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機器人技術(shù)的展望
即使在目前嚴峻的經(jīng)濟形勢下,，仍有面向各個新應(yīng)用領(lǐng)域的機器人不斷涌現(xiàn)出來,。在制造業(yè)方面,，盡管增長速度受到資金的限制,，機器人的數(shù)量仍在不斷增加,。另外，醫(yī)療,、服務(wù),、空間和軍事領(lǐng)域等機器人市場也在增長中。與此同時,，曾經(jīng)是科幻小說素材的消費機器人時代已隨著清掃機器人的出現(xiàn)而到來并開始改變我們的日常家庭生活,。
目前的增長并非僅僅是短期的狂熱。許多枯燥,、骯臟和危險的工作終將由機器人來完成,，但技術(shù)將如何發(fā)展才能滿足這個未來需求呢？
要使機器人真正成為我們生活中無處不在的東西,，必須在下列方面取得技術(shù)進步：
•縮短實時系統(tǒng)響應(yīng)的總時間(從傳感器到執(zhí)行器)以增強機器人的性能,；
•具有*的人工智能以增強自主決策能力;
•傳感器和執(zhí)行器更為小巧和輕便以減小機器人的體積并提高能效；
•具有能量監(jiān)測和發(fā)電能力以延長自主工作時間,。
我們可以通過研究機器人技術(shù)的現(xiàn)狀來窺探或展望機器人技術(shù)的未來,。把具有代表性的機器人吊上解剖臺并認真審視其“解剖結(jié)構(gòu)”無疑是完成這個任務(wù)的好方法。
任何好醫(yī)生都知道解剖研究應(yīng)從器官分類開始,，這里,，我們首先對機器人的“器官”進行分類。我們可以把機器人的構(gòu)件按照電子功能分為5大類：傳感器,、通訊部分,、控制部分、執(zhí)行器和電源,。
傳感器
除操作程序之外,，機器人的輸入絕大部分來自所包含的傳感器。就像我們自己的五官一樣,，傳感器向機器人提供有關(guān)外部世界的信息,。舉例來說，自主行走型機器人需要了解周圍環(huán)境以便走動,，而以感知環(huán)境信息為主要目標的機器人需要把信息反饋給遠程操作員(火星車是一個特別有名的例子),。無論哪種情況，傳感器都是機器人解剖結(jié)構(gòu)的重要組成部分,。
人們已經(jīng)為科學(xué)研究和工程實現(xiàn)設(shè)計出種類繁多的傳感器,，許多傳感器可通過電子接口應(yīng)用在機器人中。對機器人而言,，CMOS成像器,、紅外線測距儀、壓力傳感器和加速度計是更為常見的傳感器,。
在大量現(xiàn)有傳感器的基礎(chǔ)上,，機器人傳感技術(shù)的未來將向更小,、更輕、性價比更高且更易于整合的方向發(fā)展,。
通訊
對于機器人而言，內(nèi)部和外部通訊都是至關(guān)重要的,。內(nèi)部通訊直接決定了操作的實時性,。猶如人類的神經(jīng)系統(tǒng)，內(nèi)部通訊把信息從傳感器饋送給處理器或機器人的控制部分,。內(nèi)部通信協(xié)議的速度直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度,。
實時性并不是外部通訊的一貫性要求，如下載程序或數(shù)據(jù)文件就不需要即時響應(yīng),。但在某些情況下,，如在控制遙控型機器人的運動時，外部通訊的實時性則具有至關(guān)重要的作用,，因為任何拖延都可能造成事故,。
未來對機器人通訊的要求，不論是內(nèi)部通訊還是外部通訊,，都將歸結(jié)為“更快”,。特別地，更寬的帶寬和為其它行業(yè)開發(fā)的高速協(xié)議將受到機器人設(shè)計者的歡迎并被加以利用,。
控制
控制或處理節(jié)點是機器人系統(tǒng)的“腦”,。對傳感器數(shù)據(jù)的處理能力將決定機器人實現(xiàn)*工作方式的能力。
機器人領(lǐng)域不僅對處理能力有更高的需求,，某些控制方面的功能對機器人也很重要,。由于機器人需要移動，為使機器人及周圍物件免遭破壞,，機器人應(yīng)具有中斷水平的實時處理能力,。在某些情況下，碰撞檢測和避障處理在靠近動作機構(gòu)但與主控制節(jié)點分離的處理器中完成,。這種類型的外設(shè)控制可以分擔(dān)主處理器的處理負荷并對刺激猶如“潛意識”般地做出反應(yīng),。
軟件正在成為機器人領(lǐng)域中重大的研發(fā)領(lǐng)域。研究人工智能,，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的是使計算機(因而機器人)能夠更好地自己學(xué)習(xí)如何來完成任務(wù),。對控制算法的改進也正在進行中。
在談到Mobile Robots公司工程人員的硬件/軟件比例時,，該公司執(zhí)行官Jeanne Dietsch說：“我們是一家軟件公司,。”事實上，Mobile Robots公司生產(chǎn)自己的硬件機器人平臺,，而且是少數(shù)幾家這樣做的公司之一,，但該公司的創(chuàng)新主要在軟件方面,。
在某種程度上，機器人技術(shù)的進步類似于人類物種的進化,。對生拇指和其它物理進步必須借助大腦功能的改進才會更好地發(fā)揮作用,。
因而，控制和處理基礎(chǔ)設(shè)施的進步是機器人取得實質(zhì)性進化的必要條件,。
執(zhí)行器
機器人系統(tǒng)區(qū)別于其它電子系統(tǒng)的特性之一是移動,。只有具有移動能力的系統(tǒng)才能歸類到機器人。要使機器人移動,，就必須為之提供執(zhí)行器,。常見的執(zhí)動器是電動機(直流、步進或伺服電機),，盡管也使用非電磁(如氣動和液壓)執(zhí)行器,。
電機技術(shù)的創(chuàng)新及更好的材料和更*的制造能力已逐步減小了電機的尺寸并提高了電機的效率，但執(zhí)行器技術(shù)的真正創(chuàng)新將來自其它領(lǐng)域,，如可電彎曲的合金,。這些“納米肌肉”將改變機器人移動的方式，幫助機器人設(shè)計師模仿人類和動物的動作,。這種合金很輕,，其機械性能與我們自己的肌肉相近。
總之,，材料領(lǐng)域的研究將向我們提供響應(yīng)速度更快,、力量更大、重量更輕,、可充當為肌型執(zhí)行器的合金,。
電源
由于有線電源不適于自行移動的機器人，在機器人中常見的電源是電池,。但電池顯然是機器人長期現(xiàn)場部署的限制因素,，而且，如所周知,，運動會相對消耗更多的能量,。另外，電池可能也是機器人系統(tǒng)中大和重的一個部分,，對于要求體積小機動性強的機器人來說,，這將給機械設(shè)計帶來問題。
因而,，機器人行業(yè)將會對電池技術(shù)的任何進步迅速加以利用,。
在未來，預(yù)計對自行發(fā)電的機器人的需求將會增加。目前,，已經(jīng)出現(xiàn)了利用太陽能和其它能量收獲方法以增加其能量供給的機器人,。電源領(lǐng)域近的創(chuàng)新之一是Robotic Technology公司的Eatr機器人(強動力自主戰(zhàn)術(shù)機器人)，它可以收集和燃燒生物體來增加其能量供給,。