正文 第50章 地學(36)(1 / 3)

類人型機器人

隨著現代科技的發展,機器人技術已廣泛應用於人類社會生活各領域,研製具有人類外觀特征、可模擬人類行走與基本操作功能的類人型機器人,一直是人類的夢想之一。

20世紀60年代至今,這一夢想吸引了全世界各國眾多的科學工作者。這是因為類人型機器人研究是一門綜合性很強的學科,包含著多項高科技成果,在很大程度上代表著一個國家的高科技發展水平。因此,一些發達國家不惜投入巨資開發和研究。1997年,日本本田公司率先研製出第一台類人型步行機器人樣機。2001年11月,日本有關方麵宣布,他們開發成功了可模仿1歲嬰兒行走的機器人“皮諾”。這個機器人全身有26個關節,腳心裝有一個傳感器,可測量重心;眼睛可分辨紅、藍、黃等顏色,可自測距離,能揮手和蹣跚行走。但因為“皮諾”是一個嬰孩形象,所以它不是一個強壯無比的機器,而是一個發育中的機器“嬰孩”,不得不靠人的幫助才能活動。

機器人的手和腳

機器人要模仿動物的一部分行為特征,自然應該具有動物腦的一部分功能。機器人的大腦就是我們所熟悉的電腦。但是光有電腦發號施令還不行,最基本的還得給機器人裝上各種感覺器官。

機器人必須有“手”和“腳”,這樣它才能根據電腦發出的“命令”動作。“手”和“腳”不僅是一個執行命令的機構,它還應該具有識別的功能,這就是我們通常所說的“觸覺”。

機器人的手一般由方形的手掌和節狀的手指組成。為了使它具有觸覺,在手掌和手指上都裝有帶有彈性觸點的觸敏元件(如靈敏的彈簧測力計)。如果要感知冷暖,還可以裝上熱敏元件。當觸及物體時,觸敏元件發出接觸信號,否則就不發出信號。在各指節的連接軸上裝有精巧的電位器(一種利用轉動來改變電路的電阻而輸出電流信號的元件),它能把手指的彎曲角度轉換成“外形彎曲信息”。把外形彎曲信息和各指節產生的“接觸信息”一起送入電子計算機,通過計算就能迅速判斷機械手所抓的物體的形狀和大小。

機器人的眼睛

機器識別物體係統即三維識別係統。一般是以電視攝像機作為信息輸入係統。根據人識別景物主要靠明暗信息、顏色信息、距離信息等原理,機器識別物體的係統也是輸入這三種信息,隻是其方法有所不同罷了。由於電視攝像機所拍攝的方向不同,可得各種圖形,如抽取出棱數、頂點數、平行線組數等立方體的共同特征,參照事先存儲在計算機中的物體特征表,便可以識別立方體了。

目前,機器人可以識別簡單形狀的物體。對於曲麵物體,電子部件等複雜形狀的物體識別及室外景物識別等研究工作,也有所進展。物體識別主要用於工業產品外觀檢查、工件的分選和裝配等方麵。

機器人的鼻子

機器人的鼻子是用氣體自動分析儀做成的。我國已經研製成功了一種嗅敏儀,這種氣體分析儀不僅能嗅出丙酮、氯仿等四十多種氣體,還能夠嗅出人聞不出來但是卻可以導致人死亡的一氧化碳(也就是我們通常所用的煤氣)。這種嗅敏儀有一個由二氧化錫、氯化鈀等物質燒結而成的探頭(相當於鼻粘模)。當它遇到某種氣體的時候,它的電阻就發生變化,這樣就可以通過電子線路作出相應的顯示,用光或聲音報警。同時,用這種嗅敏儀還可以查出埋在地下的管道漏氣的位置。

現在利用各種原理製成的氣體自動分析儀已經有很多種類,廣泛應用於檢測毒氣,分析宇宙飛船座艙裏的氣體成分,監察環境等方麵。

這些氣體分析儀,原理和顯示都和電現象有關,所以人們把它叫做電子鼻。把電子鼻和電子計算機組合起來,就可以做成機器人的嗅覺係統。

機器人的耳朵

用壓電材料做成的機器人“耳朵”之所以能夠聽到聲音,其原因就是壓電材料在受到拉力或者壓力作用的時候能產生電壓,這種電壓能使電路發生變化。這種特性就叫做壓電效應。當它在聲波的作用下不斷被拉伸或壓縮的時候,就產生了隨聲音信號變化而變化的電流,這種電流經過放大器放大後送入電子計算機(相當於人大腦的聽區)進行處理,機器人就能聽到聲音了。

但是能聽到聲音隻是做到了第一步,更重要的是要能識別不同的聲音。目前人們已經研製成功了能識別連續話音的裝置,它能夠以99%的比率,識別不是特別指定的人所發出的聲音,這項技術就使得電子計算機能開始“聽話”了。這將大大降低對電子計算機操作人員的特殊要求。操作人員可以用嘴直接向電子計算機發布指令,改變了人在操作機器的時候手和眼睛忙個不停而與此同時嘴巴和耳朵卻是閑著的狀況。一個人可以用聲音同時控製四麵八方的機器,還可以對樓上樓下的令,而且並不需要照明,這樣就很適宜於在夜間或地下工作。這項技術也大大加速了電話的自動回答,車票的預定以及資料查找等服務工作的自動化實現的進程。