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第7章 多種多樣的智能機器人

智能機器人是人的模型。它具有感知和理解周圍環境,使用語言,推理和規劃以及操縱工具的技能,并能通過學習適應環境,模仿人完成某些動作。機器人是一種適應性和靈活性很強的自動化設備,是人類20世紀的一項重要發明。目前,世界上有各種機器人30多萬臺,各個領域都有機器人的足跡。1969年,美國斯坦福研究所進行了機器人研究史上最引人注目的“猴子摘香蕉”實驗。斯坦福研究所的眼——車機器人,接受了把房間中央高臺上箱子推下來的任務。起初機器人繞高臺轉了20分鐘也無法“爬”上去,最后,它終于“看”到房子一角放著塊斜面板,便把它推到高臺邊,沿斜面板登上高臺,把箱子推了下來。說明機器人具有了利用工具的能力。第一代機器人具有記憶功能,能往返重復操作。

第二代機器人具有觸覺和視覺的簡單功能。能從雜亂的工作中選出所需的零件,裝上機器并配有移動機構,可在小范圍活動。第三代即智能機器人。

我國“863”計劃“勇士”號智能機器人是一臺由沈陽機器人研究中心研制的,重420千克,身上長有5只眼睛,可背負重物上、下樓梯、左右旋轉、跨越障礙,采用國際先進關節型折疊履帶車與主從手相結合的遙控式智能機器人。

迄今,智能機器人不僅在工業上得到廣泛應用,而且已進入醫院、家庭、商業、交通、銀行、保安、消防、教學等領域。它們不怕冷熱、不知疲勞、不怕危險,具有某些比人強大的功能,在宇航、國防、警察和保安系統中已大顯身手。

機器人能模仿人的某些動作,身穿鐵甲,被取名為“鋼領工人”。電視攝像儀、紅外測距儀、話筒錄音機、氣體分析儀等構成機器人的“眼、耳、鼻”器官,接收外界信息,計算機是其“大腦”,指揮機械元件組成的自動執行機構——“手和腳”。所以機器人能自動收集、分析外界信息,做出動作反應,具有一定職能。機器人可以代替一定的人工勞動,如裝卸機器人、組裝機器人、噴涂機器人等,尤其是在危險環境中某些高難度作業時,如高溫、嚴寒、深海、有毒的場合,機器人作用更大。

目前許多國家正在研究智能水平更高的機器人。

家用智能機器人能聽懂人的簡單命令,能與人簡單對話,能在陳設家具的房間內靈巧地行走,能定時喚醒主人,會用吸塵器打掃衛生,用電熨斗熨衣服,會燒水、做飯、洗衣、洗碗。空閑時還會陪小孩玩耍。會熱情有禮貌地招待客人,必要時還會幫助修理汽車。

工業用智能機器人,具有相當于人的眼、耳、口、手腕和腳的機能,可以完成許多工作。

護理機器人,能為殘疾人倒水喝、開收音機、放錄音帶、撥電話等。殘疾人通過安裝在殘疾人輪椅上的控制系統,可以指揮機器人完成各種動作,控制系統可以手控、自控、聲控或程控。四肢殘疾的人還能通過頭部的動作指揮機器人。

手術機器人,對腦外科手術和肝臟等精細手術,非常有效。使用手術機器人,幾乎可以不傷及患者的健康組織,實現安全手術還不算,而且可進一步發展成遠程手術,例如,對遠離大陸的海島上的患者或是航行在船上的患者實行手術。手術機器人將會給外科手術帶來重大變革。這種機器人實際是用計算機控制的特殊手術臺,它可將患者的頭部或是其他需要治療的部位固定在手術臺上,則臺上的特別細的針管自動插入人體的手術部位。

針管的后端裝備有激光手術刀和吸抽入體組織物的設備。當針管在刺入患部之前,受計算機定位控制,在小型伺服驅動電機的帶動下,針管能準確地插入人體的患病部位,實現手術治療。

這種控制相當復雜,并且要求各種傳動裝置具備很高的精度和上下、左右及前后各方向的移動自由度。例如,利用機器人進行人腦手術時,根據頭部的核磁共振斷層圖像數據用快速計算機合成患者腦部的立體圖像,對腦掌管視覺、語言等重要功能的區域預先指明,控制針管準確地插入到需治療的患病處而不損壞重要的健康腦組織,實現安全治療。

會“看”車的機器人在城市化的今天顯得尤其重要。

城市發展越來越大,交通用車越來越多,地皮越來越貴,停車場越來越感到不夠用。因而汽車停放問題和汽車行駛道路問題同樣變得重要起來。

國內外停車場有時也會發生汽車被盜事件。為了安全,停車場需要有良好的照明,有巡邏人員并設有電視監控系統,這使得安全費用高昂。英國一個有480車位的停車場,安全費用高達80多萬英鎊,外加照明通風費用每月5000英鎊。于是自動停車場得到了發展。

瑞典發明了一種用機器人管理的高層停車場,人進不了庫內,盜車賊無法進庫盜車。存車過程是:汽車開到托存間前,綠燈亮表示有空位,開車接近托存間的門,門自動打開,汽車駛入托存間,拉上制動閘并鎖好車。

托存間有攝像機拍攝下這一過程,存車人到門外按下關門按鈕,會彈出一張有編碼的存車卡。托存間內的傳感器檢查此房間內和汽車內均無人后,自動裝置將車送到電腦指定的位置上。取車時,把存車卡插入一插口內并付清存車費,4分鐘后,汽車就可送出托存間開走。

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