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機器人為什麼要取余

發布時間: 2021-02-11 02:46:59

『壹』 為什麼說機器人創造剩餘價值的觀點是錯誤的

根據馬克思主義政治經濟學的假設,機器人不能創造剩餘價值,理由從兩個方面來說:

一、 機器人能否創造價值問題
1、首先,價值是凝結在商品中的無差別的人類勞動,「無差異勞動」指的 是人們生產這個產品時所消耗體力、 心智的程度。 首先機器人不是人類, 其次機器人在生產產品時不會消耗它的所謂的體力與心智。價值衡量的 是勞動者在生產過程中經受的怎樣的疲勞,作為沒有「勞累」這個概念 的機器人,自然不會創造價值。並且機器人只是機器,不是勞動者,不 需要一定的生活資料來生產、發展、維持和延續勞動力。它所進行的勞 動只是生產商品過程中的具體勞動,產生的是商品的使用價值,並非價 值。
2、機器人屬於先進的生產資料,其使用將大大提高勞動生產率,並生產出 更多的使用價值,但價值總量不變,因此它沒有創造出價值。
二、 機器人能否創造剩餘價值問題
1、機器人可以看作是生產設備,因為只有人才可以創造價值和剩餘價值。 人之所以創造剩餘價值是因為人作為勞動力是資本家用一定價格購買的, 這個價格是以工資形式表現出來的。而實際人創造的價值要遠遠高於工 資,所以可以創造價值和剩餘價值。人的工資是用來勞動力再生的。但 是機器人不需要工資,它的勞動力沒有價值衡量方式,它也沒有辦法再 生勞動力。
2、機器人在本質上依然是物化勞動或不變資本的實物形式。它們的價值是 在工人生產它們的過程形成的,在它們參加產品的生產時,只是把原有 的價值轉移到產品中去,而不創造新價值,更不能創造剩餘價值。

『貳』 為什麼要發明機器人

發明機器人的起因是隨著社會的發展,社會分工越來越細,尤其在現代化的大生產中,有的人每天就只管擰同一個部位的一個螺母,有的人整天就是接一個線頭,人們感到自己在不斷異化,各種職業病開始產生。於是人們強烈希望用某種機器代替自己工作。於是人們研製出了機器人,代替人完成那些枯燥、單調、危險的工作。
由於機器人的問世,使一部分工人失去了原來的工作,於是有人對機器人產生了敵意。「機器人上崗,人將下崗。」不僅在我國,即使在一些發達國家如美國,也有人持這種觀念。其實這種擔心是多餘的,任何先進的機器設備,都會提高勞動生產率和產品質量,創造出更多的社會財富,也就必然提供更多的就業機會,這已被人類生產發展史所證明。任何新事物的出現都有利有弊,只不過利大於弊,很快就得到了人們的認可。比如汽車的出現,它不僅奪了一部分人力車夫、挑夫的生意,還常常出車禍,給人類生命財產帶來威脅。雖然人們都看到了汽車的這些弊端,但它還是成了人們日常生活中必不可少的交通工具。英國一位著名的政治家針對關於工業機器人的這一問題說過這樣一段話:「日本機器人的數量居世界首位,而失業人口最少,英國機器人數量在發達國家中最少,而失業人口居高不下」,這也從另一個側面說明了機器人是不會搶人飯碗的。

『叄』 機器人的工作原理是什麼

機器人的工作原理
從最基本的層面來看,人體包括五個主要組成部分:
身體結構
肌肉系統,用來移動身體結構
感官系統,用來接收有關身體和周圍環境的信息
能量源,用來給肌肉和感官提供能量
大腦系統,用來處理感官信息和指揮肌肉運動

機器人的組成部分與人類極為類似。一個典型的機器人有一套可移動的身體結構、一部類似於馬達的裝置、一套感測系統、一個電源和一個用來控制所有這些要素的計算機「大腦」。從本質上講,機器人是由人類製造的「動物」,它們是模仿人類和動物行為的機器。機器人是「能自動工作的機器」,它們有的功能比較簡單,有的就非常復雜,但必須具備以下三個特徵:
身體 是一種物理狀態,具有一定的形態,機器人的外形究竟是什麼樣子,這取決於人們想讓它做什麼樣的工作,其功能設定決定了機器人的大小、形狀、材質和特徵等等。
大腦 就是控制機器人的程序或指令組,當機器人接收到感測器的信息後,能夠遵循人們編寫的程序指令,自動執行並完成一系列的動作。控製程序主要取決於下面幾種因素:使用感測器的類型和數量,感測器的安裝位置,可能的外部激勵以及需要達到的活動效果。
動作 就是機器人的活動,有時即使它根本不動,這也是它的一種動作表現,任何機器人在程序的指令下要執行某項工作,必定是靠動作來完成的。

『肆』 機器人為什麼要有情感

目前,理論界普遍認為,研製情感機器人以及實施人工情感的主要目的在於:使機器人具有「人情味」,從而創造和諧友好的人機環境和製作可穿戴式的計算機。實際上,情感對於機器人的重要作用遠非如此簡單。數理情感學認為:情感的哲學本質是人腦對於事物的價值關系的主觀反映,情感的客觀目的在於引導人針對不同價值的事物採取不同的選擇傾向性,從而對有限的價值資源進行合理配置,以達到最大的價值增長率。可以證明,情感不僅是「人情味」的主要來源,也是思維效率性的主要來源,還是行為自覺性、思維創造性、社交世故性、人格自尊性等人性特徵的主要來源。具體而言,賦予機器人以情感,將會有五個方面的重要意義: 1、建立人性化人機界面。機器人通過情感識別系統來識別他人的價值需要或主觀願望,通過情感表達系統來表達自己的價值需要或主觀願望,通過情感內部邏輯系統進行價值計算與價值判斷,通過意志內部邏輯系統形成恰當的機器行為,從而與操作者形成親切友好的交互。人在操作使用機器人時,如果機器人賦予了情感,就能夠對人的面部表情、自然語言、身體姿態及對鍵盤和滑鼠的使用特徵等進行觀察,以識別和理解人的情感,並通過圖像、文字、語音等做出智能而友好的反應,產生生動而真實的使用環境,幫助使用者獲得高效而親切的感覺,形成自然而親切的交互,營造真正和諧的人機環境。機器人對於不同性格利益相關性、價值取向、情感特徵、個人愛好和專業特長等做出不同的反應,也有利於使用者掌握其性格脾氣和功能特性,有利於在智能玩具和游戲中構築擬人化的風格和更加逼真的場景。還可以通過對不同類型的用戶建模(如操作方式、表情特點、態度喜好、認知風格、知識背景等),以識別用戶的情感狀態,並以適合的方式呈現信息,在對當前的操作作出即時反饋的同時,還要對情感變化背後的意圖形成新的預期,並激活相應的資料庫,及時主動地提供用戶需要的新信息。 2、提高思維的效率和速度。情感的客觀目的在於區分不同事物的重要性順序,以引導人來合理地配置價值資源。當人在進行思維時,自覺不自覺地在情感的引導下對思維過程的相關事物採取不同的選擇傾向性,使這一思維過程達到最大的價值效益。電腦或機器人一旦賦予了情感,就可以按如下的價值特性順序要求來生產、吸收、組織和使用信息,從而可以簡化思維過程,節約思維資源,加快思維速度:一是價值重要性順序,如主體將會優先發現、優先識別、優先攝取和優先使用具有較大價值量或價值率的信息;二是時間緊迫性順序,如根據事物的變化時間緊迫性的順序決定邏輯推理的過程是採取模糊、粗略而簡明的方法,還是採取精確、嚴密而詳盡的方法;三是利益傾向性順序,如對於有利於(或不利於)維護自身利益的理論觀點,主體總會優先發現支持(或否定)其成立的依據和證據;四是利益相關性順序,如在對於事物的起因、現狀和發展方向進行分析時,主體總是力圖把自己的作用、自身的經驗、自身的利益(或命運)與該事物聯系起來;五是價值連續性順序,如對於過去不友好的電腦使用者通常提供不友好的使用界面;六是價值變化的敏感性順序,如對於陌生事物的觀察與分析以及對有關信息的處理,採取較為謹慎的態度,以防虛假信息的出現或病毒的感染;七是價值知識的經驗性順序,如通過綜合分析電腦使用者的相貌、體形、操作方式、操作內容、交往對象(或網站)、工作時間等,可對他的能力、性格、職業、愛好等進行經驗性判斷,從而為其提供高效、快捷的界面服務;八是價值特性的關聯性順序,如在對事物的起因、現狀和發展方向進行分析時,主體將會參照與該事物存在價值關聯性的事物的起因、現狀和發展方向。總之,有了情感(或意志)的引導與調控,主體的思維(或行為)就會具有明確的目的性和方向性,從而顯著地提高思維(或行為)的效率和速度。這就是為什麼人腦能夠在許多方面超過電腦的重要原因。 3、賦予機器人以行為上的自覺性。統一價值論認為,人的自覺性是指人有明確的行為目的,有堅定的信仰追求,有鮮明的原則立場,有毫不含糊的是非標准,人的行為活動自始至終都有預先設置的、明確的、穩定的的目標指向,使人的隨意行動具有明確而強大的約束力,使其不至於成為漫無邊際的、盲目的、無規律的活動,它反映了人的價值判斷標準的穩定性。智能機器人由於沒有賦予情感,就沒有行為上的自覺性,因此只能根據既定的程序、方法和手段,毫無選擇地、毫無靈活性地完成既定的工作任務,最多也只能根據已經預計的某些特殊情況,個別地、機械地變更其程序、方法和手段,不能自主地確立和調整價值目標,不能創造性地制訂和修改總體規劃及行為方案,不能總結經驗和吸取教訓。智能機器人一旦賦予了情感,就能夠以達到既定的意志目標為行為方向,以內設的價值觀系統(或情感系統)、認知系統和意志系統為價值計算的依據,以實現最大價值率為行為准則,建立一系列價值計算的函數關系式或約束方程式,再根據機器人所處的自然環境和人文社會環境確定若干個邊界條件,選定情感和意志的動力特性參數,就可以根據既定的意志目標確定一個相應的整體規劃、行為方案和具體動作,並在實施過程中積極地、主動地、創造性地進行調整,然後對行為的最終結果進行價值評價,以便及時地修正價值觀系統(或情感系統)、認知系統和意志系統,達到總結經驗和吸取教訓的目的,所有這些過程都將在預置的、有序的、明確的、堅定的狀態下完成,這就形成了機器人在行為上的自覺性。 4、賦予機器人以思維上的創造性。統一價值論認為,思維的創造性在本質上就是信息的創造性,信息是價值產生增值的根本源泉,如果沒有信息的注入和信息產生,任何生產系統都最多隻能進行價值的形式轉換,而不會產生任何的價值增值。一個生產系統的價值率如果大於1,那麼它就有信息的存在,價值率不斷下降的過程,實際上就是信息不斷流失的過程,或者說,就是「信息」不斷轉化為「常識」的過程;一個生產系統的價值率如果小於1,那麼它就有負信息的存在,價值率不斷上升(或回歸為1)的過程,實際上就是負信息不斷消失的過程,或者說,就是「負信息」不斷轉化為「常識」的過程。信息的原始積累來源於生物進化,雖然這一過程非常緩慢和微弱,但它形成了價值的原始基礎,構成了人類生存和發展的前提條件,人類社會之所以高速發展,關鍵在於信息和知識的高速積累。勞動之所以被確認為是價值的唯一源泉,並不是因為抽象意義上的定義,而是因為勞動在信息的形成、傳播、處理和運行過程中起著決定性作用。人類的創新過程在實際上就是信息的生產過程,在本質上就是價值的創造過程,一個人只有不斷增強其創造性,才能真正地、有效地提高其勞動能力,一個社會只有不斷地提高其創造性,才能為社會財富的增值提供不竭的動力。機器人賦予情感後,就能夠在其情感內部邏輯系統和意志內部邏輯系統的引導下,一方面不斷變更和修改整體規劃、行為方案和具體動作,另一方面也不斷修改和變更認知內部邏輯系統、情感內部邏輯系統和意志內部邏輯系統,以使自己的價值率盡可能達到最大值,這就形成了創造信息、創造新事物的能力。如果某一事物在修改和變更以後的價值率得到了上升,那麼,該事物中就攜帶了一定的新信息,就是一種創新的事物。 5、賦予機器人參與社會事務和開展人際交往的能力。統一價值論認為,價值問題是人類社會普遍存在的問題,社會和個人所追求的物質目標和精神目標都是價值目標的具體體現,任何形式的社會關系(如經濟的、政治的和文化的關系)在本質上都是價值關系(或利益關系),一切形式的目標管理在本質上都是以特定價值內容為主導方向的價值管理,人類社會的一切矛盾都可歸結為利益關系的矛盾,社會結構的一切變革實質上都是利益關系的調整與重構,人際交往的價值本質就是各種形式的利益交往,總之,利益關系的處理與調整是社會事務(社會管理或社會服務)和人際交往的核心內容,而這一點正是通過情感系統和意志系統對人的思維與行動進行引導和控制來實現的,因此賦予情感與意志是機器人能否參與社會事務和人際交往的關鍵。情感的客觀目的在於正確反映主體所擁有的價值關系,並為主體調整其價值關系提供決策依據和行為驅動力。機器人一旦賦予了情感和意志,就具備了參與社會事務和開展人際交往的能力,就可以像人一樣應對自如地處理其所擁有(或賦予)的各種復雜的價值關系,有效地參與復雜的社會事務和人際交往活動,就能夠在復雜的環境條件下,了解和猜測主人的價值取向、主觀意圖和決策思路,靈活性、積極地、創造性地實施各種行為,從而使其運行過程具有更明確的目標性、更高的主動性和更強的創造性,圓滿完成主人交給的各種復雜的工作任務,從而在更大的工作范圍取代人。

『伍』 為什麼我們需要機器人

機器人可以做很多人類做不到或者是非常危險區域的工作,而且機器人的回效率很高,取代人工可以大答幅的提高工作效率,另外考慮到人員成本問題,在一些地方使用機器人也可以大幅降低生產的成本,綜上所述所以我們需要機器人。

『陸』 C語言中的「取余」是什麼意思(要詳細)

其實求余運算可以看成 a%b=a-(int)(a/b)*b

1%2=1

2%5=2

a % b

如果a<b的話,這樣的商為0,余數就是a

這個關系表達式a%b=a-(int)(a/b)*b 又是版這么解釋權的

先運算(a/b)然後a-(a/b的值)然後乘以b

例1. 100除以2=50

結果為整數 則取值為0 (原因就是100除以2的值是整數,不是50.…………幾)

例2. 9除以2=4.5

則還是用4乘以2=8

再用9-8 結果就是余數

『柒』 為什麼要讓機器人獨立做手術

STAR機器人的切割比專業外科醫生更精確,且對周圍肌肉的傷害更少。業內專家認為,這預示著外科手術的未來。當患者躺在手術台上等待外科醫生從體內切掉腫瘤,無疑都希望切口盡可能的精確,不殘留任何可能導致復發的腫瘤碎片,更不要切除其他健康組織。現在,研究人員表示,自主機器人外科醫生可以做到。

日前,智能機器人與系統國際學術會議(IROS 2017)召開,這是全球機器人領域最大規模、最具影響力的會議之一。會上,STAR機器人的發明者宣布,在此前進行的實驗中,STAR機器人表現出的切割比專業外科醫生更為精準,對周圍肌肉的傷害也更少。

早在2016年,STAR機器人已經取得了令人印象深刻的成就:它成功地將兩段豬腸縫合在一起,比經驗豐富的外科醫生更為規則,用於做手術的活豬也沒有出現任何並發症,為機器人獨立完成手術邁出了重要一步。

而此前人們所說的外科手術機器人,並不能自主進行手術,僅僅是向手術提供有用的機械化幫助。美國馬里蘭大學機械工程專家艾利克斯·克里格表示,這項最新成果讓他真的相信,自主機器人應是外科手術的未來。他表示,該技術將首先出現在手術的小部分功能上,隨後會越來越復雜,其一旦完全開發和驗證,人們會看到手術將由這樣的機器人來進行。

研究團隊表示,他們下一步將訓練STAR機器人處理具有復雜三維形態的腫瘤,這將需要新的攝像機進行視覺跟蹤以及更為復雜的手術規劃軟體。

『捌』 為什麼求分鍾秒要用取余數

其實可以這樣想 比如你要取得一個23的個位,是不是把23對10取余? 上面的式子也一樣 getTime()%60000取余得到的是不是秒跟毫秒的【毫秒錶示】

『玖』 機器人的知識

20世紀的偉大發明

隨著2001年新年鍾聲的敲響,人們邁著堅實的步伐跨進了21世紀。站在世紀之交的門檻,回顧過去,展望未來,我們心潮澎湃、思緒萬千……

20世紀,人類取得了輝煌的成就,從量子理論、相對論的創立,原子能的應用,脫氧核糖核酸雙螺旋結構的發現,到信息技術的騰飛,人類基因組工作草圖的繪就,世界科技發生了深刻的變革。信息技術、生物技術、新材料技術、先進製造技術、海洋技術、航空航天技術等都取得了重大突破,極大地提高了社會生產力。

機器人技術作為20世紀人類最偉大的發明之一,自60年代初問世以來,經歷40年的發展已取得長足的進步。工業機器人在經歷了誕生——成長——成熟期後,已成為製造業中不可少的核心裝備,世界上有約75萬台工業機器人正與工人朋友並肩戰斗在各條戰線上。特種機器人作為機器人家族的後起之秀,由於其用途廣泛而大有後來居上之勢,仿人形機器人、農業機器人、服務機器人、水下機器人、醫療機器人、軍用機器人、娛樂機器人等各種用途的特種機器人紛紛面世,而且正以飛快的速度向實用化邁進。

人們常常會問為什麼要發展機器人?我們說機器人的出現並高速發展是社會和經濟發展的必然,是為了提高社會的生產水平和人類的生活質量,讓機器人替人們干那些人幹不了、干不好的工作。在現實生活中有些工作會對人體造成傷害,比如噴漆、重物搬運等;有些工作要求質量很高,人難以長時間勝任,比如汽車焊接、精密裝配等;有些工作人無法身臨其境,比如火山探險、深海探密、空間探索等;有些工作不適合人去干,比如一些惡劣的環境、一些枯燥單調的重復性勞作等;這些都是機器人大顯身手的地方。服務機器人還可以為您治病保健、保潔保安;水下機器人可以幫助打撈沉船、鋪設電纜;工程機器人可以上山入地、開洞築路;農業機器人可以耕耘播種、施肥除蟲;軍用機器人可以沖鋒陷陣、排雷排彈……

現在社會上對機器人有很多迷惑,有人認為機器人無所不能。這些朋友是從電影、電視、小說中認識機器人的,他們眼中的機器人是神通廣大的萬能機器,當他們看到現實的機器人時,他們會認為現在的機器人太普通,不能稱之為機器人。有人認為機器人是人,形狀必須像人,不像人怎麼能叫機器人,然而現實中絕大多數的機器人樣子不像人,這使很多機器人愛好者大失所望。還有人認為機器人上崗,工人就會下崗,無形中把機器人當成了競爭對手,他們沒有想到機器人會為人做許多有益的事情,會推動產業的發展,給人類創造更多的就業機會。

機器人的定義

在科技界,科學家會給每一個科技術語一個明確的定義,但機器人問世已有幾十年,機器人的定義仍然仁者見仁,智者見智,沒有一個統一的意見。原因之一是機器人還在發展,新的機型,新的功能不斷涌現。根本原因主要是因為機器人涉及到了人的概念,成為一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生於科幻小說之中一樣,人們對機器人充滿了幻想。也許正是由於機器人定義的模糊,才給了人們充分的想像和創造空間。

機器人指揮

其實並不是人們不想給機器人一個完整的定義,自機器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什麼是機器人。但隨著機器人技術的飛速發展和信息時代的到來,機器人所涵蓋的內容越來越豐富,機器人的定義也不斷充實和創新。

1886年法國作家利爾亞當在他的小說《未來夏娃》中將外表像人的機器起名為「安德羅丁」(android),它由4部分組成:

1,生命系統(平衡、步行、發聲、身體擺動、感覺、表情、調節運動等);

2,造型解質(關節能自由運動的金屬覆蓋體,一種盔甲);

3,人造肌肉(在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態);

4,人造皮膚(含有膚色、機理、輪廓、頭發、視覺、牙齒、手爪等)。

1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克發表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》。在劇本中,卡佩克把捷克語「Robota」寫成了「Robot」,「Robota」是奴隸的意思。該劇預告了機器人的發展對人類社會的悲劇性影響,引起了大家的廣泛關注,被當成了機器人一詞的起源。在該劇中,機器人按照其主人的命令默默地工作,沒有感覺和感情,以呆板的方式從事繁重的勞動。後來,羅薩姆公司取得了成功,使機器人具有了感情,導致機器人的應用部門迅速增加。在工廠和家務勞動中,機器人成了必不可少的成員。機器人發覺人類十分自私和不公正,終於造反了,機器人的體能和智能都非常優異,因此消滅了人類。

但是機器人不知道如何製造它們自己,認為它們自己很快就會滅絕,所以它們開始尋找人類的倖存者,但沒有結果。最後,一對感知能力優於其它機器人的男女機器人相愛了。這時機器人進化為人類,世界又起死回生了。

卡佩克提出的是機器人的安全、感知和自我繁殖問題。科學技術的進步很可能引發人類不希望出現的問題。雖然科幻世界只是一種想像,但人類社會將可能面臨這種現實。

為了防止機器人傷害人類,科幻作家阿西莫夫於1940年提出了「機器人三原則」:

1,機器人不應傷害人類;

2,機器人應遵守人類的命令,與第一條違背的命令除外;

3,機器人應能保護自己,與第一條相抵觸者除外。

這是給機器人賦予的倫理性綱領。機器人學術界一直將這三原則作為機器人開發的准則。

在1967年日本召開的第一屆機器人學術會議上,就提出了兩個有代表性的定義。一是森政弘與合田周平提出的:「機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特徵的柔性機器」。從這一定義出發,森政弘又提出了用自動性、智能性、個體性、半機械半人性、作業性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動性等10個特性來表示機器人的形象。另一個是加藤一郎提出的具有如下3個條件的機器稱為機器人:

1,具有腦、手、腳等三要素的個體;

2,具有非接觸感測器(用眼、耳接受遠方信息)和接觸感測器;

3,具有平衡覺和固有覺的感測器。

禮儀機器人

該定義強調了機器人應當仿人的含義,即它靠手進行作業,靠腳實現移動,由腦來完成統一指揮的作用。非接觸感測器和接觸感測器相當於人的五官,使機器人能夠識別外界環境,而平衡覺和固有覺則是機器人感知本身狀態所不可缺少的感測器。這里描述的不是工業機器人而是自主機器人。

機器人的定義是多種多樣的,其原因是它具有一定的模糊性。動物一般具有上述這些要素,所以在把機器人理解為仿人機器的同時,也可以廣義地把機器人理解為仿動物的機器。

1988年法國的埃斯皮奧將機器人定義為:「機器人學是指設計能根據感測器信息實現預先規劃好的作業系統,並以此系統的使用方法作為研究對象」。

1987年國際標准化組織對工業機器人進行了定義:「工業機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能,能完成各種作業的可編程操作機。」

我國科學家對機器人的定義是:「機器人是一種自動化的機器,所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力,是一種具有高度靈活性的自動化機器」。在研究和開發未知及不確定環境下作業的機器人的過程中,人們逐步認識到機器人技術的本質是感知、決策、行動和交互技術的結合。隨著人們對機器人技術智能化本質認識的加深,機器人技術開始源源不斷地向人類活動的各個領域滲透。結合這些領域的應用特點,人們發展了各式各樣的具有感知、決策、行動和交互能力的特種機器人和各種智能機器,如移動機器人、微機器人、水下機器人、醫療機器人、軍用機器人、空中空間機器人、娛樂機器人等。對不同任務和特殊環境的適應性,也是機器人與一般自動化裝備的重要區別。這些機器人從外觀上已遠遠脫離了最初仿人型機器人和工業機器人所具有的形狀,更加符合各種不同應用領域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增強,從而為機器人技術開辟出更加廣闊的發展空間。

中國工程院院長宋健指出:「機器人學的進步和應用是20世紀自動控制最有說服力的成就,是當代最高意義上的自動化」。機器人技術綜合了多學科的發展成果,代表了高技術的發展前沿,它在人類生活應用領域的不斷擴大正引起國際上重新認識機器人技術的作用和影響。

機器人的分類

關於機器人如何分類,國際上沒有制定統一的標准,有的按負載重量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按結構分,有的按應用領域分。一般的分類方式見表:

分類名稱

簡要解釋

操作型機器人

能自動控制,可重復編程,多功能,有幾個自由度,可固定或運動,用於相關自動化系統中。

程式控制型機器人

按預先要求的順序及條件,依次控制機器人的機械動作。

示教再現型機器人

通過引導或其它方式,先教會機器人動作,輸入工作程序,機器人則自動重復進行作業。

數控型機器人

不必使機器人動作,通過數值、語言等對機器人進行示教,機器人根據示教後的信息進行作業。

感覺控制型機器人

利用感測器獲取的信息控制機器人的動作。

適應控制型機器人

機器人能適應環境的變化,控制其自身的行動。

學習控制型機器人

機器人能「體會」工作的經驗,具有一定的學習功能,並將所「學」的經驗用於工作中。

智能機器人

以人工智慧決定其行動的機器人。

我國的機器人專家從應用環境出發,將機器人分為兩大類,即工業機器人和特種機器人。所謂工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業機器人之外的、用於非製造業並服務於人類的各種先進機器人,包括:服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人、機器人化機器等。在特種機器人中,有些分支發展很快,有獨立成體系的趨勢,如服務機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前,國際上的機器人學者,從應用環境出發將機器人也分為兩類:製造環境下的工業機器人和非製造環境下的服務與仿人型機器人,這和我國的分類是一致的。

古代機器人

機器人一詞的出現和世界上第一台工業機器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望製造一種像人一樣的機器,以便代替人類完成各種工作。

機器馬車

西周時期,我國的能工巧匠偃師就研製出了能歌善舞的伶人,這是我國最早記載的機器人。

春秋後期,我國著名的木匠魯班,在機械方面也是一位發明家,據《墨經》記載,他曾製造過一隻木鳥,能在空中飛行「三日不下」,體現了我國勞動人民的聰明智慧。

公元前2世紀,亞歷山大時代的古希臘人發明了最原始的機器人——自動機。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的雕像,它可以自己開門,還可以藉助蒸汽唱歌。

1800年前的漢代,大科學家張衡不僅發明了地動儀,而且發明了計里鼓車。計里鼓車每行一里,車上木人擊鼓一下,每行十里擊鍾一下。

後漢三國時期,蜀國丞相諸葛亮成功地創造出了「木牛流馬」,並用其運送軍糧,支援前方戰爭。

1662年,日本的竹田近江利用鍾表技術發明了自動機器玩偶,並在大阪的道頓堀演出。

1738年,法國天才技師傑克·戴·瓦克遜發明了一隻機器鴨,它會嘎嘎叫,會游泳和喝水,還會進食和排泄。瓦克遜的本意是想把生物的功能加以機械化而進行醫學上的分析。

寫字機器人

在當時的自動玩偶中,最傑出的要數瑞士的鍾表匠傑克·道羅斯和他的兒子利·路易·道羅斯。1773年,他們連續推出了自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等,他們創造的自動玩偶是利用齒輪和發條原理而製成的。它們有的拿著畫筆和顏色繪畫,有的拿著鵝毛蘸墨水寫字,結構巧妙,服裝華麗,在歐洲風靡一時。由於當時技術條件的限制,這些玩偶其實是身高一米的巨型玩具。現在保留下來的最早的機器人是瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶,它製作於二百年前,兩只手的十個手指可以按動風琴的琴鍵而彈奏音樂,現在還定期演奏供參觀者欣賞,展示了古代人的智慧。

19世紀中葉自動玩偶分為2個流派,即科學幻想派和機械製作派,並各自在文學藝術和近代技術中找到了自己的位置。1831年歌德發表了《浮士德》,塑造了人造人「荷蒙克魯斯」;1870年霍夫曼出版了以自動玩偶為主角的作品《葛蓓莉婭》;1883年科洛迪的《木偶奇遇記》問世;1886年《未來的夏娃》問世。在機械實物製造方面,1893年摩爾製造了「蒸汽人」,「蒸汽人」靠蒸汽驅動雙腿沿圓周走動。

進入20世紀後,機器人的研究與開發得到了更多人的關心與支持,一些適用化的機器人相繼問世,1927年美國西屋公司工程師溫茲利製造了第一個機器人「電報箱」,並在紐約舉行的世界博覽會上展出。它是一個電動機器人,裝有無線電發報機,可以回答一些問題,但該機器人不能走動。1959年第一台工業機器人(可編程、圓坐標)在美國誕生,開創了機器人發展的新紀元。

現代機器人

現代機器人的研究始於20世紀中期,其技術背景是計算機和自動化的發展,以及原子能的開發利用。

機器人汽車焊接生產線

自1946年第一台數字電子計算機問世以來,計算機取得了驚人的進步,向高速度、大容量、低價格的方向發展。

大批量生產的迫切需求推動了自動化技術的進展,其結果之一便是1952年數控機床的誕生。與數控機床相關的控制、機械零件的研究又為機器人的開發奠定了基礎。

另一方面,原子能實驗室的惡劣環境要求某些操作機械代替人處理放射性物質。在這一需求背景下,美國原子能委員會的阿爾貢研究所於1947年開發了遙控機械手,1948年又開發了機械式的主從機械手。

鉚接機器人

1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念,並申請了專利。該專利的要點是藉助伺服技術控制機器人的關節,利用人手對機器人進行動作示教,機器人能實現動作的記錄和再現。這就是所謂的示教再現機器人。現有的機器人差不多都採用這種控制方式。

作為機器人產品最早的實用機型(示教再現)是1962年美國AMF公司推出的「VERSTRAN」和UNIMATION公司推出的「UNIMATE」。這些工業機器人的控制方式與數控機床大致相似,但外形特徵迥異,主要由類似人的手和臂組成。

1965年,MIT的Roborts演示了第一個具有視覺感測器的、能識別與定位簡單積木的機器人系統。

機器狗

1967年日本成立了人工手研究會(現改名為仿生機構研究會),同年召開了日本首屆機器人學術會。

1970年在美國召開了第一屆國際工業機器人學術會議。1970年以後,機器人的研究得到迅速廣泛的普及。

1973年,辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩製造了第一台由小型計算機控制的工業機器人,它是液壓驅動的,能提升的有效負載達45公斤。

到了1980年,工業機器人才真正在日本普及,故稱該年為「機器人元年」。

隨後,工業機器人在日本得到了巨大發展,日本也因此而贏得了「機器人王國的美稱」。

自治潛水器

隨著計算機技術和人工智慧技術的飛速發展,使機器人在功能和技術層次上有了很大的提高,移動機器人和機器人的視覺和觸覺等技術就是典型的代表。由於這些技術的發展,推動了機器人概念的延伸。80年代,將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統稱為智能機器人,這是一個概括的、含義廣泛的概念。這一概念不但指導了機器人技術的研究和應用,而且又賦予了機器人技術向深廣發展的巨大空間,水下機器人、空間機器人、空中機器人、地面機器人、微小型機器人等各種用途的機器人相繼問世,許多夢想成為了現實。將機器人的技術(如感測技術、智能技術、控制技術等)擴散和滲透到各個領域形成了各式各樣的新機器——機器人化機器。當前與信息技術的交互和融合又產生了「軟體機器人」、「網路機器人」的名稱,這也說明了機器人所具有的創新活力。

機器人的手

機器人要模仿動物的一部分行為特徵,自然應該具有動物腦的一部分功能。機器人的大腦就是我們所熟悉的電腦。但是光有電腦發號施令還不行,最基本的還得給機器人裝上各種感覺器官。我們在這里著重介紹一下機器人的「手」和「腳」。

機器人必須有「手」和「腳」,這樣它才能根據電腦發出的「命令」動作。「手」和「腳」不僅是一個執行命令的機構,它還應該具有識別的功能,這就是我們通常所說的「觸覺」。由於動物和人的聽覺器官和視覺器官並不能感受所有的自然信息,所以觸覺器官就得以存在和發展。動物對物體的軟,硬,冷,熱等的感覺就是靠的觸覺器官。在黑暗中看不清物體的時候,往往要用手去摸一下,才能弄清楚。大腦要控制手,腳去完成指定的任務,也需要由手和腳的觸覺所獲得的信息反饋到大腦里,以調節動作,使動作適當。因此,我們給機器人裝上的手應該是一雙會「摸」的、有識別能力的靈巧的「手」。

機器人的手一般由方形的手掌和節狀的手指組成。為了使它具有觸覺,在手掌和手指上都裝有帶有彈性觸點的觸敏元件(如靈敏的彈簧測力計)。如果要感知冷暖,還可以裝上熱敏元件。當觸及物體時,觸敏元件發出接觸信號,否則就不發出信號。在各指節的連接軸上裝有精巧的電位器(一種利用轉動來改變電路的電阻因而輸出電流信號的元件),它能把手指的彎曲角度轉換成「外形彎曲信息」。把外形彎曲信息和各指節產生的「接觸信息」一起送入電子計算機,通過計算就能迅速判斷機械手所抓的物體的形狀和大小。

現在,機器人的手已經具有了靈巧的指,腕,肘和肩胛關節,能靈活自如的伸縮擺動,手腕也會轉動彎曲。通過手指上的感測器還能感覺出抓握的東西的重量,可以說已經具備了人手的許多功能。

在實際情況中有許多時候並不一定需要這樣復雜的多節人工指,而只需要能從各種不同的角度觸及並搬動物體的鉗形指。1966年,美國海軍就是用裝有鉗形人工指的機器人「科沃」把因飛機失事掉入西班牙近海的一顆氫彈從七百五十米深的海底撈上來。1967年,美國飛船「探測者三號」就把一台遙控操作的機器人送上月球。它在地球上的人的控制下,可以在兩平方米左右的范圍里挖掘月球表面四十厘米深處的土壤樣品,並且放在規定的位置,還能對樣品進行初步分析,如確定土壤的硬度,重量等。它為「阿波羅」載人飛船登月當了開路先鋒。

機器人的眼睛

人的眼睛是感覺之窗,人有80%以上的信息是靠視覺獲取,能否造出「人工眼」讓機器也能象人那樣識文斷字,看東西,這是智能自動化的重要課題。關於機器識別的理論,方法和技術,稱為模式識別。所謂模式是指被判別的事件或過程,它可以是物理實體,如文字,圖片等,也可以是抽象的虛體,如氣候等。機器識別系統與人的視覺系統類似,由信息獲取,信息處理與特徵抽取,判決分類等部分組成。

機器認字

大家知道,信件投入郵筒需經過郵局工人分揀後才能發往各地。一人一天只能分揀2-3千封信,現在採用機器分揀,可以提高效率十多倍。機器認字的原理與人認字的過程大體相似。先對輸入的郵政編碼進行分析,並抽取特徵,若輸入的是個6字,其特徵是底下有個圈,左上部有一直道或帶拐彎。其次是對比,即把這些特徵與機器里原先規定的0到9這十個符號的特徵進行比較,與哪個數字的特徵最相似,就是哪個數字。這一類型的識別,實質上叫分類,在模式識別理論中,這種方法叫做統計識別法。

機器人認字的研究成果除了用於郵政系統外,還可用於手寫程序直接輸入,政府辦公自動化,銀行合計,統計,自動排版等方面。

機器識圖

現有的機床加工零件完全靠操作者看圖紙來完成。能否讓機器人來識別圖紙呢?這就是機器識圖問題。機器識圖的方法除了上述的統計方法外,還有語言法,它是基於人認識過程中視覺和語言的聯系而建立的。把圖像分解成一些直線、斜線、折線、點、弧等基本元素,研究它們是按照怎樣的規則構成圖像的,即從結構入手,檢查待識別圖像是屬於哪一類「句型」,是否符合事先規定的句法。按這個原則,若句法正確就能識別出來。

機器識圖具有廣泛的應用領域,在現代的工業,農業,國防,科學實驗和醫療中,涉及到大量的圖象處理與識別問題。

機器識別物體

機器識別物體即三維識別系統。一般是以電視攝像機作為信息輸入系統。根據人識別景物主要靠明暗信息,顏色信息,距離信息等原理,機器識別物體的系統也是輸入這三種信息,只是其方法有所不同罷了。由於電視攝像機所拍攝的方向不同,可得各種圖形,如抽取出棱數,頂點數,平行線組數等立方體的共同特徵,參照事先存儲在計算機中的物體特徵表,便可以識別立方體了。

目前,機器可以識別簡單形狀的物體。對於曲面物體,電子部件等復雜形狀的物體識別及室外景物識別等研究工作,也有所進展。物體識別主要用於工業產品外觀檢查,工件的分選和裝配等方面。

機器人的鼻子

人能夠嗅出物質的氣味,分辨出周圍物質的化學成分,這全是由上鼻道的粘模部分實現的。在人體鼻子的這個區域,在只有五平方厘米的面積上卻分布有五百萬個嗅覺細胞。嗅覺細胞受到物質的刺激,產生神經脈沖傳送到大腦,就產生了嗅覺。人的鼻子實際上就是一部十分精密的氣體分析儀。人的鼻子是相當靈敏的,就算在一升水中放進二百五十億分之一的乙硫醇(就是一種特殊的具有異常臭味的化學物質),人的鼻子也能夠聞出來。

機器人的鼻子也就是用氣體自動分析儀做成的。我國已經研製成功了一種嗅敏儀,這種氣體分析儀不僅能嗅出丙酮、氯仿等四十多種氣體,還能夠嗅出人聞不出來但是卻可以導致人死亡的一氧化碳(也就是我們通常所用的煤氣)。這種嗅敏儀有一個由二氧化錫,氯化鈀等物質燒結而成的探頭(相當於鼻粘模)。當它遇到某些種類氣體的時候,它的電阻就發生變化,這樣就可以通過電子線路做出相應的顯示,用光或者用聲音報警。同時,用這種嗅敏儀還可以查出埋在地下的管道漏氣的位置。

現在利用各種原理製成的氣體自動分析儀已經有很多種類,廣泛應用於檢測毒氣,分析宇宙飛船座艙里的氣體成分,監察環境等方面。

這些氣體分析儀,原理和顯示都和電現象有關,所以人們把它叫做電子鼻。把電子鼻和電子計算機組合起來,就可以做成機器人的嗅覺系統了。

機器人的耳朵

人的耳朵是僅次於眼睛的感覺器官,聲波扣擊耳膜,引起聽覺神經的沖動,沖動傳給大腦的聽覺區,因而引起人的聽覺。機器人的耳朵通常是用「微音器」或錄音機來做的。被送到太空去的遙控機器人,它的耳朵本身就是一架無線電接收機。

人的耳朵是十分靈敏的。我們能聽到的最微弱的聲音,它對耳膜的壓強是每平方厘米只有一百億分之幾公斤。這個壓強的大小隻是大氣壓強的一百億分之幾。可是用一種叫做鈦酸鋇的壓電材料做成的「耳朵」比人的耳朵更為靈敏,即使是火柴棍那樣細小的東西反射回來的聲波也能被它「聽」的清清楚楚。如果用這樣的耳朵來監聽糧庫,那麼在二到三公斤的糧食里的一條小蟲爬動的聲音也能被它准確地「聽」出來。

用壓電材料做成的「耳朵」之所以能夠聽到聲音,其原因就是壓電材料在受到拉力或者壓力作用的時候能產生電壓,這種電壓能使電路發生變化。這種特性就叫做壓電效應。當它在聲波的作用下不斷被拉伸或壓縮的時候,就產生了隨聲音信號變化而變化的電流,這種電流經過放大器放大後送入電子計算機(相當於人大腦的聽區)進行處理,機器人就能聽到聲音了。

但是能聽到聲音只是做到了第一步,更重要的是要能識別不同的聲音。目前人們已經研製成功了能識別連續話音的裝置,它能夠以百分之九十九的比率,識別不是特別指定的人所發出的聲音,這項技術就使得電子計算機能開始「聽話」了。這將大大降低對電子計算機操作人員的特殊要求。操作人員可以用嘴直接向電子計算機發布指令,改變了人在操作機器的時候手和眼睛忙個不停而與此同時嘴巴和耳朵卻是閑著的狀況。一個人可以用聲音同時控制四面八方的機器,還可以對樓上樓下的機器同時發出指令,而且並不需要照明,這樣就很適宜於在夜間或地下工作。這項技術也大大加速了電話的自動回答,車票的預定以及資料查找等服務工作的自動化實現的進程。

現在人們還在研究使機器人能通過聲音來鑒別人的心理狀態,人們希望未來的機器人不光能夠聽懂人說的話,還能夠理解人的喜悅,憤怒,驚訝,猶豫和曖昧等情緒。這些都會給機器人的應用帶來極大的發展空間。

沒有機器人,人將變為機器

隨著社會的發展,社會分工越來越細,尤其在現代化的大生產中,有的人每天就只管擰同一個部位的一個螺母,有的人整天就是接一個線頭,就像電影《摩登時代》中演示的那樣,人們感到自己在不斷異化,各種職業病開始產生。於是人們強烈希望用某種機器代替自己工作。於是人們研製出了機器人,代替人完成那些枯燥、單調、危險的工作。由於機器人的問世,使一部分工人失去了原來的工作,於是有人對機器人產生了敵意。「機器人上崗,人將下崗。」不僅在我國,即使在一些發達國家如美國,也有人持這種觀念。其實這種擔心是多餘的,任何先進的機器設備,都會提高勞動生產率和產品質量,創造出更多的社會財富,也就必然提供更多的就業機會,這已被人類生產發展史所證明。任何新事物的出現都有利有弊,只不過利大於弊,很快就得到了人們的認可。比如汽車的出現,它不僅奪了一部分人力車夫、挑夫的生意,還常常出車禍,給人類生命財產帶來威脅。雖然人們都看到了汽車的這些弊端,但它還是

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