1.2　現代移動機器人

在2000年，Walter的用真空管供能的海龜和Nilsson的龐大的處理器成了博物館里的遺跡，現在，機器人都用整齊、便攜又易用的硬件設計。像PR2或ASIMO或甚至AIBO這樣的高端機器人已經成為人類社會的一部分，不僅是由于價格，還由于這些機器人仍然在被開發為一個積極主動參與人類活動的生態位。機器人現在在不同的領域里工作：在博物館里作為交互式的導游；在辦公室環境中作為咖啡傳遞員；在舞臺劇里作為各種演員；作為足球運動員；作為老年人的助手幫助他們做日常瑣事；繪制遙遠行星上的未知地形；作為機器人護士照顧病人；作為新聞播報員進行實時新聞播報。機器人還能應用于其他類似的領域。

盡管帶輪式基座且差速傳動的機器人通常叫作“移動機器人”，那些有兩條腿的機器人叫“二足機器人”，那些有類似人類外骨骼和腿部的機器人叫作“類人機器人”，但是卻沒有廣義的分類方案。

Khepera

EPFL在20世紀90年代末開發出了Khepera，在K-Team Corporation的推動下走向了商業化，廣泛用于教育和研究。該機器人通常被認為是進化機器人發展的一個重要方面。如圖所示就是Khepera最原始的版本。摘自Fong et al.^[107]，Elsevier授權許可。

最先進的機器人裝備著用于物體識別的視覺模塊、用于語言處理和基于語音的人機交互的自然語言處理模塊、特定操作的附加信息和規則以及一個學習模塊。遙控和遠程呈現（如圖1.12所示），以及使用SLAM算法構建地圖，一直是現代機器人的基本功能，通常都會由制造商提供。

圖1.12　遠程呈現和遙控一般是現代機器人的基本功能，大多數機器人軟件套件都會支持這兩個功能。如圖所示，遠程呈現機器人缺少自主性，在一定的距離被遙控，控制者可以通過視覺（屏幕）和語音（麥克風）頻道來與機器人所在本地環境的人進行交流。當溝通交流開始通過虛擬現實進行時，遠程呈現就是通向未來的第一步。左邊是Anybots QA，右邊是iRobot的Ava 500，兩張圖片均由commons.wikimedia.org提供，SA 3.0授權

Roomba

iRobot公司在2002年開發的Roomba是一款真空吸塵器掃地機器人。在用真空吸塵器掃地時，Roomba遇到障礙物會改變方向。它還可以檢測到邊緣，以此來防止它跌下樓梯。為了輔助真空吸塵和掃地過程，這個機器人有一對刷子，分別向相反的方向轉動，來幫助掃除地板上的灰塵。圖中為Roomba 780。圖片由commons.wikimedia.org提供，CC許可。

有了Arduino以及類似的開發板和Raspberry Pi和ODROID等小而易用的處理器，機器人的開發路線變得更簡單、更模塊化了。Microsoft Kinect的運動傳感和其他類似的設備已經為在嚴格的預算下開發高質量的機器人提供了康莊大道。

Pioneer機器人

Pioneer在當今研究者中很受歡迎。它在Georgia的Activ-Media Robotics被開發出來，裝配有一個由8個前向聲吶和8個可選的后向聲吶組成的環。這個基礎機器人能夠最快以1.6米每秒的速度前進，最大負荷重達23千克。圖中是一個變體，在Pioneer的基座加了一個機械手。圖片由commons.wikimedia.org提供，CC許可。

一些機器人比較受本科生的喜愛，如Khepera和Pioneer，一些大學也已經把PR2作為機器人課程的一部分。對于業余愛好者，Roomba、iBot和LEGO Mindstorms是比較便宜的選擇。Roomba是一個真空吸塵器掃地機器人，但它得到了業余機器人愛好者們的廣泛接受。iRobot很像Roomba，但是沒有真空吸塵器部分，它也為機器人熱愛者提供了一個獨立的平臺iCreate。

Erratic機器人

Erratic是Videre在2000年設計并開發的Pioneer機器人克隆。它在學術界已經得到了應用，而且經常安裝有SICK和HOKUYO激光。圖中是利用Gazebo仿真生產出的Erratic模型。

Khepera已經經歷了四代。這個機器人是由Jean-Daniel Nicoud和他在EPFL的團隊設計的，作為一個易用的實驗與訓練平臺，可以用于本地導航、人工智能、集體行為等的實驗和訓練。它是使用Motorola 68331處理器在20世紀90年代開發出來的。最新的第四版機器人裝配有8個紅外傳感器、5個超聲波傳感器、Wi-Fi、藍牙、加速度計、陀螺儀、彩色攝影機，并使用了800兆赫茲的ARM Cortex-A8處理器。定價為2700美元。

Turtlebot

2010年年末，Melonee Wise和Tully Foote在Willow Garage（柳樹車庫）開發了Turtlebot。圖中為Turtlebot 2，配有Yujin Kobuki基座、Kinect傳感器、可用作具有BSD許可開源硬件的雙核處理器筆記本電腦，定價約1000美元。這個機器人受ROS社區支持，在多所大學的機器人實驗課程中使用。

在機器人領域，總是有對高質量的模擬器的需求，出于極端的物流和成本的考慮，不能在每個實驗中都用真實的機器人。作為對比，最早的二維模擬器主要應用于路徑規劃，比如Karel和Rossum的Playhouse（RP1），三維模擬器如Webots和Microsoft Robotics Developer Studio（Microsoft RDS,MRDS）提供了額外的設計能力和近似真人的機器人模型。現在，Gazebo作為一個獨立項目，也作為ROS的一部分，是最好的機器人模擬器之一，也被認為是機器人模擬的標準。

Personal Robot-2（PR2）

PR2是在柳樹車庫開發的類人機器人，但它是安裝在一個輪式基座而不是機械腿上。它有兩個7-DOF手臂，裝配有5兆像素的攝像機，還有傾斜激光測距儀、慣性測量單元，由兩個8核服務器驅動，每個服務器的內存為24 GB，總共為48 GB，位于機器人的基座。PR2可以開門、疊毛巾、拿啤酒，甚至打臺球。

AIBO和類似的設計（如Tekno和CHiP）都是把狗擬人化，并與人類建立一種虛假的關愛和同情的關系。機器海豹PARO和機器恐龍Pleo都是目前最先進的寵物機器人，它們的外形都很親切，對觸摸和擁抱都有積極的回應。PARO在抑郁癥的心理治療和幫助老人方面都有應用，而AIBO則已經被用于陪伴療養院居民。

AIBO

SONY的標志性機器人系列從狗和獅子的幼崽獲得靈感，它們的名字全稱是“ArtificialIntelligence RoBOt”，AIBO也暗示日語aibō，是伙伴、朋友、搭檔的意思。Toshitada Doi和Masahiro Fujita是先驅，他們的工作促使AIBO在1998年被開發出來。圖片由commons.wikimedia.org提供，CC許可。

LEGO Mindstorms套件服務于機器人教育，這個價格實惠的套件提供了定制機器人的簡單組裝并且可以用用戶友好的語言對其進行編程。最新的版本EV3基于Linux ARM9 CPU，也含有電機、觸摸傳感器、顏色傳感器和紅外傳感器。

Honda ASIMO

Honda最著名的類人機器人ASIMO據說是受艾薩克·阿西莫夫的啟發，但實際應該是“AdvancedStepinInnovativeMObility”的大寫字母縮寫。ASIMO被設計為可行走的輔助機器人，高1.3米，重約50千克，跑步模式下最快速度可達9千米每小時，可以通過個人計算機、無線控制器或聲音命令進行控制。Honda毫不臉紅地聲稱它是“世界上最先進的類人機器人”。圖片來自commons.wikimedia.org，CC許可。

開發了ROS的公司柳樹車庫還制造了TurtlebotⅠ和TurtlebotⅡ以及PR2，它們都在移動基座上集成了3D傳感器。TurtlebotⅠ采用了iCreate基座，而TurtlebotⅡ采用了Yujin Robot開發的Kobuki基座。構造類人機器人總能引起人們的興趣，PR2只是部分類人，Honda的ASIMO有類人的腿，能隨著曲調跳舞。Honda還沒有開始發售ASIMO，但是其租金卻高達15萬美元每月。PR2的售價則高達驚人的40萬美元，還包括學術項目的折扣。

NAO

這個標志性的迷你類人機器人由法國公司Aldebaran Robotics在2006年制造，軟件開源。2013年由日本的SoftBank Robotics^[2]收購。這個機器人高58厘米，重4.3千克，由Intel Atom處理器驅動，裝有不同種類的傳感器（包括紅外、觸覺和壓力傳感器）、高清攝像機、麥克風、聲吶測距儀。這個機器人有相當的聲譽：它會跳芭蕾，是機器人足球賽中進球最多的機器人，也被用于治療孤獨癥患兒，還是第一個被編入道德倫理觀的機器人，而且從某種程度上來說也是第一個實現感知的機器人，雖然時間非常短暫。圖片來自commons.wikimedia.org，CC許可。

開源已經成為機器人社區的行話，機器人操作系統（ROS）、機器人開放平臺（ROP）、Poppy和RoboEarth都是著力于眾包的項目，從而免費提供技術和知識支持。

Segway

這個電池供能、自平衡的兩輪滑板車由普利茅斯大學、BAE Systems和Sumitomo Precision Products合作開發，用了陀螺傳感器和加速度計來保持平衡。盡管Segway不是傳統意義上的機器人，但它是當下自動駕駛汽車的早期祖先，也是未來的希望。它的最大速度可達每小時12英里，是高爾夫球場和其他短途旅行的理想交通工具，它還被設計為伴侶機器人^[120]。

[1] 1英里＝1609.344米。——編輯注