引言
先引用维基百科的一个介绍,让大家对机器人有个初步的认识:
机器人(英语:Robot,中国称之为机械人)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗、机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动执行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。
机器人的范围很广,可以是自主或是半自主的,可以从本田技研工业的ASIMO或是TOSY的TOPIO等拟人机器人到工业机器人,也包括多台一起动作的群机器人,其至是纳米机器人。借由模仿逼真的外观及自动化的动作,理想中的高仿真机器人是高级集成控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物,目前科学界正在向此方向研究开发。有关机器人的话题,常见于科幻作品中。
机器人学是有关机器人设计、组装、运作及应用的技术研究[1],以及控制机器人的电脑系统、传感器回授以及信息处理等。机器人可以代替人类在一些危险的环境或是制造程序中工作,或是在外貌、行为或认知上取代人类。许多机器的概念都来自自然界,因此有仿生机器人学的出现。
在工业时代机械技术提升后,像自动化设备、遥控甚至无线遥控也日益成熟,电子学的进展成为机器人发展的动力。第一个电子式自动机是于1948年在英国的布里斯托尔由William Grey Walter发明,第一个数字化,由电脑控制的自动机是在1954年由George Devol发明,命名为Unimate,后续在1961年卖给奇异电气,用在新泽西州的工厂中,用来将压铸设备中的热金属上移[2]。
机器人可以作一些重复性高或是危险的工作,很多时候人们认为机器人能减少意外。但在发展中国家,由于懂得研发及操作人员不多,刚开始使用机器人时反而会增加意外发生的风险。[3]
此外,它也可以代人类不想做的工作,做一些因为尺寸限制,人类无法作的工作,甚至是像外太空或是深海中,不适人类生存的环境[4]。 社会上对越来越多的机器人及其角色有些疑虑,机器人因为在越来越多方面可以取代人类,因此被认为是增加失业人口的主因之一[5]。战争中使用的机器人也有道德上的疑虑。机器人自主的可能性及其影响是科幻小说的主题之一。
01_机器人分类
机器人技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色。根据功能、控制方式和应用领域的不同,机器人可以分为多种类型。以下是几种主要的机器人分类:
预编程机器人
预编程机器人是指在执行任务之前,操作员将所有的操作步骤和动作编程到机器人中。这类机器人通常在工业环境中广泛应用,特别是在生产线上。
特点:
- 固定程序:机器人按照预设的程序执行任务,不能根据环境变化做出调整。
- 高重复性:适用于需要高精度和高重复性的任务,如装配、焊接和喷涂。
- 低灵活性:一旦编程完成,改变任务较为困难,需要重新编程。
应用实例:
类人机器人(Humanoid Robots)设计上模仿人类的外形和行为,通常具有头部、躯干、手臂和腿部,可以行走、抓取和处理各种物体。
特点:
- 仿人外形:结构上类似于人类,可以进行类似人类的动作。
- 高复杂性:技术复杂,涉及多种传感器和执行器。
- 交互性强:能够与人类进行互动,适用于服务、教育和娱乐等领域。
应用实例:
- 家庭助理:如Pepper机器人,用于提供家庭辅助服务、社交陪伴等。
- 教育与研究:用于人机交互研究和教育培训,如NAO机器人。
自主机器人
自主机器人(Autonomous Robots)能够在未知或不确定的环境中独立执行任务,不需要人为干预。
特点:
- 自主决策:通过传感器和算法,自主感知环境并做出决策。
- 适应性强:能够适应不同环境,具有较强的环境理解和导航能力。
- 复杂算法:依赖于复杂的人工智能和机器学习算法。
应用实例:
遥控机器人(Teleoperated Robots)由操作员远程控制,通过无线通信技术实时操纵机器人执行任务。
特点:
- 远程操作:操作员通过控制设备实时控制机器人。
- 实时反馈:机器人提供实时的环境反馈给操作员。
- 灵活性高:适用于危险或人类无法到达的环境。
应用实例:
增强型机器人(Augmented Robots)结合了人类操作与机器自动化,通常是人类通过增强设备(如外骨骼)控制机器人或机器人辅助人类完成任务。
特点:
- 人机协作:人类与机器人共同完成任务,发挥各自优势。
- 增强能力:通过外骨骼等设备增强人类能力,如力量和耐力。
- 智能辅助:机器人提供智能辅助,提高任务效率。
应用实例:
在“机器人新视界”的这一篇文章中,我们详细探讨了机器人的主要分类。机器人技术的多样性和复杂性使其在各个领域中发挥着重要作用。根据功能、控制方式和应用领域的不同,机器人可以分为以下几种主要类型:
- 预编程机器人:这些机器人按预设程序执行固定任务,具有高重复性和精度,广泛应用于工业生产线。
- 类人机器人:设计上模仿人类,具有人形外观和动作,适用于服务、教育和研究等领域。
- 自主机器人:能够自主感知环境并做出决策,广泛应用于无人驾驶、家用清扫等需要高适应性的场景。
- 遥控机器人:由操作员远程控制,适用于危险环境和人类无法到达的地方,如军事拆弹和深海探测。
- 增强型机器人:通过人机协作增强人类能力,常见于医疗康复和工业生产等领域。
每种类型的机器人都有其独特的特点和应用场景,展现了机器人技术的广阔前景和无限可能。在未来,随着技术的不断进步,机器人将会在更多领域中发挥更为重要的作用,成为我们生活和工作的得力助手。
通过这一节的学习,相信大家对机器人分类有了更深入的了解。下一节我们将探讨机器人的历史发展,敬请期待!
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