书城童书青少年应该知道的机器人
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第11章 未来之路—机器人研究前沿

机器人研究技术不断深入,人们对其应用也逐渐延伸和扩展,这都大大促进了社会的进步和发展。

仿人机器人

模仿人的形态和行为而设计制造的机器人就是仿人机器人,一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。它具有人类的外观,可以适应人类的生活和工作环境,代替人类完成各种作业,并可以在很多方面扩展人类的能力,在服务、医疗、教育、娱乐等多个领域得到广泛应用。

人类现在所创造的机器人大多并不像人,因此要完全实现高智能、高灵活性的仿人机器人还有很长的路要走。而且,人类对自身也没有彻底地了解,这些都限制了仿人机器人的发展。

仿人机器人研究集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术等多门科学于一体,代表着一个国家的高科技发展水平。因此,世界发达国家都不惜投入巨资进行开发研究。日、美、英等国都在研制仿人形机器人方面做了大量的工作,并已取得突破性的进展。

1996年11月,本田公司研制出了自己的第一台仿人步行机器人样机—“P2”;一年后又推出了“P3”机器人;2000年11月则推出了最新一代的仿人机器人“ASIMO”。

仿人机器人“ASIMO”是目前最先进的仿人行走机器人。它身高1.2米,体重52千克。它可以实时预测下一个动作并提前改变重心,因此可以行走自如,进行诸如“8”字形行走、下台阶、弯腰等各项“复杂”动作。此外,“ASIMO”还可以握手、挥手,甚至可以随着音乐翩翩起舞。

在2005年爱知世博会上,大阪大学展出了一台名叫Repliee Q1expo的女性机器人。这个机器人的外形复制自日本新闻女主播藤井雅子,动作细节与真人极为相似。参观者很难在较短时间内发现这其实是一个机器人。

美国麻省理工学院研制出了仿人形机器人“科戈”,德国和澳洲共同研制出了装有52个汽缸,身高2米、体重150千克的大型机器人。

我国在仿人形机器人方面做了大量研究,并取得了很多成果。比如长沙国防科技大学研制成了双足步行机器人,北京航空航天大学研制成了多指灵巧手,哈尔滨工业大学、北京科技大学也在这方面做了大量深入的工作。

纳米机器人

纳米机器人是根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米生物学的近期设想,是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可编程的分子机器人。

纳米机器人涉及的内容可归纳为以下三个方面:

(1)在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系。

(2)在纳米尺度上获得生命信息,例如利用扫描隧道显微镜获取细胞膜和细胞表面的结构信息等。

(3)纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容。

第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体,这种纳米机器人可注入人体血管内,进行健康检查和疾病治疗,还可以用来进行人体器官的修复工作;做整容手术;从基因中除去有害的DNA,或把正常的DNA安装在基因中,使机体正常运行。

第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置。

第三代纳米机器人将包含有纳米计算机,是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。

用不了多久,个头只有分子大小的纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。它们将为我们制造钻石、舰艇、鞋子、牛排和复制更多的机器人。要它们停止工作只需启动事先设定的程序。

从表面来看,上述想法近乎不可思议:一项单一的技术在应用初期就能治病、延缓衰老、清理有毒的废物、扩大世界的食物供应、筑路、造汽车和造楼房。这并非天方夜谭,也许在21世纪中叶前就可以实现。现在,全世界的研究机构都在想方设法并努力将这些设想变成现实。