看那些已经入侵生活的机器人

机器人可以看作是20世纪最伟大的发明之一，它的构想最早起源于阿西莫夫的科幻小说，其中关于“机器人三定律法则”更是被人们所津津乐道。从60年代初机器人问世以来，经过这近五十年的发展已经取得了长足的进步。

    广义上来说，机器人是一种可以自动执行工作的机器装置，既可以通过人类对其直接操控完成相应的工作，也可以按照预先编排好的程序进行工作。它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均扮演者重要的角色。不过总的说来机器人的任务就是协助或取代人类工作，从而提高工作效率或降低工作的危险性，例如生产、建筑或是一些危险性较高的工作。

    目前人们对于机器人的普遍定义是一种靠自身动力和控制能力来实现各种功能的机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”

    第一代机器人可追溯到20世纪七十年代，那时的机器人是由固定的、非程序控制的、无感应器的机电设备构成。第二代机器人诞生于20世纪80年代，内置了感应器和可编程控制器。第三代机器人囊括自20世纪90年代到迄今为止发明的所有机器人。它们既有固定的又有移动的，既有自主类也有昆虫类的，由复杂程序设计研发、具有语音识别和语音合成及其它一些高级功能。第四代机器人目前还在研发阶段，预计具备人工智能、自我复制、自动组装和纳米尺寸等特点。

    如果从应用环境出发，可以将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。下面笔者就带领大家一起领略下这些五花八门的机器人吧。

1、军用机器人-水母机器人：可进行伪装、侦查任务

    提到水母，大家脑海里第一印象肯定是“软趴趴”、“剧毒”这类词语，尤其是有毒的特性让我们大家对水母都敬而远之。不过这里所介绍的“水母”可能跟大家印象里大不相同。一家来自美国弗吉尼亚理工大学的研究人员根据水母为原形，研发了新型的低温水母机器人。

    从外形上看，水母机器人基本可以以假乱真，看起来与真正的水母无异，尤其是在水中移动的感觉跟真水母非常相像，并且人还可以站在上面。水母机器人通过硅胶材质的外壳下面水下机械臂进行移动，在游泳池中几乎看不出来这是一个机器人。如果在水温较低的环境下运行，这台水母机器人可以连续移动长达1个月时间，具有极强的环境适应能力。

    根据弗吉尼亚理工大学的研究人员表示，未来他们还可以研发出尺寸更大的水母机器人，并且该研究项目已经接受了金融机构的投资。一旦研究成功，该项目不仅仅可以被应用到海洋检测和清理泄露石油上，而且甚至还会被应用到军事领域，进行伪装和侦查等任务。

-水陆两用机器人：能跑、能爬、能潜水

    在阿富汗战场上，波士顿动力公司的Sand Flea机器人凭借着出色的可移动性为美国大兵打来了极大的帮助，而这也带动了跳跃机器人的发展。就在这款机器人闻名的几个月后，美国国防部高级研究计划局就开始研制一款名为Rhex的机器人，它放弃纯粹的竖直跳跃以支持多种多样的移动方式，不仅可以跳跃，还能游泳、爬楼梯，可移动性更强。

    RHex共具有6条腿，被设计成弯曲的弧状，这种巧妙的设计能允许机器人做出很多匪夷所思的跳跃。它还能以抛物线的形状跳过很长的鸿沟。另外，它还可以自动根据之前的跳跃，确定下一步跳跃的范围。

    RHex不仅能跳能爬，由于其粗糙的外表设计，它还是防水的，这意味着他能完全潜到水底。而且，它弧状的腿也很适合游泳。通过精准控制这6条腿，这款机器人能游过很长距离的海滩，而且速度可以达到10千米每小时。另外，它还能攀爬螺旋式的阶梯，所以一旦它被运用到战场上，将比Sand Flea发挥更大的作用。

2.辅助型机器人

-蛇形机器人：变身机械师 可诊断修复飞机引擎

    飞机的构造是非常复杂的，一架喷气式飞机的引擎配备有大约100个传感器，用来检测监测比如说气压、温度和振动等状态。但是我们也知道，在飞机飞行的时候，飞鸟撞损毁涡轮事故也是屡见不鲜，碎屑导致压缩机叶片被损毁也是时有发生，这个时候就需要对飞机引擎进行紧急修复。

    劳斯莱斯和通用电气公司的工程师们研发了一种专门用于发现并修复飞机引擎故障的装置，直径只有大约半英寸。它被称为“蛇形机器人”，有望将在2014年7月问世。据悉，该机器人将被放入到引擎中，由一名技术员进行控制，技术员将根据它们发回的图片引导它们进入到引擎内部，整个过程有点像远距离外科手术。

    目前引擎的诊断工作是由一个内窥镜完成的，这是根据医学内窥镜设计的一种光导纤维设备。技术人员把内窥镜插入到散布在引擎表面几厘米宽的端口上，从这里技术人员就能从内部检查引擎，从而发现并解决问题。通过蛇形机器人，可以大大降低工作的危险性。

-帮助残疾人的机器人助手

    丰田日前顺利完成了一款机器人助手，并试图通过大规模的生产，来改善残疾人的日常生活。这款机器人助手拥有一个紧凑的圆柱形机身，并且拥有一款折叠机械臂，可以在室内的任何一个角落移动，完成一些简单的物体搬运或者拉窗帘等工作。

    机器人助手的控制相对简单，用户可以轻松的使用带有触控界面的智能手机进行操控，或者利用语音指令控制机器人进行工作。此外，机器人还支持医护人员通过远程控制的方式与机器人进行通信，对机器人助手发出任务指令。

    据介绍，机器人在人们的日常起居的室内环境下工作，最大的挑战即如何解决尺寸问题。因而在开发这款机器人助手时，丰田也将尺寸优化当作优先考虑的问题。此外，机器人的面部设置有一款摄像头，并与用户的手持设备连接，用户可以在手持设备上观看到机器人面部摄像头捕捉到的画面。当有物体掉落时，用户只需要轻触掉落的物体，机器人就会自动的将物体捡起。从实际的应用来看，机器人助手的功能还受到技术元素的限制，并不能在任何环境下都可以轻松自如的展开工作，比如抓取物体。但是丰田研发了一套智能系统，用户可以事先将一些物体放置在特定的盒子当中，对于已经被机器人识别的物体，搬运就不在话下。

    另外由于具备可伸缩性，机器人的身高在83——130cm之间，因此对于很高的物体，机器人也可以轻松的拿到。此外，机器人助手还可以充当一款洗尘器，除了可帮助用户搬运物体外，还可以吸取垃圾物品和灰尘。

    为了测试这款机器人助手的性能，丰田官方目前也于日本导盲犬协会合作，将研发的助手机器人小范围的进行试点，找出残疾人用户最需要的功能特征。试点的结果则显示，抓取、搬运物体成为残疾人用户最需要的功能之一。此外，在出现紧急情况下自动报警也是机器人必须具备的一项功能。虽然这只是一个小型机器人只能处理一些常人看起来很简单的任务，但是对于残疾人用户而言，却非常的难能可贵。而随着新技术的投入使用，机器人处理的功能也将会越来越复杂，进而不断的改变残疾人乃至正常人的生活。

3.清洁型机器人

-屏幕清洁机器人

    日本的Takara Tomy公司就有针对清洁屏幕这一问题推出了一款微型屏幕清洁机器人“Auto Mee S”，它可以让你的手机平板屏幕焕然一新。它工作起来就像是勤劳的清洁工，通过左右滑动来将你的手机或平板电脑清理的一尘不染，而它的造型也十分的可爱，圆形的小巧设计惹人喜爱，人们很难把它和传统的智能机器人联系起来，而它则就是这么的奇妙。

    “Auto Mee S”提供橙、蓝、红、白四款色彩可选，三围尺寸670x380x730mm，重约82g，机器人底部有三个轮胎用来移动，另外还配有两块旋转清洁布进行屏幕清理工作，只需要4分钟就可以完全清理大屏手机屏幕上的指纹和灰尘，平板的清理时间为8分钟，它使用一节AA电池作为电量供应，在电池充足的情况下可运行3个小时，人们不用担心它在清理的过程中从手机或平板电脑上滑落，因为它的智能部分在于可自动进行检测，当距离设备边缘0.5英寸的时候则会自从转向。

-擦窗机器人

    在今年CES2013上，我们看到了一款可以清洁窗户的机器人，它就是来自Ecovacs公司的Winbot 。它可以用橡胶扫帚清洁你的玻璃，同时还能自动沿着窗户表面移动。这款机器人比其他的机器人好的地方在于它使用了一个真空封接以粘在玻璃上，而不是像类似产品一样采用一个独立的磁铁片。

    需要用Winbot清洁窗户时，你只需要将其插进一个电源接口，再给清洁衬垫喷洒一种溶液，然后将它靠在窗户上放置，最后开机。真空封接会马上紧抓住窗户，然后机器人就会首先往下开到窗沿底部，然后再到顶部以测试表面。随后，它将来回转弯清洁整个玻璃，清洁完成后将返回到最初的位置。Winbot只有这一种预编程路径，但是如果你想手动控制它的话也很简单，因为它带有一个遥控器。如果你有一些害怕把机器人贴在窗户上，总觉得会掉下来，Evovacs告诉大家无须担心，因为这个机器人有一块备用电池，当Winbot开到窗户的底部时，就算电源耗尽，备用电池也可以保持吸力。还有一个连接至绳子的吸盘，可以防止即将掉到地面上的机器人可以被绳子拉住，“捡回一条命”。

    Winbot 7有两个型号，即W710和W730，两款机器人都着相同的传感器，可以检测到无框窗户的边缘。它们将于今年春季上市，售价约为399美金（约合人民币2480元）。

4.仿生类机器人

-Telesar V ：可远程模拟人类动作

    日本推出了一款能够模拟它的人类操纵者的行为的机器人：Telesar V。操纵者们穿上特制的设备来控制机器人，他们不仅能够控制远程机器人的行为，而且能够通过他们控制机器人看到、听到和感觉到环境。

    研究人员Sho Kamuro说：“当我穿上设备并且移动我的身体的时候，我看到我的手变成了机器人的手。当我转动头的时候，我从机器人的视角看到不同的景象。”日本应庆大学研究院的多媒体设计专业的Susumu Tachi教授专门研究工程学和虚拟现实技术，他说附属于这个操作者的头盔、背心和手套的系统把详细的指令传递给机器人，然后机器人就开始模拟操作者的每一个动作。与此同时，机器人装备的一些传感器传递出一系列的信息并转变成为操作者的感觉。操作者穿戴的单薄聚酯手套镶嵌有半导体和微小的电机，操作者通过半导体和电机来“感觉”机器手臂碰触到的物品，是光滑的还是凹凸不平的，同样也能感觉到物体的冷热度。机器人的“眼睛”事实上是摄像机，捕捉图片并发送到操作者眼前的微小显示屏上，让操作者看到三维图片。当操作者通过机器人的扬声器让周围的那些人听到他的声音的时候，机器人的麦克风也接收到其它的声音。

    开发者之一的Tachi博士说：“尽管这项技术仍然处于初期，但是这可能已经是非常接近的应用程序并且是一个开端，例如在高危环境中工作，比如在日本废弃的福岛核电站内部工作。我认为进一步的研究与开发能够让这项技术在那些对人类来说太危险的却又需要人类技术的环境中工作。”在福岛核泄漏危机中，日本著名的先进机器人技术显露出不足。当核心融化时，国外专家被邀请来处理进入原子炉建筑的机器问题。Tachi声称：“一个建立在原子技术之上‘安全神话’阻止了能够帮助处理灾难的这种机器的研究。”但是他说他的这种机器人技术能够帮助实现福岛反应堆停止运行这个长期而艰苦的任务，这个过程可能长达三十年。他另外还补充说道：“一种远程控制机器人能够允许它的操作者远距离体验正在发生的事情，这或许不仅仅限制于工业程序。它能帮助你实现同遥远地区爷爷或者奶奶通话，并且加强你们之间的沟通。”

-仿生面孔机器人

    德国慕尼黑工业大学和日本的工程师研制了一款仿生的机器人面孔，被称为“面具机器人”。它能够轻微地移动头部，皱动眉毛，逼真地模拟真人颤振眼睑并能够与人们进行交谈，颇似科幻电影《我是机器人》中的智能机器人。

    面具机器人的工作原理是通过一个投影仪放置在面具之后精确地投影一张人类面孔在面具后侧，从而产生一种类似3D效果的面孔特征。该机器人也具有语言能力，当它听到“彩虹”一词时就会回答：“当阳光照射在空气中的雾水，它们将起到类似棱镜的作用，形成彩虹。”然而，面具机器人目前还不理解更多的单词。当前面具机器人仅能听懂人类的部分语言，并依据部分匹配程序序列作出相应反应。

    同时，面具机器人非常明亮，由于其内部强照射光度投影仪和塑料面具内部发光漆涂层使其在白天也能执行正常功能，目前该部分新型机器人系统将部署在电视会议中。Kuratate博士说：“通常会议参加人员将显示在屏幕上，而人类则可以建立一个面具机器人的现实复制版，真实坐在会议桌前并与会议人员一起谈论探讨。人们可使用适用于男性和女性的通用面孔，也可以个性化定制每个人的面孔。”

    德国慕尼黑工业大学研究人员现正在研制下一代面具机器人，“面具机器人2号”将在一个可移动机器人内看到面孔、投影仪和计算机控制系统。Kuratate博士补充指出，这款面具机器人将不久当作老年人群的生活伙伴，尤其是那些晚年经常独处的老年人。

5.艺术类机器人

-画家机器人

    在许多旅游景点，我们都会看到一些街头艺术家为游客们绘画肖像，不过在不久的将来也许一款机器人就可以胜任这个工作。德国卡尔斯鲁厄市艺术和媒体技术中心机器人实验室的艺术家研制了一款可以为人绘制肖像的肖像绘画机器人。

    事实上，如果要复制一张图像是非常容易的，计算机可以很容易地使用绘图仪进行复制，然而却很难实现让一个机器人“观看”模特，然后绘画出肖像。这是因为这一绘画过程意味着必须聚焦某些面部特征，例如：眼睛等，很容易在绘画局部特征时，而忽略其他嘴部或者前额的特征。目前，这款肖像绘画机器人使用边缘加工软件来确定人物肖像的结构分布，同时机器人用铅笔绘画时把握整体感。

    据悉，肖像绘画机器人绘画一幅肖像大概用10分钟，其速度远远超过街头艺术家，同时，机器人的绘画技能更加精湛高超。

-音乐家机器人

    日前，意大利发明家最新研制一款机器人——“特奥特罗尼科(Teotronico)”，它拥有19根手指，不仅能够弹奏钢琴，而且弹奏速度要比人类更快，还可以踩着鼓点自弹自唱，其表现出来的音乐能力非常惊人。

    它的发明者马迪奥-休兹(Matteo Suzzi)称，这款机器人成本为3000多英镑，耗时四年才建造完成。它长有19个手指，因此能够完全演奏任何旋律或者歌曲，左手负责弹奏低音符，右手负责旋律线弹奏，多余的1根手指在左手上。同时，它还比任何人类都弹奏得快，它也是世界上唯一一款能够同时做许多事情的机器人。

    休兹称，特奥特罗尼科是一个了不起的钢琴家，它拥有接近人类两倍的手指，它能提供钢琴按键更强的压力。他演唱的歌曲保存在系统之中，通过语音辨识和面部表情与听众产生交互作用。在一些私人聚会中，机器人特奥特罗尼科的惊人表现让在场的来宾感到震惊，它的到来也许会引起音乐行业的一场革命。

    总结：随着科技的发展，可以预见的是在不久的未来我们的身边会有越来越多的机器人，它们的出现带来了生活上的便利以及工作效率的提高。但是，科技的发展始终是一把双刃剑，像是《终结者》、《人工智能》、《黑客帝国》也揭示了人与机器人之间的这种矛盾与冲突。随着机器人智能化的突飞猛进，如何正确的利用机器人而不是被及其利用成为机器人的奴隶，这或许是我们每个人都值得思考的问题。

编辑：liww