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從機械傳動到人工智能 回首看看“機器人” 的發展史

時間:2015-12-10

來源:網絡轉載

導語:機器人一詞的出現和世界上第一臺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。人類希望制造一種像人一樣的機器,以便代替人類完成各種工作。

被譽為“機器人之父”的恩格爾伯格于12月3日離世,機器人行業協會表示,因為他,機器人成了一個全球性產業,可見其對于機器人發展之至關重要。那么機器人浩浩蕩蕩的發展史上,還有哪些偉大的事件值得我們去了解的呢?

首先科普一下什么是機器人。中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。它既可以接受人類指揮,又可以運行預先編排的程序,也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。

古代機器人

戰國時能歌善舞的人工伶人

機器人一詞的出現和世界上第一臺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。人類希望制造一種像人一樣的機器,以便代替人類完成各種工作。

據戰國時期記述官營手工業的《考工記》一則寓言記載,中國的偃師(古代一種職業)用動物皮、木頭、樹脂制出了能歌善舞的伶人,不僅外貌完全像一個真人,而且還有思想感情,甚至有了情欲。這雖然是寓言中的幻想,但其利用了戰國當時的科技成果,也是中國最早記載的木頭機器人雛形。

達芬奇設計出的初級機器人

看過《達芬奇密碼》的人也許都知道,達芬奇不僅是個畫家,還精于機械。

500多年前,達芬奇在人體解剖學的知識基礎上利用木頭、皮革和金屬外殼設計出了初級機器人。根據記載,這個機器人以齒輪作為驅動裝置,肌體間連接傳動桿,不僅可以完成一些簡單動作,還能發聲,因為內部還配置了自動鼓裝置。不過,現代人并不能確定達芬奇是否真的造出了這個機器人,但根據其設計倒是可以還原出堪稱世界上第一個人性機械的“鐵甲騎士”。

同樣是利用齒輪和發條的原理,19世紀時,瑞士的鐘表匠還發明了會寫字的機器人。其實,包括今天的少年創客教程中,許多發明依舊利用齒輪傳動原理,不同的是多了個馬達來做驅動。

從戰國到文藝復興之間的時候,我國一些發明家也設計出了許多機械設備,比如諸葛亮早出的帶有傳動裝置的“木流牛馬”機器馬車,用于運送軍糧。此外還有張衡發明的計里鼓車,能夠自動計算車程并予以擊鼓提醒。

具有生物功能的機器鴨

據維基百科資料,1738年,法國技師杰克·戴·瓦克遜發明了一只機器鴨,它會嘎嘎叫,會游泳和喝水,還會進食和排泄。這只機器鴨主要被用于醫學研究。

第一個遙控系統

最早的遙控裝置是19世紀晚期得到展示的魚雷控制裝置Brennantorpedo。該裝置發明于1897年,是世界上第一個實踐性的導彈控制裝置,而后來世界的設備中,無線遙控系統無論是在機器人還是其他領域都得到普及性應用。

人形機器人的誕生

“機器人”一詞最早出現在捷克作家Karel?apek1921年的作品中,用來形容虛構的機器人角色。

基于前人的技術,1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機器人“Televox”,并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。

1928年,W.H.Richards發明出第一個人形機器人。這個機器人內置了馬達裝置,能夠進行遠程控制及聲頻控制。

同樣在1928年,日本生物學家MakotoNishimura研發出了本土的第一個機器人Gakutensoku。

現代自主型機器人研究

現代型機器人的研究發展從20世紀中期開始。當時由于計算機技術的突破性進展及原子能的開發需求,能夠投入生產的工業機器人應運而生。其中計算機技術是機器人自動化操作的支撐,而充滿放射性的原子能

機器人學三大法則

1942年,美國著名科幻小說家、文學評論家艾薩克·阿西莫夫(IsaacAsimov)在作品《我,機器人》中提出了“機器人學三定律”,該理論被稱為“現代機器人學的基石”。恩格爾伯格第一次遇見GeorgeDevol時就討論了這個哲學原理。

阿西莫夫提出:

第一法則:機器人不得傷害人類,或坐視人類受到傷害;

第二法則:除非違背第一法則,機器人必須服從人類的命令;

第三法則在不違背第一及第二法則下,機器人必須保護自己。

能夠工作的機器人Unimate

1954年美國GeorgeDevol最早提出了工業機器人的概念,并申請了專利。該專利的要點是借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。這是世界第一臺可編程的機器人,其于1961年投入到通用汽車生產線上開始參與工作。

Unimate采用的控制方式稱為“示教再現機器人”,現在的工業機器人大多仍然沿用這種控制方式。

工業機器人產業化

有了GeorgeDevol的專利技術,恩格爾伯格創立了世界第一家機器人公司Unimation。利用喬治·德沃爾所授權的專利技術,Unimation公司在1959年研制出了世界上第一臺工業機器人。

機器人行業協會在聲明中表示:“因為恩格爾伯格,機器人成了一個全球性產業。”

“你認為機器人能做到這一點嗎?”恩格爾伯格的這一問題激勵著許多的研究人員,他們一起讓機器人推廣至全球應用。

麻省理工的機器人研究

1959年,美國麻省理工學院(MIT)的伺服系統實驗室(TheServomechanismsLaboratory)展示了機器人生產的技術。基于計算機輔助的機器人成功制造出一個煙灰缸

1965年,美國麻省理工學院(MIT)的Roborts演示了第一個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機器人系統。

1969年日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發出第一臺以雙腳走路的機器人。加藤一郎長期致力于研究仿人機器人,被譽為“仿人機器人之父”。

堪稱世界上最先進的機器人之一的Atlas軍事機器人

1992年從麻省理工學院分離出來的波士頓動力公司(已被谷歌收至麾下)相繼研發出能夠直立行走的軍事機器人Atlas以及四足全地形機器人“大狗”、“機器貓”等,令人嘆為觀止。

Atlas機器人,身高1.9米,擁有健全的四肢和軀干,配備28個液壓關節,頭部內置包括立體照相機和激光測距儀,除了空手道,佛羅里達人機交互協會的研究員們甚至編寫了內置軟件讓Atlas可以開車。因此,Atlas絕對稱得上是世界上最先進的機器人之一。

日本的娛樂服務機器人

機器人阿西莫(ASIMO)

上世紀中期,日本一直致力于研發人形機器人。最初,由于勞動力的不足,日本的機器人事業以工業機器人為主;后來由于人口老年化問題嚴重,則轉向服務型和娛樂型。

1969年,日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發出第一臺以雙腳走路的機器人。到了1980年,工業機器人真正在日本普及——是普及,發展程度非其他國家可比擬。

日本著名的機器人有進入2000年前后索尼公司推出的機器狗“愛寶”(AIBO)、本田汽車公司研發的人形機器人阿西莫(ASIMO),后者能夠以接近人類的姿態走路和奔跑。

走向宇宙的機器宇航員

如今機器人發展的特點可概括為:橫向上——應用面越來越寬。除了應對日常的生產和生活,科學家們還希望機器人能夠勝任更多的工作,包括探測外太空。

2012年,美國“發現號”成功將首臺人形機器人送入國際空間站。這位機器宇航員被命名為“R2”。R2活動范圍接近于人類,并可以像宇航員一樣執行一些比較危險的任務。

人工智能機器人向深度學習突破

如今耳熟能詳的“人工智能”、“深度學習”事實上在過去的三十年中便有了不少的研究。而隨著大數據時代的到來,以數據為依托的深度學習技術才取得突破性的發展,比如語音識別、圖像識別、人機交互等。人工智能機器人的典型代表,有IBM的“沃森”、Pepper等。在未來的機器人技術研究中,深度學習仍然是一大趨勢。

 

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