[机器人,一览,组件]机器人重要组件一览

机器人重要组件一览

电源和能量存储

至少就目前广泛采用的技术而言，除了接着电缆的工业机器人以外，铅酸蓄电池是一个普遍的选择。啥？为什么不用锂电池？虽然锂电池体积小，容量大，但机器人所用电源还必须具备安全性高、循环寿命长、耐高温等特点，加上锂电池成本高的原因，于是铅酸蓄电池成了最好的能量储备方式。不过对于那些特种用途的机器人，比如需要高负载情况下长距离机动的机器人，内燃机带动发电机进而驱动电机也是一种常见的方式，因为加大油箱容量比增加电池容量要简单得多。例如美国国防部要求开发的四足越野机器人的作战目的是远距离输送物资，所以它的动力来源就是内燃机。

除了直接的电力驱动与内燃机发电外，还有一种相对而言比较逆天的技术――有机生物质燃料。沼气大家都知道，就是将人类与动物的粪便作为来源，利用其腐败过程产生的化学能转换为电能。这种机器人新能源和沼气的原理其实差不多，用化学能驱动机器人――不过，我们可以想到的问题就是，这东西会不会随时都有一股味儿？

执行器

人类完成一套动作，大脑发出指令后通过神经传输到肌肉后，由肌肉来完成。如果把机器人看做一个“人”，完成动作就需要执行器来扮演肌肉的角色。一般而言，电动机转动齿轮是最常见的执行器（比如航模中使用的舵机也是一种执行器）。此外，气泵、电力直驱与化学能也是发展中的驱动器。

电动机

玩过航模的同学都知道，你发出一个指令，舵机就会做出一个回馈动作，这样才能实现航模的各种操作，其实这样一套流程基本和机器人是一致的。在电机的选择上，高端的会选择无刷直流电机，一般的也会采用直流电机（工业机器人有可能使用交流电机）。

线性致动器

相信很多人看到“线性致动器”的时候很陌生，其实在你家里就能轻松找到。找一台光驱或者DVD播放机，按下开仓键，光盘架自动伸出或收回的动作就依靠线性致动器来实现。对于机器人来说，完成拾升动作，线性致动器是个不错的方式。

弹性致动器

对行走机器人而言，行走机械如果以非常硬朗的方式触地，对机身容易造成损害，而且很容易摔倒（不信你试试把腿僵直了走路）。如果在驱动部分加入弹性致动器，就能缓冲这种震动，而它的功能更像是汽车的悬挂。

气动人工肌肉

这是一项非常前沿的技术，涵盖了信息学、电子学与神经科学。简单来说，就是利用一种特殊的纤维编织成囊状，然后利用空气的压缩与释放来驱动整个

关节的运动，从而达到与人体肌肉极为相似的运动效果。打个比方说，传统机器人通过舵机控制手指，但它拿起鸡蛋的时候很容易将其捏碎，但气动肌肉驱动手指的力度就会更加温柔，没那么容易捏碎鸡蛋。

形状记忆合金

顾名思义，这是一种可以记忆形状的金属，如果它是直的，你就算把它扳弯了，以后还是会变成直的；但如果它是弯的，怎么也直不了。不过你要让它回到原装还是需要一些手段的，一般最常用的方法就是加热。现在，一些小型机器人由于无法容纳弹性致动器就会使用到这种技术。

电活性聚合物

虽然这是世界材料学方面最前沿的领域，但发明X光机的威廉?伦琴早在1980年时就开启了相关研究。简而言之，之所以叫电活性聚合物，是因为只要对其施加上电场，材料的大小就会发生改变。比如一只机械手臂两侧分别安置两块不同电路的电活性聚合物，当只有一侧通电后就会导致单侧材料收缩，那么这只手臂也会因此而弯曲。

压电电机

1980年，皮埃尔?居里（居里夫人的丈夫）与他的哥哥雅克?居里在研究一种非对称晶体的时候发现，只要在晶体表面施加机械压力就会在其表面得到电荷，并且电位与压力成正比，被称为正压电效应。后来，他们又发现了与之相对应的负压电效应。

后来，工程师发现如果用压电材料做成电机，然后再用超声波来提供机械压力，就得到一种超低功耗而且很静音的马达。运用于单反相机镜头对焦系统的超声波马达就这样出世了。

在机器人领域，月面机器人就会使用超声波马达，这是因为这种马达如果不施加机械力，其转轴就会锁得死死的，从而不需要花费电力用于车轮锁止系统，加上其能耗极低，所以成为月面机器人的最佳驱动力来源。

碳纳米管

日本科学家饭岛澄男于1991年发明了碳纳米管，将几万根纳米管撮到一起还没有一根头发丝粗。但这种看似纤弱的小家伙，同体积条件下比钢的强度要大100倍，但质量却不到钢的15%，如果将其用来做纤维并编织成人工肌肉，可以储备的弹性势能将是逆天的。另外，斯坦福大学利用碳纳米管技术还制造了世界上第一台碳基电脑（以往的电脑芯片是架构在硅基上的）。

传感

如果要说机器人与人类最大的差距在哪里，除了无法思考以外，估计就是不能感知别人的情绪了，而感知技术也成为机器人技术一个相当具有挑战性的难题。现在比较成熟的是摄像头、颜色、听力与电子罗盘等来作为机器人的传感器，而最前沿的技术则是环境感知技术，其中有一点就是机器人可以感应人类的脑

电波。实际上，脑电波控制鼠标与键盘已经出现了，使用者可以通过意念来控制电脑。

触觉传感器

如果人手里捏着一团棉花，我们的大脑可以控制手用非常合适的力道夹住棉花，让其在不被捏扁的情况下也不掉出去，但对于机器人来说，干这活儿简直难得逆天。不过现在的前沿技术，可以通过皮肤式阵列式传感器搭配压力传感器来实现。当人工皮肤接触到某一物体，其表面的电阻就会随之发生变化，电脑就可以换算需要施加多大的力量。此外，对于残障人士而言，这种技术还可以用来生产假肢。实际上以色列早在2009年就已经开发了一种名叫Smart Hand的人工手臂，失去手臂的人借助Smart Hand可以实现写字、弹琴与打字等精细工作。最关键的是，通过传感器与解码器，可以让人大脑感受到抓握一种物体的真实感觉。

计算机视觉

猫哥这里要说的计算机视觉可不是说谁家的显卡更彪悍，抗锯齿能力更强，而是一门严谨的科学。作为一种学科，它关注的是人工系统如何从图像信息中提取有用的信息，比如《谍中谍4》中，间谍通过视频扫描火车站里行人的脸，再通过云端服务器来寻找潜藏的恐怖分子。

运用到机器人技术中，就必须要求机器人通过视觉侦测可见光乃至如紫外线的不可见光，以及摄像头所捕捉到的一切信息，然后利用自己的大脑判断下一步该如何做。比如被美国送到火星的探测车，在完全孤立无援的情况下，必须自己来判断这个坎能否爬上去，下一个沟是否可以跨越。除了建立在数学逻辑之上的判断外，它自己还必须有学习能力，在多经历几次事件之后并作出总结。

目前，这一学科也融合了非常多的仿生学技术，而生物技术也是未来一个重要的融合方向。