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2004-07-15 18:53:54| 人氣86| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

人形机器人 一

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若干年后,机器人将和现在的电脑一样与我们的生活息息相关,它们将为我们承担很多的家务。可以用双腿走路的机器人已经研发出来了,设计者们正在考虑如何让这些机器人变得更聪明。




机器人正在缓步地向前进化。专业人员把会思考、能用双腿笔直走路的机器人称为直立行走机器人,这类机器人是以人类的形体为模型制作的人形机器人。研制人员认为:几十年后,机器人的智商将和人类匹敌,它们甚至有可能会照顾我们。目前,机器人已经学会直立行走了。


对位于匹兹堡的卡耐基·梅隆大学机器人研究中心的汉斯·莫拉维克教授来说,智能机器人现在缺乏的是高性能计算机的支持。计算机的任务是从机器人的传感器中收集数据,并根据这些数据来正确识别机器人所处的位置和进行不同任务的运算处理。莫拉维克教授实事求是地评论说:“虽然我们的计算机已经比20年前快了上千倍,但与大脑相比,计算机还有很大的差距。”


对于机器人的未来,莫拉维克教授充满了信心。根据摩尔定律所预言的微芯片的性能呈指数增长的情况,莫拉维克教授估计:到了2040年,计算机的性能将会达到人脑的水平(见“智能机器人的进化历程”图)。


机器人的设计者们认为,护理老年人和病人将成为未来机器人的一项任务。到了2040年,汉斯·莫拉维克将是92岁高龄,那时他可能已经会是一个护理机器人的主人了。莫拉维克也许不用等待那么长的时间,一位奥地利籍科学家已经制造出了护理机器人,并且已经开始出售相关产品。这个护理机器人大约有1米高,利用齿轮滚动来行进,机器人立方形的脑袋两侧各有两个摄像头。这个具有方向感的机器人,已经可以代替工人在货仓的货架上完成工作。“我相信,在商业和家庭中大范围地使用服务型机器人的时代就要到来了。”莫拉维克说,他期待在今后几十年里,机器人的研发能取得人们所预期的突破。


所有设计人员的长远目标是一致的:制造出一个尽可能和人相似的机器人,这个机器人能在人类的环境中完成工作。不过,实现上述目标的方法不尽相同,这在日本和德国的研究项目的比较中能够明显看出来。


对日本的研究人员来说,最重要的是让机器人能尽可能好地模仿人类的外形和动作。关于机器人的研发目标,日本本田和兴(Wako)研究中心的总工程师竹中亨做出了如下的解释:研制机器人的目的在于让它能与人一起生活,并让机器人能给人类社会带来好处。




独自前行:本田公司的机器人“爱希莫”能自己下楼梯。一个精心设计的步行控制机制让爱希莫有了诱人的步伐。
本田公司从简单的行走机器人着手进行研究。有了三个基本的控制组件之后(见上图),机器人就能用两条腿笔直前行,并能保持平衡。


本田公司还把目前最先进的行走技术i-Walk(Intelligent Realtime Flexible Walking,智能型即时弹性行走)运用到机器人“爱希莫”中。与其笨拙的前辈相比,爱希莫不但能前后行走,而且能向两侧行走;它还能上下楼梯,并拐弯走路。爱希莫能像人一样预先计划下一步如何走,行进中不需要再停下来考虑下一步迈向何处。当人们第一次看到爱希莫这个小家伙笨拙地走路时,会猜想可能有个小孩子躲在机器人的外壳里。爱希莫还可以从楼梯上走下来,朝人走过去,并伸手向人们致意,它是一个能独立做出反应的机器人。爱希莫能计算距离和物体的运动方向,并利用这些信息来影响自己的行为。在语言方面,爱希莫会说英语和日语。




能奔跑的机器人:索尼的人形机器人“克里奥”具有运动的天赋。它是第一个真正能奔跑的机器人,它还能踢足球。索尼公司已经开始销售这个新产品。
格·迪尔曼认为这要归功于“日本特殊的崇尚技术的文化背景”以及人口老龄化的威胁等方面的原因。东京大学的井上广知香坚持认为未来的家庭将由丈夫、妻子、孩子和机器人组成。来自信息学、电子技术、信息技术、机械制造和运动科学的大约40位科学家目前正在卡尔斯鲁厄共同协作,在“人形机器人——有学习能力、可与人合作、具有多种表情的机器人”这个特殊的领域进行研究。德国的科学家与他们的日本同事有着相同的目标,这个机器人研发小组的发言人迪尔曼说:“机器人应该能利用他们的能力和人直接进行接触。”在机器人的研发上,德国和日本的科学家开始走的并不是同一条路,德国科学家首先是苦练机器人的内功,其次才是要赋予机器人良好的形象。


在卡尔斯鲁厄研发的机器人的核心部分是“阿马尔”(Armar)。阿马尔是一个具有五个手指的移动双臂系统,它还有一个灵活的不完整的上身以及一个带有视觉和听觉传感器的头部传感器。不过,目前阿马尔还只能完全依靠齿轮前进。阿马尔头部和双臂的研发最为重要,在接下来的几年里,人们将教会机器人通过对人的观察进行学习,并像人一样能很好地解决特定的问题。


在德国,机器人也开始学习用双腿走路了。由慕尼黑工业大学的弗里德里希·普法伊弗尔教授研制出的“约翰尼”非常引人注目。在信息学教授阿洛伊斯·克诺尔的实验室里,约翰尼已经可以利用自己的光学物体识别功能,在行进中帮助自己绕过障碍物。虽然约翰尼的身体还连着线,但令人惊奇的是它能够完成这一动作。约翰尼还有很长的路要走,研发人员正在努力为它植入应用系统,让它可以帮助人拿重物并且能够把拿着的东西放到冰箱里。


给机器人一个合适的外形也是重要的。有了合适的外形,机器人才可以在人类的生活环境中顺利地活动。当然,对机器人来说,有了人类的外形还是不够的,克诺尔教授说:“机器人还必须知道自己处在什么样的情况下,并能进行相应的处理。此外,我们只希望机器人能做个好奴隶。”


在足球方面,机器人也不示弱。这些两条腿的家伙甚至可以成立自己的联赛。有人预言在机器人的智力达到人类智力水平的十年后,机器人足球队应该可以打败人类足球队。同样还可以幻想着机器人主办的世界杯,以及机器人足球队的世界冠军。索尼似乎要在这方面成为先锋:克里奥(Qrio)是第一个不但能走,而且能跑的机器人。克里奥在被别人侵犯跌倒之后,还会再站起来。


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