拟人机器人
拟人机器人为机器人研究的最高境界,它是智能机器人理论和技术的集中体现,能够带动许多相关学科和技术的交叉发展和进步。拟人机器人是先进机器人技术的高级发展阶段,它综合体现了高级机器人的机构学、运动与动力学、现代设计理论、信息检测和感知、微电子学、控制理论等诸多方面的研究和发展水平,是一个复杂的综合系统。
拟人机器人在科技界,科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,拟人机器人问世已有几十年,但对机器人的定义仍然仁者见仁,智者见智,没有一个统一的意见。
原因之一是机器人还在发展,新的机型,新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想像和创造空间。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上,人们提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义:“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能,能完成各种作业的可编程操作机。”
1988年祛国的埃斯皮奥将机器人定义为:机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统,并以此系统的使用方祛作为研究对象。
中国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。”
另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人:
1.具有脑、手、脚等三要素的个体;
2.具有非接触传感器(用眼、耳接受远方信息)和接触传感器;
3.具有平衡觉和固有觉的传感器。
模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。研究仿生机械的学科称为仿生机械学,它是20世纪60年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而成的一门边缘学科。
研究仿生机械的学科称为仿生机械学,它是二十世纪60年代末期,由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而形成的一门边缘学科。
在自然界中,生物通过物竞天择和长期的自身进化,已对自然环境具有高度的适应性。它们的感知、决策、指令、反馈、运动等机能和器官结构,远比人类所曾经制造的机械更为完善。
随着近代生物学的发展,人们发现生物在能量转换、控制调节、信息处理、辨别方位、导航和探测等方面,有着以往技术所不可比拟的长处。同时在自然科学中又出现了“控制论”理论,它是研究机器和生物体中控制和通信的科学。控制论是沟通技术系统和生物系统工作原理之间的桥梁,奠定了机器与生物可以类比的理论基础。
为了提高移动机械对环境的适应性,扩大人类在海底、北极、矿区、星球和沼泽等崎岖不平地面的活动空间,需要研究模拟生物的步行机构。动物的运动多是通过多关节足来实现的,因此动物足的形态机能、运动和姿体稳定控制等是研究步行机的关键。
随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器,如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。
对不同任务和特殊环境的适应性,也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人形机器人和工业机器人所具有的形状,更加符合各种不同应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增强,从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。
中国工程院院长宋健指出:“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化。”机器人技术综合了多学科的发展成果,代表厂高技术的发展前沿,它在人类生产生活等应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。
想象中的机器人
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来的夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”(android),它由4部分组成。
1.生命系统(平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等);
2.造型解质(关节能自由运动的金属覆盖体,一种盔甲);
3.人造肌肉(在上述盔甲上有肌肉、静脉、性别特征等人身体的基本形态);
4.人造皮肤(含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等)。
科幻作品中的机器人
如果要推选科幻小说中的“元老级题材”,恐怕非机器人莫属了。这类故事的历史可以上溯到人类使用锄头和刀剑的时代。可以说,创造出和人一样有灵性的机器,几乎是人类最古老的梦想之一。
战国时期的诸子百家经典《列子·汤问》中,有一篇名叫《偃师》的小故事,现在已经被公认为中国历史上第一篇科幻小说:一名方士将一个木偶进献给君王。这个木偶不仅能够翩翩起舞,而且能够歌唱,“配置”齐全。最后,它竟然向王妃递媚眼,最终惹恼君王,将它大卸八块。虽然《偃师》被编入介绍民间方术的集子里,但其本身却是一篇完全的技术类幻想小说,它大概也是世界上最早的机器人题材科幻小说了。
几乎同时,古希腊神话中出现了能工巧匠代达罗斯的形象。在他的诸多发明创造中,有一个牛首人身的铜制仆人泰洛士。这个铜人的职责是在克里特岛上守卫着米洛斯王的宝藏,但最后被访寻金羊皮的“伊戈尔号”众英雄毁灭。
最终把机器人题材发扬光大的,还是近现代的西方科幻作家。1816年,德国作家霍夫曼创作了短篇科幻小说《沙人》。小说里,眼镜制造商科佩柳斯博士创造了一个女机器人。她美丽而又神秘,男主人公纳撒内尔深深地迷恋上它。由于女机器人被描写得来无影去无踪,使故事充满梦幻、隐喻色彩。这篇小说被精神分析大师弗洛伊德选中,作为证明潜意识存在的案例而闻名于世。
《未来世界》把机器人这个题材带给了中国科幻作家。一大批描写机器人的中国科幻作品随之问世。和这部电影一样,它们也多是描写类人机器人。不过,大部分这类科幻小说里,机器人只是一种点缀,或者是工人,或者是家仆,有特色有深度的作品比较少。其中,《温柔之乡的梦》 (魏雅华创作)较为出色,甚至获得了中国最佳短篇小说奖。
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