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    工業人工智能機器人介紹(二)

    2022-04-05 07:53:01    來源:程序員客棧

    怎樣從機器人的“手相”看出它是干什么職業的呢?

    很簡單。瞧,三鉤抓鉗,那是吊鉤大型鑄件用的;吸盤,是吸拿玻璃板用的;鏟斗,是裝散物質用的;鉆頭、噴漆槍、自動螺帽扳手……器械直接固定在手上,而不是固定在現在已經不需的夾具中。

    人類的雙手無所不能,機器人“雙手”的終端裝置同樣也是形形色色的。最流行的是像鳥嘴或蟹螫蟲一樣的“二趾爪”,它可以完成抓取和移送大多數零件。如果要求更牢固地抓住零件,尤其是圓形零件,就要使用三趾爪;如果零件又粗又長,那就改用多爪抓鉤——用幾個二趾爪或三趾爪從許多地方同時抓住長管子;輸送液體使用斗勺,抓取散體物使用三爪小斗勺;如果零件是很大的平板形的,那就使用類似章魚身上的吸盤;如果抓取鋼件或白鐵件,還可以用磁性抓具。如果要抓管型的或空心圓柱體件,則可以用張合的抓爪、特殊的梨狀充氣器、穿進管子去的小棒子。

    除了靈巧之外,機器人的“手”大小也不同:有用以抓取好幾噸重的軸輥的大爪子,也有用來同微電子產品和鐘表齒輪打交道用的小鑷子。有些像胡須一樣細的手指需要用顯微鏡來看,才知道它如何同小小的零件打交道。總之,機器人的“手”可能模仿一切動物的手、爪,甚至為了美觀,有時可能“發育”得更加優雅。但就目前而言,還是僅以實用為主要目的。

    學會走路人們習慣于把機器人所進行的動作分為三類:局部動作、區域動作、總體動作。

    局部動作——是我們借助于手而進行的各種操作,如抓、放、翻轉、插入、取出。

    區域動作——是運用整條手臂的機械能力來進行的。機器人在基座不動的情況下,將零件從一個地方移到另一個地方。

    總體動作——是機器人的自身移動。

    我們現在來談談機器人的整體動作。我們知道,人要整體動作就要有腳,車子要整體動作也要有“腳”——車輪。機器人要完成總體動作,同樣要有“腳”。

    給機器人制造腳的歷史可以追溯到19世紀中葉。俄羅斯數學家切貝紹夫設計出了著名的“百足機器人”。這是由四個希臘字母“λ”形機械結合成的一種機器人。機器人的腳踩到地面時,它就向前平移;腳離開地面,它就在空中沿曲線運動,好像步行者的腳步在空中劃出的軌跡。切貝紹夫的后繼者使機器人的“腳”模仿人腳或動物蹄爪的動作。前蘇聯的阿爾托夫斯基在理論上解決了機器人腳的關鍵性問題。最后,列寧格勒儀表制造研究所的專家們制造出了前蘇聯最早的步行機器人。這個步行機器人有六只腳,腳上布滿了傳感器,所以腳在空間的位置以及腳接觸平面的情況等數據便能不斷地輸入機器人的電腦。

    “六腳人”走路能快能慢,但始終處于穩定狀態。這使四腳機器人保持穩定的問題已變得更加迫切了。美國工程師利斯頓研制的裝配著控制器的“四腳馬”,在冶金中是能派上用場的,比如,可以將大塊的鋼坯從熱處理車間送到鍛壓工段和沖壓工段。它需要有300公斤的起重力。這個機器人靠自整步電動機驅使腳運動,讓腳移動的思維借助于現代化的微機。美國宇宙勘探國家管理局為勘查月球表面積,積極研制八腳和六腳運輸機械:四只或三只腳用來保持平衡,其余的四只或三只腳用來移動身體。這些機械的外形好像兩個聯結在一塊兒的立著的手提箱。每一個手提箱里都有一個發動機和一些四只腳的鉸鏈機構,邁步時兩條腿膝蓋朝前,而另外兩條腿膝蓋朝后,跟動物走路的動作完全一樣。此外,較著名的四腳機器人有以下兩種:美國通用電器公司制造的運輸機械和模仿馬的動作的馬格結構。

    但也有人將目光轉向了兩腳機器人。如通用電器公司制造的運輸模型;日本早稻田大學伊藤博士正在研制的仿人步行兩腳機器人。在這個類人步行機器人身上,采用了專門研制的人造筋肉:這些筋肉是一些柔韌的橡皮軟管,這些橡皮軟管聯結成一些不大的嘟嚕,分成三組。處于通常的松馳狀態時,這些筋肉無力地下垂著。要讓筋肉繃緊,只要向里注放壓縮空氣,這三組筋肉便鼓成圓球。筋肉收縮時,附在筋肉上的腿、腳骨骼就會舉起來邁步。

    現在,許多國家制造了各種各樣的機器人,特別是會步行的機器人。不過,他們的步姿卻千姿百態,大異于人類。人在狂奔時忽然被一個東西攔住,將會被拌倒;而目前的機器人,無論什么時候都處于平衡狀態。它們如此穩定,以致于不太靈活。而要讓兩腳機器人真正成為步行者,卻又要幫助它們解決不穩定的問題。

    美國麻省理工學院的一批研究者正致力于解決這一問題。他們研制出了獨立的能跳躍的自控腿。這條腿還裝備了微型電子計算機和電源。它的唯一“關節”是膝蓋。“腳掌”是一個十字架,十字架可以使腳不歪倒。這條1.5米的腿能站立、伸直、朝前邁進并重新抬起來。研究者們想使它朝任意方向跳躍移動。目前,獨腿機器人正處于訓練階段。它的計算機自己編制程序,用試驗和失誤的方法編制出最佳的跳躍方式。腳通過不斷發生失誤并“記住”自己的失誤從而取得經驗,步子便會越來越穩。有時它的堅韌不拔很令人感動:它開始是躺在地板上,然后站立起來,緩緩前傾,做好準備跳躍的姿勢。隨后“腳掌”一蹬,跳了起來,落地后站立不穩,受到慣性吸引,又向前傾斜,這時它又做好了朝前跳躍的準備。

    關鍵詞: 運輸機械 通用電器公司

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