效联系物理载荷以便机器人运动。 骨骼： 机器人的物理结构 与决定于其所从事的 工作 ； 考虑到 有效载荷这就决定了机器人的大小和重量 。 大脑： 机器人智能 ； 它可以独立 思考和做什么 ； 需要多少人工互动 。 由于机器人已经 被
2、描绘于 科幻 世界 ,许多人期望机器人 的外表更人性化。 其实机器人 的外表决定于它 的功能和任务 。 不少机器 ,一点也不像人也明确地 列为机器人 。 同样 ,有些 像人的 机器人 也脱离不了 机械 结构或者 玩具。 起初的 机器人是 又大，又只有很小的力 。 老 水流 动力机器人被用于三 D 环境：阴暗 、肮脏、危险。 由于第一产业的技术进步 ,已经完全 改进了 机器人 的 能力、业绩和战略利益。 例如 ,80 年代机 器人 由 水流 驱动 过渡成为电力驱动单位。 改进 了 性能和准确性。 工业机器人已在工作 在当今世界机器人数量已接近 100 万 ,有将近一半的在日本 ,仅 有 15%在
3、 美国。数十年前 ,90%的机器人用于汽车制造业 ,通常 用于做大量 重复 的 工作。 今天只有 50%用于 汽车厂 ,而另一半分布 于 工厂、实验室、仓库、发电厂、医院和其他许多行业。 机器人用于产品装配、危险物品处理 、 油漆喷雾、切割、抛光、产品的检验。 那些被用于 各式各样的任务 的 机器人 数量 ,例如下水道清理 ,查 找 炸弹和 操作 日趋复杂的手术 ,在将来将持续上涨 。 机器人智能 即使原始 的智力， 机器人 已经被证明在 生产力、效率和质量 方面 能够创造良好收益。除此之外 ,一些 聪明 机器人没有 用于制造业 ； 他们 被 用 于 太空探险 、 外科遥控 ， 甚至宠物 ，就
4、像 索尼的 Aibo 机械狗。 从某种意义上说 ,一些其他应用表明 机器人 可能 的用途，如果 生产厂家认识到 ,工业机器人并不是要 局限于 一个方面 ,或 者 受限制昨日机械概念。 伴随着 迅速增 长 的电力微处理器和人工智能技术 ,大大提高 了 机器人其潜在的弹性 的 自动化工具。新增加的智能机器人 的 应用 要求 先进的 智能 。机器人技术融入各种辅助技术 机器视觉、传感 器 (接触 ),高级技工及语音识别。 这一令人振奋的成果 代表了 新水平的工作 应用 ,比以往任何时候都认为 是 实 际 的机器人。 实行综合 的 机器人视觉 和触觉 急剧 地改变了 新的 产品和 生产体系的速度和效率
5、。机器人变得 如此精 确 ,以至于机器人可以应用于所有手工的场所不再是一个不可能的观点 。半导体制造业是一个例子 ,高度一致的吞吐量和质量 ,不能 靠手工或简单现机械 就能实现 。此外 ,通过使那些快速产品与传统硬质工具不相匹配部分的转换和革新， 取得 了 显著成果 。 增强竞争力 如 上所述 , 机器人 的应用起源于 汽车 制造 业。通用汽车 已拥 有四 至五万的 机器人 ，但仍 然能够 继续发展 并 运用新方法。 为了能使 机器人 更加智能化，现在已运用了 大量新的战略选择。 在过去的两三年里， 汽车价格 已经 下降 ,为了 不断创造利润 ，制造商 降低生产和结构成本 。这是唯一途径。 汽
6、车厂改建新模式 ,通常 需要投入 数以亿计 美元以购买 设备。 机器人制造技术的重点是 通过 减少资本投资 的方式以 增加 适用 性。 新的遥控 应用 已被发现用在以专用设备自动作业的操作上了。它的灵活性能 作业自动化 发挥得更协调 ,并 且有 重大的 成本优势。 机器人协助 其 主要增长领域是智能机器人协助装置 (IAD)。操作员熟练地操作着机器人，就好像 是自己的手 和 脚 变长 ,且更有力了 。 这 就 是 遥控 技术 ， 没有人或机器人 可以替代，它 是 有助于改造人类环境产品的一个新版本，多方面地帮助人类伙伴，包括动力供应、运动导向、线路跟踪以及程序自动化。 智能机器人协助装置 运用
7、遥控技术 帮助人们 以较少的压力，更多、大、好、快地操作零部件和有效载荷 。利用人类机器界面 ,操作 员 和智能机器人协助装置携手合作 以 优化开放性、指导性 和 定位移动。传感器、计算机 动力 和 操控运 算法则将操作员的手令转译成人类提升能力装置 。 遥控 新格局 随着科技和 由 摩尔法 带来的 经济影响将继续 变换 计算 机的 能力 和价格，我们应该期望更多 创新 ,更 多 具成本效益的 遥控结构，以及更多在传统服务重点之外的运用。 工业 遥控设备 最大的变化是 ,他们将形成一个 更 广泛的 多 种结构和机制。 在许多情况下 ,牵涉到自动装置系统的 配置 ,不会立即被认为是机器人。 例如
8、 ,自动操作半导体生产的遥控装置已远远不同于那些用在汽车制造业的遥控装置。 我们会 有那么一天： 更多这类 可编程加工的遥控设备种类会比现今有的传统遥控设备来得多。一个突发性转变即将来临；它的潜力是巨大的，因为不久后遥控设备不仅能够提升成本效益，也能产生前所未有的优势和操作应用。 远景展望 尽管机器人研究 者希望仿效 人类 的 智慧和外表 ,但是从未成功过。 大多数机器人仍是无形的，也并非万能，也不能快速识别目标物体。两足直立行走的机器人微乎其微，比 如本田 P3 就侧重于 研究和示范样本。 较少结合工业机器人机器视觉系统 ,因此它的要求 ,而不是机器人机器视觉视野。 早期机器视觉领养付很高的
9、价格 ,因为需要的技术知识 民心 等制度。 例如 ,在八十年代中期 ,从辛辛那提市 Milacron 弹性制造系统 的 $900,000 的 机器视觉系统。 到 1998 年 ,平均价格已降至 $40000,并且 价格继续下降。 今天 ,从 Cognex, Omron 花 $2,000 就能买到 简单的 配有视觉 套传感器 的模式。减价反映了当今电脑成本 的降低 ,和为特殊工作如侦察业等的视觉系统的 重点开发 。 机器人在世界各地 的 使用 工业机器人 的销售 已上升到创纪录水平 ,它对家务杂事如除草和地毯吸尘 有着巨大的 未 开发 的 潜力 。 去年 有 3000 个 水下机器人、 2300
10、 个爆破机器人 和 1600 个外科 手术机器人 开始 工作。 预计 吸尘和除草的家用机器人将 大幅度增加 ，从2000 年的 12500 到 2004 年末的 500， 000。 iBOT Roomba 吸尘器价格现在不到$200.00。 近日炭疽恐慌 ,人们越来越多地使用机器人 排架邮局的资料。 事实上 ,美国邮政自动化 有其巨大的潜力 。 去年， 1000 个 机器人 被 安装 来分类 包裹 。 美国邮政总署估计 ,它有可能使用 80,000 机器人进行分类 包裹 。 环顾 今日在我们身边的 机器人 :瓦斯自动泵、银行自动柜员机、自助式测试线 ，机器已经取代许多服务工作。 在今后的数十年
11、，不难想象 图像处理 的发展进步 、微处理器速度和人为模拟可能导致自动化 成为世界上 最无聊、低智力、低工资的工作。 Marshall Brain， HowStuffW 的创办人， 写 了两篇有趣的关于未来机器人的论文，很 值得一读。 他觉得在今后 40 年内机器人将代替 许多 人类 工作，那是很有可能的 。根据 Marshall Brain 的预测 ,在 他的论 文 机器人 种族 ,人 性化 机器人将 在 2030 年 得到 普及。他们将取代目前由人 类从事的工作，如 快餐服务 清洁房间和零售服务。 除非找到办法来弥补这些失去的就业机会 , Marshall Brain 估计 在 2055
12、年 超过 50%的美国人 将由 机器人代替 而 失业。 智能机器人将 运用到每个角落 全球的 HAL 和数据与传感机器正在快速地接近。 事实上 ,在某些方面智能机器人已开始 承担起人 类 的工作。 由于处理能力倍增 ,以及记忆装置 技术 带来更小更精确的 传感器和传动 ,机器人 将 以 新颖、各式各样地 精彩的应用 ，成为 今后滋生代新产品。 工业机器人 绝大多数机器人 被应用在 制造业等重复性任务 比如给汽车喷漆以及简单装配 。2000 年 全世界大约 有 10 万名新的机器人 ,其中将近一半 在 日本 ，所以日本是 最大的用户。 在 2002 年年底有 近 80 万工业机器人 ,这个数字有
13、可能 在 2004 年末增加到近 100 万人。 在过去十年中机器人的 运用增加了 ,而 同时价格 则 一直下滑。今天 ,机器人制造有 1-2 年 的 偿还期限。在 北美 ,机器人的价格相对于劳动力成本已降至 26， 如果考虑质量的提高 则将 低至 12。 工业机器人 的 销售已 达到 纪录水平 ,在 家务 中， 像 清除草坪和清洁地毯方面，它有巨大的开发潜力 。 许多新的应用机器人 随着 机器人智能 提高 ,以及传感器、传动和运行机制 的日甄 完善 ,它的应用以大大增加了。 现在有成千上万的水下机器人、 破坏 机器人、甚至 还有 用远程机器人 来 拆除手术。 数十 个 实验搜救机器人踏遍倒塌 的 世界贸易中心双塔楼 搜索 残骸。机器人专家小组 在 第一现场操作实验机器人 ，用来探寻 瓦砾。在阿富汗战争中所使用的机器人是美军作战的工具。他们 被 送入洞穴、建筑物或其他地区的 , 作为 部队 的前锋， 以防止 人员 伤亡。 巨人步行机器人 被 用 来伐木。它用六个关节移动，前进和后退 、横 走 、斜 走，还可以 转身和跨越障碍物 。
