機(jī)器人玩轉(zhuǎn)“變身秀”

妙妙貓

各式各樣的機(jī)器人為我們的生活添姿增彩，一個(gè)個(gè)聰穎的機(jī)器人更折射出了人類的智慧。那么，對(duì)于機(jī)器人你又了解多少呢？今天，就讓我們一起與機(jī)器人來(lái)個(gè)親密接觸，在機(jī)器人的王國(guó)中發(fā)現(xiàn)不一樣的趣味。

機(jī)器人的發(fā)展

早在3000多年前的西周時(shí)代，中國(guó)就出現(xiàn)了能歌善舞的木偶，稱為“倡者”，這可能是世界上最早的“機(jī)器人”。

在近代，隨著第一、第二次工業(yè)革命的爆發(fā)，各種機(jī)械裝置的發(fā)明與應(yīng)用，“機(jī)器人”玩具在世界各地相繼出現(xiàn)。這些裝置大多由時(shí)鐘機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，用凸輪和杠桿傳遞運(yùn)動(dòng)。

美國(guó)是機(jī)器人的誕生地，1962年美國(guó)就研制出了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。

20世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人得到了迅速發(fā)展，這一時(shí)期的機(jī)器人只具有記憶、存儲(chǔ)能力，按相應(yīng)程序重復(fù)作業(yè)，被稱為第一代機(jī)器人。

20世紀(jì)80年代，第二代機(jī)器人感應(yīng)技術(shù)更為完善，并在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)在，第三代機(jī)器人是“智能機(jī)器人”。它不僅具有比第二代機(jī)器人更完善的環(huán)境感知能力，而且還具有邏輯思維、判斷和決策能力，可以根據(jù)周圍的環(huán)境自主地進(jìn)行工作。

太空旅行小伴侶

當(dāng)人類進(jìn)入太空的那一刻起，宇宙中的新奇盡現(xiàn)在我們的眼前。而對(duì)太空的不斷認(rèn)知和探索，還需要一次次太空冒險(xiǎn)。機(jī)器人“Kirobo”的發(fā)明成了航天員太空之旅的“開(kāi)心果”，讓緊張而枯燥的太空之旅不再沉悶。

機(jī)器人“Kirobo”從外表上看，酷似動(dòng)畫片里走出的阿童木。正是這種萌感十足的設(shè)計(jì)，讓這款身高只有36厘米、體重只有0.9千克的小型機(jī)器人成了航天員喜愛(ài)的伙伴。“Kirobo” 由日本東京大學(xué)及電通、豐田等公司聯(lián)合研發(fā)，由無(wú)人補(bǔ)給飛船“鸛號(hào)”送上國(guó)際空間站，用于陪伴航天員若田光一，并正式擔(dān)任“太空旅行”小助手一職。

你一定會(huì)很好奇，機(jī)器人“Kirobo”有什么與眾不同的本領(lǐng)呢？

日前，“Kirobo”機(jī)器人已經(jīng)通過(guò)了設(shè)計(jì)和測(cè)試階段，而且能保證在零重力狀態(tài)下和困難重重的太空環(huán)境下正常工作。“Kirobo”自身配備了語(yǔ)音識(shí)別功能，能夠處理不同的語(yǔ)言。

此外，“Kirobo”還有一個(gè)用于面部識(shí)別和記錄的攝像頭。如果你向“Kirobo”提問(wèn)為何要成為機(jī)器人航天員時(shí)，它會(huì)回答：“因?yàn)槲蚁矚g宇宙！”如果你夸獎(jiǎng)它：“你是第一個(gè)能對(duì)話的機(jī)器人航天員?！彼鼊t會(huì)效仿阿姆斯特朗的登月名言機(jī)智應(yīng)答：“對(duì)我來(lái)說(shuō)是一小步，但對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)卻是一大步。”

“機(jī)器貓”登場(chǎng)

你有沒(méi)有想過(guò)擁有一只活潑、機(jī)靈的機(jī)器貓呢？來(lái)自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員就成功發(fā)明了一種能像貓咪一樣奔跑的機(jī)器貓“Cheetah-Cub”。

這臺(tái)機(jī)器貓?bào)w型與家貓的大小相似，它的體重較輕、行動(dòng)靈敏、奔跑快速，且能在粗糙的表面快速地奔跑。“Cheetah-Cub”的奔跑速度也相當(dāng)驚人，它能夠在一秒鐘之內(nèi)跑出7倍于自身身長(zhǎng)的距離。

“Cheetah-Cub”雖然缺少頭部、也缺少像貓咪一樣精致的五官，但它卻擁有極像家貓般的四肢——機(jī)器爪。另外，設(shè)計(jì)者特別使用彈簧和制動(dòng)器替代了貓咪身上關(guān)鍵的肌腱和肌肉，用以模仿貓咪敏捷的速度以及精確的動(dòng)作。

研究人員表示，機(jī)器人“Cheetah-Cub”目前還只是一個(gè)實(shí)驗(yàn)原型，但他們希望在不久的將來(lái)，隨著對(duì)此類機(jī)器人研究的深入，機(jī)器貓可以在生物領(lǐng)域展現(xiàn)出它不凡的奔跑能力。

“機(jī)器人園丁”

綠瑩瑩的盆栽植物擺放在我們的房屋中，不但可以點(diǎn)綴我們的起居空間，還可以讓我們每一天心曠神怡。只是，如果在家中放置的植物過(guò)多，而我們又沒(méi)有足夠的時(shí)間照料它們，植物就會(huì)面臨枯萎的命運(yùn)。來(lái)自美國(guó)新澤西州的羅格斯大學(xué)的一支研究小組最新設(shè)計(jì)出的“機(jī)器人園丁”——“IndaPlant”。有了這款機(jī)器人的陪伴，我們大可不用擔(dān)心心愛(ài)的植物會(huì)遭到“忽視”。

“機(jī)器人園丁”如何施展本領(lǐng)呢？

你信不信，“機(jī)器人園丁”——“IndaPlant”可以根據(jù)日照情況頂著盆栽在走廊里自由移動(dòng)。如果將“IndaPlant”停放在陰影處，它還會(huì)自動(dòng)借助陽(yáng)光傳感器來(lái)尋找適度的光源。當(dāng)傳感器找到允許使用的光源時(shí)，“IndaPlant”會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)藍(lán)色輪子，迅速移動(dòng)到植物所需的光源位置，讓照料的植物在一天之中盡情地享受到陽(yáng)光?！癐ndaPlant”還與水分傳感器相連，能夠在植物水分低于確定水平時(shí)拉響警報(bào)，提醒主人澆水。

那么，這款新奇的“機(jī)器人園丁”是不是很耗電呢？當(dāng)然不會(huì)。“IndaPlant”可以利用太陽(yáng)能發(fā)電，為其馬達(dá)充電，這也意味著“IndaPlant”可以在工作中完成自身能量的供給和儲(chǔ)備。

機(jī)器人之最

體積最大的機(jī)器人

1993年，美國(guó)史蒂文·斯皮爾伯格的安布林娛樂(lè)公司制造出一臺(tái)長(zhǎng)14米、高5.5米、重4082千克的機(jī)械恐龍，名叫“霸王龍國(guó)王”，是為拍攝《侏羅紀(jì)公園》而制造的。它是由泡沫橡膠和聚氨酯做成的，大小和真的恐龍相仿，這也是為拍電影而制造的最大的機(jī)器人。

體積最小的機(jī)器人

1992年，日本精工愛(ài)普生公司開(kāi)發(fā)研制出一臺(tái)光敏微型機(jī)器人“先生”，體積不到3立方厘米，重1.5克。它由97種不同的手表零件制成。充上電后，這個(gè)機(jī)器人能以每秒1.13厘米的速度移動(dòng)大約5分鐘。

和人類最相像的機(jī)器人

1997年，日本的本田公司制造出高1.6米的P3機(jī)器人。該機(jī)器人最接近人工智能—它有三維視覺(jué)，頭部能自如轉(zhuǎn)動(dòng)，雙腳能躲開(kāi)障礙物，能改變方向。該機(jī)器人由150位工程師歷時(shí)11年，耗資8000萬(wàn)美元研制而成。

最高級(jí)的玩具機(jī)器人

1998年1月，丹麥玩具公司首次制成了智能塑料積木“風(fēng)暴”。 該機(jī)器人是美國(guó)馬薩諸塞州的麻省理工學(xué)院的帕佩雷特教授歷時(shí)10余載研制而成的，該積木能擺成各種“智能”機(jī)器人，積木里面裝有微芯片和傳感器，通過(guò)電腦的控制，這個(gè)機(jī)器人就會(huì)開(kāi)始“思考”。

“螞蟻”機(jī)器人

螞蟻雖小，卻是大自然中最勤勞的昆蟲(chóng)之一。為了搬運(yùn)食物、建筑洞穴，螞蟻成群結(jié)隊(duì)地分工合作。美國(guó)新澤西理工學(xué)院生物學(xué)家研制成的“螞蟻”機(jī)器人——愛(ài)麗絲，真實(shí)地模擬了螞蟻的運(yùn)動(dòng)路徑，證實(shí)了螞蟻在道路選擇方面很少浪費(fèi)精力。愛(ài)麗絲的問(wèn)世，也將幫助我們更好地借鑒螞蟻的判斷優(yōu)勢(shì)，從而為運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)獻(xiàn)策，以達(dá)到最佳信息傳遞、貨物運(yùn)輸和人員流動(dòng)。

那么“螞蟻”機(jī)器人愛(ài)麗絲是如何像螞蟻一樣活動(dòng)的呢？

螞蟻是如何建立一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)有效地連接巢穴和食物的呢？這個(gè)問(wèn)題困擾過(guò)不少生物科學(xué)家。在大量的科學(xué)研究報(bào)告中也記錄了螞蟻使用一種稱為“信息素”的化學(xué)標(biāo)記物質(zhì)來(lái)標(biāo)示它們的路徑，美國(guó)新澤西理工學(xué)院生物學(xué)家西蒙·卡尼爾表示，愛(ài)麗絲設(shè)計(jì)的初衷正是在于模擬真實(shí)螞蟻的“探查行為”。

科學(xué)家為“螞蟻”機(jī)器人愛(ài)麗絲特別建立了一個(gè)由“信息素”編輯的路徑，愛(ài)麗絲自身也能夠釋放出光線形式的“信息素”，協(xié)調(diào)相機(jī)和投影儀照亮每個(gè)機(jī)器人路徑的尾跡。此外，愛(ài)麗絲還配備了兩個(gè)光線傳感器，能夠模擬螞蟻觸角，迅速地發(fā)現(xiàn)和跟隨迷宮路徑，在“信息素”傳遞的光線尾跡指引下，愛(ài)麗絲可以在道路岔口第一時(shí)間做出正確的路徑選擇。

世界機(jī)器人大賽，你知道幾個(gè)？

1.RoboCuP——機(jī)器人足球大賽

RoboCup是一個(gè)通過(guò)舉辦足球比賽來(lái)促進(jìn)人工智能、機(jī)器人以及相關(guān)領(lǐng)域的研究而建立的國(guó)際組織。RoboCup比賽以其獨(dú)特的魅力，成為各類國(guó)際機(jī)器人競(jìng)賽中最具水平和影響力的賽事之一。1996年，RoboCup國(guó)際聯(lián)合會(huì)成立，同時(shí)在日本舉行了表演賽，并決定以后每年舉辦一屆。

2.FLL（FIRST LEGO League）

——世界機(jī)器人錦標(biāo)賽

FLL是1998年由美國(guó)FIRST非盈利性機(jī)構(gòu)和丹麥樂(lè)高集團(tuán)合作主辦的針對(duì)9至16歲青少年的國(guó)際性機(jī)器人比賽，目的是激發(fā)青少年對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣，F(xiàn)LL在2003年引進(jìn)中國(guó)。

每年9月份，由教育專家及科學(xué)家們精心設(shè)計(jì)的FLL挑戰(zhàn)內(nèi)容將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在全球同步公布。大賽參賽隊(duì)伍由10名隊(duì)員組成，挑戰(zhàn)任務(wù)由機(jī)器人競(jìng)賽和主題研究項(xiàng)目?jī)蓚€(gè)部分組成。這項(xiàng)比賽也深受全世界的機(jī)器人青年愛(ài)好者的贊譽(yù)和追捧。

3.亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽

“亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽國(guó)內(nèi)選拔活動(dòng)”作為中央電視臺(tái)少兒頻道品牌賽事節(jié)目，已經(jīng)成功舉辦了6屆。這項(xiàng)賽事于2002年由“亞洲太平洋地區(qū)廣播電視聯(lián)盟”倡導(dǎo)，每年舉辦一屆，以選拔國(guó)內(nèi)制作機(jī)器人的冠軍隊(duì)參加亞太區(qū)桂冠的爭(zhēng)奪。

4.ROBO—ONE大賽

2002年，ROBO—ONE大賽誕生于日本，這是專為雙足人形機(jī)器人舉辦的一項(xiàng)國(guó)際賽事，旨在促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。最初的比賽只是展示機(jī)器人，再評(píng)選出一位冠軍。如今，隨著ROBO—ONE大賽賽制的不斷完善，諸如機(jī)器人障礙賽、機(jī)器人汽車大獎(jiǎng)賽、機(jī)器人格斗比賽等不同形式的機(jī)器人競(jìng)賽也相繼出現(xiàn)。