【導(dǎo)讀】research.child.tonature’shandiwork.

　　

【正文】 配電子元件。機(jī)器人 能很好地將芯片裝配在印刷電路板上，因?yàn)樗邆淙怂鶝]有具備的能力。一旦適當(dāng)?shù)鼐幊?，機(jī)器人就不會(huì)將芯片放錯(cuò)地方。這種自動(dòng)的 精度在這種類型的工業(yè)中特別有價(jià)值，因?yàn)槎ㄎ缓桶惭b錯(cuò)誤代價(jià)是很高的。 機(jī)器人革命 早期的機(jī)器人又瞎又聾，但新型機(jī)器人安裝有電視攝像機(jī)和其他傳感設(shè)備，因而能感知熱、結(jié)構(gòu)、 尺寸和聲音，這些機(jī)器人用于空間計(jì)劃、核反應(yīng)堆和水下探測(cè)研究。 在擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用范圍的嘗試中， 研究者正超越傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，并考慮源自生物世界的各種潛在模型，工業(yè)機(jī) 械手是一個(gè)典型的例子。 科學(xué)家已能讓機(jī)器人模仿蛇的脊椎，以油漆汽車內(nèi)部。在著力建造能舉起重物體的機(jī)器人的手臂時(shí) ，他們模仿肌肉結(jié)構(gòu)和大象鼻子的運(yùn)動(dòng)?？茖W(xué)家還模擬章魚的靈活性，其觸角能用于任何形狀的易碎品 ，并用均勻且輕柔的壓力握住這些易碎品。這種設(shè)計(jì)的一種變化能用于抱起動(dòng)物，給醫(yī)院中病床上的病人翻身，或抱起小孩。 機(jī)器人 有在工廠或?qū)嶒?yàn)室外獨(dú)立操作的技能，這一挑戰(zhàn)已花費(fèi)了學(xué)術(shù)界、軍世界 和工業(yè)界的科學(xué)家們的智謀和創(chuàng)造性。簡單來說，機(jī)器人的手 —— 如同機(jī)器人的腿、眼睛 或推理能力。在接近經(jīng)過成億年生物進(jìn)化所獲得的能力之前， 還有很長的路要走。在機(jī)器人能和自然的杰作相比之前，在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中 還需完成許多工作。 同時(shí)，機(jī)器人的進(jìn)展已開始轉(zhuǎn)變?nèi)怂龅墓ぷ?，令人厭煩和危險(xiǎn)的工作已由機(jī)器人承擔(dān)。在世紀(jì)之交，更多更多 的人要去完成機(jī)器所不能完成的任務(wù)。已有許多工業(yè)家希望到 2021 以后，所有的雇員都是知識(shí)工，不再站在裝配線前，而是坐在桌子和計(jì)算機(jī)終端前處理信息。這些 變化已經(jīng)存在，而且其步伐每年都在加快。 智能機(jī)器人 一個(gè)機(jī)器人應(yīng)用中 的新局面隨著“智能機(jī)器人”的發(fā)展而已經(jīng)打開。一個(gè)智能機(jī)器人基本上能感知環(huán)境并且具有足夠的智力，像我們?nèi)艘粯?能對(duì)變化的環(huán)境作出響應(yīng)。這種能力要求直接使用感覺和人工智能。許多機(jī)器人的研究已經(jīng)，并且仍然關(guān)注如何在機(jī)器人中裝備 視覺傳感器 —— 眼睛和觸覺傳感 —— “手指”。人工智能將使機(jī)器人能響應(yīng)并適應(yīng)其工作任務(wù)和環(huán)境變化，并且能按照這些變化的反應(yīng)進(jìn)行 推理和作出決定。 視覺傳感 為使機(jī)器人模仿人的感覺能力，已作了很多的努力。其中，視覺是最重要 的感覺，因?yàn)閾?jù)估計(jì)，接近 80％的感覺信息是由視覺收到的。機(jī)器人系統(tǒng)中設(shè)置視覺可由各種形式的圖象傳感器來完成。為了改善運(yùn)行的精度 ，通過視覺傳感器的光學(xué)反饋控制，可精密地調(diào)整機(jī)器人手臂。決 定位置、方向和辨別所要選取得零件則是另一重要的應(yīng)用。 在視覺系統(tǒng)中，關(guān)鍵部件 之一是圖象傳感器。機(jī)器人系統(tǒng)中的圖象傳感器的定義為將光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)的電－光學(xué)器件 。圖象傳感器通常為電視攝像機(jī)，或固態(tài)傳感器件，如電荷耦合器件（ CCD）。后一種器件提供更高的靈敏度、較長的耐久性和較輕的重量， 因而與電視攝像機(jī)相比更受歡迎。攝像系統(tǒng)不但包括攝像探測(cè)器，而且更重要的是包括光學(xué)透鏡系統(tǒng)。這種透鏡決定視場 、定焦深度和其他直接影響攝像機(jī)所攝圖象質(zhì)量的光學(xué)特性。 無論電視攝像機(jī)還是 CCD 都會(huì)通過在每一象素點(diǎn)形成與光強(qiáng)成正比 的模擬量而產(chǎn)生圖象。要 使數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)起作用，需要模擬數(shù)字（ A/D）轉(zhuǎn)換器將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM） 中。計(jì)算機(jī)分析這些數(shù)據(jù)并抽取某些信息，如邊界、區(qū)域、顏色，以及圖象中物體結(jié)構(gòu)。最后，計(jì)算機(jī)能就場景的辨別、理解圖象所表示的含義或作出解釋 ，并使機(jī)器人用符號(hào)對(duì)環(huán)境的描述。 接觸感覺 重要性僅次于視覺是接觸感覺，或觸感。想象一下盲人 能依靠靈敏的觸覺來做精細(xì)的工作。無視覺機(jī)器人能只用觸覺極有效地完成裝配任務(wù)，對(duì)于需要反饋來緊緊握住精致 脆弱的物體而不會(huì)損壞它們的用途，觸 覺具有獨(dú)特的重要性。 為了模擬人手的觸覺，一完整的接觸傳感系統(tǒng)必須完成三個(gè)基本操作：（ 1）關(guān)節(jié)的力覺，檢測(cè)加在機(jī)器人的手、腕和臂關(guān)節(jié)上的力；（ 2）觸覺檢測(cè)，加在手平面或者夾持器平面各個(gè)點(diǎn)上的壓力；（ 3） 滑覺，檢測(cè)所抓取的物體的任何滑動(dòng)。 關(guān)節(jié)上的力通常用各種布置在機(jī)器人手腕零件上的應(yīng)變測(cè)力計(jì)來檢測(cè)。應(yīng)變測(cè)力計(jì) 是一種測(cè)力元件，其電阻變化與加在元件上的力大小成比例。 最簡易的觸覺傳感器是用細(xì)小的微型開關(guān)陣列組成的夾持器。這種 傳感器只能決定物體是否在機(jī)器人手上的點(diǎn)陣中某個(gè)特殊點(diǎn)上存在。更為先進(jìn)的觸覺傳感器 使用壓敏的 壓電材料（如導(dǎo)電橡膠或泡沫等）。其排列使傳感器能感覺機(jī)器人手中的力和壓力的變化。既然 各點(diǎn)上的力可以決定，所以手掌面上的力就可被圖象化地獲得，并由此決定機(jī)器人手中所握物體的形狀。對(duì)于產(chǎn)生一個(gè)用于精致 脆弱物體的最佳握持力，機(jī)器人需要滑覺。這種能力避免損壞物體，并能抓起物體而不會(huì)有掉下的危險(xiǎn)。夾持力一步一步增加，直至物體被緊緊抓住而不再有滑動(dòng)。 觸覺和視覺的集成能極大地提高機(jī)器人的裝配工作，這類傳感器的一例是是覺傳感器，用于對(duì)物體和機(jī)器人本身的定位和辨別；并結(jié)合觸覺傳感器用于 探測(cè)力和壓力的分布和確定力矩、重量、重 心，安所抓取的材料決定握持力。這種用于通用的手眼配合操作在工業(yè)界將會(huì)變得極為有效力。