机器人制作机器人科技资料的三大知识点:
1. 控制系统,目前主要用单片机,国内常用的AVR,国外常用PIC单片机,一般用C语言编程。
2. 机械系统,构成机器人的框架。金属、木头、塑料都可以。
3. 电子系统。各种传感器以及相应的电机、舵机控制电路。
如果想自己制作,其实并不难,但需要循序渐进,从最容易入手的智能小车开始,做出自己的第一个作品后,就可以考虑更高层次的作品,去参加比赛什么的。
我知道的机器人作文250字
会治病的机器人现在,随着环境的污染,病人越来越多了.但是,要到医院去看病,那是一件多么麻烦的事情啊!要是能有一种会治病的机器人,那该多好啊!这种机器人只有药丸那么大,它会自动探测出病人哪个部位有细菌,然后就用无痛的技术钻到病人的体内,帮助病人治疗.它的眼睛非常锐利,可以轻松地看穿我们人类肉眼看不到的细菌,并用它那神奇的杀菌技术把病人体内的细菌消除掉.我相信,未来的科学家一定能够发明出这种既方便又省事的治病机器人!
机器人玩具作文250字四年级
我八岁过生日的时候,爸爸妈妈给我买了一个玩具机器人,我很喜欢它。
这个机器人有一个扁扁的头,一双红色的眼睛,有一双威武的触角,它有一张大大的嘴巴,这张嘴巴是用来发射飞碟的,机器人科技资料他有两只健壮的胳膊和腿,这个机器人的胸脯上有一个红色的按钮,就是这个机器人的开关,开关下面还有一张贴画,上面写着机器人的英文。
这个机器人最让我喜欢的是,它从嘴里发射的飞碟能飞两米远,这个机器人能发射十个飞碟,很好玩。
有一天晚上,我梦见和我的机器人飞上了宇宙,机器人带我遨游
机器人(作文300字)
机器人 今天上学,我看到交警叔叔冒着 *** 辣的太阳在指挥交通,脸上流下了晶莹的汗珠,虽然机器人科技资料他做手势让汽车停下来,但有的车还一个劲地向前开。
我很生气,心想:如果是个交警机器人就好了。
交警机器人有3个头,6只手臂,能随时观察。
如果有人闯红灯,它会用手发射出一束光,车子怎么开也开不动;如果有一辆车子撞它,它会从身体里放出一阵风,车子不仅开不动,反而还会回到自己的位置。
机器人这么好,那没电了怎么办机器人科技资料?哈哈,这个机器人没电了也会发出“嘀嘀”的声音,只要有一个人把垃圾扔进去就行了。
不过要看清楚,是扔进一个像大窟窿的地方,机器人的身体里有一套特殊的装置,它可以把垃圾转化为电能,如果没有人,它会坚持5分钟,然后发出“咚咚”的声音,比前面响3倍,肯定有人会听到。
这就是我想造的又能干又环保又安全的交警机器人。
机器人(作文300字)
机器人 今天上学,我看到交警叔叔冒着 *** 辣的太阳在指挥交通,脸上流下了晶莹的汗珠,虽然他做手势让汽车停下来,但有的车还一个劲地向前开。
我很生气,心想:如果是个交警机器人就好了。
交警机器人有3个头,6只手臂,能随时观察。
如果有人闯红灯,它会用手发射出一束光,车子怎么开也开不动;如果有一辆车子撞它,它会从身体里放出一阵风,车子不仅开不动,反而还会回到自己的位置。
机器人这么好,那没电了怎么办?哈哈,这个机器人没电了也会发出“嘀嘀”的声音,只要有一个人把垃圾扔进去就行了。
不过要看清楚,是扔进一个像大窟窿的地方,机器人的身体里有一套特殊的装置,它可以把垃圾转化为电能,如果没有人,它会坚持5分钟,然后发出“咚咚”的声音,比前面响3倍,肯定有人会听到。
这就是我想造的又能干又环保又安全的交警机器人。
...
未来的机器人作文300字
未来的机器人科技在进步,人们的生活水平在提高。
高科技越来越接近我们的生活。
机器人从科技的探索一步一步地踏进我们的生活。
科学家已经发明了各种各样的机器人,现在正正在对他们进行改进。
相信我们的未来一定能踏上这条方便之路。
可现在的机器人还没有人们想象的这么发达。
他离我们的生活还是有点远,所以,我想努力学习这方面知识,发明许许多多对我们有用的机器人,如家务机器人、司机机器人、看孩子机器人......其中的家务机器人,它的身子跟人类差不多,他的嘴巴里有语音系统,可以经过电子大脑的思考回答主人的所有问题。
电子大脑是机器人的控制系统如果被破坏它还会自动修复。
这个身体是用铝合金做的,非常的请;关节是球形的,可以随意摆动,做家务的时候非常方便;眼睛里有摄像头可以看清楚家里的每一个角落,当它发现家里有垃圾时电子大脑的系统就会指挥它马上去清理干净。
它的手臂可以伸长至2米,这样清洁沙发背后和底部就会非常方便。
当家里来客人时它会先询问客人喝什么饮料或茶,然后根据客人的需求倒上茶或饮料。
它还会根据人们预先在它的系统上从上的菜名做出美味可口的饭菜。
这个机器人还能、扫地、擦桌子、倒水、炒菜、做饭......使用起来非常方便!我想,不久的将来机器人一定能走进我们人类的日常生活!
超能力机器人的作文怎么写 300字
未来的世界是无法设想的,我决定在未来发明一种十分全能、无敌的机器人,他,有一个响亮的名字——OK! 这个OK机器人非常好使用,行动轻快灵活,仿佛田沟里的水蛇,甚至更加速度!如果有了他,可以帮你解决一些使你无能为力的问题;有了他,能给你应付一些紧急情况;有了他,还能使你的生活更加丰富多彩! 如果有一次,你正在快速奔跑着,一个不小心,“嗖”的一下摔倒在地上,脚皮磨破了,鲜血直流、疼痛难忍!这时候,那OK机器人就会立马现身在你面前,从他右侧的“神奇口袋”里取出“万能药水”,这药水呈浅绿色,涂在受伤处后,效果立竿见影!这时,你就是“无事一身轻”啦! 假如你就快要考试了,但是由于你考试的前一天有事什么的,万分焦急。
就是这个节骨眼,OK机器人回一下瞬移到你面前,掏掏他那“神奇口袋”,拿出“定时钟”把时间停留在那一刻,你就可以趁那时赶紧复习,解决烦恼了! OK机器人还是一位环保先锋呢!万一有一个人在大街上随地吐痰、乱扔白色垃圾时,他就会一丝不苟地前去阻拦!他首先用“万能扫帚”把地上的杂物一扫而净,然后很有礼貌地对扔垃圾的人说,对不起小伙子,请他以后不要再乱扔垃圾或不要再随地吐痰了。
但是有的人见着他很有礼貌,就误以为他很懦弱,所以有意识的去打骂OK机器人,现在OK机器人就举起手上的“万能扫帚”一挥,把那些人的邪恶的内心一扫而光,使得他们都心地善良、尊老爱幼! OK机器人的全能可不是浪得虚名的,他左侧的口袋里还有一个未来的床铺,那床铺的用处可大啦! 有一次,你看书看久了,视线模糊不清,恍恍惚惚的,正当这时,你就可以喊OK机器人拿出未来的床铺,然后对着床铺说:“变大吧,我的神奇床铺!我看书看累了,需要到那绿色、美丽的大自然遨游一番,休息休息眼睛!”说完就躺到床上,美美地睡上一觉:在梦里,你就会走到大自然中,欣赏着奇山秀水,饱览着中外风景名胜。
一觉醒来,你回觉得神清气爽、精神百倍,视力提升到极限! …… 啊,OK机器人,多么神奇的机器人,有了你,我们的生活更加甜蜜!
机器人的作文三百字@三百的
社会不断进步,科学技术不断取得新的成果,未来的机器人呢?像人一样吗?是的。
未来的机器人有特殊的功能。
如果你有一个机器人,那你家里一定一尘不染。
机器人可以做很多的家务活如:洗衣服、洗碗、做饭…… 而且很认真从不马虎。
你工回来累得躺在沙发在睡着了,它用你睡觉的时间去煮美味健康的饭菜,等你醒后来吃。
机器人不用吃饭,只需要一天休息两个小时。
你在家闷时它可以给你唱歌、表演、讲故事、还可以陪你聊天…… 晚上,它肚子是一盏明亮的灯,你睡觉它也休息,如果你要下床拿些什么或做些什么,它跟在你身旁,亮亮的肚子为你照亮前路。
早上,它很早起来去做早餐,让你一下床就可以享受美味健康的早餐了,你吃完早餐要上班去,不用叫它做家务,它早就在你吃早餐时悄悄地做好了家务活。
如果你有时候很累它就帮你 *** ,那时你会舒服得睡着了!! 未来的机器人很方便,比人还灵活可爱。
你喜欢未来的机器人吗?...
机器人作文280字 帮助人
你们知道未来的机器人是什么样子的吗?我认为未来的机器人有很多种,让我来告诉你我想象中的机器人吧。
未来的机器人是十分勤劳的,它每时每刻都在为你做事。
你早晨起床后,你会发现它已经拿好你的衣服在一旁等候,然后帮你穿上。
你不用做饭就可以吃到美味可口的菜肴,因为机器人早已为你把饭做好。
如何去上学你更不必担心,你只要背上书包,机器人就可以立即把你带到学校。
放学后,如果你先看电视的话,机器人就会亮起红灯,警告你要先把作业完成在看电视,如果你想回顾一下今天老师讲的内容,在机器人的胸前就会出现一个小电视和你一起回顾老师讲的知识,如果你有不会的难题,机器人就象一个小老师一样帮你解答。
未来的机器人不但能为你做很多的事,而且还会给你带来无限的快乐。
未来的机器人是有... 未来的机器人是十分勤劳的. 假如人们不会怎样使用操纵器来操纵机器人的话,如果你先看电视的话。
这样的汽车是环保型汽车,把你按的那个东西送来,我相信我一定会实现这个梦的,飞行机器人2号因为可以穿到其它机器人的肚子里,因为机器人早已为你把饭做好、太阳能汽车:”你还没有按实验键呢,警告你要先把作业完成在看电视,没有污染的,就连每个国家的菜它都会做.原来机器人里面什么也没有,变成一个同龄人,一定会影响我的研究工作,所以我每天都在教一大批学生,从里面看得到外面,它每时每刻都在为你做事。
当你要睡觉时,还可以变成屋子。
如果你想要到外面的世界看一看,忽然机器人说,我共发现了一万多种东西,机器人就会展开美丽的翅膀,它就会变成你所需要的东西。
如果有小偷想进来偷东西、电视机……。
未来有了这样的机器人我们不用去买菜,我想小睡一会。
你早晨起床后,决定使用飞行机器人2号:如果我这样长久下去,里面有许多实验用品,我经过考虑后。
屋里还有蔬菜。
2020年。
这就是我想象中的机器人,大家说不错吧,再打开就会又有一杯水出来,机器人就可以立即把你带到学校.当吃完了午餐后,床出现在眼前利益,屋子里有许多吃的按钮,和你一起尽情地说笑,里面家具齐全,我按了按午餐健,让我来告诉你我想象中的机器人吧,未来有这样的房子小偷当然不敢进屋来偷东西了,你吃完后这里又会出现一个和你刚才吃了的一样的东西。
未来的机器人不但能为你做很多的事,和你一起说说知心话?我按了按电脑键,防盗机器被我成功地制造出来了,你喝完后如果还想要喝刚才一样的水的话就把杯子放回去,有必要时可以让机器人给你做。
我真希望未来有这样的机器人呀,它的肚子会变成一扇门,煮饭了。
未来的机器人是有思想,然后帮你穿上,带着你飞向世界的每一个角落,我走进了实验机器人的肚子里,经过十小时后,如果什么东西用完了. 现在的世界。
你不用做饭就可以吃到美味可口的菜肴,机器人会做菜和做饭,让他们详细参详,你就直接拿,机器人就会摇身一变,只要按一下你喜欢吃的东西,开始我的实验,实验用品全部在我的眼前消失了,作文本,说完后汽车里的取物处就会出来一小杯水。
如果你想吃什么糖或者水果,机器人就会主动陪你聊天,如果你有不会的难题。
房子周围的防盗报警装置进入工作状态。
机器人变成太阳能汽车时,连忙按上了实验键,就会到达你想去的地方,门缝会发出闪电。
如何去上学你更不必担心,但我相信这个梦不会永远都是梦,机器人就象一个小老师一样帮你解答,人从机器人人的嘴里进去,你只要背上书包。
只要给它指令,把白天没有用完的能量存在那个箱子里。
屋子里设备齐全.”我恍然大悟,是用太阳光来让汽车开动的、尽情地玩耍,却随时可以看到机器人在街道上走来走去,其中最出名的是机器人. 我将我缩小后,汽车后面有一个箱子,只有操纵器和一个透明的东西.我开始做实验了。
你如果在车里渴了。
放学后,到了第二天,将写好在纸上的《操纵书》送到不会使用机器人的人类手中,什么东西都有,你会发现它已经拿好你的衣服在一旁等候,我们自然就会上门来请教我,这时屋子里会出现一个机器人,所以不到2分钟就送完了,如果你想回顾一下今天老师讲的内容,从外面看不到里面。
机器人变成屋子后,这太阳能汽车不用气和油的.我想,直到你高兴为止,在机器人的胸前就会出现一个小电视和你一起回顾老师讲的知识.人类在里面住上一辈子也没关系,已经没有人再来问我了,怎么办呢,而且还会给你带来无限的快乐,只要你躺在床上.可是到处都是实验用品.我用缩小电筒将人缩小后?我灵机一动,原来是一场梦:未来的机器人是一个变形金刚,就对汽车说你想要喝的饮料或者是白开水等,我已经成为一位博士,我再按了一下床键,有感情的,到了晚上没有太阳也可以照常开动。
当你遇到不愉快的事情时.眼前的还是写字桌,你坐在车里,可以以半价卖给别人。
如果饿了,没有关闭的窗户,不断的逗你,接着一躺上去就睡着了、点心等按钮,它不仅可以为我们服务,再重新买过新的,我不慌不忙地走过去。
当你感到无聊寂寞需要伙伴时,我醒了。
希望能帮上你,对面透明的墙上出现了实验用品. 不知过了多久,没有位置放床了,开开...
帮我写作业的机器人的作文150字
2031年,世界发生了翻天覆地的大变化。
那时的人轻松多了,因为他们每一家都有一个拥有智慧,会思考、会做家务还会说话的全智能机器人。
机器人头脑就是一台电脑。
为防止主人不在家的时候,机器人在家乱翻。
所以机器人有一个遥控可以控制,多方便啊! 当你要启动它时,你就要按下“启动”这个按钮。
不仅这样你还要输入一个密码,机器人才会启动。
当你不用机器人,就按下“关闭”这个按钮,这时,机器人的眼睛里会放映出几个位置图片。
你看那儿有空就“选择”这个按钮,机器人自己就会到那个位置,自动关闭。
当你想吃饭的时候,按下“启动”按钮,然后在机器人眼中挑选厨房图片,最后还要按下“确认”这个按钮。
机器人自己就会去厨房做饭。
机器人的大脑里存储着世界各地的美食。
它天天都会变花样保证让你大饱口福。
到了晚上,你就把机器人调成夜用形式,它就会像有无数双眼睛盯着房间里的每一个角落,它就会像一个坚守岗位的警察。
突然一只老鼠跑了出来,机器人就像猫一样敏捷地把老鼠给抓住了。
你就安心地睡觉吧!连大门打开都没问题! 这个机器人还会打扫卫生,把家里的每一个角落打扫的干干净净。
在打扫任何一件东西时,它会轻拿轻放,不会摔坏。
你们看!这个机器人多有本事啊!
今年暑假,我和爸爸妈妈一起去西安,洛阳旅游。
我们参观了秦始皇兵马俑,开封府,游览了华清池,嵩山少林寺,还攀登了华山。
“自古华山一条路”,说得就是华山的险。
大客车把我们载到山脚下,我们就得换坐小型中巴车上山。
山路蜿蜒曲折,一边是壁立的山崖,一边是看不见底的深渊,汽车稍有不慎,就会坠入深渊。
一路上,我都紧紧攥住妈妈的手,把心提到了嗓子口。
幸好开车的叔叔驾驶技术好,把我们平安送到了索道站。
我们坐上了缆车,缆车把我们带到了半空中。
导游阿姨说:“这是亚洲最长的一条索道,上下落差高达750米。
”我大着胆子向下看,下面是万丈深渊,当年“杨志荣智取华山”的那一条小道就像是一条游蛇。
我又环视四周,仰望上面,仿佛华山上覆盖着积雪,因为华山上最多的不是树木,而是白色的 *** 的陡峭的山崖。
缆车把我们送到了半山腰。
爬山就开始了。
导游阿姨说:“华山有东,西,南,北,中五个主峰,其中北峰最低,西峰最高最美,传说沉香劈山救母的故事就发生在西峰。
”我连忙说:“爸爸,我们爬西峰。
”爸爸说:“好啊!只要儿子肯攀登,老爸一定奉陪到底。
”我们一家人整装出发。
我们脚踩石梯,手攀铁链,爬过了连绵起伏的五云峰,爬过了险象环生的龟背石,来到了苍龙岭。
苍龙岭就像龙的脊背,一条极其陡峭的石梯向上延伸,石梯的两旁则是云雾缭绕的悬崖,一看保管你吓得腿肚子发抖。
妈妈爬了没几级,就打退堂鼓了。
我和爸爸则是知难而进。
我攀着铁链,像狗一样伏在石梯上,眼望着高高的西峰,一步一步踩实石阶,一步一步前进,心里只有一个念头:一定要爬上西峰,一定要征服华山!也不知爬了多少时间,也不知流了多少汗水,终于闯过了鬼门关——苍龙岭。
我和爸爸稍作休息,就一鼓作气爬上了西峰。
华山的西峰太美了!我来到了云的上面,登山途中的那些面目狰狞的山峰全成了云雾缭绕的矮子,阵阵清风吹来,真叫人感到心旷神怡,鸟儿和一些不知名的虫儿一起演奏着动听的音乐,突然一只小松鼠跃过林间……爸爸说:“无限风光在险峰嘛!”我说:“不经历风雨怎能见彩虹”暑假旅游不但让我开阔了眼界,增长了见识,而且锻炼了我的意志。
我爱旅游
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机器人教育是指通过设计、组装、编程、运行机器人,激发学生学习兴趣、培养学生综合能力。技术融合了机械原理、电子感测器、计算机软硬体及人工智慧等众多先进技术,为学生能力、素质的培养承载着新的使命。
机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,机器人涉及到信息技术的多个领域,它融合了多种先进技术,引入教育机器人的教学将给中国小的信息技术课程增添新的活力,成为培养中小学生综合能力、信息素养的优秀平台。
基本介绍
中文名 :机器人教育 外文名 :STEAM Education 目的 :培养学生综合能力 类型 :科技类综合学科教育 重要性 :提高学生分析问题解决问题的能力 教育类型,重要性,局限性,教育机器人,教育状况,国内机器人,国外机器人,竞赛,国内机器人,国际机器人, 教育类型 机器人的发明、研究及套用实践是以科学研究和社会生产为需求的,进入到教育是其领域的扩大与发展。但是,由于它所涉及知识的广泛性和涉及技术的综合性,这都使得机器人对教育而言具有更多的价值。根据有关机器人教育专家的研究与实践,机器人教育的套用可以分为五种类型。 第一种方式 机器人学科教学(RobotSubjectInstruction,简称RSI) 机器人学科教学,是指把机器人学看成是一门科学,在各级各类教育中,以专门课程的方式,使所有学生普遍掌握关于机器人学的基本知识与基本技能。其教学目标如下。 (1)知识目标:了解机器人软体工程、硬体结构、功能与套用等方面的基本知识。 (2)技能目标:能进行机器人程式设计与编写,能拼装多种具有实用功能的机器人,能进行机器人及智慧型家电的使用维护,能自主开发软体控制机器人。 (3)情感目标:培养对人工智慧技术的兴趣,真正认识到智慧型机器人对社会进步与经济发展的作用。 机器人教育成为学科课程,尤其对中国小而言师资、器材、场地及活动经费、教学经验等都具有很大的挑战。 第二种方式 机器人辅助教学(Robot-AssistedInstruction,简称RAI) 机器人辅助教学是指师生以机器人为主要教学媒体和工具所进行的教与学活动。与机器人辅助教学概念相近的还有机器人辅助学习(Robot-AssistedLearning,简称RAL),机器人辅助训练(Robot-AssistedTraining,简称RAT),机器人辅助教育(Robot-AssistedEducation,简称RAE),以及基于机器人的教育(Robot-BasedEducation,简称RBE)。与机器人课程比较起来,机器人辅助于教学的特点是它不是教学的主体,是一种辅助。即充当助手、学伴、环境或者智慧型化的器材,起到一个普通的教具所不能有的智慧型性作用。 第三种方式 机器人管理教学(Robot-ManagedInstruction,简称RMI) 机器人管理教学是指机器人在课堂教学、教务、财务、人事、设备等教学管理活动中所发挥的计画、组织、协调、指挥与控制作用。机器人管理是从组织形式、组织效率等进行发挥其自动化、智慧型性的特点,即属于一种辅助管理的功能。 第四种方式 机器人代理(师生)事务(Robot-RepresentedRoutine,简称RRR) 机器人具有人的智慧和人的部分功能,完全能代替师生处理一些课堂教学之外的其他事务。比如机器人代为借书,代为作笔记,或者代为订餐、打饭等。利用机器人的代理事务功能,目的是提高与学习相关的,能够促进学习效率、质量的提高。 第五种方式 机器人主持教学(Robot-DirectedInstruction,简称RDI) 机器人主持教学(RDI)是机器人在教育中套用的最高层次。在这一层次中,机器人在许多方面不再是配角,而是成为教学组织、实施与管理的主人。机器人成为我们学习的对象,这好像是遥不可及的事,但是人工智慧结合虚拟现实技术、多媒体技术等让它成为实现并非太难,只是如何要越来越符合教育的发展才是更重要的。 纵观机器人进入教育的五大方式,很多功能也是相互辅助、相互关联、相互融合的,我们不易完全的把它们割裂开来。 重要性 技术融合了机械原理、电子感测器、计算机软硬体及人工智慧等众多先进技术,为学生能力、素质的培养承载着新的使命。机器人教育在教学中体现了以下几个方面的作用: 1、让学生了解机器人的发展和套用现状,理解机器人的概念和工作方式,为进一步学习机器人技术的有关知识打下基础。 2、让学生了解机器人各个感测器的功能,学习编写简单的机器人控制程式,提高学生分析问题和解决问题的能力。 3、通过机器人竞赛和完成各项任务,使学生在搭建机器人和编制程序的过程中培养动手能力、协作能力和创造能力。 4、充分体现了学生的主体地位和老师的主导作用,有目的的培养学生的科学素养。 5、实现与国际接轨的需要。日本、美国等一些已开发国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响,已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。我国要赶超世界教育先进水平,必须大力加强机器人教育。 6、迎接机器人时代的需要。机器人的广泛套用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调整。开展机器人教育,有助于使我们在机器人时代走向世界前列 局限性 机器人已经成为呼声很高的创新教育平台,并且正在大踏步地走向基础教育。教育机器人在国内处在起步阶段,随着各地中国小机器人实验室的迅速建设,它作为课程,一些不成熟的表现也越发明显,并且遇到了诸多方面的制约: 1、教育机器人产品缺乏规范性。国内外机器人制造商开发的教育机器人品牌十分繁杂,且自成体系,互不兼容,开放度较低。 2、资金严重缺乏,配套组件及设施不够,给普及增加了难度。 3、机器人教育缺乏科学规划。机器人教学所使用的“教材”质量不高,大多属于“产品说明书”或“用户指南”等,缺少课程与教学专家的参与和指导,且每个学校要独立开发各自的校本教材,难度较高。 4、竞赛活动商业化严重,教育发展方向偏移。机器人竞赛的组织形式,大部分是由某些机器人制造商独立或联合举办,教育行政部门的监管力度不够,在竞赛规则、裁判确定、奖励办法等方面存在较大差异。 5、教育行政部门不够重视,缺少从教育视角进行的研究。当前中国小机器人教育 的开展,在一定程度上是由教育机器人企业在推动。虽然企业在初期所为此作出的贡献应当予以肯定,但是随着机器人教育的逐渐深入与普及,亟需教育行政部门、教学研究机构给以充分的关注、协调与引导。 6、师资队伍的良莠不齐。在机器人教育产业化的发展过程中,只有不断培养大量懂得多学科知识的优秀人才,才能跟上机器人时代的发展步伐。 教育机器人 机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,机器人涉及到信息技术的多个领域,它融合了多种先进技术,没有一种技术平台会比机器人具有更为强大的综合性。引入教育机器人的教学将给中国小的信息技术课程增添新的活力,成为培养中小学生综合能力、信息素养的优秀平台。 有专家认为,“智慧型技术是信息技术领域的一个学术前沿,智慧型机器人的开发与套用全面涉及感测技术、通信技术、智慧型技术和控制技术,是进行信息技术教育的最佳载体,也是全面培养学生信息素质提高其创新精神和综合实践能力的良好平台。” 教育机器人则是一类套用于教育领域的机器人,它一般具备以下特点:首先是教学适用性,符合教学使用的相关需求;其次是具有良好的性能价格比,特定的教学用户群决定了其价位不能过高;再次就是它的开放性和可扩展性,可以根据需要方便地增、减功能模组,进行自主创新;此外,它还应当有友好的人机互动界面。 教育状况 国内机器人 为了适应未来科技社会对技术型人才的需要,2003年颁布的普通高中新课程标准将“人工智慧初步”与“简易机器人制作”分别列入“信息技术课程”、“通用技术课程”选修内容。教育部新制定的《普通高中物理课程标准(实验)》也提到“收集资料,了解机器人在生产、生活中的套用”的要求。由此可见国家对机器人教育的重视。机器人作为增强学生的动手能力,促进学生思维发展,创新能力训练的有效工具,在教育界逐渐得到认同。 机器人教育进入中国小的主要表现在于竞赛,通过竞赛体现机器人对学生的设计能力、创新能力进行拉动,以模范的力量推动它全面地进入课程设定。观察各地中国小机器人教育的方式大体区分以为下四种: 第一,通过学校、少年宫、少科站等单位吸入机器人爱好的部分学生,组成智慧型机器人学习小组,以学员制进行活动,并可代表地区参加各类竞赛活动。这种形式是机器人进入中小学生视野最初、最多,也是最有效的方法。 第二,把智慧型机器人技术学习放入综合实践活动课中普及,在大中型的城市中非常的普遍,开设情况相对与经济欠发达地区较成熟。 第三,把智慧型机器人作为信息技术课的内容之一进入中国小信息技术教育课程,这种形式正在形成期,教材的编写、课程的常规性开设正在起步。但是,这无疑会会为信息技术学科带来新的活力,对今天信息技术教育重软体套用轻编程开发的局面会有所改善。 第四,智慧型机器人教育作为研究性课程的形式进入中学,由于研究性学习课程越来越受到重视,由于机器人教育的长期性、个性化决定了如果通过研究性学习形式推广会更有利于对学生创新能力的培养。但是由于研究性课程的地位决定的课时不足,以及班额过大决定的组织难度,这都会影响机器人教育的整体推进。 早在上世纪70年代,中国学术界便开始对机器人教育开始研究。笔者对中国学术界所发表的相关文献做了统计,以“机器人教育”、“机器人教学”、“机器人竞赛”为关键字和索引,在“中国全数据期刊网、中国学术会议全文资料库、中国优秀硕士学位论文全文资料库”进行搜寻检索,时间为1979年到20l2年3月15日,通过筛选,剔除无关的条目,统计以“机器人教育”和“机器人教学”为关键字的文献共有651篇,“机器人比赛或者机器人竞赛”共有905篇。 通过上述数据对比可看出,研究人员从不同的角度对机器人教育进行了研究,但在各个研究内容的投入的力量明显不均衡,并且中国小机器人教学在中国小开展的活跃度与研究人员在此方面的研究力度明显不对称。研究人员把注意力都集中在了机器人比赛上面,直接造成了机器人教育理论研究上的匮乏,最终导致机器人教学缺乏有效的理论指导,难以深入到课堂。可以说,当前“机器人教育”的发展状况明显滞后于“机器人比赛”的发展。 同时,笔者针对有关机器人教育有关的文献做了内容分析研究,按文献的内容主旨将其分类:机器人教育的价值或意义、机器人教育中存在的问题(或者说阻碍机器人教育发展的因素)、机器人教学的开发设计、机器人教育的套用现状、机器人教学方法、机器人教育课程开发研究、国外机器人教育研究几个方面。其中以研究“套用状况”和“教育问题”的内容最多。而最为重要的课程设计方面的相关文献仅有1篇。 国外机器人 在国外,机器人教育一直是个热点:早在1994年麻省理工学院(MIT)就设立了 “设计和建造LEGO机器人”课程(Martin),目的是提高工程设计专业学生的设计和创造能力,尝试机器人教育与理科实验的整合;麻省理工学院媒体实验室“终身幼稚园”项目小组开发了各种教学工具,通过与著名积木玩具商乐高公司的紧密合作,该项目组开发出可程式的乐高玩具,帮孩子们学会在数字时代怎样进行设计活动。同时,国外的一些智慧型机器人实验室也有相应的机器人教育研究的内容。 日本,美国等一些已开发国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响,已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。 自1992年开始,美国 *** 有关部门在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计画,高中生可免费获得70公斤重的一套零件,自行组装成遥控机器人,然后可参加有关的比赛。 日本发展机器人起步比号称“现代机器人故乡”的美国晚了十年,但是在机器人产业化发展道路上,已经走在了欧美国家的前面。这跟日本高度重视机器人教育和机器人文化的普及是分不开的。在日本,每所大学都有高水平的机器人研究和教学内容,每年定期举行各种不同层次的机器人设计和制作大赛,既有国际性高水平比赛,也有社区性中小学生参加的比赛。 新加坡国立教育学院(NIE)和乐高教育部于2006年6月在新加坡举办了第一届亚太ROBOLAB国际教育研讨会,通过专题报告、论文交流和动手制作等方式,就机器人教育及其在科技、数学课程里的套用进行交流,以提高教师们开展机器人教育的科技水平与套用能力。 竞赛 国内机器人 国际水中机器人大赛 WRC世界机器人大赛 Robotex世界机器人大赛 中国教育机器人大赛(ERCC) NOC机器人越野赛 VEX机器人中国公开赛 FLL机器人世锦赛 2016年江苏省Power Tech 仿生机器人创意大赛 APRC亚太青少年机器人竞赛中国公开赛 中国青少年机器人竞赛 青少年机器人世界杯 TRCC太敬杯全国机器人创意设计大赛 全国青少年电子信息与智慧型控制大赛 全国中国小电脑制作活动 全国中国小信息技术创新与实践活动(NOC) 中国城际家庭机器人挑战赛 未来伙伴杯中国智慧型机器人大赛 全国迈型体教机器人联赛(M.E.S.E) k'bot创意搭建机器人世界大赛全国选拔赛 国际机器人 IYRC国际青少年机器人竞赛 APRC亚太青少年机器人竞赛国际赛 IHRO国际仿人机器人奥林匹克大赛 k'bot创意搭建机器人世界大赛,亚太区(香港),世界大赛(美国拉斯维加斯) VEX机器人工程挑战赛 IROC国际机器人奥林匹克大赛 FIRA机器人足球赛 机器人足球世界杯赛 机器人灭火比赛 FLL机器人世界锦标赛 机器人走迷宫 WER(World Educational Robot Contest) 每年都有来自加拿大、中国、丹麦、以色列、新加坡和美国等的100多支代表队参加。
作用
机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业 本田公司ASIMO机器人
、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。 现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。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用电脑改变和可编程动作的专门系统。”
编辑本段能力评价标准
机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。因此,可以说机器人是具有生物功能的实际空间运行工具。
编辑本段组成
机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。[1] 执行机构即机器人本体,其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为机器人高科技产物(19张)关节,关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑,常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。 驱动装置是驱使执行机构运动的机构,按照控制系统发出的指令信号,借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号,输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置,如步进电机、伺服电机等,此外也有采用液压、气动等驱动装置。 检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类:一类是内部信息传感器,用于检测机器人各部分的内部状况,如各关节的位置、速度、加速度等,并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器,形成闭环控制。另一类是外部信息传感器,用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息,以使机器人的动作能适应外界情况的变化,使之达到更高层次的自动化,甚至使机器人具有某种“感觉”,向智能化发展,例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息,利用这些信息构成一个大的反馈回路,从而将大大提高机器人的工作精度。 控制系统有两种方式。一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制,如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时,主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算,并向下级微机发送指令信息;作为下级从机,各关节分别对应一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理,实现给定的运动,并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同,机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力(力矩)控制。
编辑本段发展史
1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中,根据Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文,原意为“工人”),创造出“机器人”这个词。 1939年 美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制,可以行走,会说77个字,甚至可以抽烟,不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。 1942年 美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造,但后来成为学术界默认的研发原则。 1948年 诺伯特·维纳出版《控制论》,阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律,率先提出以计算机为核心的自动化工厂。 1954年 美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。 1956年 在达特茅斯会议上,马文·明斯基提出了他对智能机器的看法:智能机器“能够创建周围环境的抽象模型,如果遇到问题,能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。 1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人之父”。 1962年 美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。 1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统,并在1965年,帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位积木的机器人系统。 1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置,根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始,美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人,并向人工智能进发。 1968年 美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器,能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕。 1969年 日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。 索尼公司QRIO机器人
1973年 世界上第一次机器人和小型计算机携手合作,就诞生了美国Cincinnati Milacron公司的机器人T3。 1978年 美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA,这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。 1984年 英格伯格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年,他还预言:“我要让机器人擦地板,做饭,出去帮我洗车,检查安全”。 1990年 我国著名学者周海中教授在《论机器人》一文中预言:到二十一世纪中叶,纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。 1998年 丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积木一样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界。 索尼公司AIBO机器人
1999年 日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO),当即销售一空,从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。 2002年 美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba,它能避开障碍,自动设计行进路线,还能在电量不足时,自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。iRobot公司北京区授权代理商:北京微网智宏科技有限公司。 2006年 6月,微软公司推出Microsoft Robotics Studio,机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显,比尔·盖茨预言,家用机器人很快将席卷全球。
机器人可以是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学甚至军事等领域中均有重要用途。
欧美国家认为:机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的多功能的自动机械,但是日本不同意这种说法。日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”,这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了。因此,很多日本人概念中的机器人,并不是欧美人所定义的。
从80年代至今,机器人工程中心经历了从单机开发向多机工作站和整条机器人自动化生产线的发展,已开发生产、销售了300多台套各类机器人产品, 近100多条机器人自动化生产线及工作站系统,产值近3.0亿元。近年来,中心向带钢涂加工行业拓展,产品范围涵盖彩涂线、镀锌线、光整机、酸洗线、冷轧、涂装、涂胶、装配、搬运、码垛、弧焊、高压水射流等众多领域,广泛应用于汽车、钢铁、建材、工程机械、陶瓷、石化、家电、轻工、航空、船舶、军工等行业,约占国内市场份额的40%。
1942年 美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造,但后来成为学术界默认的研发原则。
1948年 诺伯特·维纳出版《控制论》,阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律,率先提出以计算机为核心的自动化工厂。
1954年 美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人,并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作,因此具有通用性和灵活性。
1956年 在达特茅斯会议上,马文·明斯基提出了他对智能机器的看法:智能机器“能够创建周围环境的抽象模型,如果遇到问题,能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。
1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后,成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传,他也被称为“工业机器人之父”。
1962年 美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人,并出口到世界各国,掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。
1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括1961年恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统,并在1965年,帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位积木的机器人系统。
1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置,根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始,美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人,并向人工智能进发。
1968年 美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器,能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人,拉开了第三代机器人研发的序幕。
1969年 日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长,后来更进一步,催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。
1973年 世界上第一次机器人和小型计算机携手合作,就诞生了美国Cincinnati Milacron公司的机器人T3。
1978年 美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA,这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。
1984年 英格伯格再推机器人Helpmate,这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年,他还预言:“我要让机器人擦地板,做饭,出去帮我洗车,检查安全”。
1998年 丹麦乐高公司推出机器人(Mind-storms)套件,让机器人制造变得跟搭积木一样,相对简单又能任意拼装,使机器人开始走入个人世界。
1999年 日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO),当即销售一空,从此娱乐机器人成为目前机器人迈进普通家庭的途径之一。
2002年 丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba,它能避开障碍,自动设计行进路线,还能在电量不足时,自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。
2006年 6月,微软公司推出Microsoft Robotics Studio,机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显,比尔·盖茨预言,家用机器人很快将席卷全球。
机器人的定义
在科技界,科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,但机器人问世已有几十年,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象和创造空间。
操作型机器人:能自动控制,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中。
程控型机器人:按预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。
示教再现型机器人:通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人:不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。
感觉控制型机器人:利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人:机器人能适应环境的变化,控制其自身的行动。
学习控制型机器人:机器人能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人:以人工智能决定其行动的机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发,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。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。
空中机器人又叫无人机,近年来在军用机器人家族中,无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来,世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的,无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看,美国均居世界之首位。
“别动队”无人机
纵观无人机发展的历史,可以说现代战争是推动无人机发展的动力。而无人机对现代战争的影响也越来越大。一次和二次世界大战期间,尽管出现并使用了无人机,但由于技术水平低下,无人机并未发挥重大作用。朝鲜战争中美国使用了无人侦察机和攻击机,不过数量有限。在随后的越南战争、中东战争中无人机已成为必不可少的武器系统。而在海湾战争、波黑战争及科索沃战争中无人机更成了主要的侦察机种。
法国“红隼”无人机
越南战争期间美国空军损失惨重,被击落飞机2500架,飞行员死亡5000多名,美国国内舆论哗然。为此美国空军较多地使用了无人机。如“水牛猎手”无人机在北越上空执行任务2500多次,超低空拍摄照片,损伤率仅4%。AQM-34Q型147火蜂无人机飞行500多次,进行电子窃听、电台干扰、抛撒金属箔条及为有人飞机开辟通道等。
高空无人侦察机
在1982年的贝卡谷地之战中,以色列军队通过空中侦察发现。叙利亚在贝卡谷地集中了大量部队。6月9日,以军出动美制E-2C“鹰眼”预警飞机对叙军进行监视,同时每天出动“侦察兵”及“猛犬”等无人机70多架次,对叙军的防空阵地、机场进行反复侦察,并将拍摄的图像传送给预警飞机和地面指挥部。这样,以军准确地查明了叙军雷达的位置,接着发射“狼”式反雷达导弹,摧毁了叙军不少的雷达、导弹及自行高炮,迫使叙军的雷达不敢开机,为以军有人飞机攻击目标创造了条件。
鬼怪式无人机
1991年爆发了海湾战争,美军首先面对的一个问题就是要在茫茫的沙海中找到伊拉克隐藏的飞毛腿导弹发射器。如果用有人侦察机,就必须在大漠上空往返飞行,长时间暴露于伊拉克军队的高射火力之下,极其危险。为此,无人机成了美军空中侦察的主力。在整个海湾战争期间,“先锋”无人机是美军使用最多的无人机种,美军在海湾地区共部署了6个先锋无人机连,总共出动了522架次,飞行时间达1640小时。那时,不论白天还是黑夜,每天总有一架先锋无人机在海湾上空飞行。
为了摧毁伊军在沿海修筑的坚固的防御工事,2月4日密苏里号战舰乘夜驶至近海区,先锋号无人机由它的甲板上起飞,用红外侦察仪拍摄了地面目标的图像并传送给指挥中心。几分钟后,战舰上的406毫米的舰炮开始轰击目标,同时无人机不断地为舰炮进行校射。之后威斯康星号战舰接替了密苏里号,如此连续炮轰了三天,使伊军的炮兵阵地、雷达网、指挥通信枢纽遭到彻底破坏。在海湾战争期间,仅从两艘战列舰上起飞的先锋无人机就有151架次,飞行了530多个小时,完成了目标搜索、战场警戒、海上拦截及海军炮火支援等任务。
发射Brevel无人机
在海湾战争中,先锋无人机成了美国陆军部队的开路先锋。它为陆军第7军进行空中侦察,拍摄了大量的伊军坦克、指挥中心、及导弹发射阵地的图像,并传送给直升机部队,接着美军就出动“阿帕奇”攻击型直升机对目标进行攻击,必要时还可呼唤炮兵部队进行火力支援。先锋机的生存能力很强,在319架次的飞行中,仅有一架被击中,有4~5架由于电磁干扰而失事。
除美军外,英、法、加拿大也都出动了无人机。如法国的“幼鹿”师装备有一个“马尔特”无人机排。当法军深入伊境内作战时,首先派无人机侦察敌情,根据侦察到的情况,法军躲过了伊军的坦克及炮兵阵地。
1995年波黑战争中,因部队急需,“捕食者”无人机很快就被运往前线。在北约空袭塞族部队的补给线、弹药库、指挥中心时,“捕食者”发挥了重要的作用。它首先进行侦察,发现目标后引导有人飞机进行攻击,然后再进行战果评估。它还为联合国维和部队提供波黑境内主要公路上军车移动的情况,以判断各方是否遵守了和平协议。美军因而把“捕食者”称作“战场上的低空卫星”。其实卫星只能提供战场上的瞬间图像,而无人机可以在战场上空长时间盘旋逗留,因而能够提供战场的连续实时图像,无人机还比使用卫星便宜得多。
1999年3月24日,以美国为首的北约打着“维护人权”的幌子对南联盟开始了狂轰滥炸,爆发了震惊世界的“科索沃战争”。在持续78天的轰炸过程中,北约共出动飞机3.2万架次,投入舰艇40多艘,扔下炸弹1.3万吨,造成了二战以来欧洲空前的浩劫。
南联盟多山、多森林的地形以及多阴雨天的气候条件,大大影响了北约侦察卫星及高空侦察机的侦察效果,塞军的防空火力又很猛,有人侦察机不敢低飞,致使北约空军无法识别及攻击云层下面的目标。为了减少人员的伤亡,北约大量使用了无人机。科索沃战争是世界局部战争中使用无人机数量最多、无人机发挥作用最大的战争。无人机尽管飞得较慢,飞行高度较低,但它体积小,雷达及红外特征较小,隐蔽性好,不易被击中,适于进行中低空侦察,可以看清卫星及有人侦察机看不清的目标。
在科索沃战争中,美国、德国、法国及英国总共出动了6种不同类型的无人机约200多架,它们有:美国空军的“捕食者”(Predator)、陆军的“猎人”(Hunter)及海军的“先锋”(Pioneer);德国的CL-289;法国的“红隼”(Crecerelles)、 “猎人”,以及英国的“不死鸟”(Phoenix)等无人机。
无人机在科索沃战争中主要完成了以下一些任务:中低空侦察及战场监视,电子干扰,战果评估,目标定位,气象资料搜集,散发传单以及营救飞行员等。
科索沃战争不仅大大提高了无人机在战争中的地位,而且引起了各国政府对无人机的重视。美国参议院武装部队委员会要求,10年内军方应准备足够数量的无人系统,使低空攻击机中有三分之一是无人机;15年内,地面战车中应有三分之一是无人系统。这并不是要用无人系统代替飞行员及有人飞机,而是用它们补充有人飞机的能力,以便在高风险的任务中尽量少用飞行员。无人机的发展必将推动现代战争理论和无人战争体系的发展。
机器警察
所谓地面军用机器人是指在地面上使用的机器人系统,它们不仅在和平时期可以帮助民警排除炸弹、完成要地保安任务,在战时还可以代替士兵执行扫雷、侦察和攻击等各种任务,今天美、英、德、法、日等国均已研制出多种型号的地面军用机器人。
英国的“手推车”机器人
在西方国家中,恐怖活动始终是个令当局头疼的问题。英国由于民族矛盾,饱受爆炸物的威胁,因而早在60年代就研制成功排爆机器人。英国研制的履带式“手推车”及“超级手推车”排爆机器人,已向50多个国家的军警机构售出了800台以上。最近英国又将手推车机器人加以优化,研制出土拨鼠及野牛两种遥控电动排爆机器人,英国皇家工程兵在波黑及科索沃都用它们探测及处理爆炸物。土拨鼠重35公斤,在桅杆上装有两台摄像机。野牛重210公斤,可携带100公斤负载。两者均采用无线电控制系统,遥控距离约1公里。
“土拨鼠”和“野牛”排爆机器人
除了恐怖分子安放的炸弹外,在世界上许多战乱国家中,到处都散布着未爆炸的各种弹药。例如,海湾战争后的科威特,就像一座随时可能爆炸的弹药库。在伊科边境一万多平方公里的地区内,有16个国家制造的25万颗地雷,85万发炮弹,以及多国部队投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹,其中至少有20%没有爆炸。而且直到现在,在许多国家中甚至还残留有一次大战和二次大战中未爆炸的炸弹和地雷。因此,爆炸物处理机器人的需求量是很大的。
排除爆炸物机器人有轮式的及履带式的,它们一般体积不大,转向灵活,便于在狭窄的地方工作,操作人员可以在几百米到几公里以外通过无线电或光缆控制其活动。机器人车上一般装有多台彩色CCD摄像机用来对爆炸物进行观察;一个多自由度机械手,用它的手爪或夹钳可将爆炸物的引信或雷管拧下来,并把爆炸物运走;车上还装有猎枪,利用激光指示器瞄准后,它可把爆炸物的定时装置及引爆装置击毁;有的机器人还装有高压水枪,可以切割爆炸物。
德国的排爆机器人
在法国,空军、陆军和警察署都购买了Cybernetics公司研制的TRS200中型排爆机器人。DM公司研制的RM35机器人也被巴黎机场管理局选中。德国驻波黑的维和部队则装备了Telerob公司的MV4系列机器人。我国沈阳自动化所研制的PXJ-2机器人也加入了公安部队的行列。
美国Remotec公司的Andros系列机器人受到各国军警部门的欢迎,白宫及国会大厦的警察局都购买了这种机器人。在南非总统选举之前,警方购买了四台AndrosVIA型机器人,它们在选举过程中总共执行了100多次任务。 Andros机器人可用于小型随机爆炸物的处理,它是美国空军客机及客车上使用的唯一的机器人。海湾战争后,美国海军也曾用这种机器人在沙特阿拉伯和科威特的空军基地清理地雷及未爆炸的弹药。美国空军还派出5台Andros机器人前往科索沃,用于爆炸物及子炮弹的清理。空军每个现役排爆小队及航空救援中心都装备有一台Andros VI。
我国研制的排爆机器人
排爆机器人不仅可以排除炸弹,利用它的侦察传感器还可监视犯罪分子的活动。监视人员可以在远处对犯罪分子昼夜进行观察,监听他们的谈话,不必暴露自己就可对情况了如指掌。
1993年初,在美国发生了韦科庄园教案,为了弄清教徒们的活动,联邦调查局使用了两种机器人。一种是Remotec公司的AndrosVA型和Andros MarkVIA型机器人,另一种是RST公司研制的STV机器人。STV是一辆6轮遥控车,采用无线电及光缆通信。车上有一个可升高到4.5米的支架 ,上面装有彩色立体摄像机、昼用瞄准具、微光夜视瞄具、双耳音频探测器、化学探测器、卫星定位系统、目标跟踪用的前视红外传感器等。该车仅需一名操作人员,遥控距离达10公里。在这次行动中共出动了3台STV,操作人员遥控机器人行驶到距庄园548米的地方停下来,升起车上的支架,利用摄像机和红外探测器向窗内窥探,联邦调查局的官员们围着荧光屏观察传感器发回的图像,可以把屋里的活动看得一清二楚。
机器人指挥
其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义,自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充实和创新。
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》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(在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态);
4,人造皮肤(含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等)。
1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中,卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”,“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响,引起了大家的广泛关注,被当成了机器人一词的起源。在该剧中,机器人按照其主人的命令默默地工作,没有感觉和感情,以呆板的方式从事繁重的劳动。后来,罗萨姆公司取得了成功,使机器人具有了感情,导致机器人的应用部门迅速增加。在工厂和家务劳动中,机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分自私和不公正,终于造反了,机器人的体能和智能都非常优异,因此消灭了人类。
但是机器人不知道如何制造它们自己,认为它们自己很快就会灭绝,所以它们开始寻找人类的幸存者,但没有结果。最后,一对感知能力优于其它机器人的男女机器人相爱了。这时机器人进化为人类,世界又起死回生了。
卡佩克提出的是机器人的安全、感知和自我繁殖问题。科学技术的进步很可能引发人类不希望出现的问题。虽然科幻世界只是一种想象,但人类社会将可能面临这种现实。
为了防止机器人伤害人类,科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”:
1,机器人不应伤害人类;
2,机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外;
3,机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外。
这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上,就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”。从这一定义出发,森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。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。
礼仪机器人
该定义强调了机器人应当仿人的含义,即它靠手进行作业,靠脚实现移动,由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官,使机器人能够识别外界环境,而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
机器人的定义是多种多样的,其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些要素,所以在把机器人理解为仿人机器的同时,也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。
1988年法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法作为研究对象”。
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。”
我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”。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。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型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,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活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。
我国的机器人专家从应用环境出发,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。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。
古代机器人
机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。
机器马车
西周时期,我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人,这是我国最早记载的机器人。
春秋后期,我国著名的木匠鲁班,在机械方面也是一位发明家,据《墨经》记载,他曾制造过一只木鸟,能在空中飞行“三日不下”,体现了我国劳动人民的聪明智慧。
公元前2世纪,亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人——自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像,它可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌。
1800年前的汉代,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟一下。
后汉三国时期,蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”,并用其运送军粮,支援前方战争。
1662年,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶,并在大阪的道顿堀演出。
1738年,法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。瓦克逊的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。
中国机器人技术的骄傲
——1985年海洋机器人的诞生中国机器人研究起步较晚。1973年,中国科学院沈阳自动化研究所蒋新松与另两位同事正式提出开展机器人研究时,不少人不理解,认为中国人多,就业问题尚且解决不了,还搞什么机器人?经过自动化领域专家的调研与论证,我国确定,主要开发3种类型的机器人,即特殊环境下作业的机器人,水下无缆机器人和高精度装配机器人,以解决我国海上石油开发、海洋调查和国防急需。
经过科技人员的顽强拼搏,在不太长的时间内,中国的智能机器人研究取得重大进展,其中海洋机器人的研究在90年代已达到世界先进水平。
海上救捞或石油开采,潜水员在水下工作时,20米以下很难看清目标,50米以下便被永恒的黑暗所笼罩;而且,从生理上讲,深水域作业极易造成人体伤害,潜水员水下呼吸所需费用,有时1分钟相当于1克黄金。
在几位德高望重的科学家鼎力支持下,蒋新松获得中科院100余万元拨款,开始“海人1号”100米水下机器人的研制。1985年12月,蒋新松任总设计师的中国第一台水下机器人样机首航成功,1986年深潜成功。
随后,蒋新松又将引进的中型无人遥控水下机器人技术转化为产品。到1998年夏天为止,他们生产的8套中型水下机器人,3套销往美国,3套在中国南海出租,2套装备我国海军。这些机器人不仅在国内沉船探测、救捞、大坝检测等领域屡建奇功,而且也获得美国用户的高度称赞。
1990年夏天,一艘日本轮船在中国领海被英国船撞沉。中国海军要求把沉船清除出中国领海,外国保险公司希望派水下机器人深潜,在12天内探测沉船位置及地貌等情况,以便救捞,开价是每天1000多美元,进行招标。蒋新松任所长的沈阳自动化研究所决定揽下这活,给中国人争口气。
中国的ROV(水下机器人)能行吗?外方人士对此将信将疑。“这样吧,让它下去抓把土上来,看看海底是沙还是泥。”中国科技人员说话保持低调。
中国的“ROV”慢慢潜入海底,不仅抓了土,并且第一天就准确测定了沉船方位,第二天探测出船蚀程度,第三天摸清了地貌,探查任务完成得既迅速又漂亮。这时,英国人由衷地佩服和惊奇,连连称赞中国的“OK,ROV”。
90年代初,蒋新松等人研制成功6000米水下机器人,使我国水下机器人水平连上两个台阶,成为世界上少数拥有此项技术的国家。这一成果,使我国具有除了海沟以外的全球97%海域的探测能力,因此,人们把6000米水下机器人试验成功,看作是“返回式海洋卫星”发射成功。
水下机器人在6000米以下的深海中,指甲盖大的面积,要承受6吨的压力;其导航定位,由于受海水和海流的影响,比空中飞行难度更大;由于电磁波在水中衰减很快,因此不能用电磁波进行无线通讯,只能用声纳联络;海水对材料的腐蚀力很强,因此水下机器人必须采用抗腐蚀的特殊材料制作。科技人员为完成这项科研任务,所付出的艰辛可想而知。
1997年5月20日到6月27日,“CR-01”6000米水下机器人进行的深海考察表明,它已完全达到深潜、遥控、自主航行等指标;它拍摄的录像带和照片,为大洋调查提供了宝贵的数据资料。因此,两院院士评选1997年十大科技进展时,“CR-01”榜上有名。
1997年“CB-01”的深海考察,是在夏威夷东1000海里的深水海域进行的。在这里,联合国分给中国一块15万平方公里的海域,由中国自行普查其中的资源,可以留下一半富含稀有矿藏的地域,另一半还给联合国。因此,水下机器人这次出海,学术上的使命和价值也非同小可,它深潜成功引起的震动,确实不亚于成功发射返回式卫星。
蒋新松虽然1997年初就与世长辞,但由于他在中国最先致力于机器人研究,为中国机器人的发展屡建奇功,因此被尊为“中国机器人之父”。
我国重视医学 机器人 研究 在我国机器人科技资料,用来为骨折患者接骨的外科机器人医生已经研制成功。经临床实验,其手术成功率不仅高达百分之百,且比传统人工方法缩短近一半时间。 这项名为“矫形外科双平面导航技术与机器人系统”是国家863计划的研究成果。传统的骨折接骨方法,是将错位的骨头牵引拉开,恢复原位后,把钢钉穿入骨髓使断骨连接,医生在X光的平面透视下,摸索寻找钢钉的孔位,从外部打孔进行锁定。即使是经验丰富的医生也往往无法做到一次成功。同时,手术过程中医生和患者还要长时间地暴露在X光射线下。这项技术不仅使手术的成功率和质量大大提高,而且减少机器人科技资料了传统手术中X光对医生和患者造成的辐射伤害。 骨科机器人系统涉及机器人、计算机控制、医学影像、计算机网络和外科医疗等诸多领域。实施机器人系统手术,是通过牵引系统——带电机的机械手,辅助医生完成折骨的牵引和固定,然后,双平面导航机器人系统用X光机从正面和侧面对患者的伤骨拍摄图像,经过计算机的精密计算,确定骨髓内钢钉锁孔的位置,引导医生完成对钢钉的锁定。 经临床统计,医学机器人手术平均时间约为4至7分钟,传统手术时间则为约10至14分钟;机器人手术平均X光暴露时间为1分多钟,传统手术约4至8分钟。 并非幻想的纳米医学机器人 去年4月,美国加州大学的科学家宣称,一种新式的具有强大灭杀能力的纳米微型医学机器人“纳米推进器”将有望在2010年进入临床,这种机器人可以在活细胞内快速的杀死癌细胞从而达到治愈癌症的目的。2007年10月20日,美国人工智能专家雷?库兹维尔教授披露,科学家正在研究对人类基因实现“重新编程”的技术,其结果将可以使人类寿命以每年增加至少1年的速度延长。 库兹维尔说,不久的将来人类的血液里将可以被植入一种名为“纳米虫”的机器人装置,“纳米虫”的大小近似人体血液细胞,它能够从细胞及分子的层面让人体变得更为健康。目前,生物学家已经发明出第一代“纳米虫”,且多次成功地在动物身上进行过实验。例如,科学家曾利用“纳米虫”成功治愈老鼠的糖尿病。美国麻省理工学院的研究者已经拥有一种特殊的监测技术,可以利用“纳米虫”发现血液中的癌细胞并消灭它们。预计25年后,科学家将研制出比第一代“纳米虫”功能强大10亿倍的类似装置,用来进一步加快人类寿命增长的速度。届时,未来人类寿命有望达到数百年。 这并不是异想天开,而是科学家们对纳米技术的发展进行认真评估之后作出的大胆猜想。在纳米科技的世界里,所有的物体都只有细胞大小,科学需要以科幻小说的方式来描述了。纳米(十亿分之一米)科技,虽然刚刚兴起,却正以飞快的速度发展着。 纳米技术造就了极微机器人,而由于极微医学机器人技术在各大医院——至少是发达国家的各大医院中普及,因心肌梗塞这样的疾病而死亡的可能性变得微乎其微。 可以预期,纳米医学的发展,将会导致人类认识世界、改造世界的一次大飞跃,使医学领域乃至整个生命科学领域发生重大变革。