外文文献翻译----机器人技术发展趋势

机器人技术发展趋势

作者:JimPinto, 圣地亚哥,美国中部.美国

谈到机器人,就如同科幻一般。但是,仅仅因为机器人在过去几十年里没有辜负自己的承诺,并不表示它们不会早到或者迟到。事实上,一些先进技术导致的机器人的时代更近更小、更便宜、更实用、更具成本效益。

肌肉,骨骼与大脑

任何机器人都有三方面:

∙肌肉：有效联系物理载荷以便机器人运动。

∙骨骼：机器人的物理结构与决定于其所从事的工作; 考虑到有效载荷这就决定了机器人的大小和重量。

∙大脑：机器人智能; 它可以独立思考和做什么; 需要多少人工互动。

由于机器人已经被描绘于科幻世界,许多人期望机器人的外表更人性化。其实机器人的外表决定于它的功能和任务。不少机器,一点也不像人也明确地列为机器人。同样,有些像人的机器人也脱离不了机械结构或者玩具。

起初的机器人是又大，又只有很小的力。老水流动力机器人被用于三D环境：阴暗、肮脏、危险。由于第一产业的技术进步,已经完全改进了机器人的能力、业绩和战略利益。例如,80年代机器人由水流驱动过渡成为电力驱动单位。改进了性能和准确性。

工业机器人已在工作

在当今世界机器人数量已接近100万,有将近一半的在日本,仅有15%在美国。数十年前,90%的机器人用于汽车制造业,通常用于做大量重复的工作。今天只有50%用于汽车厂,而另一半分布于工厂、实验室、仓库、发电厂、医院和其他许多行业。

机器人用于产品装配、危险物品处理、油漆喷雾、切割、抛光、产品的检验。那些被用于各式各样的任务的机器人数量,例如下水道清理,查找炸弹和操作日趋复杂的手术,在将来将持续上涨。

机器人智能

即使原始的智力，机器人已经被证明在生产力、效率和质量方面能够创造良好收益。除此之外,一些"聪明"机器人没有用于制造业; 他们被用于太空探险、外科遥控，甚至宠物，就像索尼的Aibo机械狗。从某种意义上说,一些其他应用表明机器人可能的用途，如果生产厂家认识到,工业机器人并不是要局限于一个方面,或者受限制昨日机械概念。

伴随着迅速增长的电力微处理器和人工智能技术,大大提高了机器人其潜在的弹性的自动化工具。新增加的智能机器人的应用要求先进的智能。机器人技术融入各种辅助技术—机器视觉、传感器(接触),高级技工及语音识别。这一令人振奋的成果代表了新水平的工作应用,比以往任何时候都认为是实际的机器人。实行综合的机器人视觉和触觉急剧地改变了新的产品和生产体系的速度和效率。机器人变得如此精确,以至于机器人可以应用于所有手工的场所不再是一个不可能的观点。半导体制造业是一个例子,高度一致的吞吐量和质量,不能靠手工或简单现机械就能实现。此外,通过使那些快速产品与传统硬质工具不相匹配部分

的转换和革新，取得了显著成果。

增强竞争力

如上所述, 机器人的应用起源于汽车制造业。通用汽车已拥有四至五万的机器人，但仍然能够继续发展并运用新方法。为了能使机器人更加智能化，现在已运用了大量新的战略选择。在过去的两三年里，汽车价格已经下降,为了不断创造利润，制造商降低生产和结构成本。这是唯一途径。

汽车厂改建新模式,通常需要投入数以亿计美元以购买设备。机器人制造技术的重点是通过减少资本投资的方式以增加适用性。新的遥控应用已被发现用在以专用设备自动作业的操作上了。它的灵活性能作业自动化发挥得更协调,并且有重大的成本优势。

机器人协助

其主要增长领域是智能机器人协助装置(IAD)。操作员熟练地操作着机器人，就好像是自己的手和脚变长,且更有力了。这就是遥控技术，没有人或机器人可以替代，它是有助于改造人类环境产品的一个新版本，多方面地帮助人类伙伴，包括动力供应、运动导向、线路跟踪以及程序自动化。

智能机器人协助装置运用遥控技术帮助人们以较少的压力，更多、大、好、快地操作零部件和有效载荷。利用人类机器界面,操作员和智能机器人协助装置携手合作以优化开放性、指导性和定位移动。传感器、计算机动力和操控运算法则将操作员的手令转译成人类提升能力装置。

遥控新格局

随着科技和由摩尔法带来的经济影响将继续变换计算机的能力和价格，我们应该期望更多创新,更多具成本效益的遥控结构，以及更多在传统服务重点之外的运用。

工业遥控设备最大的变化是,他们将形成一个更广泛的多种结构和机制。在许多情况下,牵涉到自动装置系统的配置,不会立即被认为是机器人。例如,自动操作半导体生产的遥控装置已远远不同于那些用在汽车制造业的遥控装置。

我们会有那么一天：更多这类可编程加工的遥控设备种类会比现今有的传统遥控设备来得多。一个突发性转变即将来临；它的潜力是巨大的，因为不久后遥控设备不仅能够提升成本效益，也能产生前所未有的优势和操作应用。

远景展望

尽管机器人研究者希望仿效人类的智慧和外表,但是从未成功过。大多数机器人仍是无形的，也并非万能，也不能快速识别目标物体。两足直立行走的机器人微乎其微，比如本田P3就侧重于研究和示范样本。

较少结合工业机器人机器视觉系统,因此它的要求,而不是机器人机器视觉视野。早期机器视觉领养付很高的价格,因为需要的技术知识"民心"等制度。例如,在八十年代中期,从辛辛那提市Milacron弹性制造系统的$900,000的机器视觉系统。到1998年,平均价格已降至$40000,并且价格继续下降。

今天,从Cognex, Omron花$2,000就能买到简单的配有视觉套传感器的模式。减价反映了当今电脑成本的降低,和为特殊工作如侦察业等的视觉系统的重点开发。

机器人在世界各地的使用

工业机器人的销售已上升到创纪录水平,它对家务杂事如除草和地毯吸尘有着巨

大的未开发的潜力。去年有3000个水下机器人、2300个爆破机器人和1600个外科手术机器人开始工作。预计吸尘和除草的家用机器人将大幅度增加，从2000年的12500到2004年末的500，000。iBOT Roomba吸尘器价格现在不到$200.00。

近日炭疽恐慌,人们越来越多地使用机器人排架邮局的资料。事实上,美国邮政自动化有其巨大的潜力。去年，1000个机器人被安装来分类包裹。美国邮政总署估计,它有可能使用80,000机器人进行分类包裹。

环顾今日在我们身边的"机器人":瓦斯自动泵、银行自动柜员机、自助式测试线，机器已经取代许多服务工作。

在今后的数十年，不难想象图像处理的发展进步、微处理器速度和人为模拟可能导致自动化成为世界上最无聊、低智力、低工资的工作。

Marshall Brain，的创办人，写了两篇有趣的关于未来机器人的论文，很值得一读。他觉得在今后40年内机器人将代替许多人类工作，那是很有可能的。根据Marshall Brain的预测,在他的论文"机器人种族",人性化机器人将在2030年得到普及。他们将取代目前由人类从事的工作，如快餐服务清洁房间和零售服务。除非找到办法来弥补这些失去的就业机会, Marshall Brain估计在2055年超过50%的美国人将由机器人代替而失业。

智能机器人将运用到每个角落

全球的HAL和数据与传感机器正在快速地接近。事实上,在某些方面智能机器人已开始承担起人类的工作。由于处理能力倍增,以及记忆装置技术带来更小更精确的传感器和传动,机器人将以新颖、各式各样地精彩的应用，成为今后滋生代新产品。

工业机器人

绝大多数机器人被应用在制造业等重复性任务比如给汽车喷漆以及简单装配。2000年全世界大约有10万名新的机器人,其中将近一半在日本，所以日本是最大的用户。在2002年年底有近80万工业机器人,这个数字有可能在2004年末增加到近100万人。

在过去十年中机器人的运用增加了,而同时价格则一直下滑。今天,机器人制造有1-2年的偿还期限。在北美,机器人的价格相对于劳动力成本已降至26，如果考虑质量的提高则将低至12。

工业机器人的销售已达到纪录水平,在家务中，像清除草坪和清洁地毯方面，它有巨大的开发潜力。

许多新的应用机器人

随着机器人智能提高,以及传感器、传动和运行机制的日甄完善,它的应用以大大增加了。现在有成千上万的水下机器人、破坏机器人、甚至还有用远程机器人来拆除手术。

数十个实验搜救机器人踏遍倒塌的世界贸易中心双塔楼搜索残骸。机器人专家小组在第一现场操作实验机器人，用来探寻瓦砾。在阿富汗战争中所使用的机器人是美军作战的工具。他们被送入洞穴、建筑物或其他地区的, 作为部队的前锋，以防止人员伤亡。

巨人步行机器人被用来伐木。它用六个关节移动，前进和后退、横走、斜走，还可以转身和跨越障碍物。